資源簡介

6.2細胞的分化 學案
學習目標 核心素養
1. 通過比較不同細胞在形態、結構和功能方面發生的特異性變化,歸納細胞分化的概念(重點); 2. 理解細胞分化的原因是基因的選擇性表達(重難點); 3. 細胞分化的意義(重點); 4. 通過植物組織培養和動物克隆等方面的事例,闡明細胞全能性的概念(重難點); 5. 干細胞的特點及在醫學上的應用。 1.生命觀念：不同細胞遺傳信息執行情況不同、合成蛋白質不同決定了細胞形態、結構、生理功能的不同。 2．科學思維：基于基因選擇性表達的本質，掌握細胞分化的特點；基于各類細胞的遺傳信息，理解細胞的全能性。 3、社會責任：了解干細胞移植和細胞全能性的應用，關注健康的生活方式。
基礎知識梳理：（閱讀教材，完成下列填空，在教材相應位置進行標注后，識記相關內容）
一．細胞分化
1.概念：在 中，由一個或一種 增殖產生的后代，在 上發生穩定性差異的過程。
2.原因(實質): ,即不同種類細胞中遺傳信息的表達情況不同。
3.意義：產生新的細胞，是 的基礎。使多細胞生物體的細胞趨向 ,有利于提高生物體各種生理功能的 。
二．細胞的全能性
1.概念：細胞全能性是指細胞經 后,仍具有產生 或 的潛能和特性。
2. 具有全能性的細胞
(1) 　　　　、動物和人體的早期　　　　、植物體的　　　　細胞等沒有分化的細胞。
(2) 　　　　細胞
①證據:美國科學家斯圖爾德,通過　　　　　　的方法,使胡蘿卜韌皮部細胞在適宜條件下長成一株新的植株。 ②應用:　　　　花卉和蔬菜等作物,培養　　　　　　　　,拯救　　　　。
(3) 動物細胞的　　　
①證據:將體細胞的　　　　移植到　　　　的　　　　細胞中,培育出了克隆羊“多莉”、克隆猴“中中”和“華華”。 ②應用:上述過程為動物體細胞核移植技術。
三. 干細胞
(1) 定義:動物和人體內仍保留著　　　　具有　　　　　能力的細胞,這些細胞叫作干細胞。
(2) 舉例:骨髓中的　　　　　　、　　　　中大量的干細胞。
學習目標一：什么叫細胞分化？細胞分化有什么特點、實質是什么、有什么意義？
學習目標二：什么叫細胞的全能性？為什么高度分化的體細胞具有全能性呢？植物體上的細胞沒有表現出全能性，而是分化成了不同的組織和器官，這是為什么？
學習目標三：若要細胞的全能性得以表達出來，需滿足什么條件？嘗試比較不同生物的體細胞和同一生物的不同細胞之間的全能性。細胞的分化和細胞的全能性有什么區別和聯系？（教師）
學習目標四：什么是干細胞？干細胞包括哪些類型、其在我們的生產和生活中有哪些應用？
自學檢測（選擇題20題，每小題4分共80分，1到15題為單選題，16到20題為不定項選擇題，選全得4分，選對但不全的2分，綜合題21題，20分）
一、單選題
1．細胞分化中不可能出現的變化有（　　）
A．染色體的復制 B．全能性的降低 C．細胞核的消失 D．某些細胞器的增添或消失
2．下列有關細胞分化的敘述不正確的是(　　)
A．細胞分化發生在生物體的整個生命過程中
B．生物體內含各種不同的細胞和組織是細胞分化的結果
C．細胞分化是一種持久性的變化
D．通過細胞分化，使細胞的數量和種類越來越多
3．下列發生了細胞分化且能體現細胞全能性的生物學過程是（ ）
A．玉米種子萌發長成新植株 B．小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞
C．蝌蚪發育成青蛙 D．胡蘿卜根韌皮部細胞經組織培養發育成新植株
4．下列細胞中分化程度由高到低的順序依次是（ ）
①卵細胞 ②受精卵 ③造血干細胞 ④胚胎干細胞
A．①②③④ B．②④③① C．①④②③ D．①③④②
5．胡蘿卜根單個細胞經體外培養，能發育成完整的植株。其根本原因是胡蘿卜根細胞（ ）
A．具有旺盛的分裂能力 B．具有該物種的全套基因
C．通過有絲分裂形成了植株 D．能合成胡蘿卜所需的蛋白質
6．同一個體的神經細胞具有產生和傳遞興奮的作用，而胰島B細胞分泌的胰島素具有降低血糖的作用。造成這種差異的根本原因是（ ）
A．兩者所含的基因表達情況不同 B．兩者所處的細胞周期長短不同
C．兩者所含的各細胞器數量不同 D．兩者所含的特定蛋白種類不同
7．下列關于細胞的全能性的敘述，錯誤的是（　　）
A．離體的植物細胞在一定條件下培養能表現出全能性
B．生物體內細胞沒有表現出全能性，是基因在特定時空下選擇性表達的結果
C．在生物體所有的細胞中，受精卵的全能性最高
D．克隆猴“中中”和“華華”的誕生證明了高度分化的動物細胞具有全能性
8．2001年我國正式成立了中華骨髓庫，至今已救治了包括外國人在內的許多白血病患者，這是中華兒女愛心的見證。骨髓中造血干細胞不斷增殖后形成白細胞的過程中發生了（ ）
A．細胞分化 B．細胞衰老 C．細胞凋亡 D．細胞壞死
9．下列關于細胞分化和全能性的敘述，正確的是（ ）
A．細胞分化程度越高，全能性越大 B．細胞分化過程中遺傳物質會發生改變
C．細胞分化使細胞功能專門化，提高了各項生理功能的效率
D．植物的種子發育成完整植株體現了植物細胞的全能性
10．細胞分化是生物界普遍存在的一種生命現象，下列說法錯誤的是 （ ）
A．細胞分化發生在生物體的整個生命進程中
B．細胞分化是由于在個體發育過程中，不同細胞中遺傳信息的表達情況不同造成的
C．未離體的植物體細胞不會表現出全能性
D．細胞分化過程中細胞的功能不發生改變
11．在生物體內，細胞沒有表現出全能性，而是分化為不同的組織、器官，這是因為（　　）
A．細胞喪失了全能性 B．基因的表達具有選擇性
C．不同的細胞內基因不完全相同 D．在個體發育的不同時期，細胞內的基因發生了變化
12．科學家將人體皮膚細胞培養成了誘導多能干細胞——“iPS細胞”，人類“iPS細胞”可以分化為神經元等人體多種組織細胞。以下有關說法正確的是（ ）
A．上述培養過程體現了動物皮膚細胞的全能性
B．iPS細胞有細胞周期，它分化形成的神經細胞一般不具有細胞周期
C．利用iPS細胞分化為人體組織器官進行移植可直接用于臨床治療，不必有任何擔心
D．iPS細胞可分化形成多種組織細胞，說明iPS細胞在分裂時很容易發生基因突變
13．下列細胞中最容易表達出全能性的是（ ）
A．人的神經細胞 B．蘭花根尖的分生區細胞 C．小白鼠的肝細胞 D．人的口腔上皮細胞
14．將自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細胞，以代替損傷的胰島B細胞，達到治療糖尿病的目的。下列說法正確的是（　　）
A．骨髓干細胞和“胰島樣”細胞的基因組成不同，基因表達情況也不同
B．骨髓干細胞可分化出“胰島樣”細胞，說明骨髓干細胞具有全能性
C．可通過檢測糖尿病患者的胰島素含量判斷植入的骨髓干細胞是否成功分化出“胰島樣”細胞
D．若將“胰島樣”細胞提取出來后植入骨髓，會恢復成骨髓干細胞
15．近日，中南大學湘雅醫院利用人胚胎干細胞誘導分化的肝細胞治療了一位肝衰竭病人，這是全世界第一例用胚胎干細胞所形成的肝細胞治療的病人。下列敘述正確的是（ ）
A．胚胎干細胞誘導分化為肝細胞的過程中蛋白質的種類和數量不會改變
B．由于基因的選擇性表達，胚胎干細胞和肝細胞在功能上存在差異
C．胚胎干細胞分化為肝細胞的過程中細胞的分化程度和全能性均提高
D．不同來源的胚胎干細胞均可用來救治該患者
16．（不定項選擇）下列關于細胞分化的敘述，正確的是（ ）
A．人的造血干細胞是全能干細胞，可以分化為多種細胞
B．葉肉細胞和根尖細胞在結構和功能上的差異是細胞分化的結果
C．（人體）造血干細胞與成熟紅細胞中的酶存在差異
D．細胞分化過程中蛋白質種類和數量未發生改變
17．（不定項選擇）下列有關細胞分化與細胞全能性的敘述，錯誤的是（ ）
A．通過組織培養可將植物葉肉細胞培育成新的植株
B．高度分化的成熟葉肉細胞不具備發育成完整植株的潛能
C．種子胚根和胚芽中的所有細胞都是由受精卵分裂分化而來的
D．細胞的分化程度越高，全能性越強
18．（不定項選擇）2019年9月，日本東京醫科齒科大學宣布該校研究人員與美國同行合作，利用誘導多能干細胞(iPS細胞)培育出特定的細胞和臟器，為器官培育研究迎來了新的突破。下列相關敘述正確的是（ ）
A．該研究項目表明iPS細胞可培養成生物體，體現細胞全能性
B．干細胞產生其他各種細胞的過程屬于脫分化
C．若在實際生活中依據該技術可提高器官移植的成功率
D．誘導iPS細胞分化成的多種細胞中核酸不完全相同
19．（不定項選擇）下表是人體內的紅細胞（未成熟）、胰島B細胞、漿細胞（可以產生抗體）內所含有的核基因及這些基因表達的情況（“＋”表示該基因能表達，“-”表示該基因未表達）。下列有關說法錯誤的是（ ）
細胞 血紅蛋白基因 胰島素基因 抗體基因 有氧呼吸酶基因
紅細胞 ＋ - - ＋
胰島B細胞 - ① - ＋
漿細胞 - - ② ③
A．①②均表示“＋”，③表示“-” B．此表說明細胞分化導致基因的選擇性表達
C．三種細胞中mRNA和蛋白質種類完全不同
D．三種細胞的形態、結構和生理功能不同的根本原因是核基因種類不完全相同
20．（不定項選擇）如圖為動物細胞發生一系列變化的示意圖，相關敘述錯誤的是（　　）
A．過程①表示細胞的生長，更有利于細胞能從周圍環境中吸收營養物質而持續生長
B．過程②、③表示細胞分裂，結果是使細胞的染色體數量增加
C．過程④的結果是形成了不同的組織，其原因是基因的選擇性表達
D．細胞分裂過程中，染色體會進行復制
綜合題
21．如圖所示為人體中肌肉細胞、未成熟紅細胞和神經細胞產生過程的模式圖。請據圖回答下列問題：
(1)過程①表示的是______________，該過程從一個___________開始。
(2)過程②表示的是___________，其實質是____________________________，使得形成的細胞在______________等方面均發生穩定性差異。
(3)肌肉細胞、未成熟紅細胞和神經細胞仍具有發育成完整個體的潛能，這被稱為_____________。人體內仍具有的能夠產生多種細胞的細胞叫作______________。
22（附加題）．骨髓移植是器官移植的一種，將正常骨髓由靜脈輸入患者體內，取代病變骨髓，重建患者的造血功能和免疫功能，達到治療某些疾病的目的。骨髓移植是各種血液腫瘤、再生不良性貧血癥、重度地中海貧血癥以及一些先天性免疫缺乏癥或代謝性疾病的根本治療方法。約60%的成人急性白血病患者，經過異基因或同基因骨髓移植可達3年以上生存期，部分可達5～6年以上。問題：
（1）骨髓移植可以治療哪些疾病_________
A．再生不良性貧血癥 B．重度地中海貧血癥 C．血液腫瘤
（2）骨髓移植治療依據的原理是：_____________________________。
（3）新血細胞的產生需要經歷____________和____________兩個階段。
（4）骨髓移植治療的意義：_____________________________________。
第6章 第2節 細胞的分化 學案答案
自學檢測：細胞 形態、結構和生理功能 基因的選擇性表達 生物發育的基礎 專門化,效率 分裂和分化 完整有機體 分化成其他各種細胞 受精卵 胚胎細胞 分生組織 植物 ①植物組織培養 ②快速繁殖 微型觀賞植株 瀕危物種 細胞核 ①細胞核 去核 卵 少數 分裂和分化 造血干細胞 臍帶血
1．A 【詳解】染色體復制發生在細胞分裂時，細胞分化時不會發生染色體復制，A錯誤；細胞分化的程度越高，細胞的全能性越低，B正確；細胞分化中細胞核可能會消失，如哺乳動物成熟的紅細胞,正確；細胞分化中由于基因的選擇性表達，可能出現某些細胞器的增添或消失,D正確。
2．D 【詳解】細胞分化是指相同細胞的后代在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程，細胞分化具有持久性，發生在生物體的整個生命過程中，A正確； 細胞分化的結果是形成具有特定形態、結構和功能的組織和器官，B正確；細胞分化具有普遍性、持久性、穩定性和不可逆性等特點，C正確；細胞分化的結果是生成不同的細胞，增加細胞種類，而細胞分裂增加細胞數量，D錯誤。
3．D 【詳解】玉米種子不是一個細胞，因此玉米種子萌發長成新植株的過程中發生了細胞分化，但該過程不能體現細胞全能性，A錯誤；小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞，但沒有形成完整的個體，因此該過程中發生了細胞分化，但該過程不能體現細胞全能性，B錯誤；蝌蚪不是一個細胞，因此蝌蚪發育成青蛙，是幼體發育為成體的變態發育過程，不能體現細胞全能性，C錯誤；D、胡蘿卜根韌皮部細胞經組織培養發育成新植株，該過程中發生了細胞分化且能體現細胞全能性，D正確。
4．D 【詳解】多細胞生物體一般是由一個受精卵通過細胞增殖和分化發育而成，故受精卵分化程度最低，胚胎干細胞可分化為多種細胞，分化程度次之，造血干細胞可分化為各種血細胞，分化程度小于卵細胞，故正確順序為①③④②，D正確。
5．B 【詳解】胡蘿卜根單個細胞經體外培養，能發育成完整的植株，體現了植物細胞的全能性。植物細胞具有全能性的根本原因在于體細胞中含有該物種的全套基因。
6．A 【詳解】同一個體的神經細胞和胰島B細胞所含有的遺傳物質相同，基因的選擇性表達是其在形態、結構和生理功能上產生差異的根本原因，A正確。
7．D 【詳解】處于離體狀態的植物細胞，在一定的營養物質、激素和其他外界條件作用下，能表現出全能性，A正確；生物體內的細胞通過分化形成各種專門化的細胞，即基因在特定時空下進行選擇性表達，B正確；受精卵的分化程度最低，全能性最高，C正確；克隆猴“中中”和“華華”的誕生證明了高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，D項錯誤。
8．A 【詳解】造血干細胞變成白細胞，這是在形態、結構和生理功能上發生了穩定性差異，屬于細胞分化，A正確，BCD錯誤。
9．C 【詳解】細胞全能性是指已分化的細胞仍具有分化為完整個體的潛能。細胞分化程度越高，則全能性越小，A錯誤；細胞分化是細胞形態、結構和功能發生穩定性差異的過程，其實質是基因的選擇性表達，而遺傳物質不改變，B錯誤；細胞分化使細胞功能專門化，提高了各項生理功能的效率，C正確；細胞全能性的起點是細胞，終點是完整個體，種子是一種由許多細胞組成的器官，故種子發育成植株不能體現植物細胞的全能性，D錯誤。
10．D 【詳解】細胞分化發生在多細胞生物體個體發育的整個過程中，A正確；細胞分化是由于在個體發育過程中，不同細胞中遺傳信息的執行情況不同造成的，或基因的選擇性表達，B正確；只有離體的植物體細胞才會表現出全能性，未離體的植物體細胞不會表現出全能性，C正確；細胞分化是指在個體發育中，由一個或多個細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生一系列穩定性差異的過程，所以細胞功能會發生變化，D錯誤。
11．B 【詳解】分化的細胞也具有全能性，A不符合題意；細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達，B符合題意；同一生物體的不同體細胞都是由同一個受精卵有絲分裂形成的，都含有相同的基因，C不符合題意；在個體發育的不同時期，細胞內的基因不發生改變，D不符合題意。
12．B 【詳解】全能性的體現要求發育成完整個體，動物皮膚細胞誘導產生多能干細胞，進而分化為神經細胞的過程沒有體現了細胞的全能性，A錯誤；干細胞具有持續增殖的能力，因此具有細胞周期，而高度分化的細胞已經不具有增殖的能力，因此不具有細胞周期，B正確；利用iPS細胞分化為人體組織器官進行移植，目前還處于實驗階段，并不成熟，C錯誤；分化的本質是基因的選擇性表達，并不是發生基因突變，D錯誤。
13．B 【詳解】人的神經細胞已經高度分化，其全能性較低，且動物細胞的全能性受到抑制，A錯誤；蘭花根尖的分生區細胞分裂能力旺盛，全能性較高，易表達出其全能性，B正確；小白鼠的肝細胞已經高度分化，其全能性較低，且動物細胞的全能性受到抑制，C錯誤；人的口腔上皮細胞已經高度分化，其全能性較低，且動物細胞的全能性受到抑制，D錯誤。
14．C 【詳解】自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細胞，故骨髓干細胞和“胰島樣”細胞的基因組成一樣，但不同細胞選擇表達的基因不同，因此這兩種細胞中的基因表達產物不完全相同，A錯誤；骨髓干細胞可分化出“胰島樣”細胞，說明胰腺組織的環境造成骨髓干細胞基因選擇性表達，沒有體現出全能性，B錯誤；判斷植入的骨髓干細胞是否成功分化出“胰島樣”細胞可通過檢測糖尿病患者的胰島素含量，“胰島樣”細胞可以代替損傷的胰島B細胞，產生胰島素，C正確；自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細胞，一般而言，細胞分化過程在生物體內是不可逆的，故將“胰島樣”細胞提取出來后植入骨髓，不會恢復成骨髓干細胞，D錯誤。
15．B 【詳解】胚胎干細胞誘導分化為肝細胞的過程中涉及基因的選擇性表達，細胞內蛋白質的種類和數量會改變，A錯；細胞分化的過程中發生了基因的選擇性表達，會形成不同功能的細胞，胚胎干細胞和肝細胞在功能上存在差異，B正確；胚胎干細胞分化為肝細胞的過程中細胞的分化程度提高，但是細胞的全能性降低，C錯；胚胎干細胞的來源不同，可能與接受器官的個體間發生免疫排斥，D錯。
16．BC 【詳解】人的造血干細胞是多能干細胞，可分化為紅細胞、白細胞、血小板等，A錯誤；葉肉細胞和根尖細胞在結構和功能上的差異是細胞分化的結果，B正確；人體成熟紅細胞是由造血干細胞分化而來的，分化過程中基因進行選擇性表達，故二者的酶存在差異，C正確；細胞分化是基因的選擇性表達過程，蛋白質的種類和數量會發生改變，D錯誤。
17．BD 【詳解】高度分化的植物細胞仍具有全能性，通過組織培養可以將植物葉肉細胞培育成新植株，A正確；高度分化的植物成熱葉肉細胞含該植物的全套遺傳信息，具有發育成完整植株的潛能，B錯誤；受精卵是未分化的細胞，具有全能性，種子胚中的所有細胞都是由受精卵分裂分化而來的，C正確；一般來說，細胞分化的程度越低，全能性越強，D錯誤。
18．CD 【詳解】該研究項目表明iPS細胞培育出特定的細胞和器官，沒有表明iPS細胞能培養成生物體，因此不能體現細胞的全能性，A錯誤；干細胞產生其他各種細胞的過程屬于分化，B錯誤；若在實際生活中依據該技術可進行自體器官移植，避免機體產生免疫排斥反應，從而提高器官移植的成功率，C正確；誘導iPS細胞分化成的多種細胞中核DNA相同，但由于不同細胞選擇表達的基因不同，因此這些細胞中的mRNA不同，D正確。
19．ABCD 【詳解】胰島B細胞合成并分泌胰島素，胰島素基因表達；漿細胞合成、分泌抗體，抗體基因表達；三種細胞都能進行有氧呼吸，有氧呼吸酶基因都表達，所以表格中①②③均表示“+”，A錯誤；細胞分化是基因選擇性表達的結果，B錯誤；表格中顯示人體三種不同細胞中的基因存在及表達情況，三種細胞都存在血紅蛋白基因、胰島素基因、抗體基因和有氧呼吸酶基因四種基因，但血紅蛋白基因只在紅細胞中表達，胰島素基因只在胰島B細胞中表達，抗體基因只在漿細胞中表達，而有氧呼吸酶基因在三種細胞中均表達，故三種細胞中mRNA和蛋白質種類不完全相同，C錯誤；三種細胞是同一個體中的體細胞，基因種類相同，只是表達的基因不同，因此三種細胞的形態、結構和生理功能不同的根本原因是基因選擇性表達，D錯誤。
20．AB 【詳解】過程①表示細胞的生長，但受到核質比的限制，細胞不會持續生長，A錯誤；過程②、③表示細胞分裂，結果是使細胞的數量增加，但細胞內染色體數目不變，B錯誤；過程④是細胞分化，是由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程，使細胞種類增加，其原因是基因的選擇性表達，C正確；細胞分裂過程中，染色體會進行復制，然后平均分配到兩個子細胞中，使親代與子代之間保持了遺傳的穩定性，D正確。
21.(1)細胞分裂 受精卵 (2)細胞分化 基因的選擇性表達 形態、結構和功能(3)細胞的全能性 干細胞
【分析】分析題圖可知，過程①表示細胞分裂，過程②產生了不同種類的細胞，為細胞分化的過程。
細胞分化是指在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。細胞分化的本質是細胞中的基因選擇性表達的結果，即在個體發育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同。細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。(1)由分析可知，過程①示細胞增殖（細胞分裂），該過程是從受精卵開始的。(2)過程②表示的是細胞分化，其實質是基因的選擇性表達。細胞分化使形成的細胞在形態、結構和功能等方面發生了穩定性的差異。(3)由分析可知，細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。
22.A、B、C 骨髓中含有造血干細胞 分裂 分化 治療疾病，延長壽命
【詳解】（1）根據上述分析及題干信息可知，骨髓移植可以治療各種血液腫瘤、再生不良性貧血癥、重度地中海貧血癥以及一些先天性免疫缺乏癥或代謝性疾病。故選ABC。（2）骨髓移植治療依據的原理是骨髓中含有造血干細胞，造血干細胞能分裂分化成各種血細胞。（3）新血細胞的產生需要經歷造血干細胞分裂和分化。（4）骨髓移植可以從根本上治療一些疾病，延長患者的壽命。

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