資源簡介

生物學 必修1［RJ］（不定項）
人教生物必修1知識梳理及訓練
6.2 細胞的分化
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知識點1　細胞分化
1.概念：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。
2.特點
特點 解釋
持久性（不可逆性） 一般情況下，分化的細胞將一直保持分化后的狀態，直至死亡
普遍性 是生物界普遍存在的生命現象，是生物個體發育的基礎
穩定性 已經分化的細胞在生物體內不會變成其他細胞
3.實質：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（即基因的選擇性表達）。
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細胞分化后的遺傳物質是否發生改變？請寫出原因。
提示：不改變。細胞分化是細胞中基因選擇性表達的結果，遺傳物質不發生改變。
4.表現
細胞水平：產生特定的細胞。
分子水平：合成特定的蛋白質。
5.意義
（1）是生物個體發育的基礎。
（2）使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高生物體各種生理功能的效率。
知識歸納
細胞分化的“變”與“不變”
（1）“變”
①從細胞水平分析：細胞的形態、結構和生理功能發生改變。
②從亞顯微結構水平分析：細胞器的種類和數目及細胞質基質的成分和功能發生改變。
③從分子水平分析
a.蛋白質角度：蛋白質種類、數量發生改變。
b.基因角度：基因選擇性表達，即遺傳信息的表達情況不同，這是細胞分化的根本原因。
（2）“不變”：細胞數目和細胞內的遺傳物質不變。
知識點2　細胞的全能性
1.概念：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。
2.實例
（1）植物細胞的全能性
①植物組織培養
胡蘿卜韌皮部細胞＋含有植物激素、無機鹽和糖類等物質的培養液
完整的植株
②結論：高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力。
③應用：人們可以利用植物細胞的全能性，通過植物組織培養的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培養微型觀賞植株，拯救瀕危物種。
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植物細胞實現其全能性都需要什么條件？
提示：（1）離體狀態下。
（2）水、無機鹽、有機營養及植物激素等。
（3）適宜的溫度等外界環境條件。
（2）動物細胞核的全能性
①實例
a.將非洲爪蟾的蝌蚪的腸上皮細胞的細胞核移植到去核的卵細胞中，結果獲得了新的個體。
b.1996年誕生的克隆羊“多莉”。
c.我國科學家于2017年獲得了世界上首批體細胞克隆猴“中中”和“華華”。
②結論：已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。
3.細胞具有全能性的原因
（1）原因：已分化的體細胞（或體細胞的細胞核）具有本物種個體發育所需要的全部基因。
（2）理解：體細胞一般都是由受精卵通過細胞分裂、分化而來的，一般已分化的細胞都有一套和受精卵相同的染色體，攜帶有相同的DNA分子。
知識歸納
細胞“具有”全能性與“體現”全能性的辨析
（1）理論上活細胞（哺乳動物成熟的紅細胞等除外）都具有全能性。
（2）只有發育為完整有機體或分化成其他各種細胞，才能“體現”或“表現”細胞的全能性，即
4.干細胞
（1）特點
①具有分裂和分化能力。
②在動物和人體內，數量很少。
（2）舉例：人骨髓中有許多造血干細胞，它們能通過增殖和分化，不斷產生紅細胞、白細胞和血小板。
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1.什么是細胞分化？
答案　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，叫作細胞分化。
2.細胞分化的生物學意義是什么？
答案　細胞分化是生物個體發育的基礎；使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高生物體各種生理功能的效率。
3.怎樣理解細胞的全能性？
答案　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。
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1.（目標1）過早出生的嬰兒常常患有肺部發育不良，并可能面臨危及生命的后果。為了給這些嬰兒提供有效的治療方法，首先要了解肺細胞如何分化和生長。對此，DeniseAlAlam博士首先在分子和細胞水平上研究肺的發育過程，了解了肺發育過程中細胞何時會分化，這為研究人員提供了有關肺發育的非常詳細的圖譜，為人類做出了貢獻。下列關于肺細胞分化的敘述，不正確的是（　　）
A.細胞分化是完成個體發育的基礎
B.肺細胞分化是細胞的基因選擇性表達的結果
C.細胞分化后使其功能趨向專門化，有利于提高生物體各種生理功能的效率
D.人體的神經細胞和肺細胞中，蛋白質不同，基因也不同
答案　D
解析　人體的神經細胞和肺細胞都由同一個受精卵分裂和分化而來，由于基因的選擇性表達，人體的神經細胞和肺細胞中，蛋白質不完全相同，但基因相同，D錯誤。
2.（目標2）2017年中國科學院的科研人員利用體細胞核移植技術，將核供體猴A的體細胞核導入去核的卵母細胞（來自供體猴B）中，最終得到2只克隆猴——“中中”和“華華”。下列相關敘述，正確的是（　　）
A.克隆猴的獲得證實了動物體細胞具有全能性
B.該過程證明細胞核發揮功能時，不需要細胞質的協助
C.克隆猴不同組織的發育依賴于基因的選擇性表達
D.“中中”和“華華”的全部遺傳信息來自于供體猴A
答案　C
解析　克隆猴的獲得證實了動物體細胞的細胞核具有全能性，A錯誤；該過程將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，其證明細胞核發揮功能時，需要細胞質的協助，B錯誤；克隆猴發育過程中通過細胞分化形成不同組織，而細胞分化的實質是基因的選擇性表達，C正確；“中中”和“華華”的細胞核遺傳信息來自于供體猴A，而細胞質遺傳信息來自供體猴B，D錯誤。
3.（目標3）骨髓造血干細胞可分裂分化出各種血細胞。下列敘述正確的是（　　）
A.骨髓造血干細胞具有細胞周期
B.此過程體現了造血干細胞的全能性
C.造血干細胞的分化可增加細胞數目
D.該分化過程只發生在胚胎和幼年時期
答案　A
解析　骨髓造血干細胞可連續分裂，具有細胞周期，A正確；骨髓造血干細胞可分裂分化出各種血細胞，但并沒有形成個體或分化成其他各種細胞，因此不能說明該過程體現造血干細胞的全能性，B錯誤；細胞分化可增加細胞種類，但不會增加細胞數量，C錯誤。
4.（不定項）（目標1）下列關于細胞分化的敘述，正確的是（　　）
A.植物器官的形成是細胞分化的結果
B.造血干細胞屬于未分化的細胞
C.機體不同的組織細胞中，蛋白質的種類和數量不完全相同
D.細胞分化一般是不可逆轉的
答案　ACD
解析　造血干細胞屬于分化程度低的細胞，B錯誤。
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[例1]　高度分化的體細胞可被誘導成類似早期胚胎細胞的iPS細胞。科學家培養iPS細胞獲得角膜組織，將其移植到一位幾乎失明的患者左眼上，患者術后視力基本恢復。下列敘述不正確的是（　　）
A.iPS細胞的分化程度低于角膜細胞
B.iPS細胞與角膜細胞的基因組成不同
C.iPS細胞形成角膜組織是基因選擇性表達的結果
D.iPS細胞可能有助于解決器官移植供體短缺等問題
解題分析　iPS細胞類似于早期胚胎細胞，其分化程度低于角膜細胞，A正確；iPS細胞與角膜細胞的基因組成相同，B錯誤；獲得角膜組織是細胞分化的過程，而細胞分化的實質是基因選擇性表達，C正確；iPS細胞類似早期胚胎細胞，可分化形成多種組織器官，因此有望解決器官移植供體短缺等問題，D正確。
答案　B
[例2]　人體的骨髓中存在少量的間充質干細胞（MSC，多能干細胞的一種），下圖表示MSC形成不同組織細胞的過程。下列敘述錯誤的是（　　）
A.MSC細胞與a過程產生的子細胞的核內遺傳物質相同
B.經b過程后，細胞器種類和數量出現改變
C.MSC細胞全能性高于體細胞，但低于受精卵
D.b過程細胞形態、功能發生變化，是因為核內遺傳物質有所改變
解題分析　b過程細胞形態、功能發生變化，是因為基因的選擇性表達，而核內遺傳物質沒有發生改變，D錯誤。
答案　D
知識拓展
細胞分裂、分化與個體發育的關系
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[例3]　（不定項）有關細胞全能性的敘述，正確的是（　　）
A.植物體只有體細胞才具有發育成完整個體所必需的全套基因
B.高度分化的植物細胞只有處于離體狀態時才有可能表現出全能性
C.植物體內某些體細胞沒有表現出全能性，其原因是所含基因發生了改變
D.紫色糯性玉米種子培育成植株，這反映植物種子具有全能性
解題分析　細胞具有全能性的原因是細胞具有發育成完整個體所必需的全套基因，而配子也具有這樣的全套基因，同樣具有全能性，A錯誤；植物體內細胞沒有表現出全能性是細胞內基因在特定時間和空間條件下選擇性表達的結果，C錯誤。
答案　B
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[單項選擇題]
INCLUDEPICTURE"圓點.TIF" INCLUDEPICTURE "圓點.TIF" \* MERGEFORMAT 知識點一　細胞分化及其意義
1.下列關于細胞分化的敘述，錯誤的是（　　）
A.細胞分化的實質是基因的選擇性表達
B.細胞分化是生物個體發育的基礎且貫穿于整個生命進程中
C.人體某細胞中存在血紅蛋白，說明已經發生了細胞分化
D.隨著細胞分化的進行，細胞的全能性降低并最終喪失
答案　D
解析　血紅蛋白基因只在紅細胞中表達，因此存在血紅蛋白的細胞為紅細胞，該細胞已經發生分化，C正確；隨著細胞分化的進行，細胞的全能性降低，但沒有喪失，D錯誤。
2.圖中甲、乙、丙分別表示某人體內的幾種細胞，它們的形態、結構和功能各不相同的根本原因是（　　）
A.DNA的結構不同
B.遺傳信息的執行情況不同
C.遺傳物質不同
D.線粒體結構不同
答案　B
3.細胞分化過程中，一般不會出現的是（　　）
A.細胞表面結構的改變
B.細胞器種類和數量的改變
C.蛋白質種類和數量的改變
D.細胞核中遺傳物質的改變
答案　D
4.下列關于細胞分化的敘述，不正確的是（　　）
A.是基因選擇性表達的結果
B.是生物界中普遍存在的現象
C.有利于提高多細胞生物體各種生理功能的效率
D.由于細胞分化，肌細胞中已經不存在血紅蛋白基因了
答案　D
解析　細胞分化后遺傳物質不變，肌細胞中仍然存在血紅蛋白基因，D錯誤。
5.乳腺細胞能夠合成乳蛋白，不能合成唾液淀粉酶，而唾液腺細胞正相反。對這一現象的解釋正確的是（　　）
A.唾液腺細胞沒有合成乳蛋白的基因
B.乳腺細胞沒有合成唾液淀粉酶的基因
C.兩種細胞都沒有合成乳蛋白、唾液淀粉酶的基因
D.是兩種細胞中相關基因選擇性表達的結果
答案　D
INCLUDEPICTURE"圓點.TIF" INCLUDEPICTURE "圓點.TIF" \* MERGEFORMAT 知識點二　細胞的全能性
6.下列關于細胞分化與細胞全能性的敘述，不正確的是（　　）
A.高度分化的植物細胞仍然保持著全能性
B.細胞內含有全套的遺傳物質是已分化細胞具有全能性的基礎
C.利用組織培養的方法快速繁殖花卉的原理是植物細胞具有全能性
D.克隆羊多莉的誕生證明了動物細胞具有全能性
答案　D
解析　克隆羊多莉的誕生只是證明了動物細胞的細胞核具有全能性，D錯誤。
7.科學家利用植物組織培養技術將胡蘿卜根的韌皮部細胞進行培養，由單個細胞可以發育成完整的新植株，下列說法錯誤的是（　　）
A.該實驗證明了高度分化的植物細胞具有全能性
B.培育出的試管植株與原胡蘿卜植株的性狀基本相同
C.細胞團分化為胚狀體的過程中遺傳物質會發生改變
D.以葉片作為材料進行組織培養也能形成新的植株
答案　C
解析　本實驗將單個細胞培養成了植株，表明高度分化的植物細胞具有全能性，A正確；培育出的試管植株的遺傳物質沒有發生改變，與原胡蘿卜植株的性狀基本相同，B正確；細胞分化并不會改變細胞的遺傳物質，C錯誤；植物細胞具有全能性，以葉片作為材料進行組織培養也能形成新的植株，D正確。
8.下列說法錯誤的是（　　）
①胚胎干細胞　②神經細胞　③受精卵　④造血干細胞　⑤卵細胞
A.全能性：受精卵>胚胎干細胞>造血干細胞>卵細胞>神經細胞
B.分化程度：卵細胞>神經細胞>造血干細胞>胚胎干細胞>受精卵
C.上述細胞中分裂能力最強的為受精卵
D.分裂能力越強，全能性越高
答案　B
解析　高度分化的體細胞的全能性小于生殖細胞，分化程度大于生殖細胞。
9.科學家從孕期小鼠羊水中提取出干細胞，通過實驗室培養后生成了多種小鼠器官，如骨骼、血管、肌肉以及肝臟等。下列說法錯誤的是（　　）
A.該項研究證明了干細胞的全能性很高
B.肌肉細胞與肝臟細胞的基因表達情況不同
C.干細胞和所生成器官內的細胞都具有細胞周期
D.該項研究為人類重癥肝病的治療提供了新思路
答案　C
[不定項選擇題]
10.取自某一生物不同類型的正常體細胞，檢測其基因表達，結果如圖所示。關于此圖說法正確的是（　　）
A.若基因1～8中只有一個是控制核糖體蛋白質合成的基因，則該基因最有可能是基因2
B.圖中7種細胞核的遺傳物質是相同的
C.圖中7種細胞理論上都具有全能性，經合適條件誘導可在生物體內實現全能性
D.此圖可用于說明細胞分化的本質
答案　ABD
解析　幾乎所有的細胞中都有核糖體，而圖示基因中只有基因2在所有細胞中都表達了，因此基因2可能是控制核糖體蛋白質合成的基因，A正確；圖中7種細胞來自于同一個受精卵，具有相同的核遺傳物質，B正確；圖中7種細胞理論上都具有全能性，經合適條件誘導可在生物體外實現全能性，C錯誤；此圖可用于說明細胞分化的本質，即基因的選擇性表達，D正確。
11.科學研究發現，人和其他哺乳動物一樣，體內也存在一種被稱為“ISL1”的心臟祖細胞，它可以分化為心肌、血管等特定類型的細胞。下列有關敘述正確的是（　　）
A.心臟祖細胞與心肌細胞的核遺傳信息相同
B.心肌細胞與血管細胞的基因表達情況不同
C.心臟祖細胞分化程度比心肌、血管細胞低
D.高度分化的心肌細胞的細胞核具有全能性
答案　ABCD
解析　同一生物個體細胞含有的遺傳物質相同，A正確；心肌細胞與血管細胞行使的功能不同，所含蛋白質的種類不同，所以二者的基因表達情況不同，B正確；心臟祖細胞可以分化為心肌、血管等特定類型的細胞，因此其分化程度低于心肌細胞和血管細胞，C正確；動物細胞的細胞核具有全能性，D正確。
[非選擇題]
12.高度分化的動物細胞分化潛能變小，它的全能性受到限制，但它的細胞核仍具有全能性。請利用性成熟的青蛙作實驗材料，設計一個實驗方案證明上述說法。
（1）實驗的大體思路是：先把完整的體細胞單獨培養，證明　　　　　　　　　　　　　　　　　；再把體細胞的細胞核導入　　　　　　　　　　　　，證明______________________________________
________________________________________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）根據上述思路設計的實驗步驟是：
第一步：取正常的雄性青蛙的體細胞直接進行細胞培養，觀察能否發育成一個完整的青蛙。
第二步：準備若干個正常雄性青蛙的體細胞和雌性青蛙的卵細胞。
第三步：______________________________________________________
__________________________________________________________________________________________。
第四步：將第三步形成的重組細胞進行細胞培養，觀察能否發育成完整的青蛙。
（3）實驗結果：_________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________　　　　　。
（4）結論：___________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
（5）問題討論：第四步若能克隆出小型青蛙，其性別應為　　　　，主要性狀應與　　　　相同；上述實驗能否說明細胞的分化受細胞質的影響？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　（1）高度分化的動物細胞的全能性受到限制　去核的卵細胞內　高度分化的動物細胞的細胞核仍具有全能性
（2）將卵細胞的細胞核去除，取體細胞的細胞核導入去核的卵細胞內
（3）單獨培養完整的體細胞不能發育成完整的個體，培養重組細胞則能發育成完整個體
（4）高度分化的動物細胞其全能性受到限制，但其細胞核仍具有全能性
（5）雄性　雄性青蛙　能。因為同樣的細胞核在體細胞的細胞質作用下不能表現出全能性，在卵細胞的細胞質的作用下卻能表現出全能性
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