資源簡介

6.2細胞的分化學案
【學習目標】
（一）知識與技能
1.知道細胞分化的概念、特點及意義。
2.知道細胞全能性概念及應用。
（二）過程與方法
1.關注人的胚胎發育過程，了解從受精卵發育成為個體過程中所發生的細胞分化現象。
2.收集和閱讀有關植物細胞全能性和植物組織培養的資料，了解和關注相關研究成果。
（三）情感、態度與價值觀
1.通過學習細胞分化機理，養成嚴謹的思維方式，激發學生敢于質疑不斷探求新知識的科學精神。
2.從植物組織培養的成功實例中，感悟植物組織培養技術對社會經濟發展的價值和作用。
【學習重難點】
（一）重點
1.細胞分化的概念和特點。
2.細胞全能性和干細胞概念和應用。
（二）難點
1、細胞全能性概念。
2.細胞分化、植物細胞全能性與植物組織培養的關系、干細胞
【預習新知】
細胞的全能性
細胞分化是生物界中普遍存在的生命現象，它是生物個體發育的基礎。請結合下面材料，探究細胞分化的特點和實質。
1．細胞分化的概念：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．細胞分化的特點
(1)將蛙的原腸胚時期將來發育成后肢的部分細胞移植到將來發育成背部的細胞中，這部分細胞不會隨著周圍細胞發育成背部，而是繼續沿著原有的分化方向發育成一條后肢。這種現象說明細胞分化具有穩定性(不可逆性)。
(2)細胞分化發生在生物體的整個生命進程中，在胚胎時期達到最大限度，說明細胞分化具有持久性。
(3)細胞分化在生物界中普遍存在，是生物個體發育的基礎，說明細胞分化具有普遍性。
3．細胞分化的實質(原因)
據圖分析，A、B基因中，細胞甲含有的是A和B基因，表達的是A基因；細胞乙含有的是A和B基因，表達的是B基因。因此，細胞分化的實質是基因的選擇性表達。
[思考探究]
(1)一個生物體內各種體細胞的遺傳信息相同嗎？為什么？
提示：相同，因為復雜生物體的所有體細胞都是由一個受精卵經過有絲分裂形成的，即細胞分化形成的各種細胞的細胞核內遺傳物質沒有發生變化。
(2)人的神經細胞和心肌細胞都是由受精卵分裂而來的，但它們的形態、結構和功能不同，其原因是什么？它們核內的遺傳信息是否相同？
提示：細胞分化的結果。它們核內的遺傳信息相同，但執行情況不同，即基因的選擇性表達的結果。
1．分化的細胞仍具有全能性的原因：已分化的細胞一般都有一套和受精卵相同的遺傳物質，因此，分化的細胞仍具有發育成完整個體的潛能。
2．全能性大小的比較 (填“＞”或“＜”)：
①植物細胞動物細胞。
②受精卵生殖細胞體細胞。
③幼嫩的細胞衰老的細胞。
④分化程度低的體細胞分化程度高的體細胞。
⑤細胞分裂能力強的體細胞細胞分裂能力弱的體細胞。
3．植物細胞表達全能性的條件
①離體條件(必要條件)。
②一定的營養物質(無機鹽、維生素、氨基酸等)。
③適宜的條件(適宜的溫度、pH等)。
【易錯提示】
有關細胞分化的三點提醒
細胞分化過程中遺傳物質并沒有發生改變，只是基因選擇性表達。
同一個體不同種類的體細胞中，DNA基因相同，而RNA、蛋白質不同。
一般來說，細胞分化是不可逆的，但在離體人工培養條件下，高度分化的植物細胞能夠脫分化恢復全能性。
【鞏固訓練】
1.人的成熟紅細胞經過幾個階段發育而來，各階段細胞特征如下表。下列有關敘述正確的是( )
階段 造血干細胞 幼紅細胞 網織紅細胞 成熟紅細胞
特征 無血紅蛋白，有較強的分裂能力 核糖體豐富，開始合成血紅蛋白，有分裂能力 核糖體等細胞器逐漸減少，分裂逐漸減弱 無細胞核、核糖體、線粒體等，血紅蛋白含量高，無分裂能力
A.細胞內合成了血紅蛋白是造血干細胞分化為紅細胞的標志
B.表中各細胞生命活動所需的能量主要通過有氧呼吸提供
C.表中各細胞生理功能不同的原因是不同細胞中基因存在差異
D.成熟紅細胞不具有完整的細胞結構，不利于紅細胞運輸氧氣
2.下列動物細胞中最容易表達出全能性的是( )
A.紅細胞 B.受精卵細胞 C.肌肉細胞 D.神經細胞
3.科學家把一類特殊干細胞定向分化為中腦多巴胺能神經細胞，然后移植到患者腦內，從而實現神經再生和功能重塑，用于治療帕金森病。下列敘述正確的是( )
A.干細胞的全能性高于受精卵的全能性
B.人體干細胞仍具有分裂和分化能力
C.該干細胞和中腦多巴胺能神經細胞的基因表達情況相同
D.神經細胞形成過程中，細胞的遺傳物質發生改變
4.下列關于細胞分化及其全能性的敘述，錯誤的是( )
A.細胞分化發生在多細胞生物體的整個生命進程中
B.人的紅細胞與白細胞功能不同的原因是其基因不同
C.已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性
D.將花粉培育為完整的植株可體現生殖細胞的全能性
5.細胞分化是生物個體發育的基礎，其實質是( )
A.細胞形態結構的變化 B.細胞數目和種類的增多
C.基因的選擇性表達 D.細胞種類的增加
6.姐妹染色單體通過粘連蛋白相互黏附而不能分離。分離酶(SEP)可水解粘連蛋白，其活性受核基因編碼的兩種蛋白調控：SCR蛋白與SEP結合抑制其活性，而APC蛋白可催化SCR蛋白水解。下列說法錯誤的是( )
A.SCR蛋白基因和APC蛋白基因可能在分裂間期表達
B.SEP的功能異常可能導致子細胞染色體數目異常
C.APC蛋白失活會導致姐妹染色單體不能正常分離
D.SCR蛋白基因和APC蛋白基因的表達說明細胞發生了分化
參考答案
1.答案：A
解析：A、血紅蛋白基因只在紅細胞中表達，故細胞內合成了血紅蛋白是造血干細胞分化為紅細胞的標志，A正確；
B、表中成熟紅細胞無線粒體等細胞器，該細胞生命活動所需的能量主要通過無氧呼吸提供，B錯誤；
C、表中各細胞所含具有基因相同，他們的生理功能不同的原因是基因的選擇性表達，C錯誤；
D、哺乳動物成熟的紅細胞內沒有細胞核和細胞器，內含豐富的血紅蛋白，有利于紅細胞運輸氧氣，D錯誤。
故選A。
2.答案：B
解析：ABCD、全能性大小：受精卵>干細胞>生殖細胞>體細胞，神經細胞、肌肉細胞和紅細胞均為體細胞，因此蛙的細胞中最容易表達出全能性的是受精卵細胞，ACD錯誤，B正確。故選B。
3.答案：B
解析：A、干細胞的分化程度高于受精卵，其全能性低于受精卵的全能性，A錯誤;B、人體干細胞仍具有分裂和分化能力，在一定條件下，它可以分化成多種功能細胞，B正確;C、中腦多巴胺能神經細胞是由該干細胞分化而成的，細胞分化的實質是基因的選擇性表達，故二者的基因表達情況不同，C錯誤;D、神經細胞形成過程中，發生了細胞分化，細胞的遺傳物質未發生改變，D錯誤。
4.答案：B
解析：A、細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，提高生理功能的效率，是生物個體發育的基礎，發生在多細胞生物體的整個生命進程中，A正確；
B、人的紅細胞與白細胞功能不同的直接原因是細胞的形態、結構和功能不同，其根本原因是基因的選擇性表達，細胞分化具有不變性，即其中的遺傳物質是相同的，這里指的是紅細胞形成過程中含有的遺傳物質和白細胞中的遺傳物質是相同的，B錯誤；
C、已分化的動物體細胞的細胞核含有該動物全套的遺傳信息，具有全能性，C正確；
D、一般來說，細胞的分化程度越高，細胞的分裂能力越低，細胞的全能性越低，將花粉培育為完整的植株可體現生殖細胞的全能性，D正確。
故選B。
5.答案：C
解析：細胞分化是生物在個體發育中，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，其實質是基因的選擇性表達。
故選C。
6.答案：D
解析：A、由題意可知，SCR蛋白基因和APC蛋白基因在分裂間期表達，A正確;B、由題意可知，SEP的功能異常，粘連蛋白不能被水解，導致子細胞染色體數目異常，B正確;C、由題意可知，APC蛋白失活，SCR蛋白不能被水解，姐妹染色單體不能正常分離，C正確;D、SCR蛋白基因和APC蛋白基因的表達說明細胞發生了分裂，D錯誤。

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