高中生物北师大必修1教学案第8章 第1节 细胞的分化 Word含答案.docx
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高中生物北师大必修1教学案第8章第1节细胞的分化Word含答案
第1节
细胞的分化
1.细胞的全能性是指生物体已分化的细胞具有发育成完整个体的潜能。
细胞的全能性是细胞分化的基础。
2.植物体的每个生活细胞都具有全能性,高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性。
3.细胞分化是指在个体发育中,细胞后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程,是生物体正常发育的基础,是基因选择性表达的结果。
4.细胞分化发生于生物体的整个生命进程中,但在胚胎时期最旺盛、最频繁,达到最大程度。
5.细胞分化过程是稳定有序的,而且一般是不可逆的。
细胞分化的概念
[自读教材·夯基础]
1.细胞分化的概念
在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2.细胞分化的特点
(1)持久性:
细胞分化发生于生物体的整个生命进程中,但在胚胎发育期最旺盛、最频繁,达到最大程度。
(2)不可逆性:
细胞分化过程是稳定有序的,而且一般是不可逆的。
(3)普遍性:
细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。
3.细胞分化原因
在个体发育过程中,不同的细胞的基因按照严格的时空顺序有选择地表达或关闭引起细胞分化。
4.细胞分化的意义
(1)是生物个体发育的基础。
(2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。
5.干细胞
(1)特点:
①具有分裂和分化能力。
②在动物和人体内,数量很少。
(2)举例:
人骨髓中的造血干细胞能通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板。
[跟随名师·解疑难]
1.细胞分化过程图示
2.从不同的水平分析细胞分化
(1)从细胞水平分析:
细胞形态、结构和功能改变的结果。
(2)从亚显微结构水平分析:
细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。
(3)从分子水平分析:
①蛋白质角度:
蛋白质种类、数量、功能改变的结果。
②基因角度:
基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
[关键一点] 遗传物质不变性:
细胞分化是伴随着细胞分裂进行的,亲代与子代细胞的形态、结构或功能发生改变,但细胞内的遗传物质却不变。
3.干细胞的研究
(1)干细胞和种类:
名称
特点
实例
全能干细胞
可分化成各种细胞,构成各种组织和器官,最终发育成完整个体
胚胎干细胞
多能干细胞
可发育形成一种器官的多种组织,但不能发育成完整个体
造血干细胞
专能干细胞
只能分化成某一类型的细胞
神经干细胞
(2)干细胞的研究意义举例:
①克隆动物:
以体细胞作为核供体克隆动物,虽然易于取材,但克隆动物个体中表现出严重的生理或免疫缺陷,而且多为致命性的。
②转基因动物:
以胚胎干细胞作为载体,可大大加快转基因动物生产的速度,提高成功率。
③细胞工程:
人工诱导胚胎干细胞定向分化,培育出特定的组织器官,用于医学治疗。
[关键一点] 细胞分化使细胞类型增多;细胞分裂使细胞数目增多,但细胞类型不变;细胞分裂是细胞分化的基础。
1.下列关于细胞分化的说法,错误的是( )
A.细胞分化仅发生在胚胎时期
B.细胞分化与生物发育有密切的关系
C.细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象
D.细胞分化是在细胞形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程
解析:
细胞的分化是一种普遍存在的生命现象,是一种持久的变化。
这种变化不仅表现在细胞的形态、结构上,也反应在功能上。
它不仅发生在胚胎时期,也发生在生物体的整个生命进程中,与生物发育有密切的关系。
答案:
A
细胞分化的基础
[自读教材·夯基础]
1.细胞的全能性
已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。
2.植物细胞的全能性
(1)高度分化的植物细胞仍具有全能性。
(2)应用:
通过植物组织培养的方法,快速繁殖花卉和蔬菜等作物,拯救珍稀濒危物种,还可以和基因工程结合培育作物新类型。
3.动物细胞的全能性
(1)已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
(2)目前,还不能将已分化的动物体细胞培养成新个体。
[跟随名师·解疑难]
1.细胞全能性的原因
已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传物质,因此,分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。
2.细胞全能性的表达
(1)条件:
在离体状态下,需要适宜的水、无机盐、有机营养及激素等,还需要适宜的温度等条件。
(2)差异:
①植物细胞的全能性易于表达,而动物细胞的全能性虽受到极大限制,但动物细胞核的全能性仍可以表达。
②同一生物体内细胞全能性的高低为:
受精卵>生殖细胞>体细胞。
③随着细胞分化程度的不断提高,细胞的全能性逐渐变小。
④与细胞的分裂能力呈正相关,即分裂能力越强,全能性越大。
3.细胞全能性的应用
(1)植物组织培养:
①过程:
离体的组织或细胞
愈伤组织
胚状体―→幼体―→新植株
②应用:
快速繁殖花卉和蔬菜等作物,拯救珍稀濒危物种,与基因工程结合培育作物新品种。
(2)核移植。
2.细胞的全能性是指( )
A.细胞的增殖
B.细胞的有丝分裂,细胞数量越来越多
C.已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
D.细胞分化后形成不同的细胞和组织
解析:
已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,即细胞的全能性。
答案:
C
3.下列人体细胞中分化程度最低的是( )
A.胚胎干细胞 B.造血干细胞
C.胰腺细胞D.肌肉细胞
解析:
胰腺细胞和肌肉细胞是成熟体细胞,分化程度较高。
造血干细胞只能分化为血细胞,而胚胎干细胞能分化为各种体细胞,所以分化程度最低。
答案:
A
4.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是( )
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成完整植株
解析:
“细胞全能性”是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整新个体的潜能,选项A所述内容是玉米的胚后发育过程;“全能性”的结果是得到完整新个体,而不是得到细胞;由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”,花粉属于生殖细胞;胡萝卜根韧皮部细胞是已分化的细胞,经组织培养后得到了完整的新植株。
答案:
D
细胞分化的原因
[例1] 乳腺细胞和唾液腺细胞都来自外胚层,乳腺细胞能够合成乳蛋白,不能合成唾液淀粉酶,而唾液腺细胞正相反。
对这一现象的解释是(多选)( )
A.唾液腺细胞没有合成乳蛋白的基因
B.乳腺细胞没有合成唾液淀粉酶的基因
C.两种细胞都有合成乳蛋白和唾液淀粉酶的基因
D.两种细胞中相关基因选择性地表达
[解析] 人体是由受精卵发育而来的。
受精卵经有丝分裂形成各种体细胞,所以体细胞中所含基因是相同的。
在个体发育过程中,有选择地表达出某些特定的基因,使细胞分化为某种体细胞。
[答案] CD
1.通过特定方法,科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。
有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述,正确的是( )
A.类胚胎干细胞能够分化成多种细胞
B.分化的体细胞丢失了某些基因
C.二者功能有差异,但形态没有差异
D.二者基因组相同,且表达的基因相同
解析:
类胚胎干细胞具有分化的潜能,能够分化成为多种细胞。
细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞分化前后遗传物质不变,但形态结构往往发生很大变化,功能也更加专一。
答案:
A
细胞全能性的应用
[例2] 下列有关组织培养过程,其中正确的顺序是( )
①形成细胞团 ②长成植株 ③分离出组织细胞
④分化出根、茎、叶 ⑤分裂、生长
A.③①⑤④②B.⑤③①④②
C.③⑤①④②D.③④⑤①②
[解析] 组织培养技术依据的原理是细胞的全能性:
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因,具有形成完整个体的潜能。
组织培养的细胞首先脱分化,再经过细胞分裂,形成愈伤组织。
愈伤组织是一种没有分化的细胞,然后愈伤组织再分化出各种组织器官,进一步发育成试管苗。
[答案] C
归纳拓展
(1)组织细胞必须在离体的情况下培养才能脱分化表现出全能性,所以,要先将组织细胞进行离体培养,脱分化形成愈伤组织。
(2)植物组织培养的过程归纳为:
离体的植物器官、组织或细胞
愈伤组织
根、芽―→植物体。
2.植物学家将胡萝卜的韧皮部细胞分离出来,将单个细胞放入特定的培养基中培养,获得许多完整的植株,此过程中最重要的是( )
A.细胞分裂B.细胞特化
C.细胞分化D.细胞增殖
解析:
利用胡萝卜的细胞培养新植株,关键让其脱分化先形成一个细胞团,然后再分化出根、茎、叶,长成一株新的植株,在培养过程中需放入含植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养。
答案:
C
1.探究细胞分化与细胞全能性的关系。
2.探究控制细胞衰老的遗传物质存在于细胞核还是细胞质。
3.探究某种物质是否引起细胞癌变。
典例剖析
胰岛B细胞产生的胰岛素是唯一能降低血糖的激素,糖尿病的病因是胰岛素分泌不足。
将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞(命名为M细胞),再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠(胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠)体内,然后测定小鼠的血糖浓度,结果如图所示(虚线表示正常小鼠的血糖浓度值)。
请回答相关问题:
(1)根据实验结果可以判断M细胞已具有________细胞的功能。
说明判断的理由________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中,重组细胞能否分化为其他类型细胞?
________,请说明理由________________________________________________。
[解析]
(1)移植组与未移植组实验结果的差异在于血糖浓度是否降至正常水平,原因在于是否移植了M细胞,结合题干信息“胰岛素是由胰岛B细胞分泌的,是唯一能降低血糖的激素”可以确定被移植的M细胞具备了胰岛B细胞的功能。
(2)M细胞来源于小鼠胚胎干细胞,具有发育成完整个体的全套遗传物质。
[答案]
(1)胰岛B 胰岛B细胞分泌的胰岛素是唯一降血糖的激素
(2)能 细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质(细胞核的全能性)
归纳拓展
实验结果(现象)的处理与实验结论的分析
实验结果即实验过程中观察到的实验现象或收集到的数据,实验结论则是通过对实验结果的分析得出的定性表述,结论要依据实验原理并与实验目的相对应。
实验目的的类型不一样,结果和结论的写法就不一样。
验证性实验一般有一种结论,而探究性实验可能有多种结论。
验证性实验:
验证性实验的实验目的是“预料之中”的,因此结果和结论只有一种情况。
结果即由所学知识或实验原理推出的现象,结论即实验目的。
如“验证CO2是光合作用的必需原料”的实验,实验结果为:
对照组叶片遇碘变蓝,实验组叶片遇碘不变蓝。
结论为:
CO2是光合作用的必需原料。
探究性实验:
探究性实验是对未知的生物学现象进行探索,因此预期的结果及结论是所有可能出现的情况。
其书写格式一般为“如果……则……”。
如“探究光对种子萌发的影响”实验中,结果和结论会有以下几种情况:
若相同时间内,在光下的一组比在黑暗中的萌发数多,则光对种子的萌发有促进作用;若在光下的一组比在黑暗中的萌发数少,则光对种子的萌发有抑制作用;若两组的萌发数相同,则光对种子的萌发没有影响。
(满分50分 时间20分钟)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.下图所示的细胞类型转换过程为( )
A.细胞融合 B.细胞生长
C.细胞分裂D.细胞分化
解析:
由图示可知是细胞的形态功能发生变化的过程,应为细胞分化。
答案:
D
2.在细胞分化过程中,下列叙述正确的是( )
A.遗传物质发生改变
B.蛋白质种类比未分化前增加
C.蛋白质的数量不改变
D.基因进行选择性表达
解析:
由于细胞分化是伴随细胞分裂实现的,并且这种分裂一般是有丝分裂,因此遗传物质不会发生改变。
新形成的细胞特性不同,蛋白质是生命活动的体现者,蛋白质可能会发生变化,但并不能肯定蛋白质的种类一定会增加。
细胞分化的原因是基因选择性表达的结果。
答案:
D
3.白血病可通过移植骨髓来治疗,因为骨髓可为患者提供( )
A.白细胞B.神经干细胞
C.胚胎干细胞D.造血干细胞
解析:
白血病的临床表现是白细胞的异常,而白细胞是由造血干细胞分裂分化而来。
白血病的根治主要是通过骨髓移植来完成的,移植骨髓后,正常的骨髓可形成正常的造血干细胞,最终产生正常的白细胞。
答案:
D
4.对于白血病患者,目前较为成功的治疗方法主要是骨髓移植。
其主要原理是利用正常人的骨髓中的造血干细胞来产生正常的白细胞,从而使病人的生理机能恢复正常。
则在造血干细胞形成白细胞的过程中经过了哪两个过程。
( )
A.先细胞分裂,后细胞分化
B.先细胞分化,后细胞分裂
C.先细胞融合,后细胞分裂
D.先细胞融合,后细胞分化
解析:
由造血干细胞到正常白细胞的过程是,首先造血干细胞进行分裂产生众多的子细胞,然后一些子细胞进行分化形成正常的白细胞。
答案:
A
5.植物细胞表现出全能性的必要条件是( )
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
解析:
离体的细胞、组织、器官,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,就可以表现出全能性,发育成完整的植株。
答案:
C
6.关于细胞分化的叙述,下列哪一项是错误的( )
A.细胞分化是一种持久性的变化,它发生在生物体的整个生命进程中
B.细胞分化在胚胎时期达到最大限度
C.随着细胞分化的进行,细胞中遗传物质种类会发生改变
D.高度分化的动物细胞核保持着全能性
解析:
细胞分化的实质是遗传物质中基因的选择性表达,细胞中遗传物质的种类和数量并未发生改变,仍保持其全能性。
答案:
C
7.用甲母羊的乳腺细胞的细胞核与乙母羊的卵细胞的细胞质组成一个细胞,培育成功了“多利”羊。
下列说法错误的是( )
A.动物体细胞的细胞核具有全能性
B.这个乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质
C.“多利”羊的特征与乙母羊几乎相同
D.“多利”羊的特征与甲母羊几乎相同
解析:
这个细胞能发育成一个动物体,是因为乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质,表明乳腺腺细胞的细胞核具有全能性。
所获得的“多利”羊特征与甲母羊的特征几乎相同,因为它的遗传物质主要来自甲母羊的细胞核。
答案:
C
8.干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床新技术。
自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞,以替代损伤的胰岛B细胞,达到治疗糖尿病的目的。
下列叙述正确的是( )
A.骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同,基因表达产物不同
B.骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同,基因表达存在差异
C.胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失,分化成为胰岛样细胞
D.胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响,分化是由基因决定的
解析:
骨髓干细胞和胰岛样细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂而形成的体细胞。
在有丝分裂过程中,遗传物质精确复制后平均分配到子细胞中,故骨髓干细胞和胰岛样细胞基因组成相同。
机体不同细胞是细胞分化的结果,细胞分化的实质是基因的选择性表达,表达的产物存在差异。
骨髓干细胞是分化程度较低的干细胞,其能分化成为胰岛样细胞是基因选择性表达的结果,而不是基因丢失的结果。
细胞分化是遗传物质和外界环境条件共同作用的结果。
答案:
B
9.下列关于细胞分化与细胞分裂的叙述,错误的是( )
A.生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果
B.细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
C.细胞分裂是细胞分化的基础
D.细胞分化过程中细胞中的遗传物质逐渐减少
解析:
细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,生物体的生长和发育是细胞分裂和细胞分化的结果。
如果只有细胞分裂,而没有细胞分化,生物体是不能进行正常的生长发育的。
细胞分化是一种持久性的变化,它发生在生物体的整个生命进程中,但是在胚胎时期达到最大限度。
没有细胞分裂,细胞就不可能分化,所以细胞分裂是细胞分化的基础。
在细胞分化过程中遗传物质并没有发生变化,因为细胞核中含有保持物种遗传所需要的全套遗传物质,正因为如此,一个细胞能培养成一个生物体。
答案:
D
10.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。
对右图的相关叙述中,错误的是( )
A.a过程表示干细胞能自我更新
B.b、c过程表示干细胞具有分化能力
C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D.b过程形成的细胞直接组成器官,可供器官移植使用
解析:
细胞分化形成不同的细胞和组织,不同组织组成器官,而不是细胞直接组成器官。
答案:
D
二、非选择题(共20分)
11.(20分)1958年,美国科学家将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养,最终发育成完整的新植株。
请根据下面的实验过程示意图分析回答:
(1)过程②取出的根韧皮部细胞在体内时能否进行细胞分裂?
________。
是否具有全能性,为什么?
_____________________________________________________________。
(2)过程③在生物技术中称为________,此过程细胞所发生变化称为____________,由单个细胞形成细胞团需经过________________过程。
(3)过程④由细胞团形成胚状体要经过________过程,其结果是______________。
(4)该实验的成功证明了_________________________________________________。
答案:
(1)不能 有,因为高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
(2)组织培养 脱分化 有丝分裂
(3)细胞分化 形成不同的细胞和组织
(4)高度分化的植物细胞仍保持着全能性
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