第2节细胞的分化
基础巩固
1.下图表示人体造血干细胞在离体条件下,经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.该图说明造血干细胞具有全能性
B.图中各细胞的遗传信息的执行情况相同
C.①过程可发生遗传信息的传递
D.②过程的实质是遗传物质的改变
,仍然具有发育成完整个体的潜能,图示内容仅得到肝细胞和神经细胞,没有得到个体,因而没有体现细胞的全能性,A项错误;①过程是细胞增殖,可发生遗传信息从DNA→DNA的传递,C项正确;②过程是细胞分化,实质是遗传信息的执行情况不同,即基因的选择性表达,细胞分化过程中遗传物质没有改变,B、D两项错误。
2.细胞分化不同于细胞增殖的主要特点是( )
A.细胞数量增多
B.细胞体积增大
C.细胞化学成分含量的变化
D.能形成各种不同的细胞和组织
,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。没有细胞分化,就不可能形成不同的组织和器官。细胞增殖的结果是细胞的数量增多,细胞分化使细胞的种类增多。
3.下列有关细胞分化的叙述,不正确的是( )
A.细胞分化不会使细胞数目增加
B.分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化源于细胞内化学物质的改变
C.细胞分化的方向在胚胎发育早期就已经决定,不能逆转
D.细胞分化过程中遗传物质发生改变
,只是基因进行了选择性表达。
4.在下列自然现象或科学研究成果中,能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的是( )
A.壁虎断尾后重新长出尾部
B.蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂
C.用体外培养的皮肤治疗烧伤病人
D.小鼠腺细胞的自我复制
5.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
,两者所含基因相同,但分化方向和程度不同。在细胞分化过程中,基因选择性表达,基因不会丢失,分化方向受基因控制,也受环境影响。
6.下列关于细胞全能性的叙述,错误的是( )
A.从理论上讲生物体的每一个活细胞都具有全能性
B.卵细胞虽然分化程度较高,但仍具有较高的潜在全能性
C.高度分化的动物细胞,从整个细胞来说,它的全能性受到抑制
D.植物器官、组织或细胞,经过一定的培养、激素等因素作用,就能表现出全能性
,都具有发育的全能性,A项正确;卵细胞虽然分化程度较高,但仍具有较高的潜在全能性,B项正确;高度分化的动物细胞,从整个细胞来说,它的全能性受到抑制,C项正确;植物的组织、器官或细胞必须在离体的条件下,经过一定的培养、激素等因素作用,才能表现出全能性,D项错误。
7.下图所示为植物细胞的生命历程中的部分现象。据图回答以下问题。
(1)①→②、①→④的过程叫做。
(2)①→③的过程叫做。③→⑤的过程叫做。图示全过程中,细胞的遗传物质(填写“没有”“部分”或“全部”)改变。
(3)组成②③④的细胞,在细胞的、、上有所不同,因此它们属于不同的。
(4)科学家在人早期胚胎中发现了干细胞,它能在体外形成不同组织或器官。这些干细胞是在一定条件下通过细胞有丝分裂和形成不同的组织或器官。除了胚胎外,在脐带血、骨髓、脑组织等也发现了干细胞,通过进一步的研究,有希望用于患者的组织修复或器官移植。但在进行器官
移植时,如果患者细胞表面的蛋白质类物质与移植器官的不相同,则会引起排斥反应,所以最好选用 (填“患者本人”“父母”“子女”或“配偶”)的干细胞培育的器官。
分析题图可知,①→②、①→④过程起源相同的细胞形态、结构发生了差异,这两个过程是
细胞分化过程。(2)①→③的过程,细胞数量增多,是细胞分裂过程,③→⑤的过程,细胞的体积增大,
是细胞生长过程。细胞分裂、生长和分化过程中,细胞中的遗传物质没有发生改变。(3)分析题图
可知②③④细胞的形态、结构、生理功能不同,它们属于不同的组织。(4)干细胞通过细胞有丝分
裂和分化形成不同的组织或器官。选用患者本人的干细胞培育的器官进行移植不会引起排斥反应。
细胞分化 (2)细胞分裂 细胞的生长 没有
(3)形态 结构 生理功能 组织 (4)分化 患者本人
能力提升
1.下列对于细胞分化不同水平的分析,不正确的是( )
A.从细胞水平分析,细胞分化是细胞的形态、结构和功能改变的结果
B.从细胞的亚显微结构水平分析,细胞分化是细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分
和功能改变的结果
C.从蛋白质分子的角度分析,细胞分化是蛋白质种类、数量、功能改变的结果,这是细胞分化的根
本原因
D.从核酸分子的角度分析,细胞分化是基因选择性表达的结果
,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,叫做细胞分化。从核酸分子的角度分析,细胞分化是基因选择性表达的结果,这是细胞分
化的根本原因。
2.分别用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针,
与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA 进行分子杂交,结果见下表(注:“+”表
示阳性,“-”表示阴性)。下列叙述不正确的是( )
A.在成红细胞中,β-珠蛋白基因处于活动状态,卵清蛋白基因处于关闭状态
B.输卵管细胞的基因组DNA 中存在卵清蛋白基因,缺少β-珠蛋白基因
C.丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D.上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
,β-珠蛋白基因在成红细胞中表达,卵清蛋白基因在输卵管细胞
中表达,丙酮酸激酶基因在三种细胞中都能表达,说明在成红细胞中β-珠蛋白基因处于活动状态,
卵清蛋白基因处于关闭状态。由于鸡的体细胞是由一个受精卵分裂、分化而来的,体细胞中的遗传
物质相同,因此,输卵管细胞的基因组DNA中既有卵清蛋白基因,又有β-珠蛋白基因,但β-珠蛋白
基因在输卵管细胞中因关闭而无法表达。由于丙酮酸激酶基因控制丙酮酸激酶的合成,与细胞呼吸
有关,所以该基因的表达产物能够保障鸡的正常细胞呼吸,对维持鸡的基本生命活动中能量的供应
起重要作用。同一生物体不同的体细胞中基因组成相同,功能不同是细胞中基因选择性表达的结果。
3.在细胞的生命历程中,会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是( )
A.细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B.哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C.细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D.通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
(实质为DNA的复制)以后,精确地平均
分配到两个子细胞中去。染色体上有遗传物质DNA,因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状
的稳定性。可见,细胞的有丝分裂对于生物的遗传有重要意义,A项正确。造血干细胞属于多能干细胞,是已经分化的细胞,只是分化程度较低,B项错误。细胞分化是细胞内基因选择性表达导致细胞
形态、结构和生理功能专一化的过程,C项正确。植物细胞具有全能性,所以通过组织培养可将植物
叶肉细胞培育成新的植株,D项正确。
4.我国科学家利用iPS细胞,通过四倍体囊胚注射得到存活并具有繁殖能力的小鼠,从而在世界上
第一次证明了iPS细胞的全能性。iPS细胞全称为诱导性多能干细胞,是由体细胞诱导而成的干细胞,具有和胚胎干细胞类似的发育多潜能性。下列对iPS细胞的叙述,正确的是( )
A.iPS细胞即胚胎干细胞
B.iPS细胞的形成证明动物细胞的分化是不可逆的
C.小鼠的iPS细胞含有小鼠生长发育所需的全部遗传信息
D.体细胞形成iPS细胞的过程叫做细胞分化
细胞由体细胞诱导而成,不是胚胎干细胞,但具有和胚胎干细胞类似的发育多潜能性,证明
动物细胞的分化在离体条件下是可逆的。iPS细胞被证明具有发育的多潜能性,说明其含有小鼠生
长发育所需的全部遗传信息。iPS细胞是由体细胞诱导而成的干细胞,即由分化状态恢复到未分化
状态。
5.2012年诺贝尔生理学或医学奖被授予英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥,以表彰他
们在“细胞核重编程技术”领域做出的革命性贡献。下图为该技术的操作流程模式图:
根据推断,以下说法正确的是( )
A.干细胞的叶绿体、线粒体、细胞核均具有双层膜结构
B.干细胞分化形成的表皮细胞中染色体数目发生了变化
C.干细胞分化形成各种类型的细胞体现了细胞的全能性
D.干细胞可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病
,无叶绿体,A项错误;干细胞的分化是基因选择性表达的过程,细胞中染色体数目不变,B项错误;细胞全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,干细胞通过分化形成各种类型的细胞,但未形成一个完整的个体,没有体现细胞的全能性,C项错误;可以通过干细胞分化形成胰岛B细胞来治疗因胰岛B细胞受损引起的糖尿病,D项正确。
6.胰岛B细胞产生的胰岛素是唯一能降低血糖的激素,糖尿病的病因之一是胰岛素分泌不足。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,结果如下图所示(虚线表示正常小鼠的血糖浓度值)。下列推断错误的是( )
A.移植后的M细胞已具有胰岛B细胞的功能
B.胚胎干细胞的定向诱导分化证明了细胞的全能性
C.未移植组和正常小鼠的血糖浓度都作为对照
D.淀粉酶基因和胰高血糖素基因在M细胞中都存在,但不会都在M细胞内表达
,移植后的小鼠血糖能恢复正常,说明M细胞与正常胰岛细胞一样,都能分泌胰岛素,A 项正确;胚胎干细胞诱导分化形成M细胞,没有体现出细胞的全能性,B项错误;未移植组和正常小鼠的血糖浓度都是作对照的,C项正确;由于基因的选择性表达,淀粉酶基因和胰高血糖素基因不会都在M细胞内表达,D项正确。
7.胚胎干细胞是从人体或哺乳动物的早期胚胎中分离出来的一类细胞,其作用如图所示,①~④表示有关过程。请回答下列问题。
(1)各种组织和细胞的形成需要经过细胞的过程。
(2)自然条件下,造血干细胞不能分化形成皮肤、神经等其他的组织和细胞的原因是细胞
中。成熟的红细胞失去全能性的原因是。(3)据图分析胚胎干细胞、骨髓造血干细胞和神经组织干细胞的分化程度,由高到低的顺序
是。
,细胞分化的原因是基因的选择性表达;由图看出,胚胎干细胞可分化为骨髓造血干细胞和神经组织干细胞,因此胚胎干细胞的分化程度最低。骨髓造血干细胞又可分化为多种细胞,而神经组织干细胞主要分化为神经细胞,因此骨髓造血干细胞的分化程度较神经组织干细胞低。
分裂和分化
(2)基因的选择性表达没有细胞核
(3)神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞