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第六章细胞的生命历程第二节细胞的分化张海军西南交通大学附属中学 610031一、背景分析本节（《细胞分化》）为高中人教版生物必修一《分子与细胞》中第6章第2节，是帮助学生理解、形成“细胞分化”这一重要概念的重要章节。
细胞分化是核心概念，而细胞全能性、干细胞的研究是对细胞分化进一步的拓展。
细胞全能性的知识是选修课本中细胞培养这一生物技术的理论基础，所以本节内容既是对细胞细胞结构、功能、分裂等知识的拓展和延伸，又为学习遗传变异打下基础，还是克隆技术和胚胎工程的理论基础。
同时这节课与当今国际上生命科学的发展、疑难病症的治疗密切相关。
因此学好这节知识是必要的。
学生通过前期的学习，已经建构了细胞的结构、细胞的功能、细胞增殖等相关概念，对生物个体在发育中的细胞的分化的例子有一些感性的认识，但不能准确的表述与理解“细胞分化”这一概念。
关于分化的本质和细胞全能性的原因，由于学生还没有学习基因的表达，所以会比较抽象难懂。
干细胞知识是新课标教材新增的内容，与科技前沿联系紧密，学生的学习兴趣会比较高。
在学完“细胞的增殖”后学习本节，使学生对生物的个体发育有一个系统的理解。
二、重要概念课标要求“说明细胞的分化”、“举例说明细胞的全能性”、“搜集有关干细胞的研究进展和应用的资料”，都属于理解水平，是知识性目标的较高要求。
“细胞分化”概念的建构，涉及到其概念、特点、实质、意义；而“细胞全能性”概念的建构，需从概念、条件、差异、应用等方面着手形成，并进一步扩展“干细胞”概念。
概念图：三、教学目标1、通过细胞分化的学习，确立结构与功能相适应，逐步树立生物进化的生命观念。
2、在教师的引导下，师生共同探究“细胞分化的概念及在生物个体发育中的意义”，使学生学会学习，培养学生分析、归纳的科学思维和自主学习的能力。
3、通过职业分工与细胞分化的结合学习，培养学生类比推理的科学思维和分析材料的能力。
4、探究细胞分化的特点，通过细胞全能性的概念的探究，培养学生的科学探究方法和生物学素养。
第六章细胞的生命历程第二节细胞的分化【学习目标】1.阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，是形成多细胞生物体的必要过程。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。
3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。
自主学习一、细胞分化及其意义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，在上发生稳定性差异的过程。
2.细胞分化的特点（1）：细胞分化在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
（2）：细胞分化是一种持久性的变化，发生在整个生命进程中，且胚胎时期分化达到最大限度。
（3）：一般来说，已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡。
（4）：一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。
3.细胞分化的意义：（1）生物的基础。
（2）使细胞趋向。
有利于。
4.细胞分化的原因就一个个体而言，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态结构和功能却有很大差异，这是细胞中的基因的结果，既在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
二、细胞的全能性1.细胞的全能性概念细胞经分裂和分化后，仍具有或的潜能和特性。
2.细胞具有全能性的原因细胞内含有。
3.实例（1）植物组织培养①过程（以胡萝卜组织培养为例）②条件：离体状态，给予适当的营养（水、无机盐、植物激素、糖类等物质）和其他外界条件。
③结论：的植物细胞仍具有全能性。
④应用：通过，快速繁殖花卉和蔬菜等作物；拯救濒危物种。
（2）克隆动物的培养（动物体细胞核移植）①过程（以非洲爪蟾的核移植为例）②结论：已分化的仍具有全能性。
三、干细胞1.干细胞的概念干细胞是一类具有能力的细胞，是能生成各种组织器官的原始细胞。
机体内的各种细胞、组织和器官都是干细胞分化发育而来的。
2.特点①具有能力。
②在动物和人体内，数量。
3.实例：人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生。
4.应用：医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
第2节细胞的分化课标内容要求核心素养对接说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。
1.生命观念——基于教材示意图，理解细胞分化的概念和生物学意义；基于教材实例，理解动物体细胞的细胞核具有全能性。
2．科学思维——归纳与概括：对比分析细胞分化、细胞全能性，明确相互关系。
3．社会责任——了解干细胞移植，关注健康的生活方式。
一、细胞的分化1．概念2．特点(1)细胞分化是一种持久性的变化。
(2)一般来说，分化了的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，即具有不可逆性。
(3)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。
3．原因：细胞中的基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
4．结果：形成形态、结构和功能都有很大差别的组织和器官。
5．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，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
二、细胞的全能性1．概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
2．类别(1)植物细胞的全能性①实例：植物组织培养。
②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
③植物组织培养的应用：a.快速繁殖花卉和蔬菜；b．培养微型观赏植株；c．拯救濒危物种。
(2)动物细胞细胞核的全能性①实例：非洲爪蟾、克隆羊“多莉”、体细胞克隆猴“中中”和“华华”。
②结论：已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
3．干细胞(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
(2)举例：人骨髓中的许多造血干细胞，能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．细胞分化是一种持久性的变化，一般分化后的细胞将一直保持分化后的状态。
()2．细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。
()3．细胞分化后遗传物质会发生一定改变。
第2节细胞的分化一、细胞分化1．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．特点特点解释持久性发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度相对稳定性(不可逆性) 一般来说，分化了的细胞，不会再演变成原始的细胞，将一直保持分化后的状态，直到死亡遗传物质不变性分化后的细胞内遗传物质不发生改变普遍性在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础3.原因：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。
4．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．细胞分化与细胞分裂的区别和联系项目细胞分裂细胞分化结果细胞数目增多细胞种类增多意义保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性是生物个体发育的基础联系细胞分裂是细胞分化的基础。
细胞的分裂与分化往往是相伴相随的，随着细胞分化程度的进行，细胞的分裂能力逐渐下降归纳总结细胞分化的实质：基因的选择性表达(1)从起源上看，甲、乙两种细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂增殖而来的，根据有丝分裂的特征，染色体经复制后平均分配到两个子细胞中，所以甲、乙中遗传信息是一样的。
(2)从发育过程上看，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，于是就产生了与不同细胞功能相适应的蛋白质。
(1)细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率( )(2)同一个体不同分化细胞的遗传信息一般相同( )(3)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础( )(4)同一个体骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×二、细胞的全能性1．细胞的全能性(1)概念：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植物组织培养：胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养基→形成细胞团块――→分化根、茎、叶→植株。
②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
(3)动物细胞核的全能性①非洲爪蟾的核移植实验：将肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新个体。
②克隆羊多利的培育：将乳腺细胞的核移植到去核的卵细胞中。
③结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
特别提醒 (1)全能性表达的标志：细胞形成了完整的个体。
(2)不同细胞全能性比较①受精卵(全能性最高)>生殖细胞(具有较高的全能性)>干细胞>体细胞(全能性较低)。
②未分化或分化程度低的细胞>分化程度高的体细胞。
③植物细胞的全能性大于动物细胞的全能性。
(3)细胞全能性与细胞的分裂能力呈正相关，即分裂能力越强，全能性越大。
2．干细胞(1)特点①具有分裂和分化的能力。
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。
(1)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性()(2)干细胞是指动物和人体内无分裂、有分化能力的细胞()(3)精子、卵细胞只含有生物体细胞内一半的遗传物质，所以没有全能性()(4)动物体内所有的干细胞经培养后都能发育为一个成熟的个体()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1．下图是胡萝卜的组织培养过程，请分析：(1)植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，这说明植物细胞全能性的表达需要什么条件？提示植物细胞全能性的表达需要在离体条件下并需要一定的外界条件。
(2)图中试管里的培养液应该含有哪些物质？提示植物激素、无机盐和糖类等物质。
(3)植物细胞具有全能性的根本原因是什么？提示已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质，具有发育成一个完整个体所需要的全部遗传信息。
2．下图是克隆羊的培育过程，请分析：(1)如果直接用B羊的乳腺细胞进行培养，能不能形成完整的个体？和植物细胞相比，有什么不同？提示不能发育成完整个体。
这说明和植物细胞相比，动物分化的体细胞的全能性受到限制，但是细胞核仍具有全能性。
(2)得到的克隆羊的性别等绝大部分的性状应该和哪只羊相同？提示和B羊相同。
1．(2019·牡丹江高一检测)下列关于细胞分裂和分化的叙述，错误的是()A．细胞分裂产生的新细胞都可以分裂B．已分化的细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同C．发生分化后的细胞一般不能进行细胞分裂D．细胞分化前后细胞数目不变答案 A解析细胞分化的实质是基因的选择性表达，使细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同，B正确；发生分化后的细胞，一般不能进行细胞分裂，C正确；细胞分化会改变细胞的种类，但不会改变细胞的数目，D正确。
2．如图表示某生物体细胞发生的一系列变化过程，有关分析正确的是()A．过程①表示细胞生长B．过程②表示细胞分化C．过程③表示细胞分裂D．过程②染色体数目会减半答案 A解析①表示细胞体积由小到大，为细胞生长；②表示细胞一分为二，细胞数目增加，为细胞分裂；③表示细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异，为细胞分化；体细胞分裂的方式为有丝分裂，子细胞和母细胞染色体数目一致。
3．(2019·漳州高一检测)有人取同种生物的不同细胞，检测其基因表达，结果如图。
下列分析不正确的是()A．若基因1～8中有一个是控制细胞呼吸酶的基因，则最可能是基因2B．判断图中细胞功能近似程度的依据是表达的相同基因最多，差异表达的基因最少C．功能最为近似和差异最大的细胞分别是1与6、5与7D．细胞分化使不同细胞中蛋白质完全不同，导致细胞的形态和功能各不相同答案 D解析细胞呼吸酶基因在所有的活细胞中都表达，图中基因2在每种细胞中都表达，所以控制细胞呼吸酶的基因最有可能是基因2，A正确；判断图中细胞功能近似程度的依据是表达的相同基因最多，差异表达的基因最少，由图可知，细胞1表达1～5基因，细胞6表达2～5基因，表达的相同基因最多，差异表达的基因最少，则细胞1和6中基因表达最相似，差异最大的是5和7，B、C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，使不同细胞中的蛋白质不完全相同，而不是完全不同，D错误。
4．下列实例中能体现细胞全能性的是()①用胡萝卜已分化的单个细胞培养成了可育的植株②植物用种子繁殖后代③用烟草某种组织培养出了可育的完整植株A．①②B．①③C．②③D．①②③答案 B解析细胞的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。
其中①和③都是由已分化的细胞经过培养形成可育的植株，均体现了细胞的全能性。
5．将经处理后的胚胎干细胞移植到因胰岛受损而患糖尿病的小白鼠体内后，该鼠血糖浓度趋近正常。
上述事实说明()A．该过程体现了胚胎干细胞的全能性B．移植的细胞中所有基因都得到表达C．干细胞经处理后进行了定向分化D．移植的细胞具有无限增殖的能力答案 C解析体现细胞的全能性需要形成一个完整的个体，A错误；移植的细胞中只有部分基因表达，B错误；胚胎干细胞进行了定向分化，分化成了胰岛B细胞，使小鼠体内胰岛素分泌正常，C正确；移植的细胞不具有无限增殖的能力，D错误。
6．如图是某细胞增殖和分化的概念图，据图回答下列有关问题：(1)A表示的是____________过程，B表示的是____________过程。
(2)b、c、d、e具有相同的________________。
(3)若e能合成血红蛋白，则b、c、d都________(填“不能”或“能”)合成，其主要原因是________________________________________________________________________。
(4)若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d具有________性。
(5)a、b、c、d、e这五个细胞相比，哪一个细胞的全能性是最高的？________。
(6)由相同的b或相同的c共同组成的结构层次叫______，由b、c、d、e共同组成的结构层次叫________。
答案(1)细胞增殖细胞分化(2)遗传信息(或染色体、遗传物质)(3)不能控制合成血红蛋白的有关基因处于关闭状态(4)全能(5)a(6)组织器官解析(1)A过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程，是细胞增殖过程；B过程是分裂后的细胞形成各种不同形态、结构和生理功能的细胞的过程，是细胞分化过程。
(2)细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传信息，所以b、c、d、e具有相同的遗传信息(或染色体、遗传物质)。
(3)细胞分化是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，e能合成血红蛋白，其他种类的细胞内控制合成血红蛋白的基因自然关闭。
(4)植物细胞的全能性较高，可以在体外条件下培养成一个植物体。
(5)分裂能力越强的细胞，全能性越高。
a细胞的分裂能力最强，所以全能性最高。
(6)形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起构成组织，不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。
题组一细胞的分化1．一颗种子长成参天大树，离不开细胞的分裂与分化。
下列关于细胞分裂、分化的叙述，不正确的是()A．细胞的分化必然伴随着细胞的分裂，但分裂的细胞不一定发生分化B．细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率C．细胞的分裂与分化是多细胞生物个体发育的基础，并发生在整个生命进程中D．细胞分化后形成的各种细胞中的蛋白质完全不同，但遗传物质相同答案 D解析细胞分化的基础是细胞分裂，即细胞分化必然伴随着细胞分裂，但分裂的细胞可能接着分裂，也可能发生分化，A正确；细胞分化可以使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，形成各种不同细胞，进而形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，而每一种器官都可以相对独立地完成特定的生理功能，这样就使得机体内可以同时进行多项生理活动而不相互干扰，这样有利于提高各种生理功能的效率，B正确；细胞分裂和细胞分化发生在整个生命进程中，是多细胞生物个体发育的基础，C正确；细胞分化后不同的细胞内蛋白质不完全相同，有些蛋白质如呼吸酶相同，但遗传物质不发生改变，D错误。
2．细胞分化过程中，不会出现的变化是()A．细胞表面结构的改变B．蛋白质种类和数量的改变C．细胞器种类和数量的改变D．细胞内的遗传物质的改变答案 D解析细胞分化是指细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
在分化过程中，细胞内的遗传物质并没有发生改变。
3．(2019·长沙高一检测)构成人体的细胞，根据其形态、结构和功能上的差异，分为600多种不同的类型，这是()A．细胞分裂的结果B．细胞生长的结果C．细胞分化的结果D．细胞内的遗传物质不同的结果答案 C解析细胞分裂能增加细胞的数目，不会使细胞的种类增多，A错误；细胞生长能使细胞体积增大，不会使细胞的种类增多，B错误；细胞分化能使细胞种类增多，C正确；同一人体的所有体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂而来的，含有相同的遗传物质，D错误。
