高中生物课时讲练通配套名师课件 5.2.1《细胞分化和细胞的全能性》 苏教版必修1

7.如图是高等生物个体发育过程中细胞发生的变化，请仔细 观察，回答问题。
（1）图示的高等生物个体发育是从______开始的。 （2）由①到②，细胞的体积增大，数目增多，细胞经历了 ______和______的过程。 （3）由②到③，由于细胞______，细胞的______和_____发 生了稳定性的差异，细胞的这种变化是基因在机体发育过程 中______的结果。
【规范解答】选A。奢侈基因既然是选择性表达，说明它只 在特定细胞内表达。血红蛋白基因只在红细胞内表达，因此 血红蛋白基因是奢侈基因。而ATP合成酶、呼吸酶、核糖体 蛋白广泛存在于多种细胞中，其基因的表达不具有选择性， 因此这些基因不是奢侈基因。
1．细胞的全能性指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个 体的潜能，这里为什么强调“潜能”二字？ 提示：分化后的细胞尽管在形态、结构、功能上发生了变化， 但仍保留着保持本物种遗传特性的全套基因，基因并未因分 化而丢失或改变，所以高度分化的细胞仍然具有发育成完整 个体的能力，要真正实现全能性的表达，往往需要给予一定 的条件，这种潜在的能力才可以实现表达。
（2）总结判断体现细胞全能性的条件。 提示：判断体现全能性需满足以下两个条件: ①物个体。
1.细胞在生物体内没有表现全能性的原因 在生物体内细胞不表现全能性，而是分化为不同的组织、器 官，其原因在于基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。 2.实现植物细胞全能性的条件 离体（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、 氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、适宜的条件 （适宜的温度、pH）。
D.细胞的生长
【解析】选C。将离体的植物细胞、组织或器官培养成一株
完整的植物体的原理是植物细胞的全能性。在其生长、发育
的过程中，包含细胞的分裂、分化和生长等生理现象。
6.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述正
确的是（ ）
①细胞分化就是细胞在形态结构和生理功能上发生稳定性差
异的过程
②分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
1.细胞分化中细胞内的遗传物质是否发生改变？ 提示：分化的细胞是通过有丝分裂产生的，其核内遗传物质 完全相同，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，遗传 物质并没有发生改变。
2.人体血液中每时每刻都有血细胞在死亡，但是血液中各种 血细胞的数量却基本保持不变，为什么? 提示：骨髓造血干细胞不断增殖产生新细胞，并分化成相应 的血细胞，维持了血细胞总量基本不变。
2．下列实例中能体现细胞全能性的是（ ）
①用胡萝卜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．①② B.①③
C.②③
D.①②③
【解析】选B。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。其中①和③都是属于由分化的细胞 或组织经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。植 物用种子繁殖后代，实际上就是由一个受精卵，通过细胞的 增殖和分化发育成的新个体，所以是由未经分化的细胞（受 精卵）发育成新个体的过程，因此不能体现细胞的全能性。
【特别提醒】①细胞全能性是植物组织培养的理论基础，早 期胚胎细胞和干细胞都具有明显的全能性。②在同一生物体 内，不同部位的细胞核的遗传物质都是一样的，但是在个体 发育的不同时期，细胞内表达的基因是不相同的，合成的蛋 白质分子也不一样，从而形成了不同的组织器官。
【拓展链接】 愈伤组织与胚状体 愈伤组织的形态发生方式主要有不定芽方式和胚状体方式两 种。 （1）不定芽方式是在某些条件下，愈伤组织中的分生细胞 发生分化，形成不同的器官原基，再逐渐形成芽和根。 （2）胚状体方式是由愈伤组织细胞诱导分化出具有胚芽、 胚根、胚轴的胚状结构，进而长成完整植株。这种由愈伤组 织中的薄壁细胞不经过有性生殖过程，直接产生类似于胚的 结构，叫做胚状体。
【解析】选B。白血病又称血癌，病人产生大量的异常白细 胞，而正常的白细胞、红细胞和血小板产生量减少。移植骨 髓中的造血干细胞可以增殖分化形成各种血细胞，因此骨髓 移植是目前治疗白血病的一种比较有效的方法。
5.将植物的离体细胞培养成一株完整植物体是利用（ ）
A.细胞的分裂
B.细胞分化
C.细胞的全能性
以后的个体发育中，经过细胞分化，形成不同类型的细胞和
组织。
2.有关细胞分化的叙述，正确的是（ ） A．种子形成幼苗与细胞的分裂和分化直接相关 B．红细胞的形成与基因表达有关而与细胞分化无关 C．胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后不具有全能性 D．肌肉细胞的产生与细胞分化无关
【解析】选A。种子萌发的过程是细胞分裂和分化的过程， 通过细胞分化形成植物体的各种器官，A正确；细胞分化的 实质是基因的选择性表达；愈伤组织是由胡萝卜叶肉细胞通 过有丝分裂形成的，具有全能性；肌肉细胞的产生是细胞分 化的结果。
2.结合教材P88图5-7思考：该实验能证明植物细胞具有生长 发育的全能性吗？为什么？ 提示：能。植物体中单个已经分化的细胞具有发育成完整个 体的全部遗传物质，在适宜条件下，具有发育成完整新植株 的潜能。 3.为什么已分化的细胞仍具有全能性？ 提示：已分化的细胞都由受精卵经有丝分裂而来，都具有和 受精卵相同的全套遗传物质。
分化能力与分化程度的关系 两者成反比关系： （1）分化程度越高，分化能力越低； （2）分化能力越高，证明分化程度越低。
典例 细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢
侈基因的是
A．血红蛋白基因
B．ATP合成酶基因
C．呼吸酶基因
D．核糖体蛋白基因
（1）细胞分化是基因选择性表达的结果； （2）血红蛋白基因只在红细胞中才进行表达。
【解析】（1）高等生物个体发育的起点是受精卵。细胞分 裂、细胞分化形成不同的组织、器官和系统，进而发育成完 整的生物体。（2）细胞生长过程中细胞体积增大，细胞数 目增多。①到②为细胞增殖，②到③为细胞分化。（3）细 胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞分化的结果是形成 了不同形态、结构及功能的细胞。 答案：（1）受精卵 （2）生长 分裂 （3）分化 形态 结构 生理功能 选择性表达
典例 将分离得到的成熟的 胡萝卜根的韧皮部细胞进行 培养，由单个细胞发育成完 整的新植株，如图所示。请 分析： (1)所用的生物技术称为_______技术。 (2)分离出来的胡萝卜根的韧皮部细胞成为愈伤组织是通过 _______分裂方式来完成的。
(3)愈伤组织中相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中， 形态结构和生理功能逐渐向不同方向变化，这种现象称为 ____________。 (4)该实验说明_________________。 (5)该试管苗的形成经历了____________等几个过程。
3.由同一受精卵发育来的叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞为 什么形态、结构、功能各不相同?上述细胞的DNA数目、结构 有何关系? 提示：(1)是细胞分化的结果，由于基因的选择性表达，导 致细胞在形态、结构、功能上出现差异。 (2)上述细胞由同一受精卵发育而来，因此细胞的DNA数目、 结构相同。
4．细胞分化发生在生物体的什么时期？ 提示：生物体的整个生命进程中。
4.干细胞具有一定的分裂和分化能力，随着医学技术的发展， 人们有望通过诱导干细胞发育成特定的组织或器官，此技术 将会给需要器官移植的患者带来福音。根据以上材料，思考 下列问题： （1）诱导干细胞发育成特定的组织或器官是否体现了细胞 的全能性？ 提示：不能体现出全能性。因为只是发育形成组织或器官， 而没有发育成完整个体。
细胞分化与细胞内遗传物质变化 (1)从最终来源看，生物体不同细胞均来自受精卵的有丝分 裂，由于有丝分裂中遗传物质几乎不发生变化，因而，同一 生物体内不同细胞含有几乎相同的遗传物质。 (2)在个体发育过程中，由于各种因素的影响，在基因调控 下，不同部位的不同细胞在不同时期选择表达不同的基因， 合成不同的蛋白质，使细胞表现不同的形态及生理特性。
3.在细胞工程中，需要利用细胞的全能性。下列细胞中全能
性最高的是（ ）
A.胡萝卜的韧皮部细胞
B.水稻的花粉
C.绵羊的乳腺细胞
D.大白鼠的受精卵
【解析】选D。胡萝卜韧皮部细胞属于体细胞，水稻的花粉
细胞属于生殖细胞，大白鼠的受精卵全能性高于生殖细胞和
胡萝卜韧皮部细胞。绵羊的乳腺细胞全能性受到限制。
4.（2010·广东高考改编）骨髓移植是治疗白血病常用的有 效方法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在 患者体内（ ） A.正常生长 B.增殖并分化成多种细胞 C.杀死癌细胞 D.杀死各种病原菌
③未离体的体细胞一般不会表现出全能性
④分化过程中遗传物质会改变
A.①②
B.①②③
C.②③④
D.①②③④
【解析】选B。细胞分化是同一种类型的细胞经细胞分裂后， 逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性差异，产生不同细 胞类群的过程，所以①正确。对于所有的体细胞来说，它们 都是由一个受精卵发育而来，其遗传物质完全相同，并未发 生改变,只是不同的细胞在个体发育的不同阶段，其遗传信 息的表达不同导致其形态、结构和生理功能出现差异，所以 ②正确，④错误。未离体的体细胞由于受机体基因组的控制， 一般不会表现出全能性，故③正确。
解答本题时注意以下三点： （1）植物组织培养的原理是细胞的全能性； （2）植物组织培养通过脱分化形成愈伤组织，再分化形成 胚状体，然后发育成幼苗； （3）植物组织培养需要离体细胞及适宜的营养物质和外界 条件。
【规范解答】(1)由离体的器官、组织或细胞，利用植物细 胞的全能性发展起来的快速繁殖植物的新技术称为植物组织 培养技术。(2)分离出的单个细胞首先通过脱分化和分裂形 成愈伤组织，再经过再分化形成胚状体。(3)同一种类型的 细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定 性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。(4) 植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。(5)该试管 苗的形成需先经细胞分裂形成愈伤组织，再经细胞分化形成 各种组织、器官。