2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第6章第2节细胞的分化（教师备课专用）

2020-2021学年高中生物新教材人教版必修1学案：第6章第2节细胞的分化（教师备课专用）

www.ks5u.com 第2节　细胞的分化 课标要求 核心素养 ‎1.说明细胞分化形成各种组织。‎ ‎2.举例说明细胞的全能性。‎ ‎1.生命观念——明确细胞的生命历程，形成科学的自然观。‎ ‎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。‎ 知识导图 新知预习·双基夯实 一、细胞分化及其意义 ‎1．概念：‎ ‎2．特征：具有普遍性、__持久性__、遗传物质不变性、稳定性和不可逆性。‎ ‎3．原因：不同种类的细胞中__遗传信息的表达情况__不同。‎ ‎4．意义：‎ ‎(1)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。‎ 二、细胞的全能性 ‎1．概念：‎ ‎(1)前提：__已经分化__的细胞。‎ ‎(2)本质：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．基础：细胞中含有发育成完整生物体所需要的__全部遗传信息__。‎ ‎3．植物细胞的全能性：‎ ‎(1)实验过程：‎ 完整的植株 ‎(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。‎ ‎4．动物细胞核的全能性：‎ ‎(1)实验过程：‎ 新的个体 ‎(2)结论：已分化的动物体细胞的__细胞核__是具有全能性的。‎ ‎5．干细胞：‎ ‎(1)特点：‎ ‎①动物和人体内，数量少。‎ ‎②具有__分裂和分化能力__。‎ ‎(2)举例：人的骨髓中有许多__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。‎ ‎┃┃活学巧练__■‎ ‎(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)细胞分化使生物体内细胞种类、数量增多。(×)‎ ‎(4)细胞分化在生物界普遍存在，是个体发育的基础。(√)‎ ‎(5)玉米种子萌发长成新植株(×)‎ ‎(6)克隆猴“中中”“华华”的培育体现了动物细胞具有全能性。(×)‎ ‎(7)人的骨髓中的造血干细胞通过分裂、分化成各种血细胞体现了全能性。(√)‎ ‎(8)捐献造血干细胞可刺激骨髓加速造血，不会影响身体健康。(√)‎ 思考：‎ ‎1．人是由受精卵发育而来的，有的细胞构成了头，有的细胞构成了手，受精卵怎么会有这么多功能，你知道原因吗？‎ 提示：受精卵在进行增殖的过程中，发生了细胞的分化。‎ ‎2．同一受精卵分化的不同细胞内核DNA的数目及结构“完全”相同吗？‎ 提示：核DNA的数目及结构相同，只是不同细胞内基因表达的情况不同。‎ ‎3．同一个体的神经细胞和肌细胞中的遗传物质相同吗？产生不同细胞的原因是什么？‎ 提示：相同。都是由受精卵经有丝分裂发育而来的，产生不同的细胞是细胞分化的结果。‎ ‎4．全能性最强的细胞是什么细胞？有没有实验证明动物细胞有全能性？‎ 提示：受精卵；只有实验证明动物细胞核具有全能性。‎ 学霸记忆·素养积累 重点呈现 ‎1．细胞的分化 ‎(1)概念：在个体发育过程中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。‎ ‎(2)实质：不同细胞中遗传信息的表达情况不同。遗传物质没有发生变化。‎ ‎(3)特点：持久性，不可逆性、遗传物质不变性和普遍性。‎ ‎(4)意义：细胞分化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。‎ ‎2．细胞全能性 ‎(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体或其他各种细胞的潜能和特性。‎ ‎(2)体细胞具有全能性的原因：由于体细胞是通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质，因此，分化的细胞具有发育成完整新个体或其他各种细胞的潜能。‎ ‎(3)动物细胞全能性：高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但是，细胞核仍然保持着全能性。‎ ‎(4)植物细胞全能性：高度分化的植物细胞仍然具有全能性。‎ 课内探究·名师点睛 知识点 细胞分化及其意义 ‎1．细胞分化的过程 ‎(1)图解 ‎(2)分析 ‎①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。‎ ‎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发生改变。‎ ‎③从分子水平分析 a．蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。‎ b．基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的表达情况不同，这是细胞分化的根本原因。‎ ‎2．实质——基因的选择性表达 同一个体各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传信息的表达情况不同(基因的选择性表达)，如图所示：‎ 拓展 ‎(1)管家基因：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。‎ ‎(2)奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因。‎ ‎3．细胞分裂与细胞分化的比较 ‎(1)细胞分裂与细胞分化的区别和联系：‎ 项目 细胞分裂 细胞分化 细胞变化 细胞数量增多 细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异，细胞种类增多 发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命过程中 意义 保持了亲子代细胞间遗传性状的稳定性 保证了生物体正常发育 联系 ‎(1)细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的；‎ ‎(2)分化程度大，分裂能力则逐渐下降 知识贴士 ‎(1)在细胞分化的过程中遗传物质并没有发生改变。‎ ‎(2)细胞分化是伴随整个生命进程的，但在胚胎时期达到了最大程度。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例1 下列有关细胞分化的叙述，正确的是(　D　)‎ A．高等动物细胞的分化只发生在胚胎发育过程中 B．细胞分化过程中遗传物质发生了改变 C．细胞分化使细胞数目和种类增多 D．经细胞分化后，细胞的形态结构和生理功能发生改变 解析：‎ 细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，是基因在时间和空间上选择性表达的结果；细胞分化发生在整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度；经分化后，细胞的种类增多，数目不变，全能性降低。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎1．(2019·河北省承德市高一)下列关于细胞分化的叙述，不正确的是(　B　)‎ A．是一种持久性的变化　　　‎ B．遗传物质发生改变导致细胞分化 C．结果是使细胞趋向专门化 D．发生在生物体的整个生命进程中 解析：分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，可见细胞分化是一种持久性的变化，A正确；细胞分化是基因选择性表达过程，分化过程中遗传物质没有发生改变，B错误；细胞分化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，C正确；细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，D正确。‎ 知识点 细胞的全能性与干细胞 ‎1．细胞的全能性 ‎(1)实现细胞全能性的三个条件 ‎①离体：细胞脱离原来的母体，单独培养。‎ ‎②一定的营养物质和激素。‎ ‎③适宜的环境条件。‎ ‎(2)细胞全能性与细胞分化的比较 项目 细胞分化 细胞全能性 原理 细胞内基因的选择性表达 含有本物种全套遗传物质 结果 形成形态、结构、生理功能不同的细胞 形成新的个体或其他各种细胞 大小 比较 细胞分化程度有高低之分：体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分：受精卵>生殖细胞>体细胞(植物细胞>动物细胞)‎ 关系 ‎①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性；‎ ‎②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高 特别提醒：细胞全能性的三点提示 ‎(1)细胞全能性以产生完整个体或其他各种细胞为标志。胚胎干细胞发育成各种组织、器官不能体现全能性。‎ ‎(2)植物种子发育成植株不能体现全能性。‎ ‎(3)动物细胞也具有该物种全套的遗传物质；尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。‎ 知识贴士 证明细胞具有全能性实例的判断 ——已分化的细胞 ——离体(体外培养)‎ ——形成完整个体或其他各种细胞 ‎2．干细胞的种类 ‎(1)根据干细胞的分化能力可分为：‎ 全能干细胞：可以发育成完整的个体，如受精卵。‎ 多能干细胞：可发育成多种组织和器官，如造血干细胞。‎ 专能干细胞：可发育成专门的组织和器官，如神经干细胞。‎ ‎(2)根据干细胞的来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。‎ ‎┃┃典例剖析__■‎ 典例2 (2019·江苏省泰州中学高一)下列细胞的全能性最容易表达出来的是(　A　)‎ A．蛔虫的受精卵细胞　 B．蚕豆的叶肉细胞 C．人的口腔上皮细胞 D．蛙的神经细胞 解析：全能性是指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。细胞全能性大小的比较：受精卵＞卵细胞(生殖细胞)＞体细胞，植物细胞＞动物细胞。因此上述四项中全能性最大的是蛔虫的受精卵细胞，其次是蚕豆的叶肉细胞，再次是人的口腔上皮细胞与蛙的神经细胞，因此A符合题意，B、C、D不符合题意。‎ ‎┃┃变式训练__■‎ ‎2．(2020·北京市西城区高一)下列生命现象中能体现细胞全能性的是(　D　)‎ A．精子和卵细胞结合形成受精卵 B．用马铃薯块茎繁殖出新的植株 C．体外培养皮肤细胞得到皮肤组织 D．用植物的花粉组培得到完整植株 解析：精子和卵细胞结合形成受精卵，属于正常的受精作用，不能体现细胞的全能性，A错误；用马铃薯块茎繁殖出新的植株，属于营养繁殖(无性繁殖)，不能体现细胞的全能性，B错误；体外培养皮肤细胞得到皮肤组织，没有形成完整的个体，不能体现细胞的全能性，C错误；用植物的花粉组培得到完整植株，为花药离体培养，体现了植物细胞的全能性，D正确。‎ 指点迷津·拨云见日 细胞增殖、细胞生长及细胞分化的判断 ‎1．根据结果进行判断 细胞增殖的结果是细胞数目增加，细胞生长引起细胞体积增大，而细胞分化的结果是引起细胞在形态、结构和生理功能三个方面的改变。‎ ‎2．根据图解进行判断 细胞增殖和细胞分化在题目中往往会以图解的形式表示，如图所示。‎ ‎(1)在过程①和③中，细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异，这种变化叫作细胞分化。细胞分化的结果是产生了不同的组织。‎ ‎(2)过程②表示一个细胞分成两个细胞，这是细胞的分裂。过程④表示细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。‎ 典例3 根据下图，回答问题：‎ ‎(1)①→②、①→④的过程叫作__细胞的分化__。‎ ‎(2)①→③的过程叫作__细胞的分裂__。‎ ‎(3)③→⑤的过程叫作__细胞的生长__。‎ ‎(4)组成②、③、④细胞的__形态__、__结构__、__生理功能__不同，因此它们属于不同的__组织__。‎ ‎(5)①～⑤所示各细胞群中，具有分裂能力的是标号__①③⑤__所示细胞群。‎ 解析：分析题图，可以得出细胞群②、③、④均是来自细胞群①经有丝分裂产生的子细胞，②、③、④三个细胞群的细胞形态不同，它们分属于不同的组织。从①→②、①→④过程中，细胞在形态、结构和生理功能上产生了稳定性差异，这种变化叫细胞的分化。①→③一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞的分裂，③→⑤细胞的体积由小变大这是细胞的生长。③、⑤细胞和①细胞群的细胞均有壁薄、质浓、核大、液泡小或无的特点，均具有分裂能力。‎ 解疑答惑　　‎ 问题探讨⇨P118‎ ‎1．提示：健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。‎ ‎2．提示：骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同类型的血细胞。‎ 思考·讨论⇨P118‎ ‎1．提示：‎ 细胞 形态、结构 功能 上皮细胞 排列紧密、细胞间质少 保护、吸收、分泌、排泄等 骨骼肌细胞 ‎ 梭形、多核 进行收缩、舒张，产生运动 软骨细胞 体积小，椭圆形 合成和分泌基质与纤维 神经细胞 由细胞体和突起构成 接受刺激、传导冲动 ‎2.提示：不能；不会。因为细胞分化具有不可逆性。‎ 思考·讨论⇨P120‎ ‎1．提示：由资料1可知，在适宜的条件下，植物细胞可以发育成完整的植物体。‎ ‎2．提示：理论上也是可以的，但高度分化的细胞表现出全能性难度较大。‎ ‎3．提示：不能。由资料2可知，已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。‎ 练习与应用⇨P122‎ 一、概念检测 ‎1．(1)×　提示：受精卵具有全能性。‎ ‎(2)√　2.D　3.D 二、拓展应用 ‎1．提示：通过植物组织培养技术繁殖花卉，保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快。‎ ‎2．提示：干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的。‎ 训练巩固·课堂达标 ‎1．(2019·山东省德州市高一)将胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为根、茎、叶的过程中，不会发生的是(　C　)‎ A．合成叶绿素 B．细胞生理功能的改变 C．DNA的种类发生改变 D．细胞器的种类和数量发生改变 解析：‎ 将胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为根、茎、叶的过程中，韧皮部细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成具有根、茎、叶的幼苗。其中愈伤组织再分化阶段需要光照，在此过程中细胞内会合成叶绿素，A不符合题意；在胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为根、茎、叶的过程中，经历了细胞分裂与细胞分化，其中细胞分化使细胞生理功能发生改变，B不符合题意；细胞分化过程中，遗传物质DNA的种类不会发生改变，C符合题意；在细胞分化过程中，细胞器的种类与数量也会发生改变，D不符合题意。‎ ‎2．下列有关细胞分化的说法，不正确的是(　A　)‎ 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．细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程 解析：细胞分化发生在多细胞生物的整个生命历程中，A错误。细胞分化是个体发育的基础，B正确。动植物细胞都有细胞分化现象，是生物界普遍存在的，C正确。细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程就是细胞分化，D正确。‎ ‎3．(不定项)关于细胞全能性的理解，正确的是(　BCD　)‎ A．植物体内某些体细胞没有表现全能性，其原因是所含基因不同 B．细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在因素 C．经植物组织培养得到的试管苗，是植物细胞在一定条件下表现全能性的结果 D．大量的科学事实证明，高度分化的植物体细胞仍具有全能性 解析：同一植物体内所有的体细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，都具有相同的基因。‎ ‎4．1958年，美国科学家斯图尔德将分离得到的成熟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)。请分析：‎ ‎(1)科学家所用的生物技术称为__植物组织培养__。‎ ‎(2)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过__有丝__分裂来完成的。‎ ‎(3)细胞团中的相同的细胞在发育成胚状体和植株过程中，形态、结构和生理功能逐渐向不同方向发生了变化，这种现象叫做细胞的__分化__。‎ ‎(4)本实验说明植物细胞具有__全能性__。‎ ‎(5)在整个过程中，细胞必须从培养基中获得__无机盐__、__水__和小分子有机物等营养物质。‎ 解析：此题主要考查的知识点是细胞的全能性。高度分化的植物细胞中，含有本物种的全套遗传物质，因此在适宜条件下，这种活细胞仍然具有发育成和亲本相同的完整植株的能力，即具有细胞的全能性。图中将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞在一定的营养物质(水、无机盐和小分子有机物等)、激素和其他外界条件的培养下，由单个细胞发育成完整的新植株，这种生物技术称为植物组织培养。分离出来的胡萝卜根细胞通过有丝分裂，使细胞数目增多成为细胞团。在发育成胚状体和植株过程中，通过细胞分化，细胞的形态、结构和生理功能发生不同的变化，形成不同的细胞和组织。‎