第2节　细胞的分化
自主学习 新知突破
1．掌握细胞分化的概念、特点。
2．理解细胞的全能性。
3．知道有关干细胞的研究与应用。
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______、______和_________上发生稳定性差异的过程。
细胞分化及其意义
2．据图分析
①图中可以表示分化的过程是_______。细胞分化具有普遍性、______、稳定性和不可逆性的特点。
②图中a和虚线可表示________ ___________。
形态
结构
生理功能
b、c
持久性
细胞增殖
(有丝分裂)
3．原因：不同的细胞形态、结构和功能不同，是因为不同细胞中________________________。
4．意义：是生物__________的基础；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___________的效率。
遗传信息的执行情况不同
个体发育
生理功能
[思考探讨]　1.同一个体的上皮细胞和骨骼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。
1．细胞分化的实质
同一个体内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执行情况不同(基因的选择性表达)，如图所示：
(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。
2．细胞分化的特点
(1)持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度。
(2)不可逆性：一般情况下，分化了的细胞不会再演变成原始的细胞，而是将一直保持分化后的状态，直至死亡。
(3)普遍性：是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
(4)稳定性：细胞分化过程中遗传物质不发生改变。
3．细胞分裂、分化与个体发育的关系
(1)细胞分裂使细胞数量增多，细胞分化使细胞种类增多。
(2)细胞分裂是细胞分化的基础；分化程度大，分裂能力降低。
(3)从分子水平看，个体发育是基因选择性表达的结果；从细胞水平看，个体发育是细胞分裂、分化的结果。
1．概念：已经分化的细胞，仍然具有________________ _________。
2．植物细胞的全能性
(1)高度分化的__________仍具有全能性。
(2)应用：通过___________培养的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物。
细胞的全能性
发育成完整个体
的潜能
植物细胞
植物细胞
3．动物细胞的全能性
(1)已分化的动物体细胞的________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。
4．干细胞
(1)特点。
①具有____________能力。
②在动物和人体内，数量很_____。
(2)举例。
人骨髓中的许多______________能通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板。
细胞核
分裂和分化
少
造血干细胞
[思考探讨]　2.植物组织培养用的是什么培养基？
3．为什么胡萝卜高度分化的韧皮部细胞，经培养形成了与原来性状相似的植株，即表现出发育的全能性？
提示：　2.固体培养基。
3．胡萝卜韧皮部细胞内含有该物种的全部遗传信息。
1．细胞具有全能性的原因
生物体的每一个细胞都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。
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。
(2)动物细胞核仍保留全能性。
动物细胞的全能性受到限制，但“细胞核”仍具全能性——蛙的核移植实验表明动物细胞核具全能性。
4．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
(2)种类：
①根据干细胞的分化能力可分为三类：
a．全能干细胞：可以发育成完整的个体，如受精卵。
b．多能干细胞：可发育成多种组织和器官，如胚胎干细胞。
c．专能干细胞：可发育成专门的组织和器官，如造血干细胞。
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。
[记知识纲要]
[背关键语句]
1．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：持久性、不可逆性、稳定性。
3．细胞分化的实质：基因的选择性表达。
4．细胞的全能性是指已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
5．细胞全能性的大小：受精卵>生殖细胞>体细胞。
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细胞分化
动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对图示的相关叙述中，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
[自主解答]　________
解析：　干细胞经过a过程形成的细胞形态未变，仍为干细胞，此过程是细胞增殖过程，A正确；经b和c过程形成的细胞与干细胞形态不同，为细胞分化过程，B正确；经a、b、c三个过程形成三种形态的细胞，其遗传信息的表达情况不同，C正确；细胞应首先形成组织，然后由组织形成器官，D错误。
答案：　D
1．如图表示同一生物体内不同体细胞的基因表达状况，据图判断下列说法中不正确的是(　　)
A．图中黑色方框表示表达的基因
B．图中白色方框表示“沉默”的基因
C．图中三种细胞的基因组成具有特异性
D．图解可说明细胞的分化是基因选择性表达的结果
解析：　依图示，图中黑色方框表示表达的基因，白色方框表示未表达的基因即“沉默”基因。由于同一生物体的不同细胞均来源于同一个受精卵，故三种细胞内的基因组成相同，但由于基因的选择性表达，导致细胞出现分化，细胞在形态、结构和生理功能上出现差异。
答案：　C
细胞的全能性
下列关于细胞全能性的理解，不确切的是(　　)
A．动物细胞培养获得大量骨髓瘤细胞，证明了动物体细胞也具有全能性
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
[自主解答]　________
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。通过细胞培养获得大量骨髓瘤细胞是利用了细胞增殖的原理，不能说明动物体细胞具有全能性。
答案：　A
细胞表达全能性的三个条件
(1)起点条件：已分化的细胞。
(2)中间条件：离体状态(体外培养)。
(3)终点条件：形成完整个体。
2．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是(　　)
A．克隆羊的诞生证明了已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
B．生物体内的细胞由于细胞分化全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高
D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
解析：　生物体内的细胞由于基因的选择性表达，而不能表现全能性，当在离体和一定的营养条件下就能表现其全能性，而对于动物而言，由于条件技术不够成熟，所以细胞全能性不能表达，而克隆羊的成功只能说明动物细胞核的全能性，卵细胞属于已高度分化的细胞。
答案：　C
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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、结构和生理功能改变的结果
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
解析：　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，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。
答案：　C
2．下列有关细胞全能性的叙述，错误的是(　　)
A．克隆绵羊“多利”的诞生证明了动物细胞具有全能性
B．细胞全能性产生的根本原因是细胞内有一套发育成完整个体的全部遗传信息
C．斯图尔德的组织培养成功表明植物细胞具有全能性
D．细胞分化程度越高，它的全能性就越低
解析：　克隆绵羊“多利”的诞生仅表明了生物细胞核的全能性，不能说明动物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性，分化程度越高，全能性也就越低。全能性的根本原因是细胞核内有本物种发育的全套遗传信息。
答案：　A
3．下图为人体细胞的形态、数目变化情况，据图分析下列说法正确的是(　　)]
A．过程①②③中细胞的遗传信息表达过程不同
B．①②③三个过程中表示基因突变的是②③
C．过程③使细胞的遗传物质有所差异，但细胞的形态和功能没有变化
D．与甲细胞相比，乙细胞的表面积与体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强
解析：　与甲细胞相比，乙细胞数目增多，过程①为细胞分裂；与乙细胞相比，丙细胞群体发生了形态、结构上的稳定性差异，过程②表示细胞分化；与丙细胞群体相比，丁细胞又变为球形，且能进行恶性增殖，这是基因突变的结果，过程③④分别为细胞癌变和细胞的恶性增殖；遗传信息表达过程包括转录和翻译，过程①②③中的遗传信息表达过程是相同的。与甲相比，乙的表面积/体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强、代谢旺盛。
答案：　D
4．下列关于细胞分化的叙述，错误的是(　　)
A．白细胞和红细胞都是由造血干细胞增殖分化来的
B．基因突变可使已分化的正常细胞变成癌细胞
C．同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同
D．同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强
解析：　同一个体的不同细胞所含的基因相同，因为它们都是来自于同一个受精卵的分裂分化。
答案：　C
5．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：
(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________________________的结果。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_____________________
________________________________________________。
解析：　各种组织和细胞的形成是细胞分裂和分化的结果，细胞分化的原因是遗传信息的执行情况不同；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。
答案：　(1)分裂和分化
(2)遗传信息的执行情况不同　成熟的红细胞没有细胞核
(3)神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞
谢谢观看！