人教版必修一細(xì)胞的分化教案

第2節(jié)細(xì)胞的分化學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時——核心語句必背.闡明細(xì)胞分化的概念，說出細(xì)匏分化是細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，是形成多細(xì)胞生物體的必要過程.舉例說明細(xì)胞的全能性在植物組織培養(yǎng)和動物克隆等方面的應(yīng)用.說出干細(xì)胞的特點，關(guān)注干細(xì)胞在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用.細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá).細(xì)胞分化是一種持久性的變化，分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡.細(xì)胞的分化程度越高，細(xì)胞全能性相對越低，沒有分化的細(xì)胞，如受精卵、早期胚胎細(xì)胞等也具有全能性.克隆猴核移植的成功，說明已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性.實現(xiàn)細(xì)胞全能性的條件：離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和適宜的溫度、pH等【主干知識梳理】一、細(xì)胞分化.概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。.特點⑴細(xì)胞分化是一種持久性的變化。(2)一般來說，分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(3)細(xì)胞分化是生物界鱷建的生命現(xiàn)象。.意義⑴是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。(2)使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化,有利于提高各種生理功能的效率。.原因：細(xì)胞分化是細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即在個體發(fā)育過程中，不同種類的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。二、細(xì)胞的全能性.概念：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。2.實例(1)植物組織培養(yǎng)①過程：②結(jié)論：高度分化的植物細(xì)胞仍具有全能性。⑵動物細(xì)胞核移植①過程：②結(jié)論：已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性?！窘滩奈Ⅻc發(fā)掘】.結(jié)合教材第121頁“圖6?7骨髓中造血干細(xì)胞分化出各種血細(xì)胞”的過程圖解回答有關(guān)問題：（1）干細(xì)胞是動物和人體內(nèi)的細(xì)胞。（2）人骨髓中的許多造血干細(xì)胞能通過增殖和分化不斷產(chǎn)生（3）臍帶血干細(xì)胞可以培養(yǎng)并分化成人體的,可用于治療血液系統(tǒng)疾病。答案：（1）仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力（2）紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板（3）各種血細(xì)胞.下圖是克隆羊的培育過程模式圖，請據(jù)圖及教材第121頁相關(guān)內(nèi)容分析回答下列問題：（1）如果直接用B羊的乳腺細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，能不能形成完整的個體？與植物細(xì)胞相比，有什么不同？（2）得到的克隆羊的性別等絕大部分的性狀應(yīng)該和（填或"C”）羊相同。答案：（1）不能發(fā)育成完整個體。這說明與植物細(xì)胞相比，動物分化的體細(xì)胞的全能性受到限制，但是細(xì)胞核仍具有全能性（2）B教材問題提示思考?討論（一）比較構(gòu)成人體組織的細(xì)胞.這些細(xì)胞在形態(tài)上相差很大，結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別，功能上各不相同，但總體上都由細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核組成。.在正常情況下，它們是不能恢復(fù)成早期胚胎細(xì)胞的；這四種組織中的某種細(xì)胞不會轉(zhuǎn)變成其他組織的細(xì)胞。（二）細(xì)胞的全能性.從資料1中可以得出的結(jié)論是：已經(jīng)分化的植物細(xì)胞在離體培養(yǎng)下能夠形成完整的植物體。.能。.將腸上皮細(xì)胞單獨培養(yǎng)不能獲得新的個體；與資料1中的實驗相比，資料2中的實驗說明已分化的動物細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。新知探究（一）細(xì)胞分化【探究?深化】I情境質(zhì)疑I下圖表示細(xì)胞分化的過程，據(jù)圖回答有關(guān)問題:(1)據(jù)圖，基因A、B中，細(xì)胞甲、乙含有的基因和表達(dá)的基因分別是哪種？提示：細(xì)胞甲含有的是基因A和基因B,表達(dá)的是基因A;細(xì)胞乙含有的是基因A和基因B,表達(dá)的是基因Bo(2)細(xì)胞甲、乙都要進(jìn)行呼吸作用，都要合成相關(guān)的酶，據(jù)此推斷細(xì)胞甲、乙中DNA和蛋白質(zhì)的種類是否相同？提示：DNA相同，蛋白質(zhì)不完全相同。(3)通過以上推理可知，細(xì)胞分化的實質(zhì)是什么？提示：基因的選擇性表達(dá)(或程序性表達(dá))。(4)細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化與個體的生長發(fā)育有什么關(guān)系？提示：細(xì)胞分裂使細(xì)胞數(shù)量增多，是個體生長的基礎(chǔ)；細(xì)胞分化使細(xì)胞種類增多，是個體發(fā)育的基礎(chǔ)。個體生長發(fā)育是細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化共同作用的結(jié)果。(5)一個生物體內(nèi)各種體細(xì)胞的遺傳信息相同嗎？為什么？提示：相同。因為復(fù)雜生物體的所有體細(xì)胞都是由一個受精卵經(jīng)過有絲分裂形成的，即細(xì)胞分化形成的各種細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。I重難點撥I.細(xì)胞分化的機制(1)不同細(xì)胞中基因“執(zhí)行情況”不同，即基因“選擇性表達(dá)”，如紅細(xì)胞中與合成血紅蛋白有關(guān)的基因表達(dá)，抗體基因關(guān)閉，而B細(xì)胞(一種免疫細(xì)胞)則與之相反。(2)由于基因的選擇性表達(dá)，導(dǎo)致含遺傳信息相同的細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)“各不相同”，從而導(dǎo)致出現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)或生理功能的“與眾不同”(即分化)。.對細(xì)胞分化過程的理解(1)從細(xì)胞水平分析：細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。(2)從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析：細(xì)胞器的數(shù)目及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變。(3)從分子水平分析①蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。②基因角度：基因選擇性表達(dá)，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細(xì)胞分化的根本原因?！镜漕}?例析】［典例11下列有關(guān)細(xì)胞分化的分析，錯誤的是0A.在個體發(fā)育過程中，有序的細(xì)胞分化能夠增加細(xì)胞的類型B.從細(xì)胞器水平分析，細(xì)胞分化是細(xì)胞器的種類、數(shù)目改變的結(jié)果C.細(xì)胞分化使各種細(xì)胞的遺傳物質(zhì)有所差異，導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和功能各不相同D.從蛋白質(zhì)角度分析，細(xì)胞分化是蛋白質(zhì)種類、數(shù)量改變的結(jié)果，這是細(xì)胞分化的直接原因［解析］在個體發(fā)育過程中，有序的細(xì)胞分化能夠增加細(xì)胞的類型，A正確；從細(xì)胞器水平分析，細(xì)胞分化是細(xì)胞器的種類、數(shù)目改變的結(jié)果，B正確；細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，不會改變細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)，C錯誤；從蛋白質(zhì)角度分析，細(xì)胞分化是蛋白質(zhì)種類、數(shù)量改變的結(jié)果，這是細(xì)胞分化的直接原因，D正確。［答案］C［典例2］有人取同種生物的不同細(xì)胞，檢測其基因表達(dá)，結(jié)果如圖。下列分析錯誤的是0A.若基因1?8中有一個是控制細(xì)胞呼吸酶的基因，則最可能是基因2B.判斷圖中細(xì)胞功能近似程度的依據(jù)是表達(dá)相同基因的多少C.功能最為近似和差異最大的細(xì)胞分別是1與6、5與7D.細(xì)胞分化使不同細(xì)胞中蛋白質(zhì)完全不同，導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和功能各不相同［解析］細(xì)胞呼吸酶基因在所有的活細(xì)胞中都表達(dá)，題圖中基因2在每種細(xì)胞中都表達(dá)，所以控制細(xì)胞呼吸酶的基因最有可能是基因2,A正確；判斷題圖中細(xì)胞功能近似程度的依據(jù)是表達(dá)相同基因的多少，表達(dá)的相同基因越多，差異表達(dá)的基因越少，細(xì)胞功能越相似，B正確；由題國可知，細(xì)胞1表達(dá)1?5基因，細(xì)胞6表達(dá)2?5基因，兩者表達(dá)的相同基因最多，差異表達(dá)的基因最少，則功能最近似。細(xì)胞5與細(xì)胞7表達(dá)的相同基因最少，功能差異最大，C正確；細(xì)胞分化使不同細(xì)胞中蛋白質(zhì)不完全相同，D錯誤。［答案］D歸納拓展分化細(xì)胞表達(dá)的基因(1)管家基因：所有細(xì)胞均表達(dá)的一類基因，其表達(dá)產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。(2)奢侈基因：不同類型細(xì)胞特異性表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物賦予不同細(xì)胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。【應(yīng)用?體驗】.細(xì)胞分化是生物界普遍存在的一種生命現(xiàn)象，下列說法錯誤的是0A.細(xì)胞分化發(fā)生在生物體的整個生命進(jìn)程中B.細(xì)胞分化是由于在個體發(fā)育過程中，不同細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同造成的C.未離體的植物體細(xì)胞不會表現(xiàn)出全能性D.細(xì)胞分化過程中，細(xì)胞的功能不發(fā)生改變解析：選D分化的細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生了穩(wěn)定性差異，因此細(xì)胞分化細(xì)胞的功能會發(fā)生改變，D錯誤。.動物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細(xì)胞稱為干細(xì)胞。下列關(guān)于下圖的敘述錯誤的A.a過程表示干細(xì)胞能自我更新b、c過程表示干細(xì)胞具有分化能力a、b、c過程中細(xì)胞的遺傳信息表達(dá)情況不同b過程形成的細(xì)胞直接組成器官，可供器官移植使用解析：選D細(xì)胞分化形成不同的細(xì)胞和組織，不同組織組成器官，而不是細(xì)胞直接組成器官，D錯誤。新知探究(二)細(xì)胞的全能性【探究?深化】［情境質(zhì)疑］.下圖是胡蘿卜的組織培養(yǎng)過程，請分析：(1)植物體中的細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成了不同的組織和器官，這說明植物細(xì)胞全能性的表達(dá)需要什么條件？提示：植物細(xì)胞全能性的表達(dá)需要在離體條件下并需要一定的外界條件。(2)圖中試管里的培養(yǎng)液應(yīng)該含有哪些物質(zhì)？提示：植物激素、無機鹽和糖類等物質(zhì)。(3)植物細(xì)胞具有全能性的根本原因是什么？提示：已分化的細(xì)胞都有一整套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成一個完整個體所需要的全部遺傳信息。.臍帶血是胎兒娩出、臍帶結(jié)扎并離斷后殘留在胎盤和臍帶中的血液，通常是廢棄不用的。近十幾年的研究發(fā)現(xiàn)，臍帶血中含有可以重建人體造血和免疫系統(tǒng)的造血干細(xì)胞，可用于造血干細(xì)胞移植，治療多種疾病。請思考下列問題：(1)臍帶血含有干細(xì)胞，請問臍帶血中的干細(xì)胞有哪些用途？提示：可以重建人體造血和免疫系統(tǒng)的造血干細(xì)胞，可用于造血干細(xì)胞移植、治療血液系統(tǒng)疾病等。(2)查閱有關(guān)資料，了解存在人體的干細(xì)胞有哪些？提示：人體內(nèi)干細(xì)胞的種類有胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞、造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、周邊血干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞等。按分化潛能分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、單能干細(xì)胞。［重難點撥］細(xì)胞分化與細(xì)胞的全能性比較【典題?例析】項目細(xì)胞分化細(xì)胞的全能性原理細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)已分化的細(xì)胞含有本物種全套遺傳物質(zhì)特點①持久性②普遍性③不可逆性④穩(wěn)定性①高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性②動物已分化的體細(xì)胞全能性受限制，但細(xì)胞核仍具有全能性③全能性的體現(xiàn)要進(jìn)行誘導(dǎo)和離體培養(yǎng)結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細(xì)胞群形成新的個體大小比較細(xì)胞分化程度有高低之分，如體細(xì)胞〉生殖細(xì)胞,受精卵細(xì)胞全能性表達(dá)的難易程度不同，如受精卵〉生殖細(xì)胞,體細(xì)胞關(guān)系①二者的遺傳物質(zhì)都未發(fā)生改變②己分化的植物細(xì)胞仍然保持全能性③一般情況下，分化程度越高，全能性相對越低［典例1］下列對于細(xì)胞全能性的理解，不確切的是0A.植物體內(nèi)某些體細(xì)胞沒有表現(xiàn)全能性，其原因是所含基因不同B.細(xì)胞內(nèi)含有個體發(fā)育所需的全部基因是細(xì)胞具有全能性的內(nèi)在因素C.經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的試管苗，是植物細(xì)胞在一定條件下表現(xiàn)全能性的結(jié)果D.大量的科學(xué)事實證明，高度分化的植物體細(xì)胞仍具有全能性［解析］同一植物體內(nèi)所有的體細(xì)胞都是由同一個受精卵經(jīng)過有絲分裂形成的，都具有相同的基因。植物體內(nèi)細(xì)胞不能表現(xiàn)全能性的原因是體細(xì)胞基因發(fā)生了選擇性表達(dá)。體細(xì)胞若實現(xiàn)全能性需在離體條件下，提供一定的營養(yǎng)和外界條件，A錯誤。［答案］A［典例2］研究人員給中風(fēng)小鼠腦內(nèi)移植神經(jīng)干細(xì)胞并注射了3K3A-APC化合物，一個月后對小鼠進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育成的神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量增多，小鼠的運動和感覺功能明顯恢復(fù)。下列對此研究的分析，正確的是0A.大多數(shù)神經(jīng)干細(xì)胞的染色體數(shù)目是神經(jīng)細(xì)胞的2倍B.神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育為功能正常的神經(jīng)細(xì)胞體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性C.植入神經(jīng)干細(xì)胞的數(shù)量和注射3K3A-APC化合物的濃度是該實驗的自變量D.神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育為神經(jīng)細(xì)胞過程中，細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)種類、數(shù)量發(fā)生了穩(wěn)定性改變【解析I大多數(shù)神經(jīng)干細(xì)胞處在分裂間期，而分裂間期細(xì)胞中染色體數(shù)目與神經(jīng)細(xì)胞的相等，A錯誤；神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育成功能正常的神經(jīng)細(xì)胞，并沒有發(fā)育成完整的個體或分化成其他各種細(xì)胞，因此不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，B錯誤；植入神經(jīng)干細(xì)胞的數(shù)量和注射3K3AAPC化合物的濃度是該實驗的無關(guān)變量，自變量是是否移植神經(jīng)干細(xì)胞和是否注射3K3A-APC化合物，C錯誤；神經(jīng)干細(xì)胞發(fā)育為神經(jīng)細(xì)胞過程是細(xì)胞分化的過程，該過程中細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)種類、數(shù)量發(fā)生穩(wěn)定性改變，如出現(xiàn)能識別神經(jīng)遞質(zhì)的蛋白質(zhì)等，D正確。［答案］D方法規(guī)律證明細(xì)胞表達(dá)全能性的三個條件(1)起點條件：巳分化的細(xì)胞。(2)中間條件：離體狀態(tài)(體外培養(yǎng))。(3)終點條件：形成完整個體或產(chǎn)生其他各種細(xì)胞?！緫?yīng)用?體驗】.下列細(xì)胞中全能性最容易表達(dá)出來的是()A.青蛙的上皮細(xì)胞B.胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞C.大白鼠的肝臟細(xì)胞D.人的皮膚生發(fā)層細(xì)胞解析：選B細(xì)胞的全能性是指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。從理論上講，每一個分化的細(xì)胞中都含有一整套控制該生物個體形成的遺傳物質(zhì)(基因)，在合適的條件下，它們都有可能重新被激活并開始表達(dá)，即重新分裂和分化。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖細(xì)胞，再次是體細(xì)胞，而在體細(xì)胞中，無論植物細(xì)胞還是動物細(xì)胞，都能在一定程度上表現(xiàn)出全能性，但動物細(xì)胞的全能性受到限制，不如植物細(xì)胞的全能性容易表達(dá)出來。故選B。.科學(xué)家將糖尿病患者的骨髓干細(xì)胞植入其胰腺組織后可分化為胰島樣細(xì)胞，以替代損傷的胰島B細(xì)胞，達(dá)到治療的目的。下列相關(guān)敘述正確的是0A.上述資料表明骨髓干細(xì)胞具有全能性.骨髓干細(xì)胞移入胰腺后發(fā)生了基因的選擇性表達(dá)C.骨髓干細(xì)胞能夠植入胰腺說明其細(xì)胞形態(tài)與胰腺細(xì)胞相同D.胰島樣細(xì)胞與骨髓干細(xì)胞相比遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變解析：選B糖尿病患者的骨髓干細(xì)胞植入其胰腺組織后可分化為胰島樣細(xì)胞，但沒有形成完整個體或產(chǎn)生其他各種細(xì)胞，因此不能表明骨髓干細(xì)胞具有全能性，A錯誤；骨髓干細(xì)胞移入胰腺后可分化為胰島樣細(xì)胞，而細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，B正確；骨髓干細(xì)胞與胰腺細(xì)胞的形態(tài)不同，C錯誤；與骨髓干細(xì)胞相比，胰島樣細(xì)胞中遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變，D錯誤。科學(xué)視野——克隆猴“中中”和“華華”2017年11月27日，世界上首個體細(xì)胞克隆猴在我國誕生！這是我國科學(xué)家歷經(jīng)五年攻關(guān)取得的重大突破。利用克隆技術(shù)可以得到許多在遺傳上相同的克隆猴。猴與人在進(jìn)化上親緣關(guān)系很近，它比鼠更適合用作研究人類疾病和進(jìn)行藥物實驗的模型動物；遺傳上相同的克隆猴用于藥物對照實驗有利于更準(zhǔn)確地評估藥效。這一研究成果的確意義非凡?？寺『锏呐嘤^程如圖所示：實現(xiàn)克隆猴主要有三道難關(guān)需要攻克。一是卵母細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)區(qū)域不易識別，去掉猴卵母細(xì)胞核遺傳物質(zhì)的難度很大。二是卵母細(xì)胞“喚醒”時機難把握?？寺∵^程中，體細(xì)胞的細(xì)胞核進(jìn)入卵母細(xì)胞時，需先“喚醒”卵母細(xì)胞，然后才啟動一系列發(fā)育“程序”。三是體細(xì)