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第2节　细胞的分化
知识清单

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。
(3)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。
3．原因：细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。
4．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实验过程
胡萝卜韧皮部细胞＋植物激素、无机盐和糖类的培养液完整的植株。
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。
③应用：a.快速繁殖花卉和蔬菜作用；
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仍具有全能性。
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。
考点突破

考点01 细胞分化的概念、特点、实质及意义分析
【典型例题】
．生物体内的细胞没有表现出全能性，而是分化成不同组织器官，这是因为（       ）
A．细胞丧失了全能性
B．细胞分化过程中，细胞内的基因发生了不可逆变化
C．基因的选择性表达
D．细胞生长过程中感染的细菌、病毒等生物抑制了全能性的表达
【答案】C
【解析】
A、细胞分化后，细胞的全能性没有丧失，只是全能性降低了，A错误；
B、细胞分化的实质是基因的选择性表达，即不同细胞中遗传信息的表达情况不同，细胞内的基因没有改变，B错误；
C、生物体内的细胞没有表现出全能性，而是分化成不同组织器官，这是因为基因的选择性表达，C正确；
D、细胞生长过程中可能感染的细菌、病毒等生物，但不一定抑制全能性的表达，D错误。
故选C。

【易错分析】细胞分化的“变”与“不变”

考点02 细胞的全能性
【典型例题】
．下列有关细胞全能性的叙述中，错误的是（　　）
A．已分化细胞在生物体内不能表现出细胞全能性
B．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化且全能性很高
C．在一定条件下，植物细胞离体培养能表现出全能性
D．受精卵能增殖分化形成完整个体，因此全能性最高
【答案】B
【解析】
A、生物体内的细胞，基因在特定时空下选择性表达，故没有表现出全能性，A正确
B、卵细胞属于已分化的细胞，全能性也较高，B错误；
C、处于离体状态的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件下作用，能表现出全能性，C正确；
D、受精卵分裂能力强，在自然条件适宜的情况下能形成完整个体，因此全能性最高，D正确。
故选B。
【易错分析】
1．细胞分化程度越高，细胞分裂的能力就越低。
2．分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原刺激后仍可再分裂。
3．分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。
考点03 干细胞的特征与应用
【典型例题】
．干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是（       ）
A．人体的ES细胞同植物体的分生组织细胞一样具有全能性
B．同一个体的骨髓干细胞与胰岛B细胞的基因组成相同，基因表达情况不同
C．iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应
D．一般认为成体干细胞具有组织特异性，具有发育成完整个体的能力
【答案】D
【解析】
A、如植物的分生组织细胞具有分化能力一样，人体的ES细胞具有分裂和分化能力，其在体外培养条件下容易实现全能性，A正确；
B、同一个体的骨髓干细胞与胰岛B细胞是由受精卵发育而形成的，因此基因组成相同，但它们两者的形态功能各不相同，这是它们基因表达情况不同导致的，B正确；
C、iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应，C正确；
D、一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力，D错误。
故选D。
【易错分析】并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。

分层提分

题组A 基础过关练
1．同一个体的骨骼肌细胞和神经细胞，形态结构和生理功能上相差很大，与此相关的生命现象是（       ）
A．细胞分裂 B．细胞凋亡 C．细胞分化 D．细胞衰老
【答案】C
【解析】
同一个体的骨骼肌细胞和神经细胞是通过细胞分化形成的。在细胞分化过程中，由于基因的选择性表达，导致骨骼肌细胞和神经细胞的形态、结构相差很大。
故选C。
2．受精卵发育成新个体的过程中涉及到细胞分裂和细胞分化等生理过程。细胞分化不会导致下列哪项发生改变（        ）
A．细胞的形态、外观 B．细胞的结构、功能
C．细胞中的遗传物质 D．细胞中的蛋白质
【答案】C
【解析】
AB、细胞分化过程中，其形态、结构、功能发生稳定性差异，AB正确；
CD、细胞分化过程的实质是基因的选择性表达，其结果是产生不同的蛋白质，但不改变其遗传物质，C错误，D正确。
故选C。
3．细胞分化发生在（       ）
A．胚胎发育早期 B．胚胎发育时期
C．生物体的整个生命进程中 D．幼体时期
【答案】C
【解析】
细胞分化具有持久性、稳定性和不可逆性，发生在生物体的整个生命过程中，C正确。
故选C。
4．2017年中国科学院上海神经科学研究所利用体细胞核移植技术成功地克隆出两只克隆猴“中中”和“华华”。克隆猴的成功证明了已经分化的动物细胞细胞核具有（       ）
A．全能性 B．统一性 C．多样性 D．稳定性
【答案】A
【解析】
我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”，就是将体细胞移植到去核的卵细胞中培育成的，这说明已分化的动物体细胞的细胞核具有发育成本物种的全套的遗传物质，具有全能性，A正确，BCD错误。
故选A。
5．人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，胰岛细胞（       ）
A．只有胰岛素基因
B．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因
C．比人的受精卵基因要少
D．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因
【答案】B
【解析】
A、胰岛细胞含有该个体全部的基因，A错误；
B、胰岛细胞除了含有胰岛素基因，还有血红蛋白基因和其他基因，只是胰岛素基因在胰岛细胞中进行了表达，B正确；
C、胰岛细胞是由受精卵有丝分裂而来的，所含的基因与受精卵相同，C错误；
D、胰岛细胞中含有血红蛋白基因，只是血红蛋白基因并不在胰岛细胞中表达，D错误；
故选B。
6．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。下列过程不发生细胞分化的是（       ）
A．胚细胞形成叶肉细胞 B．胚胎干细胞形成软骨细胞
C．植物细胞质壁分离后的复原 D．青蛙受精卵发育成小蝌蚪
【答案】C
【解析】
A、B、D、均符合细胞分化的概念，A、B、D正确；
C、植物细胞质壁分离后的复原过程没有产生形态结构或生理功能上的稳定性差异，故没有发生细胞分化，C错误。
故选C。
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，据图回答问题：

(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__________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。
[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
题组B 能力提升练
8．下列有关细胞全能性的叙述，错误的是（       ）
A．细胞全能性表达过程中存在基因的选择性表达
B．组织培养繁育花卉的原理是植物细胞具有全能性
C．克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性
D．受精卵在自然条件下能形成完整个体，因此全能性最高
【答案】C
【解析】
A、细胞全能性表达过程中存在细胞分化，即基因的选择性表达，A正确；
B、组织培养繁育花卉的原理是植物细胞具有全能性，B正确；
C、克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；
D、受精卵在自然条件下能形成完整个体，因此全能性最高，D正确。
故选C。
9．下列关于非洲爪蟾的细胞中最容易表达出全能性的是（       ）
A．表皮细胞 B．肌肉细胞 C．受精卵 D．红细胞
【答案】C
【解析】
表皮细胞、肌肉细胞和红细胞的分化程度均高于受精卵，受精卵的分化程度最低，全能性最高，最易表达出全能性。综上所述，C正确。
故选C。
10．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，正确的是（　　）

A．a过程干细胞没有基因的选择性表达
B．b、c过程表示细胞中的基因可以控制细胞分化的方向
C．b过程形成的细胞不再具有细胞全能性
D．干细胞培养可以用于解决患者的器官移植问题
【答案】B
【解析】
A、根据图示，a表示细胞增殖，即有丝分裂产生体细胞，实现自我更新，A错误；
B、b、c表示细胞分化，形成不同类型的细胞，行使特定的功能，B正确；
C、细胞全能性即已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，C错误；
D、b过程形成的细胞先形成组织，再构成器官，可供器官移植使用，D错误。
故选B。
11．下列与细胞分裂有关的叙述中，正确的是（       ）
A．植物的根尖细胞不具有全能性
B．原核细胞的增殖方式是有丝分裂
C．有丝分裂末期形成的核膜可能与内质网相连
D．细胞核中的染色体通过复制形成不同的两份
【答案】C
【解析】
细胞生物分为原核生物和真核生物，原核细胞的分裂方式为：二分裂法；真核细胞分裂的方式有：有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。
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。这是由于该细胞具有该生物生长、发育、繁殖的全套遗传信息。
A、植物的体细胞具备细胞的全能性，A错误；
B、原核细胞增殖的方式为二分裂，有丝分裂是真核细胞分裂的方式，B错误；
C、有丝分裂末期形成的核膜外膜与内质网相连，C正确；
D、细胞核分裂时，染色体的数量已经加倍，在细胞分裂过程中，染色体分成形态和数目相同的两份，分别进入两个新细胞中，两个新细胞的染色体形态和数目相同，新细胞和原细胞的染色体相同和数目也相同，D错误；
故选C。
12．2019年7月，科学家从一位几乎失明的女性体内获取高度分化的体细胞，将其诱导为iPS细胞（类似胚胎干细胞），然后继续培养iPS细胞获得角膜组织，移植到这位女性的左眼上，患者术后视力恢复到可阅读书籍的程度。下列叙述不正确的是（　　）
A．iPS细胞的全能性高于高度分化的体细胞
B．iPS细胞与高度分化的体细胞遗传信息不同
C．培养iPS细胞获得角膜组织经过了细胞分化过程
D．iPS细胞有望解决器官移植供体短缺等问题
【答案】B
【解析】
A、iPS细胞类似胚胎干细胞，分化程度较低，其全能性高于高度分化的体细胞，A正确；
B、iPS细胞与高度分化的体细胞均来源于受精卵的有丝分裂，遗传信息相同，B错误；
C、iPS细胞类似胚胎干细胞，角膜细胞具有特定的形态、结构和功能，培养iPS细胞获得角膜组织经过了细胞分化过程，C正确；
D、iPS细胞可培养出所需的器官，有望解决器官移植供体短缺等问题，D正确。
故选B。
13．下列关于人体造血干细胞的叙述，错误的是（       ）
A．造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度高
B．造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟
C．造血干细胞可不断增殖和分化，捐献造血干细胞不影响人体健康
D．造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
【答案】B
【解析】
A、造血干细胞可以分化成红细胞、白细胞和血小板，胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞，所以造血干细胞分化程度更高，A正确；
B、造血干细胞分化产生的T细胞在胸腺中发育成熟，B细胞在骨髓中成熟，B错误；
C、骨髓中的造血干细胞可不断增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去，所以捐献造血干细胞不影响人体健康，C正确；
D、造血干细胞移植可以取代白血病患者病变的造血干细胞，是治疗白血病的有效手段，D正确。
故选B。
14.细胞的基因可分为管家基因(所有细胞中均要表达的基因)和奢侈基因(不同类型细胞中特异性表达的基因)两类，下表为人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况。请回答下列问题：

基因存在情况
基因表达情况
甲
乙
丙
丁
甲
乙
丙
丁
胰岛B细胞
√
√
√
√
√

√
眼晶状体细
胞(胚胎中)
√
√
√
√

√

√
神经细胞
√
√
√
√

√
√
(1)四种基因中属于管家基因的是_________________________。
(2)甲基因________(填“能”或“不能”)表示控制胰岛素合成的基因，理由是_______________________________________________________
____________________________________________________。
(3)细胞分化的实质是________(填“管家基因”或“奢侈基因”)的选择性表达。
(4)三种细胞都有甲、乙丙、丁四种基因的根本原因是____________________________。三种细胞形态、功能表现不同，从细胞结构方面分析其原因是____________________________。
[答案]　(1)丁　(2)能　胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达
(3)奢侈基因
(4)人体细胞都来源于同一个受精卵　细胞器的种类和数量不同
[解析]　(1)由题干分析知，管家基因在所有细胞中均要表达，因此丁基因属于管家基因。(2)甲基因只在胰岛B细胞中表达，胰岛素基因也只在胰岛B细胞中表达，因此甲基因能表示控制胰岛素合成的基因。(3)细胞分化的实质是奢侈基因的选择性表达。(4)由于人体的不同细胞都来源于同一个受精卵，因此不同的细胞都有相同的基因，但由于细胞中细胞器的种类和数量的不同，不同细胞的形态、功能也表现不同。
题组C 培优拔尖练
15．下图表示生物兴趣小组以幼嫩的菊花茎段为材料，利用植物组织培养技术繁殖菊花过程中岀现的不同结果。有关分析错误的是（       ）

A．甲、乙、丙三组细胞内的遗传物质基本相同
B．乙组细胞的全能性高于甲组和丙组细胞
C．甲组经脱分化得到乙组，乙组经再分化得到丙组
D．不同结果的出现与植物激素的浓度和比例有关
【答案】C
【解析】
A、植物组织培养是无性生殖过程，因此甲、乙、丙三组细胞内的遗传物质基本相同，A正确；
B、乙组细胞为脱分化后的愈伤组织，甲组和丙组细胞均属于分化后的细胞，所以乙组细胞全能性最高，B正确；
C、培养过程是先脱分化形成愈伤组织，再分化形成根芽茎的植物器官，C错误；
D、培养基中生长素含量高于细胞分裂素时，愈伤组织先产生根，细胞分裂素含量高于生长素时，愈伤组织先产生芽，D正确。
故选C。
16．细胞分化是生物体生长、发育和繁殖的基础。下列有关细胞分化的叙述错误的是（       ）
A．干细胞是一类未分化的细胞
B．细胞分化使细胞结构与功能趋向专门化
C．细胞分化使细胞种类增多
D．细胞分化是基因选择性表达的结果
【答案】A
【解析】
A、干细胞是指一类仍具有分裂和分化能力的细胞，不同干细胞的分化程度不同，A错误；
B、细胞分化的结果使细胞的种类增多，功能趋于专门化，B正确；
C、细胞分化使细胞在形态、结构、生理功能上产生稳定性差异，使细胞种类增加，是多细胞生物生长发育的基础，C正确；
D、细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，D正确。
故选A。
17．有关细胞全能性的理解，正确的是（       ）
A．从理论上讲，生物体的每一个具核体细胞都具有全能性
B．未脱离植株的幼叶，在适当的情况下能表现出全能性
C．在个体发育的不同时期，由于细胞内基因发生变化，导致细胞不能表现出全能性
D．脱离了植株的芽一定能表现出全能性
【答案】A
【解析】
A、生物体的每个细胞都具有个体发育所需的全部基因，因此从理论上讲，生物体的每一个具核体细胞都具有全能性，A正确；
B、未脱离植株的幼叶，会发生基因选择性表达，但不能表现出全能性，B错误；
C、在个体发育的不同时期，因为细胞内基因选择性表达，导致细胞不能表现出全能性，C错误；
D、脱离了植株的芽，要表现出全能性，还需要一定的营养、植物激素和外界环境条件，D错误。
故选A。
18．如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述不正确的是(　　)

A．a过程是有丝分裂，b是细胞分化
B．乙和丙的染色体组成相同
C．丁与戊因遗传物质不同而发生分化
D．甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
【答案】C　
【解析】甲、乙、丙三个细胞形态一样，故a表示有丝分裂，丁、戊与甲比，细胞形态发生了变化，故b表示细胞分化；乙和丙来自甲的有丝分裂，有丝分裂前后亲子代遗传物质相同，染色体组成相同；乙、丙的遗传物质相同，由细胞分化形成丁、戊的过程中基因选择性表达；由于甲、丁、戊细胞形态不同，故三种细胞基因选择性表达产生的部分蛋白质不同。
19.如图示人体干细胞分化形成的各类功能细胞的过程，有关说法正确的是(　　)

A．干细胞分化成为各类功能细胞只发生在胚胎时期
B．细胞分化的直接原因是细胞内产生了不同的蛋白质
C．图中细胞形态功能出现差异的根本原因是基因不同
D．这些细胞在人体内能够转化为干细胞继续增殖分化
【答案】B　
【解析】细胞分化发生在整个生命的进程中，只是在胚胎期达到最大限度。细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，使不同的细胞内产生了不同结构和功能的蛋白质，不同结构和功能的蛋白质使细胞形态和功能产生差异。细胞分化是不可逆的，这些细胞在人体内是不能转化为干细胞继续增殖分化的。
20.在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具有全能性”这一观点提供直接证据的是(　　)
A．壁虎断尾后重新长出尾部
B．蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂
C．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人
D．小鼠腺细胞的自我复制
【答案】B　
【解析】要证明一个细胞具有全能性，则这个细胞必须能够在一定条件下发育为个体，只有B项符合；A项属于器官的再生；C项属于细胞培养；D项属于细胞的增殖。
21．如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答下列问题。

(1)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________的结果。
(2)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将图中的______细胞移植到患者体内。
(3)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的____________，其原因是____________________。
(4)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的________期。
[答案]　(1)选择性表达　(2)造血干
(3)红细胞　成熟的红细胞中无细胞核　(4)间
[解析]　(1)细胞分化是基因选择性表达的结果。(2)骨髓是人体的造血组织，存在造血干细胞，骨髓治疗的实质是将题图的造血干细胞移植到患者体内。(3)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。(4)DNA分子的复制在细胞分裂间期进行。