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高中生物必修1第五章 第二节 细胞分化、衰老和凋亡教学案
资料简介
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第二节细胞分化、衰老和凋亡
1.由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形
态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，
称为细胞分化。
2．细胞分化能够增加细胞的类型，并且是持久性
的变化。
3．细胞分化的实质是基因选择性的表达。
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．细胞衰老的特征：水少色素多，细胞体积变小、
细胞核体积变大，多种酶的活性和物质运输功能降
低，细胞物质交流和信息传递受阻。
6．细胞的凋亡是一个主动地由基因决定的自行结束
细胞生命的过程。它是细胞的一种重要生命活动。
一、细胞分化与细胞的全能性
1．细胞分化
(1)含义：由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程。
(2)特点：是一种持久性的变化。
(3)结果：细胞分化能够增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了生物体的组织和器官，执行不同的生理功能。
(4)意义：细胞分化是生物个体发育的基础。
(5)原因：细胞分化与基因的选择性表达有关。
(6)实例：骨髓中造血干细胞分化成红细胞、血小板和多种白细胞。
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2．细胞的全能性
(1)含义：已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
(2)实证：植物组织培养的成功。
二、细胞的衰老
1．细胞衰老的特征
(1)水分减少，细胞萎缩，体积变小，代谢速率减慢。
(2)细胞核体积增大，核膜皱折，染色质固缩。
(3)细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。
(4)细胞内多种酶活性降低，呼吸速率减慢，色素逐渐积累。
(5)细胞内物质交流和信息传递受阻。
2．细胞衰老的原因：细胞衰老与细胞自身有关。
三、细胞凋亡与细胞坏死
1．细胞凋亡
(1)含义：指一个主动地由基因决定的自行结束细胞生命的过程。
(2)特点：由严格的遗传机制决定的程序性调控。
(3)意义：使生物进行正常的个体发育；维持机体生命活动稳定状态；抵御外界因素对机体的干扰。
2．细胞坏死
(1)含义：指细胞受到极端因素的作用或严重的病理性刺激而引起的细胞损伤和死亡。
(2)特点：释放细胞内容物，引发炎症反应。
1．判断下列说法的正误
(1)细胞分化具有持久性和可逆性(×)
(2)骨髓中造血干细胞分化成红细胞的过程体现了细胞的全能性(×)
(3)衰老细胞的各种酶的活性都降低(×)
(4)细胞凋亡是一个主动地由基因决定的自行结束细胞生命的过程(√)
(5)细胞分化及衰老是个体发育所必需的，细胞凋亡则对个体发育不利(×)
(6)鸡胚胎发育中趾间蹼的消失及人胚胎发育中胎儿手的发育均离不开细胞坏死(×)
2．细胞分化的结果是( )
A．细胞数目增加
B．形成不同的组织
C．细胞体积增大
解析：选B 细胞分化能够增加细胞的类型，结果是不同类型的细胞构成了生物体的不同组织和器官。
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3．分别以胡萝卜的茎尖和韧皮部组织为材料，都能培育出完整的胡萝卜植株，说明茎尖和韧皮部组织的细胞都具有( )
A．稳定性 B．多样性 C．全能性
解析：选C 胡萝卜的茎尖和韧皮部组织细胞在适当的条件下进行离体培养可以形成一株完整的胡萝卜植株，这说明茎尖和韧皮部组织的细胞都具有全能性。
4．下列哪项不是细胞衰老的特征( )
A．细胞内水分减少
B．细胞不能继续分化
C．细胞内色素积累较多
解析：选B 细胞衰老过程中，细胞内水分减少、代谢缓慢、细胞内色素积累较多；正常组织细胞虽不再分化，但并不一定衰老。
5．在生物体的所有细胞中，全能性最高的是( )
A．卵细胞 B．体细胞 C．受精卵
解析：选C 受精卵全能性最高。
6．大多数老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内( )
A．物质转运加速
B．与黑色素合成相关的酶活性降低
C．呼吸速率加快
解析：选B 衰老的细胞酶活性降低，老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内与黑色素合成相关的酪氨酸酶活性降低导致的。
7．关于细胞凋亡的叙述，错误的是( )
A．细胞凋亡受细胞自身基因的调控
B．细胞凋亡也称为细胞编程性死亡
C．细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中
解析：选C 胚眙发育过程中也会有细胞凋亡。
8．关于细胞凋亡与细胞坏死，下列叙述正确的是( )
A．细胞凋亡是由细胞内的遗传物质控制的
B．细胞死亡是细胞凋亡的同义词
C．被病原体感染的细胞的清除由细胞坏死完成
解析：选A 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程。
核心要点(一) 细胞的分化与细胞的全能性
1．细胞的分化
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(1)细胞分化的过程
在细胞外观尚未出现明显变化之前，细胞分化的前途就由遗传信息的执行情况决定了。分化的细胞内首先出现化学物质的变化，如结构蛋白和催化化学反应的酶不同，进而出现细胞形态、结构和生理功能上的不同。细胞分化过程如下图所示：
(2)细胞分化的原因
①在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况是不同的，例如在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白合成有关的基因则处于关闭状态，而在肌细胞中则相反。
②正是由于不同细胞表达出来的基因不同，合成了不同的蛋白质，从而引起细胞形态和功能的不同，因而细胞之间就出现了差异。如下图所示：
(3)细胞分化的特点
①持久性：细胞分化贯穿于整个生命进程中，即在生物的一生中时刻都在发生着细胞的分化。
②稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
③普遍性：细胞分化在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
④不变性：分化后细胞内的遗传物质并未发生变化。例如同一生物体内肝脏细胞和神经细胞内的遗传物质是相同的。
2．细胞的全能性
(1)体细胞具有全能性的原因：由于体细胞一般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，已分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。在适宜的条件下，有些已分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。
(2)细胞全能性高低的比较：
①受精卵>干细胞>分裂旺盛的细胞>一般体细胞。
②植物细胞>动物细胞。
[思考探究]
1．(1)由同一受精卵发育而来的植物体的不同细胞为什么在形态、结构、功能各不相同？
提示：由于基因的选择性表达，导致细胞形态、结构、功能出现差异。
(2)人体成熟的红细胞具有全能性吗？
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提示：人的成熟的红细胞没有细胞核，已丧失全能性。
[题组冲关]
1．下列关于细胞分化的叙述，错误的是( )
A．细胞分化与生物发育有密切关系
B．细胞分化是生物界普遍存在的生命现象
C．细胞分化仅发生在胚胎时期
D．细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳定差异的过程
解析：选C 细胞分化是一种持久性的变化，它不只是发生在胚胎时期，而是发生在生物体的整个生命历程中，但在胚胎时期分化程度达到最大。
2．下列实例可以说明细胞具有全能性的是( )
A．皮肤被划破后，伤口重新愈合
B．蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部
C．造血干细胞增殖分化产生各种血细胞
D．胡萝卜组织块经离体培养产生完整植株
解析：选D 皮肤被划破后，伤口重新愈合属于细胞的分裂和分化；蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部说明细胞的增殖和分化；造血干细胞增殖、分化产生各种血细胞，并没有形成完整的个体，不体现细胞的全能性；胡萝卜组织块经过植物组织培养产生完整植株，体现了植物细胞的全能性。
核心要点(二) 细胞衰老与细胞凋亡
1．细胞衰老的特征及决定因素
(1)特征：
①一大：细胞核变大，染色质固缩、染色加深。
②一少：细胞内水分减少，代谢速率越慢。
③一多：细胞内色素逐渐积累、增多。
④两低：膜的物质运输功能降低，多种酶的活性降低。
⑤两受阻：细胞内物质交流和信息传递受阻。
(2)决定因素：是由细胞自身的因素决定的，即主要受遗传基因的控制，同时也受环境的影响。
2．细胞凋亡
(1)实质：细胞凋亡是一个主动地由基因决定的细胞程序化或自行结束细胞生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的遗传机制决定的程序性调控，因此也被称为细胞程序性死亡。
(2)细胞凋亡的意义：对多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定以及抵抗外界各种因素干扰起着关键作用。具体如下：
①有利于清除完成正常使命的衰老细胞。
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②有利于清除多余的、无用的细胞。
③有利于清除体内的有害细胞。
④有利于维持器官和组织中细胞数目的相对稳定。
(3)细胞凋亡与细胞坏死的区别：
项目
细胞凋亡
细胞坏死
死亡过程
正常死亡过程
病理性死亡过程
形态变化
细胞变圆，与周围细胞脱离
细胞外形不规则变化
结构变化
染色质、细胞质浓缩，核裂解、细胞膜内陷
染色质浓缩，线粒体、细胞核、内质网肿胀，细胞膜破裂
释放的物质
凋亡小体
胞浆外溢
是否引
起炎症
否
是
DNA的
变化
切成有规律的小片段，电泳时呈梯状条带
随机断裂，电泳时，呈弥散条带(无明显条带)
与内外
关系
与刺激无关，主要由基因控制
与基因无关，由强烈刺激和损伤引起
[思考探究]
2．细胞凋亡与细胞坏死对生物体生长发育的影响有何差异？
提示：细胞凋亡是有积极意义的，细胞坏死对机体不利，是有消极影响的。
[题组冲关]
3．下列关于衰老细胞特征的叙述，不正确的是( )
A．细胞水分减少，细胞核的体积变小
B．膜通透性改变，物质运输功能降低
C．酶的活性降低，细胞呼吸速率减慢
D．色素逐渐积累，阻碍胞内物质交流
解析：选A 细胞衰老后，细胞中水分减少，细胞体积变小，但细胞核体积增大。
4．胎儿在正常发育过程中，五个连在一起的手指逐渐分开，发育为成形的手指，主要原因是手指间细胞发生了( )
A．细胞坏死 B．细胞衰老
C．细胞损伤 D．细胞凋亡
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解析：选D 胎儿在正常发育过程中，手形成时，手指出现的原因是手指间细胞生理性死亡的结果，属于细胞凋亡。
5．下列关于细胞的生命历程的说法错误的是( )
A．细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础
B．衰老的细胞呼吸速率减慢，细胞核体积变小
C．细胞分化使细胞功能趋向专门化
D．细胞凋亡有助于多细胞生物体抵御外界因素的干扰
解析：选B 衰老的细胞酶活性降低，呼吸速率减慢，细胞核体积变大。
一、选择题
1．受精卵经多次分裂产生形态结构和功能不同的后代细胞，发生这种差异的过程称为( )
A．细胞分化 B．细胞癌变
C．细胞衰老 D．细胞凋亡
解析：选A 细胞分化是指在个体发育中，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．下列关于细胞分化的叙述错误的是( )
A．细胞的形态结构发生变化
B．细胞分化的实质是基因选择性表达
C．细胞的生理功能发生变化
D．细胞的遗传物质发生变化
解析：选D 细胞分化的实质是基因的选择性表达，而细胞中的遗传物质不发生改变。
3．有关细胞分化的叙述，正确的是( )
A．分化只发生在胚胎时期
B．分化过程中，细胞器种类和数量不会发生改变
C．分化过程中遗传物质发生了改变
D．生物体生长发育过程是细胞生长、分裂、分化的过程
解析：选D 在个体发育过程中，时时刻刻都在进行细胞分化，但在胚胎时期达到最大限度；分化过程中，细胞器种类和数量会发生改变；细胞分化的实质是基因的选择性表达，但遗传物质不发生改变；生物体的生长发育过程是细胞生长、分裂、分化的过程。
4．下列哪种细胞的全能性最容易表达出来( )
A．青蛙的上皮细胞 B．胡萝卜的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞 D．人皮肤生发层细胞
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解析：选B 胡萝卜的韧皮部细胞属于植物细胞，经过植物组织培养能形成完整植株，成功率高。
5．老年人皮肤皱纹增多，并且出现老年斑，这是因为( )
A．细胞水分减少，色素积累 B．代谢加快，色素积累
C．大部分细胞凋亡 D．出现了癌变的细胞
解析：选A 细胞水分减少，细胞萎缩导致老年人皮肤皱纹增多，色素积累，出现老
年斑。
6．有关细胞衰老的叙述，正确的是( )
A．细胞衰老仅发生在多细胞生物
B．细胞衰老不影响其分裂能力
C．人体细胞的衰老就是个体衰老
D．组成个体的细胞普遍衰老会导致个体衰老
解析：选D 单细胞生物和多细胞生物的细胞都会衰老；随着细胞的衰老，细胞分裂能力逐渐降低，甚至丧失；人体的衰老与细胞衰老不是一回事。
7．在细胞衰老过程中，细胞的生理状态和化学反应会发生复杂的变化，其中叙述正确的是( )
A．细胞内自由水含量不变 B．细胞内呼吸速率不变
C．细胞不断分裂 D．细胞内多种酶活性降低
解析：选D 衰老细胞内水分减少，呼吸速率降低，不能再分裂。
8．下列对细胞凋亡的叙述和理解，不正确的是( )
A．蝌蚪在变态期，尾部细胞将发生凋亡，从而使其能转变成正常的成体蛙
B．细胞的凋亡有助于消除体内被病毒感染的细胞
C．细胞凋亡是由致病因子引发的急性损伤，引起细胞破裂，导致炎症反应
D．细胞凋亡不会引起机体炎症反应
解析：选C 致病因子引发的急性损伤，引起细胞破裂，导致炎症反应属于细胞坏死。
9．下图为人体早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述不正确的是( )
A．医学家们正尝试利用①治疗某些顽疾，是因为①具有再生各种组织、器官的潜能
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B．与①相比，②的表面积/体积比值下降，与外界环境进行物质交换的能力减弱
C．③④分别演变成⑤⑥的过程中，它们的细胞核遗传物质相同，表达的基因也相同
D．⑤⑥是高度分化后的细胞，它们的细胞核体积增大，染色质固缩时，可能是进入衰老过程
解析：选C 细胞分化过程中，细胞核遗传物质相同，但基因会选择性表达。
二、非选择题
10．下面是胎儿手的发育过程图，请据图回答下列相关问题：
(1)胎儿手的发育过程中，既有细胞的________和________，又有细胞的________，而后两者是________选择性表达的结果。
(2)在此过程中细胞程序性死亡的意义是______________________________________。
(3)由此说明机体的发育是______________________。
解析：细胞凋亡与细胞分裂、细胞分化一样，都是机体完成正常生长发育所必需的。细胞凋亡会受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。
答案：(1)分裂 分化 凋亡 基因
(2)有助于机体正常发育的完成
(3)受遗传物质严格控制的
11．如图为细胞重要的生命活动图解。请据图回答下面的问题：
(1)A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在________过程中。
(2)细胞增殖的主要方式是_______________________。
(3)细胞分化是个体发育的基础，就同一个个体来说，乳腺细胞与心肌细胞的遗传信息________，形态、结构和
生理功能不同，这是因为_____________________________________________。
(4)李白有诗云：“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”导致这种变化的原因是______________________________。
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(5)细胞的凋亡由于受到严格的由遗传机制决定的程序性控制，所以也称为____________________。
(6)该图可以用来表示下列哪些生物的细胞重大生命活动？____________(填写序号)。
①噬菌体 ②酵母菌 ③乳酸菌 ④变形虫 ⑤海带 ⑥蚯蚓 ⑦玉米 ⑧蘑菇
(7)对于人体来说，在A、B、C、D四项生命活动中，有积极意义的是____________。
解析：(1)染色体结构动态变化主要发生在细胞增殖过程中，即图中的A。(2)细胞增殖的主要方式是有丝分裂。(3)细胞分化是一个细胞增殖的后代，在形态结构和功能上发生稳定性差异的过程，细胞分化的原因是基因的选择性表达，遗传物质不发生变化。(4)“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”出现白发是细胞衰老现象，主要原因是有关酶的活性降低。(5)细胞的凋亡由于受到严格的由遗传机制决定的程序性控制，所以也称为细胞程序性死亡。(6)图示过程是多细胞生物的生命现象，如海带、蚯蚓、玉米、蘑菇。(7)细胞增殖使细胞数量增加，细胞分化是个体发育的基础，细胞衰老有利于细胞的更新；细胞凋亡对生物体的个体发育、机体稳态的维持等有重要作用。
答案：(1)A (2)有丝分裂 (3)相同 不同细胞的遗传信息执行情况不同(或基因的选择性表达) (4)细胞衰老，酶的活性降低(答案合理即可) (5)细胞程序性死亡 (6)⑤⑥⑦⑧ (7)ABCD
一、选择题
1.下图所示为来自同一个体的4种细胞，相关叙述正确的是( )
A．因为来自同一个体，所以各细胞中的DNA含量相同
B．因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同
C．虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同
D．虽然各细胞的生理功能不同，但全能性的大小相同
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解析：选C 因为来自同一个体，所以各体细胞中的DNA含量相同，卵细胞的DNA含量减半；因为基因的选择性表达，所以各细胞的形态、功能不同；一般说来，卵细胞比其他体细胞的全能性大。
2．比较胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞，相同的是( )
A．线粒体的功能 B．发育的全能性
C．膜蛋白的种类和数量 D．内质网上核糖体的数量
解析：选A 胚胎干细胞发育的全能性高于胰腺腺泡细胞；不同功能的细胞中膜蛋白的种类和数量不同；由于胰腺腺泡细胞需分泌消化酶，因此附着在内质网上的核糖体数量较多。
3．同一个体不同的活细胞中所含酶的( )
A．种类有差异，数量相同 B．种类无差异，数量相同
C．种类有差异，数量不同 D．种类无差异，数量不同
解析：选C 由于细胞分化同一个体内的各类活细胞内发生的化学反应的种类和速率不同，催化化学反应的酶的种类有差异，酶的数量不同。
4．利用水稻花粉，经离体培养后，能得到一株完整植株。这一过程的实现是因为细胞具有( )
A．分裂能力 B．分化能力
C．生长能力 D．全能性
解析：选D 利用水稻花粉，经离体培养后，能得到一株完整植株，属于植物组织培养技术，体现了植物细胞的全能性。
5．下列实例可以说明细胞具有全能性的是( )
A．草履虫通过有丝分裂产生新个体
B．小鼠造血干细胞增殖、分化形成各种血细胞
C．小麦种子萌发形成幼苗
D．蝴蝶兰的叶肉细胞经离体培养发育成幼苗
解析：选D 蝴蝶兰的叶肉细胞经离体培养发育成幼苗，经过植物组织培养产生了完整的植株，体现植物细胞的全能性。
6．下列有关细胞衰老和凋亡的叙述，错误的是( )
A．对于酵母菌而言，细胞的衰老就等于个体的衰老
B．社会老龄化的形成反映出人类衰老延迟，寿命延长
C．被病原体感染的细胞的清除不能够通过细胞凋亡完成
D．衰老细胞的细胞核体积增大，细胞膜通透性改变
解析：选C 被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的。
7．衰老细胞的呼吸速率减慢，原因不可能是( )
A．酶活性降低
B．线粒体数量减少
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C．某些蛋白质合成减少
D．膜蛋白减少导致CO2无法运出细胞
解析：选D CO2进出细胞的方式为自由扩散，与膜蛋白无关。
8．细胞自噬是细胞通过溶酶体与包裹细胞自身物质的双层膜融合，从而降解细胞自身病变物质或结构的过程(如图)。下列有关叙述，正确的是( )
A．图中自噬体的膜由双层磷脂分子组成
B．图中溶酶体与自噬体融合过程体现了细胞膜的选择透过性
C．图中的水解酶是在自噬溶酶体中合成的
D．溶酶体所参与的细胞自动结束生命的过程是由基因决定的
解析：选D 图中自噬体的膜由双层膜构成，4层磷脂分子组成；图中溶酶体与自噬体融合过程体现了细胞膜的流动性；图中的水解酶是在核糖体上合成的。
9．研究人员将鸭胚胎中某部位的细胞移植到鸡胚相应部位后，孵化出的鸡竟长出“鸭掌”。该实验说明( )
A．鸭胚细胞的分化过程是可逆的
B．鸭胚细胞的分化过程是受基因调控的
C．鸭胚细胞与鸡细胞发生了融合
D．鸭胚细胞的DNA进入了鸡胚细胞中
解析：选B 在鸡上长出了“鸭掌”，说明鸭胚细胞发生了分化，细胞分化的机理是基因的选择性表达。
10.右图表示人体干细胞发生的变化过程。下列有关此图的叙述，正确的是( )
A．a、b、c均代表细胞分化过程
B．图中各细胞中蛋白质种类相同
C．b、c过程产生的细胞一般都具有细胞周期
D．a、b、c过程产生的各细胞遗传物质没有发生变化
解析：选D a过程表示干细胞的生成即干细胞的自我更新，干细胞通过b、c生成了不同形态结构的细胞，所以b、c过程表示细胞分化的过程；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，导致各细胞中蛋白质种类存在差异；高度分化的细胞会丧失分裂能力，不具有细胞周期。
二、非选择题
11．下面是与细胞增殖和分化有关的图解，据图回答下列问题：
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(1)图甲中A表示的是______________过程，B表示的是______________过程。图乙所示细胞处于有丝分裂的________期。
(2)图甲中b、c、d、e具有相同的___________________。
(3)图甲中，若e能合成血红蛋白，则b、c、d都________(填“不能”或“能”)合成，其根本原因是________________________。
(4)若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，说明d具有________性。
(5)图甲中的a、b、c、d、e这五个细胞相比较，哪一个细胞的全能性最大？________。
(6)图乙中细胞有________条染色体，①和⑤两条染色体是在分裂间期______________形成的。
解析：图甲A过程中细胞数目增多是细胞的增殖过程，B过程中细胞形态改变是细胞的分化过程。图乙所示细胞的着丝点分裂，处于有丝分裂的后期。图甲中b、c、d、e都是由a分裂、分化而来的，所以遗传物质相同。不同细胞的功能不同的内因是基因的选择性表达。植物细胞能在体外条件下培养成一个植物体，说明植物细胞具有全能性。图乙中染色体有8条，染色单体是在细胞分裂间期染色体经复制形成的。
答案：(1)细胞的增殖 细胞的分化 后 (2)遗传物质 (3)不能 基因的选择性表达 (4)全能 (5)a
(6)8 染色体经复制
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