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生 物 学
（新苏教版）
第四章 第2节
细胞分化、衰老和死亡
积极思维：天竺葵植株中有哪些组织和器官？
受精卵（单个细胞）—→多个细胞—→形成不同组织—→器官—→个体
细胞分裂
细胞分化
组成
发育成
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
细胞分化——概念
概念：个体发育过程中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程。
就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息，为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
遗传信息没变
A B C D E
细胞分化——实质（原因）
是细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。
合成血红蛋白
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
红细胞
不能合成肌动蛋白
合成肌动蛋白
肌动蛋白基因开启
血红蛋白基因关闭
肌细胞
不能合成血红蛋白
例：红细胞和肌细胞的遗传信息相同，基因的表达不同。
离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。
已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。
稳定性
不可逆性
细胞分化发生在整个生命进程中。
持久性
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
普遍性
分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。
遗传物质不变性
细胞分化——特点
①细胞分化是生物个体发育的基础，能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生命活动的效率。
产生形态、结构、功能不同的细胞（增加细胞类型），形成特定形态、结构、功能不同的组织和器官。
细胞分化——结果及意义
细胞分化的意义
细胞分化的结果
比较 细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞变化
发生时间
相同点 联系 增加细胞数目
从受精卵开始，有些细胞保持终生分裂能力，有些细胞发育到一定时期停止分裂
增加细胞种类
发生在整个生命进程中
遗传信息都不变
先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基础，共同完成生物个体发育过程
比较细胞分裂与细胞分化
1958年，美国科学家斯图尔德(F.C.Steward)取胡萝卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。
已经分化的植物细胞，在离体培养下能够形成完整的植物体
二、细胞的全能性
科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。但是目前为止,人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。
已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
二、细胞的全能性
母绵羊A
乳腺细胞
（体细胞）
母绵羊B
未受精的卵细胞
母绵羊C
重组细胞
去核卵细胞
分离细胞核
核移植
胚胎移植
“多利”
汉水丑生侯伟作品
1、细胞的全能性定义：
细胞内含有本生物物种全套的遗传信息。
二、细胞的全能性
2、细胞具有全能性的原因
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。
干细胞
（1）概念：动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
（2）分类：
全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞；
多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞；
专能干细胞：只能向特定细胞分化，如神经干细胞；
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原因 细胞内基因的选择性表达 已分化的细胞依旧含有本物种的全套遗传信息
结果 形成形态、结构和功能不同的细胞 可形成新的个体
比较 分化程度：体细胞＞生殖细胞＞受精卵 全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生变化 ②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小 出生、生长、衰老和死亡，是生物界的正常现象，生物个体如此，细胞也是如此。 生物体内的绝大多数细胞，都经过分裂、分化、衰老、死亡这几个阶段。
细胞衰老
1.细胞衰老概念：
细胞衰老的过程是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。
细胞衰老与个体衰老的关系
（1）单细胞生物：
细胞的衰老或死亡=个体的衰老或死亡
（2）多细胞生物：
个体衰老或死亡≠细胞衰老或死亡
个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。众多细胞的衰老，就会导致人体的衰老。
生物体内细胞时刻都在更新，总有一部分细胞正在衰老或走向死亡。
衰老症状与细胞衰老的关系
衰老症状 原因分析
皮肤干燥、发皱
头发变白
老年斑
体弱无力
吸收能力下降
细胞水分减少，体积减小
细胞内的（酪氨酸）酶活性降低
细胞内色素（脂褐素）的累积
细胞膜通透性功能改变
细胞内呼吸速度减慢
①细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低
②细胞核的体积增大，核膜内折，染色质固缩、染色加深
③细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小
④细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢
⑤细胞内的色素逐渐积累，细胞内物质的交换和信息传递受阻
细胞衰老的特征
端粒学说：端粒学说由奥洛夫尼科夫提出，认为细胞在每次分裂过程中都会由于DNA聚合酶功能障碍而不能完全复制它们的染色体，因此最后复制DNA序列可能会丢失，最终造成细胞衰老死亡。
细胞衰老的原因
（1）端粒的概念：真核生物染色体末端的DNA重复序列，能维持染色体的稳定性。
（2）端粒的特点：每次细胞分裂，端粒DNA会缩短一截。随细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。端粒DNA序列截短后，使端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。细胞会随着分裂次数的增多而衰老。端粒酶可以延长端粒，延缓细胞的衰老。
自由基学说：德纳姆 哈曼在1956年提出，认为衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生自由基的有害作用造成的。
细胞衰老的原因
（1）自由基：异常活泼的带电分子或基团
（3）自由基的产生：细胞内的氧化反应产生，辐射和有害物质的入侵刺激细胞产生。
（2）自由基的特性：含有未配对的电子，有高度的反应活泼性
（4）自由基的作用：自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，对生物膜损伤且产生新的自由基；攻击DNA，可以引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。
细胞死亡
细胞死亡包括细胞凋亡、细胞坏死和自噬性细胞死亡等方式，其中细胞凋亡是细胞死亡的一种主要方式。
通俗地说，细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用。
处于营养缺乏条件下的细胞，通
过细胞自噬可以获得维持生存所
需的物质和能量；在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定；有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
细胞自噬
　　
细胞坏死
（2）实例：
① 烫伤的皮肤细胞的死亡；
② 骨折后骨细胞的死亡；
③ 吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡；
（1）概念：指在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由于细胞的正常代谢活动受损或中断，从而引起细胞的损伤和死亡。
①定义：
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡。
②实质：与凋亡相关的基因选择性表达的结果
细胞凋亡
③细胞凋亡意义：
Ⅲ、抵御外界因素的干扰：某些被病原体感染的细胞的清除
I、完成正常生长发育：人体胚胎时期，尾的消失；蝌蚪发育过程，尾的消失；胎儿手发育过程中，手指连接处细胞的自动死亡。
Ⅱ、维持内部环境的稳定：清除受损、突变、衰老的细胞
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系
特点
死亡原因
死亡过程
对机体的影响
细胞凋亡和细胞坏死的区别
受凋亡基因控制的
与基因无关
生理性
病理性
对机体是有利，不发生炎症
对机体是有害，发生炎症
不利因素影响
基因控制
主动的
被动的

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