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(共45张PPT)
2.3 基因工程的应用
第四单元 细胞的生命历程
细胞的分化、衰老和死亡
考点1
细胞的分化
1.细胞分化
形态、结构和生理
胚胎
组织和器官
持久性
普遍性
功能
个体发育
专门化
遗传信息的表达情况
注：细胞分化后遗传物质未改变
归纳提升
细胞分化的“变”与“不变”
分化细胞所表达的基因
管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，
如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其表达产物赋予不同细胞特异性的生理功能，
如血红蛋白基因（红细胞）、胰岛素基因（胰岛B细胞）。
不同种类的细胞中，mRNA和蛋白质完全不一样吗？
活细胞中都有呼吸酶，ATP合成酶，ATP水解酶等
1.(2023·江苏连云港高三模拟)下图为人体内部分细胞分化过程，下列说法正确的是
A.红细胞是通过无丝分裂产
生的，不发生DNA的复制
B.上述细胞中，造血干细胞
的分化程度最低
C.人体内神经干细胞分化成神经细胞的过程不可逆
D.皮肤干细胞分化成皮肤细胞的过程中遗传物质发生改变
c
细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不发生改变
【情境推理·探究】
1.如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。a、b、c、d属于管家基因的是哪一个？属于奢侈基因的是哪些基因？
a； b、c、d。
2.人的肌肉细胞和神经细胞的核基因的种类和数量相同，但功能不同，说明原因：
两者都是由同一个受精卵经有丝分裂和分化而形成的，因此核遗传物质相同；
不同体细胞在形态、结构和功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质不完全相同。
2.细胞的全能性
是指细胞经 后,仍具有产生 或
的潜能和特性
分裂和分化
完整有机体
分化成其他各种细胞
细胞具有全能性的原因：
细胞内具有生物个体生长发育所需的全套遗传物质
以下两个例子说明了什么？
高度分化植物细胞具有全能性
动物体细胞的细胞核具有全能性
植物组织培养
动物细胞核移植
2.细胞的全能性
离体
受精卵
体细胞
低
高
表达
①全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。
②种子萌发长成新植株并没有体现细胞的全能性，因为种子的胚本身就是植株的幼体，其萌发长成植株是正常发育的过程。
③分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。　　　
注意：
3.干细胞
(1)概念　动物和人体内仍保留着少数具有____________能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
(2)类型
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自__________ 来自各式各样的组织
功能 可以分化成 _____ 组织和器官 具有分化成 __________ 细胞的能力
举例 来自囊胚的内细胞团细胞 骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
分裂和分化
早期胚胎
各种
特定功能
造血干细胞增殖分化不断产生红细胞、白细胞、血小板。
提醒　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。
2.(2023·江西九江高三模拟)造血干细胞可增殖分化为B细胞，B细胞受特定抗原刺激后增殖分化为浆细胞。下列相关叙述错误的是
A.造血干细胞能分化为B细胞，体现了全能性
B.造血干细胞和浆细胞中的呼吸酶基因都能表达
C.与造血干细胞相比，浆细胞中有丰富的内质网、高尔基体等
D.衰老的浆细胞中水分减少，细胞核增大
√
浆细胞能够分泌抗体(蛋白质)，所以含有丰富的内质网和高尔基体
已分化的细胞能够分化成完整的有机体或各种细胞才能体现出细胞的全能性
【考点速览 诊断】
(1)造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞。(2021·江苏卷，2B)( )
提示　造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成各种血细胞。
(2)细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(2021·江苏卷，2C)( )
提示　细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不变。
(3)愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的。(2021·福建卷，11A)( )
提示　愈伤组织是幼嫩叶片通过脱分化形成的。
×
×
×
(4)已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。(2021·河北卷，5D)( )
(5)高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖。(2020·江苏卷，4A)( )
提示　有些高度分化的细胞能再分裂增殖，如肝细胞、记忆细胞。
(6)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。
(2018·全国卷Ⅲ，2D)( )
(7)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。
(2016·海南卷，9A)( )
提示　高度分化的成熟叶肉细胞含有本物种的全套遗传物质，具备发育成完整植株的潜能。
√
×
√
×
考点2
细胞衰老
1.细胞衰老的特征
细胞衰老的过程是细胞的 和 发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。具有以下特征：
(1)形态结构方面
①细胞萎缩，体积 。
②细胞膜 改变，使物质运输功能 。
③细胞核的体积 ，核膜内折，染色质收缩、染色 。
生理状态
化学反应
变小
通透性
降低
增大
加深
DNA难以解旋，影响DNA复制和转录
(2)细胞内的物质方面
①水：水分 。
②酶：多种酶的活性 ，呼吸速率减慢，新陈代谢速率 。
③色素：细胞内的色素逐渐 ，妨碍细胞内物质的 。可以总结为：
减少
降低
减慢
积累
交流和传递
衰老症状 对应细胞衰老的特征
皮肤发皱
头发变白
老人斑
细胞吸收能力下降
细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小
毛囊中的黑色素细胞内的酪氨酸酶活性降低，
黑色素合成减少
细胞内色素(主要是脂褐素)的累积
膜通透性改变，物质运输效率降低
无力
细胞内呼吸速率减慢
2.细胞衰老的原因
(1)自由基学说
①自由基本质：异常活泼的 。
②自由基来源： 、辐射以及有害物质入侵都能产生。
③作用机理：攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
带电分子或基团
氧化反应
(2)端粒学说
①端粒：一段特殊序列的 复合体。
②端粒位置： 两端。
③作用机理：端粒DNA序列被截短后，端粒内侧 就会受到损伤，使细胞活动渐趋异常。
DNA—蛋白质
染色体
正常基因的DNA序列
3.细胞衰老与个体衰老的关系
(1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是 的衰老或死亡。
(2)多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事；从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞 衰老的过程。
个体
普遍
4.细胞衰老的结果
(1)细胞衰老是个体体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现 。
(2)众多细胞及组织的衰老会引起个体衰老，导致个体出现 下降、适应环境能力 等现象。
自我更新
免疫力
减弱
1.衰老个体中是否所有细胞都衰老？衰老细胞中是否所有酶活性都降低？
拓展 提升科学思维
衰老个体中并非所有细胞都衰老，多细胞生物个体衰老时，其细胞普遍衰老，但衰老个体中也会有“新生细胞”(如造血干细胞)生成。
衰老细胞中并非所有酶活性都降低，细胞衰老时，其多数酶活性降低，然而与衰老相关基因表达的酶的活性升高。
2.衰老细胞中染色质收缩有何影响？色素逐渐积累与哪种细胞器功能降低直接相关？
染色质收缩影响DNA解旋，进而影响基因的表达；
色素逐渐积累与溶酶体功能降低直接相关。
3.(2023·江苏高邮高三模拟)我国科学家筛选鉴定出能促进细胞衰老的基因—组蛋白乙酰转移酶编码基因kat7，研究表明，kat7基因失活会延缓细胞衰老，从而延长实验动物的寿命。下列说法正确的是
A.衰老的细胞中细胞核体积减小，染色质呈收缩状态
B.衰老细胞中呼吸酶的活性降低，组蛋白乙酰转移酶的活性升高
C.细胞正常的衰老和细胞坏死有利于机体更好地实现自我更新
D.通过转基因技术将kat7基因导入受体细胞并表达有助于治疗老年性痴呆
B
突破 强化关键能力
4.(2023·广东佛山高三期末)异常活泼的带电分子或基团称为自由基，自由基学说是一种解释细胞衰老原因的假说，相关内容如图所示。下列叙述不正确的是
A.②①过程引起的作用效果
属于正反馈调节
B.②过程可能直接导致血红
蛋白的合成场所受损
C.③过程会使线粒体内丙酮酸的氧化分解速率减慢
D.④过程中DNA被攻击后可能导致细胞发生癌变
B
考点3
细胞的死亡
1.细胞死亡的方式： 、 、细胞自噬。
2.细胞凋亡
细胞凋亡
细胞坏死
基因
程序性
自然更新
清除
正常发育
(2)细胞坏死
物理
化学
病理性刺激
4.细胞凋亡和细胞坏死的区别
不利
生理性死亡
主动
被动
有利
有害
提醒　注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。
5.细胞自噬
(1)概念：在一定条件下，细胞会将 的细胞结构等，通过 降解后再利用，这就是细胞自噬。
(2)意义
①处于 条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的___________。
受损或功能退化
溶酶体
营养缺乏
物质和能量
②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 ，以及感染的 ，从而维持_____________的稳定。
③有些激烈的细胞自噬，可能诱导 。
④细胞自噬机制的研究对许多疾病的 有重要意义。
细胞器
微生物和毒素
细胞内部环境
细胞凋亡
防治
(1)源于必修1 P127“练习与应用·拓展应用”：同样是血细胞，白细胞和红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞 ，原因是___________ ____。
快得多
白细胞的主要功能是吞噬病菌等
(2)源于必修1 P126正文拓展：人胚胎时期尾的消失、人类指间细胞的自动死亡，这些细胞凋亡现象与细胞中的细胞器 有直接关系，因为__________ _______________________________。
(3) 源于必修1 P126正文拓展：某人因长期吸烟，导致肺部局部细胞病变死亡，属于 (填“细胞凋亡”或“细胞坏死”)。
溶酶体
溶酶体内有多种水解酶，能够使自动死亡的细胞发生分解
细胞坏死
资料一　DNase酶和Caspase酶是细胞凋亡的两种关键酶，在凋亡诱导因子与细胞膜受体结合后，通过细
胞内信号转导激活凋亡相关基因。
这两种酶一旦被激活，DNase酶
能将DNA切割形成DNA片段，
Caspase酶能将细胞内蛋白降解成
多肽，导致细胞裂解形成凋亡小
体，进而被吞噬细胞吞噬清除。
拓展 提升科学思维
资料二　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，细胞可通过溶酶体的作用，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，其局部过程如下图所示。
1.比较细胞凋亡和细胞自噬的区别
(1)形态学上的区别：凋亡会使细胞膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡，包
裹细胞质内的物质，然后与____
___融合消化掉内容物。
(2)生理意义上的区别：凋亡____
(填“一定”或“不一定”)引起
细胞死亡；自噬 (填“一
定”或“不一定”)引起细胞死亡。
溶酶
体
一定
不一定
2.细胞凋亡与细胞自噬的联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
3.自噬体内的物质被水解后，其产物可以被细胞重新利用。由此推测，当细胞养分不足时，细胞自噬作用会 (填“增强”“不变”或“减弱”)。
4.随着年龄增长，肌肉细胞的自噬作用 (填“增强”“不变”或“减弱”)，使肌肉细胞衰老、凋亡，肌肉功能下降。
增强
减弱
5.(2023·河南开封高三模拟)下列与细胞凋亡有关的说法，正确的是
A.细胞被病原体感染后的死亡均属于细胞凋亡
B.人的成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达
C.凋亡细胞体积变大，线粒体数量减少，细胞核体积变小
D.在细胞凋亡时，细胞的内容物通常不会释放到内环境中
D
突破 强化关键能力
提醒　注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。
6.细胞的自噬作用是依赖溶酶体清除细胞内变性或错误折叠的蛋白质、衰老或损伤的细胞器的过程。下列有关分析错误的是
A.细胞的自噬作用普遍存在于真核细胞中
B.细胞的自噬作用有利于细胞内稳态的维持
C.溶酶体内合成的水解酶能水解衰老的线粒体
D.胞内异常蛋白质的降解产物可以留在细胞内再利用
√
溶酶体内不合成水解酶，水解酶是核糖体合成的，C错误。
1.(2022·海南，2)人体细胞会经历增殖、分化、衰老和死亡等生命历程。下列有关叙述错误的是
A.正常的B淋巴细胞不能无限增殖
B.细胞分化只发生在胚胎发育阶段
C.细胞产生的自由基可攻击蛋白质，导致细胞衰老
D.细胞通过自噬作用可清除受损的细胞器，维持细胞内部环境的稳定
B
重温高考 真题演练
2.(2021·江苏，2)下列关于人体细胞生命历程的叙述，正确的是
A.组织细胞的更新包括细胞分裂、分化等过程
B.造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞
C.细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变
D.凋亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫
A
3.(2021·山东，3)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体，该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是
A.α-酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用
B.α-酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞的分化
C.抑制L基因表达可降低细胞内α-酮戊二酸的含量
D.目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能
C
4.(2021·河北，5)下列关于细胞生命历程的叙述，错误的是
A.细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质
B.清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老
C.紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一
D.已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性
A
5.(2018·江苏，23改编)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，下图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图。下列叙述正确的是
A.组织细胞中的DNA和RNA与
MSC中的相同
B.MSC不断增殖分化，所以比
组织细胞更易衰老
C.MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡
D.不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞
D
6.(2022·江苏，2)下列关于细胞生命历程的叙述正确的是
A.胚胎干细胞的未分化细胞，不进行基因选择性表达
B.成人脑神经细胞衰老前后，代谢速率和增殖速率都由快变慢
C.刚出生不久的婴儿体内也会有许多细胞发生凋亡
D.只有癌细胞中能同时发现突变的原癌基因和抑癌基因
C

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