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第12讲 细胞的分化、衰老和死亡
第四单元 细胞的生命历程
课标要求 1.说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化,形成了复杂的多细胞生物体
2.描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程

考点一 细胞的分化与全能性
1. 细胞分化
(1)概念:
在个体发育中，由 细胞增殖产生的后代，在 上发生稳定性差异的过程。
一个或一种
形态、结构和生理功能
(2)时间:
个体发育的整个生命进程均可发生，但在 时期达到最大限度。
胚胎
(3)结果:
可形成不同的 。
组织和器官
(4)特点:
①普遍性:
②持久性:
③稳定性:
④不可逆性:
生物界普遍存在的生命现象。
细胞分化不会导致遗传物质改变。
已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。
细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。
(5)细胞分化的实质:
即在个体发育过程中, 不同种类的细胞中 的表达情况不同。
遗传信息
基因的选择性表达
相同核DNA
基因的选择性表达
不同mRNA
不同蛋白质
合成
不同形态、结构和功能。
表现
(6)意义:
②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
①生物个体发育的基础；
即A、B基因处于活动状态， C、D基因处于关闭状态
即B、C基因处于活动状态， A、D基因处于关闭状态
【知识拓展】对细胞分化的实质的理解
(1)管家基因
指所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等。
(2)奢侈基因
指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因等。
(2)标志:
①分子水平: 合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、血红蛋白、胰岛素等。
②细胞水平: 同一来源的细胞形成形态、结构和功能不同的细胞。
(即奢侈基因的表达)
即A、B基因处于活动状态， C、D基因处于关闭状态
即B、C基因处于活动状态， A、D基因处于关闭状态
【知识拓展】对细胞分化的实质的理解
管家基因的表达，不能证明细胞发生分化；
奢侈基因的表达可以证明细胞发生了分化。
(7)
注意1: 单细胞生物没有细胞分化。
(8)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:
细胞中的蛋白质不同。
如记忆细胞等接受抗原刺激后仍可再分裂。
注意2: 分化后的细胞不一定不再分裂。
注意3:细胞分化程度越高，细胞分裂能力就越低。
【思考】同一细胞内不同蛋白质的功能不同的根本原因是:
控制蛋白质合成的基因不同
2. 细胞的全能性
全
套遗传信息
细胞
细胞核
离体　
受精卵
体细胞
低
高
【提醒】
①未脱离植物体
的细胞不能表
现出全能性。
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。
【注意】由配子和受精卵发育成个体体现了细胞的全能性。
离体(必要条件)；
一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)；
③激素(生长素和细胞分裂素等)；
④适宜的条件(适宜的温度、pH及无菌条件等)。
※细胞全能性表达的条件和过程
(1)理论上活细胞(哺乳动物成熟的红细胞等除外)都具有全能性。
(2)只有发育为完整有机体或分化成其他各种细胞，才能“体现”或“表现”细胞的全能性，即
细胞“具有”全能性与“体现”全能性的辨析
如: 胚胎干细胞具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
3. 细胞分化和细胞全能性不同点的比较
细胞分化 细胞的全能性
原因
特点
结果
联系 细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
持久性、稳定性、不可逆性、普遍性
①分化程度的高低与全能性大小呈负相关;
②受精卵>配子>体细胞
形成形态、结构、功能不同的细胞群
产生完整有机体或分化成其他各种细胞
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性；
②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性就越高(成反比)
【教材中的隐性知识】教材必修1 P120“思考·讨论”(节选): 将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？
与资料1中的实验相比，资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体。
4.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。
(2)举例: 人骨髓中的许多____________，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。
分裂和分化
造血干细胞
特别提醒
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。
(必修1 P118问题探讨) 白血病患者的血液中出现大量异常白细胞,而正常的血细胞明显减少，通过骨髓移植可以有效地治疗白血病的原因是:
骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。
P122 骨髓移植和中华骨髓库
考点二 细胞的衰老和死亡
1. 细胞衰老的特征
(1)代谢的变化
水分
酶活性
呼吸速率
物质运输
细胞内的色素
(2)细胞核的变化
【巧记】 细胞衰老特征的记忆口诀
染色质
核膜
2. 细胞衰老的原因
(1)自由基学说:
自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
①自由基攻击磷脂分子，产生自由基，这些新产生的自由基又去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对__________损伤比较大。
②攻击DNA，可能引起__________。
③攻击蛋白质，使蛋白质__________。
生物膜　
基因突变
活性下降
(2)端粒学说
①端粒: 染色体________特殊序列的________________________。
②特点: 端粒DNA序列在______________后会缩短一截。
③结果: 在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧的___________________就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。
两端
DNA—蛋白质复合体
每次细胞分裂　
正常基因的DNA序列
3.细胞衰老与个体衰老的关系
单
多
考点二 细胞的衰老和死亡
总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的_____________的过程。
细胞普遍衰老
②细胞核是细胞____________的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的__________会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会__________，从而影响细胞的生活。
生命活动
遗传物质
下降
4.年龄因素与细胞衰老的关系
(1)实验
①将年轻人的体细胞去核后与老年人的细朐核融合,结果细胞 ;
②将老年人的体细胞去核后与年轻人的细朐核融合,结果细胞 。
不分裂
分裂旺盛
该实验说明__________可以影响细胞的分裂，且影响比细胞质 些。
①随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
细胞核
大
(2)年龄因素与细胞衰老的关系
5.细胞衰老的意义:
细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体_______________________。
更好地实现自我更新
细胞死亡包括________和________等方式，其中________是细胞死亡的一种主要方式。
坏死
凋亡
二. 细胞的死亡
1. 细胞凋亡
由 所决定的细胞自动结束生命的过程，是由
决定的程序性调控，所以它是一种 。
(1)概念:
程序性死亡
凋亡
基因
遗传机制
①正常发育过程中的细胞的 ;
②成熟个体中细胞的正常 ;
③被病原体感染的细胞的 。
程序性死亡
(2)类型
自然更新
清除
(3)意义
①保证多细胞生物体完成 ;
②维持 的稳定;
③抵御 的干扰。
正常发育
内部环境
外界各种因素
【注意】细胞凋亡也受环境影响。
在种种不利因素(如极端的物理、化学因素或严重的 )影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的_______________。
细胞损伤和死亡
2. 细胞坏死
病理性刺激
【教材中的隐性知识】教材必修1 P126“相关信息”(改编):正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是很少的，对吗？
正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。健康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。
不对
明辨细胞凋亡和细胞坏死
【检测】新型冠状病毒复制造成的宿主细胞损伤。新型冠状病毒主要在I型肺泡上皮细胞中复制，造成细胞裂解，引起组织损伤和破坏，损伤程度与体内病毒含量有关。被新型冠状病毒感染的宿主细胞的死亡属于 (“细胞坏死”或“细胞凋亡”)。
细胞坏死
【注意】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；
【例】病毒侵入机体后,会激活体内的自然杀伤细胞(NK细胞),NK细胞可通过两条途径使靶细胞死亡。途径①:穿孔素介导靶细胞裂解的途径，NK细胞分泌穿孔素，穿孔素单体插入靶细胞膜中，在Ca2+存在下，单体聚集成多聚体，形成许多圆柱形孔，靶细胞因渗透肿胀而破裂死亡；途径2:NK细胞分泌颗粒酶，经由穿孔素在靶细胞膜上构筑的圆柱形孔进人靶细胞，并激活靶细胞内相关基因表达，诱导靶细胞死亡。下列相关叙述错误的是( )
A.NK细胞使靶细胞死亡有利于抑制病毒在体内的繁殖
B.途径1介导的过程为细胞坏死，途径2导的过程为细胞凋亡
C.途径1和途径2介导的细胞死亡过程都不会破坏机体内环境
D.NK细胞介导靶细通过途径1死亡的过程不受遗传物质的控制
C
【检测】在细胞免疫中，细胞毒性T细胞通过表面FasL与靶细胞表面的Fas结合，诱导靶细胞死亡。
这种途径导致靶细胞的死亡属于 。
细胞凋亡
3. 细胞自噬
①概念:
②对象:
③作用条件:
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，这就是细胞自噬。
受损或功能退化的细胞结构等
a.在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量；
b.细胞受到损伤或衰老时，清除受损或衰老的__________；
c.微生物入侵时，清除感染的_________________。
b和c的作用是维持细胞内部环境的稳定。
细胞器
微生物和毒素
【注意】有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
细胞生命历程各过程之间的关系
2.有人认为，细胞寿命与细胞分裂能力之间有明显的对应关系,寿命越短的细胞,其分裂能力一定越强。你认为课本第127页的表格数据是否支持上述观点？请分析说明。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【深挖教材】
1.细胞衰老过程中细胞代谢减慢,原因有
___________________________________________________________。
水分减少，多种酶活性降低，细胞膜通透性改变，染色质收缩等
不支持。
表中数据显示, 细胞的寿命与分裂能力无明显对应关系。寿命短的细胞不一定能分裂(如白细胞), 寿命长的细胞可能分裂(如平滑肌细胞)
3.细胞凋亡速率与它们的功能有关系吗？举例说明。______________
________________________________________________。
如白细胞的功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快
有关系。
【检测】请结合资料比较细胞自噬和细胞凋亡
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。
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。
请比较二者的区别与联系:
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。
联系: 有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
溶酶体
一定
不一定
【检测】下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，请据图回答下列问题:
(1)该图可以用来表示下列哪些生物细胞的重大生命活动？_________________(填序号)。
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
(2)A、B、C、D四项生命活动中，在人幼年时期能够发生的是___________，对于人体有积极意义的是____________。(填字母序号)
⑤⑥⑦⑧
ABCD
ABCD
(2) A细胞分裂有助于细胞数目的增多，有利于生物个体的生长; B细胞分化有助于细胞形成功能不同的细胞; C衰老的细胞被新细胞替代，能够更好的执行相应的功能;
D细胞的凋亡有利于生物结构的形成。
【检测】下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，请据图回答下列问题:
(3)B过程的结果，导致细胞在____________________等方面发生了改变，但是细胞中的遗传物质____________(填“发生”或“未发生”)改变。
(4)在真核生物中，A过程的方
式包括_______________________________。
无丝分裂、有丝分裂和减数分裂
形态、结构、生理功能
未发生

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