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第14讲 细胞的分化、衰老和死亡
《一轮复习》
1
细胞的分化
2
细胞的全能性
3
细胞的衰老
4
细胞的死亡
一、细胞的分化
1、概念：在个体发育中，由____________细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生_____________的过程。
一个或一种　
稳定性差异　
2、细胞分化的过程：
有丝分裂
受精卵
分化
继续分化
各方面都
相同的细胞
首先出现化学成分上的
不同，如蛋白质的不同
继而出现形态、结构和生理功能上的不同（染色体数、核DNA一般相同）
3、细胞分化的结果：
形成形态、结构和功能不同的细胞，
不同类型的细胞构成不同的组织和器官。
一、细胞的分化
4、细胞分化的实质：
基因的选择性表达
即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同
教材实例：
红细胞
合成血红蛋白
(不合成肌动蛋白)
肌细胞
肌动蛋白基因开启
合成肌动蛋白
(不合成血红蛋白)
肌动蛋白基因关闭
血红蛋白基因关闭
血红蛋白基因开启
基因选择性表达指的是奢侈基因的选择性表达！
基因 细胞中的表达情况 功能 例子
管家基因 所有细胞均要表达 维持细胞基本生命活动所必需 呼吸酶基因
ATP合成酶基因
奢侈基因 不同类型细胞选择性表达 赋予不同细胞特异性的生理功能 血红蛋白基因
肌动蛋白基因
胰岛素合成基因
拓展1：管家基因和奢侈基因
思考：不同组织细胞的所有基因的表达情况都不同吗？
几乎所有细胞中均表达的基因，如ATP合酶基因、呼吸酶基因等；
不同类型细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。
1.如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
【情境推理·探究】
(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？
提示　(1)管家基因：a ；奢侈基因：b、c、d。
1.如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
【情境推理·探究】
(2)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若用探针检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？
三类细胞均可形成杂交带；但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。
一、细胞的分化
5、细胞分化的特点：
(1)细胞分化发生在整个生命进程中，（动物）胚胎时期达到最大限度。
(2)一般来说，分化后的细胞不能再回到分化前的状态，将一直保持分化后的状态，直到死亡。
(3)生物界普遍存在的生命现象，它是生物个体发育的基础。
(4)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)分化后,细胞内的遗传物质一般不变。
①持久性
②稳定性
③普遍性
④不可逆性
6、意义
①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；
②多细胞生物个体发育的基础；
⑤遗传物质不变性
拓展2：细胞分裂和细胞分化的区别
思考：
细胞分裂
细胞分化
（1）①②分别是什么生命现象？
（2）两者有何区别和联系呢？
①
②
细胞分裂 细胞分化
不同点 细胞数量
形态结构功能
相同 联系 增加
不变
相同
差异
遗传信息都不变
①分裂是分化的基础
②共同完成个体发育的过程
③高度分化的细胞一般不分裂
（记笔记）
①细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。
②分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞、记忆细胞、造血干细胞。
拓展3：细胞分化的关键点
1、细胞分化的机理
2、细胞分化的的判断标准
3、细胞分化的“变”与“不变”
不变 DNA；基因；tRNA；rRNA；细胞的数目
改变 mRNA；蛋白质的种类；细胞器的种类和数量；
细胞的形态、结构和生理功能
（记笔记）
【情境推理·探究】
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。
（记笔记）
二、细胞的全能性
2. 原因：
1. 概念：
细胞分化是指细胞经过分裂和分化后，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。
细胞具有本物种个体发育所需要的全套遗传物质
3.证明：
结论：①已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
资料2 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。
二、细胞的全能性
资料1 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。
植物组织培养技术
①
②
③
⑥
④
⑤
脱分化
再分化
植物组织培养
（1）过程：
或胚状体
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
幼苗
驯化移栽
完整植株
（2）条件：
离体、一定的营养条件、植物激素、适宜的环境（pH、温度等）、无菌环境
结论：②已分化的植物细胞具有全能性
二、细胞的全能性
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。　　　
项目 细胞分化 细胞全能性
原理
特点
结果
大小 比较
关系 ①持久性；②稳定性；
③普遍性；④不可逆性
①高度分化的植物体细胞具有全能性；
②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性
基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成新的个体
细胞分化程度有高低之分：
体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有高低之分：
受精卵>生殖细胞>体细胞
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)
拓展4：细胞分化与细胞全能性
三、干细胞 (教材P121、P109)
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，这些细胞叫做干细胞。例如：胚胎干细胞、造血干细胞、神经干细胞、成肌细胞等。
3.分类：
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
早期胚胎
各种
特定功能
2.干细胞的来源：
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
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。
【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。
×
×
×
【考点速览 诊断】
(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。
√
×
√
×
D
1.(2023·湖北孝感高中检测)人体的各种细胞都是从一个受精卵分裂分化而来。下列关于卵原细胞与肝细胞的叙述，正确的是(　　)
A.卵原细胞只进行减数分裂，肝细胞只进行有丝分裂
B.肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上，因此肝炎可遗传
C.卵原细胞与肝细胞含有的DNA和RNA分子相同，蛋白质不完全相同
D.卵原细胞与肝细胞的基因相同，基因的表达具有差异
考向
围绕细胞分化的实质、特点及意义，考查生命观念
【典例 精心深研】
B
2.(2023·山东青岛调研)秀丽隐杆线虫身体微小透明、易饲养、繁殖快，成虫仅含有959个体细胞，常作为发育生物学的模式生物。它的整个发育过程要经过四次蜕皮。研究发现，lin—14基因参与调控线虫蜕皮过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A.该线虫发育过程经历了分裂、分化、衰老和凋亡等过程
B.该线虫发生细胞分化的原因是遗传物质发生改变
C.lin -14基因表达异常，可能会导致线虫发育迟缓
D.该线虫不同细胞含有的RNA和蛋白质不完全相同
【典例 精心深研】
C
3.(2023·成都七中诊断)下列关于细胞的全能性的叙述，错误的是(　　)
A.离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B.在生物体所有的细胞中，受精卵的全能性最高
C.克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
D.卵细胞直接发育成雄蜂体现了动物细胞具有全能性
考向
围绕细胞的全能性，考查科学思维
【典例 精心深研】
B
4.(2021·浙江6月选考，11)将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(　　)
A.肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
B.“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
C.“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化
D.细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
【典例 精心深研】
四、细胞衰老
1.细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
减少
降低
增大
积累
四、细胞衰老
络氨酸酶活性降低，黑色素合成减少
细胞内水分减少，细胞萎缩，体积减小
细胞内色素积累
细胞膜通透性改变，运输物质能力下降
细胞呼吸速度减慢，能量供应不足
实例：人体衰老症状与原因分析
细胞衰老的主要特征
充满皱纹
头发变白
老人斑
无力
吸收能力下降
牙齿脱落
注意：衰老细胞并不是所有酶活性都降低，有些酶的活性会升高（如，溶酶体水解酶）
四、细胞衰老
2、细胞衰老的原因：
（1)自由基学说
自由基：异常活泼的带电分子或基团。（攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子（雪崩反应））
雪崩反应：自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子后会产生新的自由基，新产生的自由基又会去攻击别的分子。
（2）端粒学说
DNA—
蛋白质复合体
3、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。
五、细胞死亡
细胞死亡的方式：
细胞凋亡和细胞坏死
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，叫细胞凋亡。是细胞内遗传机制决定的程序性调控的结果，所以它是一种程序性死亡。
（1）概念
1、细胞凋亡
①确保正常发育生长：清除多余的细胞
②维持内部环境稳定：清除受损、突变、衰老的细胞
③积极防御外界干扰：阻止病毒再感染细胞
（2）意义
五、细胞死亡
2、细胞坏死
（3）实例：
①烫伤后皮肤、黏膜的脱落。
②骨折时部分骨细胞死亡。
③吸烟者肺部细胞因尼古丁作用而死亡。
（1）概念：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，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
（2）过程：
正常细胞
正常代谢活动
细胞损伤和死亡
受损或中断
种种不利因素
五、细胞死亡
细胞死亡
自动死亡
被动死亡
(细胞凋亡)
(细胞坏死)
外界因素引起
遗传机制调制
小结：
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。
【考点速览 诊断】
(1)花开花落与细胞的生长和细胞凋亡相关联。(2021·湖南卷，7C)( )
(2)细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(2021·河北卷，5A)( )
提示　细胞凋亡过程中与凋亡有关的基因表达，即有相应蛋白质的合成。
(3)清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象。
(2019·全国卷Ⅰ，1C)( )
提示　某些被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。
√
×
×
(4)衰老细胞中各种酶的活性显著降低。(2017·江苏卷，18B)( )
提示　衰老细胞中部分酶的活性显著降低。
(5)自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老。(2016·海南卷，4B)( )
(6)细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除。(2016·海南卷，4C)( )
×
√
√
A
1.(2023·辽宁大连联考)研究发现老年人细胞增殖的速度明显下降。下列说法错误的是 (　　)
A.老年人细胞内仍可观察到星射线、细胞板等与分裂相关的结构
B.随着细胞增殖速度下降，基因突变的积累速率也会减缓
C.细胞内部分酶活性降低可能是限制细胞增殖速度的原因之一
D.依据端粒学说判断，细胞会随着分裂次数的增多而衰老
考向
围绕细胞衰老与细胞死亡，考查生命观念
【典例 精心深研】
B
2.(2023·湖北黄冈)下图为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析错误的是(　　)
A.①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能
B.②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程
C.细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
D.凋亡相关基因也存在于分裂旺盛的细胞中，对动物完成正常发育发挥重要作用
【典例 精心深研】
C
4.(2023·湖北孝感高中质检)细胞生命历程中会出现细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡、细胞癌变及细胞坏死等现象。下列相关叙述中错误的是(　　)
A.细胞分化过程中，细胞膜的物质运输功能会发生改变
B.细胞衰老后细胞核体积增大，细胞膜表面积与细胞体积的比值变大
C.细胞癌变和细胞坏死都是相关基因中的遗传信息发生改变引起的
D.细胞的自然更新、某些被病原体感染细胞的清除都是通过细胞凋亡完成的
考向
围绕细胞的生命历程，考查生命观念
【典例 精心深研】
B
5.(2023·山东淄博调研)脑缺血会造成局部脑神经细胞不可逆的损伤，甚至死亡。骨髓基质细胞是骨髓中的干细胞，经诱导可以生成心肌细胞、成骨细胞、神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实现对脑缺血引起的损伤神经细胞的结构与功能的修复和重建。下列相关叙述错误的是(　　)
A.脑缺血导致的局部脑神经细胞死亡属于细胞坏死
B.骨髓基质细胞能够合成多种mRNA表明细胞已经分化
C.干细胞参与受损部位修复时，体内细胞同时发生着程序性死亡
D.干细胞与神经细胞形态、结构和功能不同的根本原因是遗传信息表达不同
解析　增殖和分化的细胞中都能合成多种mRNA，因此存在多种mRNA不能说明细胞已经分化，B错误。
【典例 精心深研】
五、细胞死亡
3、细胞自噬
激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
细胞器
微生物和
毒素
B
3.(2023·成都七中诊断)细胞自噬是真核生物细胞内普遍存在的一种自稳机制，如下图所示。它是通过对细胞内受损的蛋白质、细胞器或入侵的病原体进行降解并回收利用实现的。下列叙述错误的是 (　　)
A.细胞器a源自高尔基体，需借助单位膜的融合发挥功能
B.细胞自噬受到自噬基因的调控，对细胞内物质的降解具有特异性
C.丙肝病毒感染的肝细胞中出现自噬泡大量堆积现象，会导致细胞内代谢废物和垃圾增多
D.饥饿状态下酵母菌的自噬作用增强，将自身物质或结构降解后作为细胞呼吸的原料
解析　细胞自噬受到自噬基因的调控，但细胞自噬对物质的降解没有特异性，细胞内衰老的结构或废物都会被降解，B错误。

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