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第22讲　细胞的分化、衰老和死亡
[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
1.细胞分化
基础知识·整合
形态、结构和生理
普遍性
遗传信息的表达情况
功能
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
3.干细胞
少
造血干细胞
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修1 P119正文)一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直至死亡。(　　)
(2)(必修1 P119正文拓展)同一个体的肌细胞与肝细胞中的基因、mRNA、蛋白质均不同。(　　)
√
【提示】 由于基因的选择性表达,同一个体的肌细胞与肝细胞中的基因相同,但mRNA、蛋白质不完全相同。
×
(3)(必修1 P121正文)受精卵没有分化,故受精卵没有全能性。(　　)
×
【提示】 受精卵没有分化,全能性最高。
(4)(必修1 P121正文)脐带血中含有大量的干细胞,可以培养并分化成人体的各种血细胞。(　　)
√
2.规范表达
(1)(必修1 P121与社会的联系拓展)利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官的细胞学基础是
。
(2)(必修1 P121旁栏思考拓展)已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性的条件是什么 为什么整个细胞的全能性受到了限制
干细胞具有分裂、分化的能力,可培养
出组织或器官
【提示】 已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质(少数遗传物质存在于线粒体的DNA中)。可能的原因是体细胞的细胞质中含有限制细胞核全能性发挥的物质。
1.细胞分化的“改变”与“不变”
重难知识·透析
2.分化细胞中表达的基因
管家
基因 在所有细胞中均表达的一类基因,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 在不同类型细胞中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、胰岛素基因
能力1　围绕细胞分化和细胞全能性,考查理解能力
1.(2025·安徽卷,3)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体,可模拟胰岛的结构和功能,具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是
(　　)
A.胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是基因选择性表达的结果
B.胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的,其细胞核不具有全能性
C.对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析,可判断其细胞类型
D.胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
B
关键能力·提升
【解析】 胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是细胞分化的结果,其实质是基因选择性表达;干细胞诱导分化的胰岛A细胞的细胞核仍含全套遗传信息,其细胞核具有全能性;不同细胞的mRNA差异反映基因表达情况,可判断细胞类型;胰岛类器官可模拟胰岛功能,可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究。
2.(2023·福建卷,14)干细胞治疗为骨缺损的临床治疗提供了新思路。为探究不同细胞共培养对脂肪干细胞分化为成骨细胞的影响,科研人员利用图1装置对细胞进行共培养,装置的上下层通过小孔连通,一段时间后检测脂肪干细胞成骨分化相对水平,结果如图2所示。
下列相关叙述错误的是(　　)
A.除a组外,b、c、d组中的培养液均含有促进成骨分化的相关因子
B.与a组相比,b、c、d组脂肪干细胞的成骨分化相关基因的表达存在差异
C.相对于血管内皮细胞,与成纤维细胞的共培养更有利于脂肪干细胞的成骨分化
D.成纤维细胞和血管内皮细胞通过分泌相关细胞因子促进了脂肪干细胞的成骨分化
A
【解析】 实验中a组为单独培养的脂肪干细胞,b组为成纤维细胞与脂肪干细胞共培养,c组为血管内皮细胞与脂肪干细胞共培养,d组为成纤维细胞、血管内皮细胞与脂肪干细胞共培养。结合图2可知单独培养脂肪干细胞成骨分化相对水平为1,由此分析可知a组的培养液中一定含有促进细胞成骨分化的相关因子;结合图2可知,促进脂肪干细胞分化为成骨细胞的相对水平高低为d组>b组>c组>a组,细胞分化的实质是基因选择性表达,由此可以看出a、b、c、d组脂肪干细胞的成骨分化相关基因的表达存在差异;b组成纤维细胞与脂肪干细胞共培养,脂肪干细胞的成骨分化相对水平高于c组血管内皮细胞与脂肪干细胞共培养;图1装置可见共培养细胞没有与脂肪干细胞直接接触,而是通过隔板上的小孔连通,由此可见成纤维细胞和血管内皮细胞通过分泌相关细胞因子促进了脂肪干细胞的成骨分化。
考点二
细胞衰老和死亡
1.细胞衰老
(1)细胞衰老的特征。
通透性
内折
收缩
降低
减慢
色素
基础知识·整合
(2)细胞衰老的原因。
①自由基学说。
氧化反应
磷脂分子
DNA
蛋白质
②端粒学说。
DNA—蛋白质复合体
DNA序列
DNA序列
(3)个体衰老与细胞衰老的关系。
(4)细胞衰老的意义。
细胞衰老是个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
单
多
2.细胞的死亡
(1)细胞的凋亡和坏死。
基因
程序性死亡
自然更新
清除
受损或中断
【点拨】 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。
(2)细胞自噬。
溶酶体
细胞器
微生物和毒素
1.判断正误
(1)(必修1 P123图6-8)衰老细胞内染色质收缩、染色加深,这样会影响DNA复制和转录。(　　)
(2)(必修1 P123图6-8)衰老细胞内的酶活性均下降,代谢减慢。(　　)
深挖教材
√
×
【提示】 衰老细胞中多种酶的活性下降,新陈代谢速率减慢。
(3)(必修1 P124正文)对单细胞生物来说,细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。(　　)
√
(4)(必修1 P125正文)正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。
(　　)
(5)(必修1 P126正文)细胞凋亡受基因调控,不利于个体生长发育。(　　)
√
【提示】 细胞凋亡受基因调控,有利于个体生长发育。
(6)(必修1 P126正文)蝌蚪尾的消失、被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。(　　)
√
×
2.规范表达
(必修1 P124正文拓展)端粒酶是延长端粒的一种酶,是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体,属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板,合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,从而来稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因是
。
癌细胞
能激发端粒酶活性,合成DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,
从而来稳定染色体的结构
1.从组成、结构、功能的关系理解细胞衰老的特征
重难知识·透析
2.细胞凋亡的机理
能力2　围绕细胞衰老,考查生命观念与理解能力
3.(2025·甘肃卷,4)绝大多数细胞在经历有限次数的分裂后不再具有增殖能力而进入衰老状态。癌细胞具有较高的端粒酶活性,能防止端粒缩短、体外培养时可无限增殖不衰老。关于细胞衰老,下列叙述错误的是(　　)
A.衰老的细胞中细胞核形态异常,核质间的物质交换频率降低
B.细胞产生的自由基可以通过攻击DNA和蛋白质引起细胞衰老
C.体外培养癌细胞时,培养液中加入端粒酶抑制剂可诱导癌细胞衰老
D.将衰老细胞与去细胞核的年轻细胞融合,获得的融合细胞可以增殖
D
关键能力·提升
【解析】 衰老细胞的细胞核体积增大,核膜内折,染色质固缩,导致核质间物质交换频率降低;自由基攻击DNA、蛋白质等生物大分子,引起基因突变和蛋白质活性下降,导致细胞衰老;癌细胞依赖端粒酶维持端粒长度以无限增殖,抑制端粒酶活性会导致端粒缩短,最终引发癌细胞衰老;衰老与细胞核密切相关,融合细胞的核来自衰老细胞,即使细胞质年轻,仍无法恢复增殖能力。
能力3　围绕细胞凋亡,考查生命观念与社会责任
4.(2021·广东卷,4)研究表明,激活某种蛋白激酶PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是(　　)
A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复
B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡
C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制
D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
D
【解析】 细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,因此细胞凋亡后其功能不可恢复;细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,因此细胞凋亡也被称为细胞程序性死亡;依据题干“激活某种蛋白激酶PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡”可知,PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究。

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