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第17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。
考情
分析 1.细胞的分化与细胞的全能性
2.细胞衰老、死亡和自噬
3.细胞的生命历程
考点一
细胞分化和细胞的全能性
1.细胞分化
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
信息的表达情况
形态、结构和生理功能
胚胎
持久性
普遍性
遗传
提醒　(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,接受抗原和细胞因子等刺激后仍可再分裂。
1.(必修1 P118思考·讨论)上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞都源自早期胚胎细胞,这些细胞中的核DNA (填“相同”“不同”或“不完全相同”,下同),细胞质中的mRNA和蛋白质的种类 。
细读教材
相同
不完全相同
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
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
细读教材
【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。
3.干细胞
提醒　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。
少
造血干细胞
【判断正误】
(1)(2024·浙江6月选考,4)同一个体的肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质。
(　　)
【提示】 同一个体的肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质,如呼吸酶。
×
(2)(2022·海南卷,2)细胞分化只发生在胚胎发育阶段。(　　)
【提示】 细胞分化发生在个体发育的任何阶段。
×
(3)(2021·江苏卷,2)细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(　　)
【提示】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质不变。
×
(4)(2021·江苏卷,2)造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞。(　　)
【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。
×
(5)(2020·江苏卷,4)高度分化的细胞执行特定的功能,不能再分裂增殖。(　　)
【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。
×
考向1　围绕细胞的分化与细胞的全能性,考查生命观念
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
核心考向·突破
把握方向·训练到位
【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.(2024·重庆卷,8)科研小组以某种硬骨鱼为材料在鱼鳍(由不同组织构成)“开窗”研究组织再生的方向性和机制(题图所示),下列叙述不合理的是(　　)
B
A.“窗口”愈合过程中,细胞之间的接触会影响细胞增殖
B.对照组“窗口”远端,细胞不具有增殖和分化的潜能
C.“窗口”再生的方向与两端H酶的活性高低有关,F可抑制远端H酶活性
D.若要比较尾鳍近、远端的再生能力,则需沿鳍近、远端各开“窗口”观察
【解析】 “窗口”愈合过程中存在细胞增殖以增加细胞的数量,正常细胞增殖过程中存在接触抑制,即细胞之间的接触会影响细胞增殖;处理组与对照组比较发现,添加F后,“窗口”远端的细胞继续增殖和分化,说明对照组“窗口”远端的细胞保留了增殖分化的能力;由题图可知,“窗口”再生的方向与两端H酶的活性高低有关,由活性低的向活性高的方向再生,添加F后可抑制远端H酶活性,使组织再生的方向往中间延伸;题图中的近端和远端为同一个“窗口”,只能判断出再生的方向,若要判断出再生的能力,则需沿鳍近、远端各开“窗口”分别观察。
考点二
细胞的衰老和死亡
1.细胞衰老
(1)细胞衰老的特征。
必备知识·梳理
落实概念·夯实基础
通透性
内折
收缩
降低
减慢
色素
(2)细胞衰老的原因。
①自由基学说。
②端粒学说。
DNA—蛋白质复合体
(3)细胞衰老与个体衰老的关系。
个体
普遍衰老
(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
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
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。
(必修1 P127拓展应用)同样是血细胞,白细胞与红细胞的功能不同,凋亡的速率也不同,白细胞凋亡的速率比红细胞 。原因是
。
细读教材
快得多
白细胞的主要功能
是吞噬病菌等
(2)细胞自噬。
溶酶体
细胞器
微生物和毒素
【判断正误】
(1)(2024·黑吉辽卷,2)卵圆细胞能形成新的肝细胞,证明其具有全能性。
(　　)
【提示】 细胞的全能性是指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。卵圆细胞能形成新的肝细胞,不能证明其具有全能性。
×
(2)(2024·山东卷,2)细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量。
(　　)
√
(3)(2023·江苏卷,1)抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。(　　)
【提示】 提高端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。
×
(4)(2021·河北卷,5)细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(　　)
×
【提示】 细胞凋亡过程中与凋亡有关的基因需要表达,即有相应蛋白质的合成。
考向2　围绕细胞的衰老和死亡,考查生命观念
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
核心考向·突破
把握方向·训练到位
D
【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。
4.(2025·广东汕头期末)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】 被病毒感染的细胞凋亡后,丧失其功能且不可恢复;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,是程序性死亡;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,受基因控制;由题意可知,激活蛋白激酶PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡,故PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究。
考向3　围绕细胞生命历程,考查生命观念
5.(2025·江苏卷,9)图示小肠上皮组织,a~c表示3类不同功能的细胞。下列相关叙述错误的是(　　)
A.a类干细胞分裂产生的子细胞都继续分化成b类或c类细胞
B.压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,可促使干细胞衰老
C.c类细胞凋亡和坏死,对细胞外液的影响不同
D.3类不同功能的细胞都表达细胞骨架基因
A
【解析】 a类干细胞分裂产生的子细胞,一部分继续保持干细胞的状态,另一部分分化成b类或c类细胞,并非都继续分化成b类或c类细胞;压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,会影响细胞内的正常代谢等,可促使干细胞衰老;细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,对机体是有利的,细胞坏死是指在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡,对机体是有害的,所以c类细胞凋亡和坏死,对细胞外液的影响不同;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等多种生命活动密切相关,3类不同功能的细胞都需要细胞骨架发挥作用,因此都表达细胞骨架基因。
6.(2025·河南卷,5)导管是被子植物木质部中运输水分和无机盐的主要输导组织,由导管的原始细胞分裂、分化、死亡后形成。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞坏死形成导管的过程是一种自然的生理过程
B.分化成熟后的导管仍具备脱分化和再分化的能力
C.导管的原始细胞与叶肉细胞的基因表达情况存在差异
D.细胞骨架在维持导管的形态及物质的运输中发挥作用
C
【解析】 形成导管的过程中细胞死亡属于细胞凋亡,是一种基因决定的自然的生理过程,不是细胞坏死;分化成熟后的导管是死细胞,不具备脱分化和再分化的能力;导管的原始细胞与叶肉细胞的遗传物质相同,其形态、结构和功能的差异源于细胞分化过程中基因的选择性表达;成熟的导管中为死细胞,没有细胞骨架。
演练真题·感悟高考
1.(2025·北京卷,4)科学家对线虫进行诱变,发现C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡。下列叙述错误的是(　　)
A.C3基因促进细胞凋亡
B.C9基因抑制细胞凋亡
C.细胞凋亡不利于线虫发育
D.细胞凋亡受基因的调控
C
【解析】 C3基因功能缺失导致本应凋亡的细胞存活,说明正常C3基因促进细胞凋亡;C9基因功能缺失导致本不应凋亡的细胞凋亡,说明正常C9基因抑制细胞凋亡;细胞凋亡是生物体正常发育的基础,例如清除受损细胞,若凋亡被抑制会导致发育异常,因此细胞凋亡对线虫发育有利;细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡,受基因调控。
2.(2025·四川卷,3)通俗地说,细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。下列叙述错误的是(　　)
A.溶酶体作为“消化车间”可为细胞自噬过程提供水解酶
B.线粒体作为“动力车间”为细胞自噬过程提供所需能量
C.细胞自噬产生的氨基酸可作为原料重新用于蛋白质合成
D.细胞自噬“吃掉”细胞器不利于维持细胞内部环境稳定
D
【解析】 细胞自噬“吃掉”衰老、损伤的细胞器,能维持细胞内部环境稳定,利于细胞正常代谢。
3.(2025·陕晋青宁卷,4)细胞衰老表现为细胞形态、结构和功能的改变。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞持续分裂过程中端粒缩短可引起细胞衰老
B.皮肤生发层新形成细胞替代衰老细胞过程中有新蛋白合成
C.哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老
D.衰老小肠上皮细胞的膜通透性改变,物质吸收效率降低
C
【解析】 端粒随细胞分裂逐渐缩短,当端粒缩短到一定程度后,其内侧正常基因的DNA序列会受到损伤,引起细胞衰老;皮肤生发层细胞分裂产生新细胞时,需合成DNA复制所需的酶及结构蛋白,故有新蛋白生成;哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡是正常生理现象,对多细胞生物来说,细胞衰老与死亡不等同于个体衰老与死亡;衰老细胞的细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
4.(2025·重庆卷,2)在中国文化中,“肝胆相照”用来比喻朋友之间真心相待。研究表明,当某实验动物的肝脏或者胆管受到严重损伤时,机体可通过图所示的相互转化机制进行修复。据图分析,下列叙述正确的是(　　)
A.肝、胆严重损伤时,内环境稳态的破坏是细胞凋亡所致
B.过程①、②为细胞增殖,在细胞分裂中期染色体数目会加倍
C.过程③产生的细胞,其分化程度比胆管细胞高
D.过程④、⑤中均存在基因的选择性表达
D
【解析】 肝、胆严重损伤是由外界因素导致的细胞坏死,而不是细胞凋亡
(细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程),所以内环境稳态的破坏不是细胞凋亡所致;过程①、②为细胞增殖,在细胞有丝分裂后期,着丝粒分裂,染色体数目加倍;过程③产生的细胞是干细胞特性的细胞,其分化程度比胆管细胞低,干细胞具有更高的全能性;过程④、⑤细胞的结构和功能发生改变,均存在基因的选择性表达。
5.(2025·湖北卷,13)科研人员以SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,以EdU作为细胞DNA复制的标记,揭示了AP2A1蛋白通过调节p53蛋白表达量来影响细胞衰老的机制,实验结果如下图。下列叙述错误的是(　　)
A.对照组中也有衰老的细胞
B.蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累
C.据图可推测衰老细胞中各种蛋白质的表达量上升
D.含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛
C
【解析】 从第1个图看出,对照组中含SA-β-Gal的细胞占比不为0,而SA-β-Gal是细胞衰老的分子标志,所以对照组中也有衰老的细胞;从第3个图看出,AP2A1基因过表达组中p53蛋白含量明显比对照组多,所以可能蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累;据图可知,衰老细胞中与衰老有关的蛋白质表达量增加,但并不代表各种蛋白质的表达量都会增加;EdU是细胞DNA复制的标记,细胞增殖过程中会发生DNA复制,所以含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛。
6.(2024·贵州卷,2)蝌蚪长出四肢,尾巴消失,发育成蛙。下列叙述正确的是
(　　)
A.四肢细胞分裂时会发生同源染色体分离
B.四肢的组织来自干细胞的增殖、分化
C.蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞坏死的结果
D.蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果
B
【解析】 四肢细胞分裂属于有丝分裂,不会发生同源染色体分离,同源染色体分离发生在减数分裂过程中;动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫作干细胞,四肢的组织来自干细胞的增殖、分化;蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞凋亡的结果;蝌蚪发育成蛙是细胞分裂、分化的结果,细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果,而不是遗传物质改变的结果。

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