第十四講

細胞的分化、衰老和死亡課標要求核心素養1.說明在個體發育過程中，細胞在形態、結構和功能方面發生特異性分化，形成了復雜的多細胞生物體。2．描述在正常情況下，細胞衰老和死亡是一種自然的生理過程。生命觀念：比較細胞的分化、衰老和死亡，建立細胞是一個統一整體的生物學觀念。科學思維：通過比較細胞凋亡與細胞壞死的區別與聯系，辨析兩種情況下的細胞死亡。科學探究：設計實驗探究細胞分化的實質是基因的選擇性表達還是丟失部分基因。社會責任：分析細胞衰老、凋亡的特點，關注人體健康和科技發展。1.細胞分化的概念、特點、實質、意義2.細胞全能性的概念，哪些實例證明細胞具有具有全能性？3.什么是干細胞，干細胞有什么特點，有哪些應用前景？4.細胞衰老的特征（代謝變化、細胞核的變化）5.說明細胞衰老的原因（自由基學說、端粒學說）6.細胞凋亡的概念（舉例：人尾的消失、蝌蚪尾的消失、人手的發育）7.舉例在成熟生物體中，有哪些過程也是通過細胞凋亡完成的？本講知識聚焦一、細胞分化細胞的分化基礎知識實質：

在個體發育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同，即基因的選擇性表達。意義：（1）生物界中普遍存在的生命現象，它是個體發育的基礎。（2）使多細胞生物體中的細胞趨于專門化，有利于提高各種生理功能的效率。1.細胞分化的機理2.請根據所學知識設計實驗探究細胞分化的實質是基因的選擇性表達還是丟失部分基因。請簡要的寫出實驗思路將某種生物的不同的功能細胞中的特殊的蛋白質的合成基因分別制備成探針，分別去檢測不同細胞中的DNA和RNA科學家設計了如下實驗:將雞的核糖體蛋白基因、卵清蛋白基因、β珠蛋白基因、胰島素基因制備成探針，分別去檢測雞的輸卵管細胞、成紅細胞、胰島B細胞中的DIVA和RNA，檢測結果如下表。細胞中可表達的基因一種是管家基因，在所有細胞中都表達，其表達產物是維持細胞基本生命活動所必需的；另一種是奢侈基因，只在某類細胞中特異性表達，其表達產物賦予細胞特異的形態、結構和功能。項目DNA檢測結果RNA檢測結果輸卵管細胞成人紅細胞胰島B細胞輸卵管細胞成人紅細胞胰島B細胞核糖體蛋白基因＋＋＋＋＋＋卵清蛋白基因＋＋＋＋－－β-珠蛋白基因＋＋＋－＋－胰島素基因

＋＋＋－－

＋說明：“＋”表示檢測發現相應的分子，“－”表示檢測未發現相應的分子。（1）這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？有些蛋白質在所有的細胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白質只在特定的細胞中合成，因此這3種細胞中合成的蛋白質種類不完全相同。（2）據表格信息我們能得出基因的表達存在選擇性這一結論，得出該結論的事實依據是科學家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞和胰島細胞，對這3種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結果如下表所示。項目DNA檢測結果RNA檢測結果輸卵管細胞成人紅細胞胰島B細胞輸卵管細胞成人紅細胞胰島B細胞核糖體蛋白基因＋＋＋＋＋＋卵清蛋白基因＋＋＋＋－－β-珠蛋白基因＋＋＋－＋－胰島素基因

＋＋＋－－

＋3種細胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β珠蛋白基因、胰島素基因，但每種細胞中只檢測到其中一種基因的mRNA（3）3種細胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β-珠蛋白基因、胰島素基因，但每種細胞中只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實說明了什么？這一事實說明，基因的表達存在選擇性。思考？細胞分化過程中的“變”與“不變”原因是：親代細胞的染色體經過復制之后，精確的平均分配到兩個子細胞中不完全相同比較項目細胞分裂細胞分化細胞變化細胞數量增多細胞形態、結構和生理功能上發生穩定性差異，細胞種類增多在個體發育中的意義保持了親代和子代之間遺傳性狀的穩定性沒有細胞分化，生物體就不能進行正常發育聯系細胞分裂是細胞分化的基礎，通過細胞的分裂和分化，生物體才能完成生長、發育和繁殖的過程細胞分裂與細胞分化的比較例.（多選）下列哪項可以說明細胞已發生分化(

)

A.細胞中有生長激素基因B.細胞進行無氧呼吸產生乳酸C.細胞中出現血紅蛋白的mRNAD.細胞中ATP的合成與分解速度發生改變E.細胞膜上具有神經遞質的受體聚合酶結合到DNA上CE【典例】(2022·鞍山二模)細胞中表達的基因包括2種類型：一類是在所有細胞中都能得到表達的基因，稱為“管家基因”；另一類是只在某類細胞中特異性表達的基因，稱為“奢侈基因”。以下屬于“奢侈基因”的是()。A細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整__________或分化成_________________的潛能和特性。有機體其他各種細胞細胞的全能性細胞內含有形成完整個體所需的全套遺傳信息證明：①植物組織培養（植物細胞具有全能性）

②動物克隆（動物細胞核具有全能性）條件：離體、適宜營養、激素等

難易程度：受精卵>生殖細胞>體細胞

植物細胞>動物細胞；分化程度低的細胞>分化程度高的概念基礎表達二、細胞的全能性全能性基礎知識實例1：植物組織培養2.全能性的實例生長素比例相對高利于根的分化，細胞分裂素比例相對高有利于芽的分化。已經高度分化的植物細胞在離體培養下能夠繼續分化成其他各種細胞并且發育成完整的植物體。1.從資料1中可以得出什么結論？2.如果將胡蘿卜韌皮部細胞換成其他已高度分化的植物細胞，在適宜的條件下，這些細胞也能形成新的植株嗎？能實例2：已分化的動物體細胞的細胞核是具有全能性。實驗結論：已分化的動物細胞的細胞核仍具有全能性。討論：將腸上皮細胞單獨培養能獲得新個體嗎？目前為止，人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細胞培養成新的個體。由體細胞發育成一個個體能證明體細胞的全能性。判斷全能性表達的標志是能否發育成“個體”或“任何細胞”。判斷：①雌蜂未受精的卵細胞發育成雄蜂證明了動物生殖細胞具有全能性。（）√②分化程度高的細胞全能性一定低（）如生殖細胞由性原細胞分化而來，屬于高度分化的細胞，但全能性依然很高×全能性表達的標志思考？怎么判斷全能性的表達（2）分布：3.干細胞（1）概念：（3）分類：存在于早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中。包括胚胎干細胞

和

成體干細胞等。動物和人體內仍保留的少數具有分裂和分化能力的細胞。在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。根據全能性大小可分為：全能干細胞、多能干細胞、專能干細胞。全能干細胞：胚胎干細胞多能干細胞：造血干細胞專（單）能干細胞：

上皮基底層干細胞成肌干細胞神經元干細胞上皮細胞神經細胞肌細胞20通過體外誘導小鼠成纖維細胞得到的類似胚胎干細胞的一種細胞①將特定基因或特定蛋白導入細胞

（成纖維細胞、已分化的T細胞、B細胞）誘導多能干細胞概念制備方法應用優點②用小分子化合物誘導形成。①誘導過程無須破壞胚胎；②iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內后，理論上可以避免免疫排斥反應?？芍委熺牋罴毎氀Y；在治療阿爾茲海默病、心血管疾病等領域的研究也取得了新進展iPS細胞03（4）誘導多能干細胞及其應用(1)源于必修1P118“問題探討”拓展：骨髓移植可以改變血型或影響下一代的遺傳嗎？提示可以改變血型，但不會影響遺傳。(2)源于必修1P121“與社會的聯系”：為什么可以利用干細胞培養組織、器官來修復受到損傷的組織、器官？提示因為干細胞具有分裂、分化的能力，可培養出組織或器官。教材拓展(2023·江西九江高三模擬)造血干細胞可增殖分化為B細胞，B細胞受特定抗原刺激后增殖分化為漿細胞。下列相關敘述錯誤的是A.造血干細胞能分化為B細胞，體現了全能性B.造血干細胞和漿細胞中的呼吸酶基因都能表達C.與造血干細胞相比，漿細胞中有豐富的內質網、高爾基體等D.衰老的漿細胞中水分減少，細胞核增大典題分析A（2023·江蘇連云港高三模擬)下圖為人體內部分細胞分化過程，下列說法正確的是A.紅細胞是通過無絲分裂產

生的，不發生DNA的復制B.上述細胞中，造血干細胞

的分化程度最低C.人體內神經干細胞分化成神經細胞的過程不可逆D.皮膚干細胞分化成皮膚細胞的過程中遺傳物質發生改變C三、細胞衰老(學生閱讀教材完成填空）

①自由基學說帶電分子或基團生物膜損傷基因突變活性下降3.細胞衰老的原因超氧化物歧化酶(SOD)可以清除自由基，延緩細胞衰老。②端粒學說DNA序列3.細胞衰老的原因熒光標記法紅色染色體黃色端粒端粒酶①端粒酶負責端粒的延長，可以把DNA復制損失的端粒填補起來，使得細胞分裂的次數增加。③端粒酶在大多數細胞中的活性______，在癌細胞中的活性_____。②端粒酶是RNA和蛋白質組成的復合體，蛋白質部分起催化作用，

RNA部分作為模板。因此，端粒酶具有_______酶的活性。逆轉錄很低較高細胞衰老是人體內發生的正常生命現象，正常的細胞衰老有利于機體___________________。更好地實現自我更新4.細胞衰老的意義單細胞生物多細胞生物細胞的衰老或死亡=個體的衰老或死亡①個體衰老或死亡≠細胞衰老或死亡③個體衰老的過程是組成個體的細胞普遍衰老的過程。眾多細胞的衰老，就會導致人體的衰老。②生物體內細胞時刻都在更新，總有一部分細胞正在衰老或走向死亡。思考：細胞衰老等同于個體衰老嗎？細胞衰老和個體衰老的關系1.衰老個體中是否所有細胞都衰老？衰老細胞中是否所有酶活性都降低？提示衰老個體中并非所有細胞都衰老，并且衰老細胞中并非所有酶活性都降低。多細胞生物個體衰老時，其細胞普遍衰老，但衰老個體中也會有“新生細胞”(如造血干細胞)生成，細胞衰老時，其多數酶活性降低，然而與衰老相關基因表達的酶的活性升高。教材拓展(2023·江蘇模擬)自由基學說是一種細胞衰老假說。如圖是自由基學說示意圖，下列有關敘述正確的是(

)DA．自由基可能引起細胞衰老，一定不會引起細胞癌變B．由圖可知，過程②、①的作用效果屬于負反饋調節C．若過程③攻擊的是酪氨酸酶，則會引起人體患白化病D．過程④可能導致細胞膜上蛋白質的種類或數量發生改變細胞壞死二、細胞的死亡細胞凋亡機理：結合圖解理解凋亡機理信息傳遞流動溶酶體項目細胞凋亡細胞壞死與基因的關系特點死亡原因死亡過程對機體的影響受凋亡基因控制的與基因無關生理性病理性對機體是有利，不發生炎癥對機體是有害，發生炎癥不利因素影響基因控制主動的被動的概念①②意義細胞自噬(1)源于必修1P127“練習與應用·拓展應用”：同樣是血細胞，白細胞和紅細胞的功能不同，凋亡的速率也不一樣，白細胞凋亡的速率比紅細胞

，原因是_____________________________?？斓枚喟准毎闹饕δ苁峭淌刹【冉滩耐卣?2)源于必修1P126正文拓展：人胚胎時期尾的消失、人類指間細胞的自動死亡，這些細胞凋亡現象與細胞中的細胞器

有直接關系，因為_____________________________________________________。(3)源于必修1P126正文拓展：某人因長期吸煙，導致肺部局部細胞病變死亡，屬于

(填“細胞凋亡”或“細胞壞死”)。溶酶體溶酶體內有多種水解酶，能夠使自動死亡的細胞發生分解細胞壞死教材拓展【訓練4】(2021·遼寧開學考)細胞與生物一樣，都要經歷產生、生長、成熟、衰老直至死亡的生命歷程。下列關于這一過程的說法，<zzd>錯誤</zzd>的是(

)。B.細胞的成熟常伴隨著結構和功能專一化等現象，這與基因選擇性表達有關C.在生活中可通過防曬、遠離污染源等方式延緩衰老D.細胞凋亡雖然是不利因素誘導的，但結果往往對個體有利D[解析]

細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，并不存在不利因素的誘導，其結果往往對個體有利，如蝌蚪尾的消失、胎兒手的發育等，D錯誤。1.(2022·海南卷)人體細胞會經歷增殖、分化、衰老和死亡等生命歷程。下列有關敘述<zzd>錯誤</zzd>的是(

)。

B[解析]

細胞分化發生在個體發育中的各個階段，B錯誤。高考真題

凍存劑指標合成培養基

<m></m>

合成培養基

<m></m>

血清

<m></m>

期細胞數百分比

<m></m>

65.7879.85活細胞數百分比

<m></m>

15.2941.33

B3.(2022·河北卷，改編)骨骼肌受牽拉或輕微損傷時，衛星細胞（一