4.2細胞分化、衰老和死亡-【高效備課精講精研】高一上學期生物蘇教版（2019）必修1

生物學（新蘇教版）第四章第2節(jié)細胞分化、衰老和死亡積極思維：天竺葵植株中有哪些組織和器官？受精卵（單個細胞）—→多個細胞—→形成不同組織—→器官—→個體細胞分裂細胞分化組成發(fā)育成細胞分化形成復雜的多細胞生物體細胞分化——概念概念：個體發(fā)育過程中，由一個或一種細胞經(jīng)細胞分裂產(chǎn)生的子代細胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上逐漸發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。就一個個體來說，各種細胞具有相同的遺傳信息，為什么形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻有很大的差異呢？EDCABEDCABEDCAB遺傳信息沒變ABCDE細胞分化——實質(zhì)（原因）是細胞中基因選擇性表達的結(jié)果，即在個體發(fā)育過程中，不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。合成血紅蛋白血紅蛋白基因開啟肌動蛋白基因關(guān)閉紅細胞不能合成肌動蛋白合成肌動蛋白肌動蛋白基因開啟血紅蛋白基因關(guān)閉肌細胞不能合成血紅蛋白例：紅細胞和肌細胞的遺傳信息相同，基因的表達不同。離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。已經(jīng)分化的細胞一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡，都不能恢復到原來胚胎細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定性不可逆性

細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。持久性

在生物界中普遍存在，是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。普遍性分化后的細胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變。遺傳物質(zhì)不變性細胞分化——特點①細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)，能形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。②細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨于專門化，有利于提高各種生命活動的效率。產(chǎn)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細胞（增加細胞類型），形成特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的組織和器官。細胞分化——結(jié)果及意義細胞分化的意義細胞分化的結(jié)果比較細胞分裂細胞分化不同點細胞變化發(fā)生時間相同點聯(lián)系增加細胞數(shù)目從受精卵開始，有些細胞保持終生分裂能力，有些細胞發(fā)育到一定時期停止分裂增加細胞種類發(fā)生在整個生命進程中遺傳信息都不變先分裂，后分化，細胞分裂是分化的基礎(chǔ)，共同完成生物個體發(fā)育過程比較細胞分裂與細胞分化1958年，美國科學家斯圖爾德(F.C.Steward)取胡蘿卜韌皮部的一些細胞，放入含有植物激素、無機鹽和糖類等物質(zhì)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果這些細胞旺盛地分裂和生長，形成一個細胞團塊，繼而分化出根、莖和葉，移栽到花盆后，長成了一株新的植株。已經(jīng)分化的植物細胞，在離體培養(yǎng)下能夠形成完整的植物體二、細胞的全能性科學家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗，將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中，結(jié)果獲得了新的個體。但是目前為止,人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細胞培養(yǎng)成新的個體。已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。二、細胞的全能性母綿羊A

乳腺細胞

（體細胞）母綿羊B未受精的卵細胞母綿羊C重組細胞去核卵細胞分離細胞核核移植胚胎移植“多利”漢水丑生侯偉作品1、細胞的全能性定義：細胞內(nèi)含有本生物物種全套的遺傳信息。二、細胞的全能性2、細胞具有全能性的原因細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。干細胞（1）概念：動物和人體內(nèi)保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫做干細胞。（2）分類：全能干細胞：能分化成各種細胞，如胚胎干細胞；多能干細胞：能分化成多種細胞，如造血干細胞；專能干細胞：只能向特定細胞分化，如神經(jīng)干細胞；細胞分化與細胞全能性的比較細胞分化細胞全能性原因細胞內(nèi)基因的選擇性表達已分化的細胞依舊含有本物種的全套遺傳信息結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的細胞可形成新的個體比較分化程度：體細胞＞生殖細胞＞受精卵全能性：受精卵＞生殖細胞＞體細胞關(guān)系①兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生變化②細胞的分化程度越高，具有的全能性越小

出生、生長、衰老和死亡，是生物界的正常現(xiàn)象，生物個體如此，細胞也是如此。生物體內(nèi)的絕大多數(shù)細胞，都經(jīng)過分裂、分化、衰老、死亡這幾個階段。細胞衰老1.細胞衰老概念：細胞衰老的過程是一系列復雜的生理生化反應過程，發(fā)生的變化最終反映在細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上。細胞衰老與個體衰老的關(guān)系（1）單細胞生物：細胞的衰老或死亡=個體的衰老或死亡（2）多細胞生物：個體衰老或死亡≠細胞衰老或死亡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。生物體內(nèi)細胞時刻都在更新，總有一部分細胞正在衰老或走向死亡。衰老癥狀與細胞衰老的關(guān)系衰老癥狀原因分析皮膚干燥、發(fā)皺頭發(fā)變白老年斑體弱無力吸收能力下降細胞水分減少，體積減小細胞內(nèi)的（酪氨酸）酶活性降低細胞內(nèi)色素（脂褐素）的累積細胞膜通透性功能改變細胞內(nèi)呼吸速度減慢①細胞質(zhì)膜通透性改變，使物質(zhì)運輸功能降低②細胞核的體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)固縮、染色加深③細胞內(nèi)的水分減少，細胞萎縮，體積變?、芗毎麅?nèi)多種酶的活性降低，呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢

⑤細胞內(nèi)的色素逐漸積累，細胞內(nèi)物質(zhì)的交換和信息傳遞受阻細胞衰老的特征端粒學說：端粒學說由奧洛夫尼科夫提出，認為細胞在每次分裂過程中都會由于DNA聚合酶功能障礙而不能完全復制它們的染色體，因此最后復制DNA序列可能會丟失，最終造成細胞衰老死亡。細胞衰老的原因（1）端粒的概念：真核生物染色體末端的DNA重復序列，能維持染色體的穩(wěn)定性。（2）端粒的特點：每次細胞分裂，端粒DNA會縮短一截。隨細胞分裂次數(shù)的增加，截短的部分會逐漸向內(nèi)延伸。端粒DNA序列截短后，使端粒內(nèi)側(cè)正?；虻腄NA序列受到損傷，結(jié)果使細胞活動漸趨異常。細胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老。端粒酶可以延長端粒，延緩細胞的衰老。自由基學說：德納姆?哈曼在1956年提出，認為衰老過程中的退行性變化是由于細胞正常代謝過程中產(chǎn)生自由基的有害作用造成的。細胞衰老的原因（1）自由基：異?；顫姷膸щ姺肿踊蚧鶊F（3）自由基的產(chǎn)生：細胞內(nèi)的氧化反應產(chǎn)生，輻射和有害物質(zhì)的入侵刺激細胞產(chǎn)生。（2）自由基的特性：含有未配對的電子，有高度的反應活潑性（4）自由基的作用：自由基會攻擊和破壞細胞內(nèi)各種執(zhí)行正常功能的生物分子。攻擊生物膜的組成成分磷脂分子時，對生物膜損傷且產(chǎn)生新的自由基；攻擊DNA，可以引起基因突變；攻擊蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)活性下降，導致細胞衰老。細胞死亡細胞死亡包括細胞凋亡、細胞壞死和自噬性細胞死亡等方式，其中細胞凋亡是細胞死亡的一種主要方式。通俗地說，細胞自噬就是細胞吃掉自身的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)。在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結(jié)構(gòu)等，通過溶酶體降解后再利用。處于營養(yǎng)缺乏條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量；在細胞受到損傷、微生物入侵或細胞衰老時，通過細胞自噬，可以清除受損或衰老的細胞器以及感染的微生物和毒素，從而維持細胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定；有些激烈的細胞自噬，可能誘導細胞凋亡。細胞自噬

細胞壞死（2）實例：①燙傷的皮膚細胞的死亡；②骨折后骨細胞的死亡；③吸煙者肺部細胞因尼古丁作用的死亡；（1）概念：指在種種不利因素影響下，如極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激的情況下，由于細胞的正常代謝活動受損或中斷，從而引起細胞的損傷和死亡。①定義：由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程。細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控，是一種程序性死亡。②實質(zhì)：與凋亡相關(guān)的基因選擇性表達的結(jié)果細胞凋亡③細胞凋亡意義：Ⅲ、抵御外界因素的干擾：某些被病原體感染的細胞的清除I、完成正常生長發(fā)育：人體胚胎時期，尾的消失；蝌蚪