第三單元 第3課時 細胞的分化、衰老和死亡

第課時細胞的分化、衰老和死亡1．說明在個體發(fā)育過程中，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)生特異性的分化，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。一細胞的分化與全能性1．細胞的分化(1)概念：在個體發(fā)育中，由eq\x(\s\up1(01))一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生eq\x(\s\up1(02))穩(wěn)定性差異的過程。(2)結(jié)果：形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的eq\x(\s\up1(03))組織和器官。(3)特點：eq\x(\s\up1(04))持久性、普遍性、穩(wěn)定性。(4)實質(zhì)：在個體發(fā)育過程中，不同種類的細胞中eq\x(\s\up1(05))遺傳信息的表達情況不同，即基因的eq\x(\s\up1(06))選擇性表達。(5)意義①是生物eq\x(\s\up1(07))個體發(fā)育的基礎。②使多細胞生物體中的細胞趨向eq\x(\s\up1(08))專門化，有利于提高生物體各種eq\x(\s\up1(09))生理功能的效率。特別提醒細胞分化和細胞分裂的不同點和聯(lián)系比較項細胞分裂細胞分化細胞數(shù)量增加不變細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)相同不同遺傳物質(zhì)種類相同相同蛋白質(zhì)種類相同不同聯(lián)系分裂是分化的基礎，共同完成個體發(fā)育過程2．細胞的全能性(1)概念：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有eq\x(\s\up1(10))產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。(2)原因：生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的eq\x(\s\up1(11))遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的eq\x(\s\up1(12))全部基因。(3)全能性強弱的比較(特殊情況除外)植物細胞＞動物細胞eq\x(\s\up1(13))受精卵＞生殖細胞(精子、卵細胞)＞eq\x(\s\up1(14))體細胞幼嫩的細胞＞衰老的細胞分化程度eq\x(\s\up1(15))低的體細胞＞分化程度eq\x(\s\up1(16))高的體細胞細胞分裂能力eq\x(\s\up1(17))強的體細胞＞細胞分裂能力eq\x(\s\up1(18))弱的體細胞(4)植物細胞全能性表達的條件：①eq\x(\s\up1(19))離體(必要條件)；②一定的營養(yǎng)物質(zhì)(水、無機鹽、維生素、氨基酸等)；③eq\x(\s\up1(20))植物激素(細胞分裂素、生長素)；④適宜的條件(適宜的溫度、pH等)。(5)實例eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(植物組,織培養(yǎng))→\a\vs4\al(植物\x(\s\up1(21))細胞具有全能性),\a\vs4\al(動物,克隆)→\a\vs4\al(動物\x(\s\up1(22))細胞核具有全能性)))3．干細胞(1)概念：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有eq\x(\s\up1(23))分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫作干細胞。(2)類型：對哺乳動物來說，干細胞分為兩大類：eq\x(\s\up1(24))胚胎干細胞與eq\x(\s\up1(25))成體干細胞。二細胞的衰老1．細胞衰老的特征(1)形態(tài)結(jié)構(gòu)方面①細胞：萎縮，體積變小。②細胞膜：通透性改變，使物質(zhì)運輸功能eq\x(\s\up1(01))降低。③細胞核：體積eq\x(\s\up1(02))增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)eq\x(\s\up1(03))收縮、染色eq\x(\s\up1(04))加深。(2)細胞內(nèi)的物質(zhì)方面①水：水分eq\x(\s\up1(05))減少，細胞新陳代謝的速率eq\x(\s\up1(06))減慢。②酶：多種酶的活性eq\x(\s\up1(07))降低，呼吸速率減慢，新陳代謝速率eq\x(\s\up1(08))減慢。③色素：細胞內(nèi)的色素逐漸eq\x(\s\up1(09))積累，妨礙細胞內(nèi)物質(zhì)的eq\x(\s\up1(10))交流和傳遞。2．細胞衰老的原因：對于細胞衰老的原因提出了很多假說，目前為大家普遍接受的是eq\x(\s\up1(11))自由基學說和端粒學說。(1)自由基學說eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(自由基：\x(\s\up1(12))異?；顫姷膸щ姺肿踊蚧鶊F,\a\vs4\al\co1(產(chǎn)生,原因)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(內(nèi)因：細胞正常代謝產(chǎn)生,外因：輻射以及有害物質(zhì)入侵刺激細胞,產(chǎn)生)),過程：))(2)端粒學說eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(端粒：每條染色體兩端的一段特殊序列的,\x(\s\up1(13))DNA—蛋白質(zhì)復合體,過程：))3．細胞衰老與個體衰老的關系(1)單細胞生物：細胞的衰老或死亡就是eq\x(\s\up1(14))個體的衰老或死亡。(2)多細胞生物：細胞的衰老和死亡與個體的衰老和死亡eq\x(\s\up1(15))不是一回事；從總體上看，個體衰老的過程也是組成個體的細胞eq\x(\s\up1(16))普遍衰老的過程。4．細胞衰老的意義細胞衰老是人體內(nèi)發(fā)生的正常生命現(xiàn)象，正常的細胞衰老有利于機體更好地實現(xiàn)自我更新。三細胞的死亡1．細胞凋亡(1)概念：由eq\x(\s\up1(01))基因所決定的細胞eq\x(\s\up1(02))自動結(jié)束生命的過程。由于細胞凋亡受到嚴格的由eq\x(\s\up1(03))遺傳機制決定的程序性調(diào)控，所以它是一種程序性死亡。(2)類型①個體發(fā)育中細胞的程序性死亡，如蝌蚪尾的消失。②成熟生物體中細胞的eq\x(\s\up1(04))自然更新，如紅細胞的更新。③某些eq\x(\s\up1(05))被病原體感染的細胞的清除，如白細胞因吞噬過多的細菌而死亡。(3)意義①完成正常的eq\x(\s\up1(06))發(fā)育，如胎兒手的發(fā)育。②維持eq\x(\s\up1(07))內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，如紅細胞的更新。③抵御外界各種因素的eq\x(\s\up1(08))干擾，如吞噬細胞清除病原體。2．細胞壞死：在種種eq\x(\s\up1(09))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，由細胞正常eq\x(\s\up1(10))代謝活動受損或中斷引起的eq\x(\s\up1(11))細胞損傷和死亡。特別提醒細胞凋亡、壞死的比較項目細胞凋亡細胞壞死過程特點生理過程，為正常死亡的過程病理性過程是否受基因控制是否影響因素受遺傳機制決定的程序性調(diào)控極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激炎癥反應不引起炎癥引起周圍炎癥反應對機體是否有利是否3．細胞自噬(1)概念：在一定條件下，細胞會將eq\x(\s\up1(12))受損或功能退化的細胞結(jié)構(gòu)等，通過eq\x(\s\up1(13))溶酶體降解后再利用，這就是細胞自噬。(2)意義①處于eq\x(\s\up1(14))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eq\x(\s\up1(15))物質(zhì)和能量。②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eq\x(\s\up1(16))細胞器，以及感染的eq\x(\s\up1(17))微生物和毒素，從而維持細胞eq\x(\s\up1(18))內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。③有些激烈的細胞自噬，可能誘導eq\x(\s\up1(19))細胞凋亡。④細胞自噬機制的研究對許多疾病的防治有重要意義。1．所有細胞在分裂后都會通過分化形成特定的結(jié)構(gòu)與功能。()2．人的成熟紅細胞與肌肉細胞中的核基因相同，但是細胞質(zhì)中的mRNA種類不同。()3．細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達，高度分化的細胞一般不會再次分裂和分化。()4．造血干細胞的分化程度高于胚胎干細胞。()5．對多細胞生物而言，基因的選擇性表達貫穿于整個生命歷程之中。()6．造血干細胞能夠分化形成不同類型的血細胞，體現(xiàn)了細胞的全能性。()7．植物組織培養(yǎng)的過程體現(xiàn)了細胞的全能性。()8．玉米種子萌發(fā)長成新植株、小麥花粉培育成愈傷組織以及胡蘿卜根韌皮部細胞培育成新植株都體現(xiàn)了細胞的全能性。()9．胚胎干細胞能分化為多種細胞、保持細胞分裂能力但是并不具有發(fā)育的全能性。()10．受精卵是未分化細胞，因此不具有全能性。()11．動物體細胞核移植技術的成功說明動物細胞核具有全能性。()12．有絲分裂過程中發(fā)生了細胞數(shù)量的增加和細胞功能的特化。()13．多細胞生物個體的衰老和細胞的衰老并不完全同步。()14．細胞衰老后水分減少，體積變小，代謝加快。()15．細胞衰老后多種酶活性降低、核膜內(nèi)折、染色質(zhì)收縮、染色加深。()16．細胞衰老后物質(zhì)運輸?shù)乃俣茸兛臁?)17．細胞凋亡是基因控制下的程序性死亡，一般來說對個體是有益的。()18．皮膚受外傷過程中損失的細胞屬于細胞壞死。()19．細胞毒性T細胞裂解被病原體入侵的宿主細胞屬于細胞壞死。()考向一圍繞細胞分化的實質(zhì)和特點，考查生命觀念[例1]如表為不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果，說法錯誤的是()檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞＋＋＋＋－－紅細胞＋＋＋－＋－胰島細胞＋＋＋－－＋注：“＋”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應的分子，“－”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應的分子。A．同一生物體不同類型的細胞中，基因是相同的B．在生物體中，三種細胞合成的蛋白質(zhì)都不相同C．胰島素mRNA的形成可以體現(xiàn)細胞分化的實質(zhì)D．多細胞生物體多種性狀的形成，是以細胞分化為基礎的[例2]人的成熟紅細胞經(jīng)過幾個階段發(fā)育而來，各階段細胞特征如下表。下列相關敘述不正確的是()階段階段1階段2階段3階段4細胞特征無血紅蛋白，有較強的分裂能力核糖體豐富，開始合成血紅蛋白，有分裂能力核糖體等細胞器逐漸減少，分裂能力逐漸減弱無細胞核、核糖體等細胞器，血紅蛋白含量高，無分裂能力A．不同基因在細胞發(fā)育不同時期選擇性地表達B．分裂能力減弱、消失與其執(zhí)行特定功能無關C．核糖體增多是大量合成血紅蛋白所必需的D．失去細胞核有利于細胞更好地進行物質(zhì)運輸考向二圍繞細胞的死亡方式，考查生命觀念[例3]植物受病原菌感染后，特異的蛋白水解酶被激活，從而誘導植物細胞編程性死亡，同時病原菌被消滅。激活蛋白水解酶有兩條途徑：①由鈣離子進入細胞后啟動；②由位于線粒體內(nèi)膜上參與細胞呼吸的細胞色素c含量增加啟動。下列敘述正確的是()A．蛋白水解酶能使磷酸二酯鍵斷開B．鈣離子通過自由擴散進入植物細胞C．細胞色素c與有氧呼吸第一階段有關D．細胞編程性死亡避免了病原菌對鄰近細胞的進一步感染[例4]下圖為動物機體的細胞凋亡及清除示意圖。相關敘述不正確的是()A．①過程表明細胞凋亡是特異性的，體現(xiàn)了生物膜的信息傳遞功能B．細胞凋亡過程中有新蛋白質(zhì)合成，體現(xiàn)了基因的選擇性表達C．②過程中凋亡細胞被吞噬，表明細胞凋亡是細胞被動死亡過程D．凋亡相關基因是機體固有的，在動物生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用考向三圍繞細胞衰老的特征、原因及意義，考查分析判斷能力[例5]中科院研究團隊最近找到了“保持細胞年輕態(tài)”的分子開關——某表觀遺傳的酶，當這個開關開啟的時候，人的細胞就會變得衰老，而這個開關如果關閉的時候，人的干細胞衰老速度就會減緩，該發(fā)現(xiàn)可以通過重設衰老的表觀遺傳時鐘，使細胞老化的節(jié)奏放緩。下列說法錯誤的是()A．正常的細胞衰老有利于機體更好地實現(xiàn)自我更新，對于個體具有積極意義B．衰老的細胞水分減少導致細胞萎縮，細胞體積和細胞核的體積均變小C．衰老的細胞內(nèi)多種酶的活性降低，呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢D．細胞代謝時產(chǎn)生的自由基可攻擊DNA分子，可能引起基因突變[例6]端粒是存在于真核細胞染色體末端的一小段DNA－蛋白質(zhì)復合體，細胞的每次分裂都會使端粒長度縮短，當端粒不能再縮短時，細胞就無法繼續(xù)分裂。端粒酶能延伸端粒DNA，其過程如下圖所示。下列敘述不正確的是()A．端粒酶的RNA作為新合成端粒DNA的模板B．端粒酶的蛋白質(zhì)可能具有逆轉(zhuǎn)錄酶活性C．端粒酶能夠延長的重復序列為TTAGGGD．端粒酶在腫瘤細胞中的活性被抑制答案及解析1．所有細胞在分裂后都會通過分化形成特定的結(jié)構(gòu)與功能。(×)2．人的成熟紅細胞與肌肉細胞中的核基因相同，但是細胞質(zhì)中的mRNA種類不同。(×)3．細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達，高度分化的細胞一般不會再次分裂和分化。(√)4．造血干細胞的分化程度高于胚胎干細胞。(√)5．對多細胞生物而言，基因的選擇性表達貫穿于整個生命歷程之中。(√)6．造血干細胞能夠分化形成不同類型的血細胞，體現(xiàn)了細胞的全能性。(×)7．植物組織培養(yǎng)的過程體現(xiàn)了細胞的全能性。(√)8．玉米種子萌發(fā)長成新植株、小麥花粉培育成愈傷組織以及胡蘿卜根韌皮部細胞培育成新植株都體現(xiàn)了細胞的全能性。(×)9．胚胎干細胞能分化為多種細胞、保持細胞分裂能力但是并不具有發(fā)育的全能性。(×)10．受精卵是未分化細胞，因此不具有全能性。(×)11．動物體細胞核移植技術的成功說明動物細胞核具有全能性。(√)12．有絲分裂過程中發(fā)生了細胞數(shù)量的增加和細胞功能的特化。(×)13．多細胞生物個體的衰老和細胞的衰老并不完全同步。(√)14．細胞衰老后水分減少，體積變小，代謝加快。(×)15．細胞衰老后多種酶活性降低、核膜內(nèi)折、染色質(zhì)收縮、染色加深。(√)16．細胞衰老后物質(zhì)運輸?shù)乃俣茸兛臁?×)17．細胞凋亡是基因控制下的程序性死亡，一般來說對個體是有益的。(√)18．皮膚受外傷過程中損失的細胞屬于細胞壞死。(√)19．細胞毒性T細胞裂解被病原體入侵的宿主細胞屬于細胞壞死。(×)考向一圍繞細胞分化的實質(zhì)和特點，考查生命觀念[例1]如表為不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果，說法錯誤的是()檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞＋＋＋＋－－紅細胞＋＋＋－＋－胰島細胞＋＋＋－－＋注：“＋”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應的分子，“－”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應的分子。A．同一生物體不同類型的細胞中，基因是相同的B．在生物體中，三種細胞合成的蛋白質(zhì)都不相同C．胰島素mRNA的形成可以體現(xiàn)細胞分化的實質(zhì)D．多細胞生物體多種性狀的形成，是以細胞分化為基礎的答案：B解析：同一生物體不同類型的細胞都是有絲分裂形成的，基因是相同的，A正確；細胞中存在奢侈基因和管家基因，奢侈基因在特定的細胞表達，而管家基因在所有細胞中表達，因此三種細胞中合成的蛋白質(zhì)不完全相同，B錯誤；胰島素mRNA的形成，可以體現(xiàn)細胞分化的實質(zhì)，即基因的選擇性表達，C正確。[例2]人的成熟紅細胞經(jīng)過幾個階段發(fā)育而來，各階段細胞特征如下表。下列相關敘述不正確的是()階段階段1階段2階段3階段4細胞特征無血紅蛋白，有較強的分裂能力核糖體豐富，開始合成血紅蛋白，有分裂能力核糖體等細胞器逐漸減少，分裂能力逐漸減弱無細胞核、核糖體等細胞器，血紅蛋白含量高，無分裂能力A．不同基因在細胞發(fā)育不同時期選擇性地表達B．分裂能力減弱、消失與其執(zhí)行特定功能無關C．核糖體增多是大量合成血紅蛋白所必需的D．失去細胞核有利于細胞更好地進行物質(zhì)運輸答案：B解析：人的成熟紅細胞的形成分為4個階段，在細胞發(fā)育不同時期表達的基因不同，細胞的功能不同，A正確；紅細胞在發(fā)育過程中，分裂能力減弱、消失與其執(zhí)行特定功能(運輸氧氣)有關，B錯誤；血紅蛋白的合成場所是核糖體，核糖體增多是大量合成血紅蛋白所必需的，C正確；成熟紅細胞失去細胞核，含有大量血紅蛋白，有利于細胞更好地進行物質(zhì)運輸，D正確。1．分化細胞表達的基因2．細胞分化的“變”與“不變”考向二圍繞細胞的死亡方式，考查生命觀念[例3]植物受病原菌感染后，特異的蛋白水解酶被激活，從而誘導植物細胞編程性死亡，同時病原菌被消滅。激活蛋白水解酶有兩條途徑：①由鈣離子進入細胞后啟動；②由位于線粒體內(nèi)膜上參與細胞呼吸的細胞色素c含量增加啟動。下列敘述正確的是()A．蛋白水解酶能使磷酸二酯鍵斷開B．鈣離子通過自由擴散進入植物細胞C．細胞色素c與有氧呼吸第一階段有關D．細胞編程性死亡避免了病原菌對鄰近細胞的進一步感染答案：D解析：蛋白水解酶對蛋白質(zhì)進行水解，破壞肽鍵，A錯誤；鈣離子通過主動運輸或協(xié)助擴散的方式進入植物細胞，B錯誤；有氧呼吸第一階段發(fā)生的場所是細胞質(zhì)基質(zhì)，但細胞色素c位于線粒體內(nèi)膜上，線粒體內(nèi)膜是進行有氧呼吸第三階段的場所，C錯誤；被病原菌感染后的植物細胞編程性死亡的同時，也消滅了病原菌，所以可避免病原菌對鄰近細胞的進一步感染，D正確。[例4]下圖為動物機體的細胞凋亡及清除示意圖。相關敘述不正確的是()A．①過程表明細胞凋亡是特異性的，體現(xiàn)了生物膜的信息傳遞功能B．細胞凋亡過程中有新蛋白質(zhì)合成，體現(xiàn)了基因的選擇性表達C．②過程中凋亡細胞被吞噬，表明細胞凋亡是細胞被動死亡過程D．凋亡相關基因是機體固有的，在動物生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用答案：C解