人教版高考生物一轮总复习必修1第4单元第12课细胞的分化、衰老和死亡学案

第12课　细胞的分化、衰老和死亡

一、细胞分化和细胞的全能性

1．细胞分化

(1)概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

(2)特点

①持久性：一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。

②普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。

(3)实质：在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，即基因的选择性表达。

(4)意义

①是生物个体发育的基础。

②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。

2．细胞的全能性

3．干细胞

(1)概念：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。

(2)举例：骨髓造血干细胞、脐带血干细胞。

二、细胞的衰老和死亡

1．细胞衰老

(1)细胞衰老的特征

①代谢变化

②细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。

(2)细胞衰老的原因

①自由基学说：自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。如：生物膜的磷脂、DNA和蛋白质等。

②端粒学说：端粒DNA序列随着细胞分裂次数的增加，截短的部分逐渐向内延伸，导致正常基因的DNA序列受到损伤，使细胞活动渐趋异常。

(3)个体衰老与细胞衰老的关系

2．细胞死亡

(1)细胞凋亡

①概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。

②类型

③意义

(2)细胞坏死：在种种不利因素的影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。

(3)细胞自噬：在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用。

1．细胞全能性的表达离不开细胞分化

(1)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。 (√)

(2)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。 (×)

(3)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。 (√)

(4)克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。 (×)

(5)胚胎干细胞仍然具有分化成生物体的其他各种细胞的能力，具有细胞的全能性。 (√)

2．细胞衰老和死亡是生物界的正常现象

(1)细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程。 (√)

(2)当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变。 (√)

(3)细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞坏死。 (×)

(4)细胞衰老与细胞中的自由基和端粒变化有关。 (√)

(5)细胞坏死和细胞凋亡都是细胞的死亡，对生物体的生命活动都是有害的。 (×)

　　　　　细胞分化和细胞的全能性

下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。

(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。上述基因属于管家基因的是a，属于奢侈基因的是bcd。

(2)这三种细胞是否包括红细胞？细胞A、B分别是什么细胞？

答案：在这三种细胞中血红蛋白基因均不能表达，因此这三种细胞不包括红细胞；A细胞可产生胰岛素，应为胰岛B细胞；B细胞可产生生长激素，应为垂体细胞。

(3)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？

答案：A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针检测三类细胞的DNA分子，则三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因的 mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。

1．细胞分化的四个变化

2．细胞“全能性”表达的三个关键

3．细胞表达的基因种类

(1)管家基因：所有细胞均表达的一类基因，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。

(2)奢侈基因：不同种类细胞特异性表达的一类基因，其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。

考向1| 细胞分化的特点和实质

1．(多选)(2020·江苏卷)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子

B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同

C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞

D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养

ABC　解析：哺乳动物雄性精液中精子数量很多，不需要额外注射激素促进精子的产生，为获得更多的囊胚，应采用激素注射促进雌鼠产生更多的卵细胞，A错误。细胞a、b都是由同一个受精卵经有丝分裂、分化而来的，遗传物质相同，二者全能性高低不同并不是由遗传物质不同导致的，B错误。胰蛋白酶可以催化细胞之间的蛋白质分解，进而可获得分散的胚胎干细胞，C错误。胚胎干细胞和诱导出的各种细胞需置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，D正确。

考向2| 细胞的全能性

2．下图是细胞生命历程中的有关过程，下列有关说法正确的是(　　)

A．过程④产生不同形态的组织细胞，是不同细胞含有不同的DNA导致的

B．由图可知生物体生长发育是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂是细胞分化的基础

C．过程①②③④依次使细胞的全能性逐渐增加

D．过程④只发生在胚胎发育时期，其是稳定的，而且一般是不可逆的

B　解析：过程④产生不同形态的组织细胞，是不同细胞选择表达的基因不同导致的，A错误；生物体生长发育是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂是细胞分化的基础，B正确；过程①②③④依次使细胞的全能性逐渐降低，C错误；细胞分化发生在整个生命进程中，分化是稳定的，而且一般是不可逆的，D错误。

　　　　　细胞的衰老和死亡

细胞分化、衰老、凋亡、坏死的比较

考向1| 细胞的衰老

1．2019年《自然》杂志发表文章：年轻小鼠胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞比表达水平高的干细胞容易被淘汰，这一竞争有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增多。以下分析正确的是(　　)

A．衰老皮肤中出现老年斑的原因是控制色素形成的酪氨酸酶活性降低

B．衰老的皮肤细胞，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变

C．COL17A1基因含量的高低可以作为皮肤是否衰老的一个标志

D．皮肤干细胞分化为表皮细胞的过程就是COL17A1基因选择性表达的结果

B　解析：衰老皮肤中出现老年斑的原因是色素沉积，A错误；衰老的皮肤细胞，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变，物质运输能力降低，B正确；根据题干信息“随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增多”可知，COL17A1基因表达水平的高低(而不是基因含量的高低)可以作为皮肤是否衰老的一个标志，C错误；皮肤干细胞分化为表皮细胞的过程中发生了基因的选择性表达，该过程中COL17A1基因表达水平降低，D错误。

考向2| 细胞的凋亡

2．细胞凋亡是细胞死亡的主要方式之一。下图为动物细胞凋亡过程，相关叙述正确的是(　　)

A．成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的

B．凋亡小体的形成过程中与基因的选择性表达无关

C．吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的选择透过性

D．该过程会破坏动物体内环境的稳态

A　解析：细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程，因此成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的，A正确；凋亡小体的形成是基因的选择性表达的结果，B错误；吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的流动性，C错误；该过程的发生有利于维持动物体内环境的稳态，D错误。

命题生长点1 细胞分化的过程和特点

(1)Oct­3/4基因在高度分化的细胞中处于未表达(沉默)状态。

(2)研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作细胞分化，这一过程与Sox2基因的选择性表达有关。

命题生长点2 细胞的凋亡

(1)细胞的凋亡与Fas基因的选择性表达有关。

(2)下列属于细胞凋亡实例的是(C)

A．细胞被病毒侵染解体死亡

B．细胞因损伤而导致死亡

C．被感染细胞的清除         

D．细胞因过量的紫外线辐射而导致死亡

细胞分化的过程

“两看法”区分细胞凋亡和细胞坏死

(1)从方式看

①主动结束生命活动⇒细胞凋亡

②被动结束生命活动⇒细胞坏死

(2)从结果看

①对生物体有利⇒细胞凋亡

②对生物体有害⇒细胞坏死