第12讲 细胞的分化、衰老和死亡 课件

这是一份第12讲 细胞的分化、衰老和死亡 课件，共60页。PPT课件主要包含了课标要求明考向，基因选择性表达，细胞分化，结构和生理，组织和器官，持久性，普遍性，个体发育，专门化，遗传信息的表达情况等内容，欢迎下载使用。

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分化，形成了复杂的多细胞生物体；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。
结构与功能观：细胞结构的变化与细胞分化、衰老、死亡的关系
分析与综合：比较细胞分化、衰老、凋亡、癌变的关系
联系生活实际，了解干细胞的应用前景，倡导健康的生活方式
细胞的分化与细胞的全能性
(1)细胞分化普遍发生在单细胞生物和多细胞生物个体中( )(2) ATP合成酶基因在不同细胞中选择性表达 ( )(3)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果( )(4)细胞分化后的不同细胞中核DNA、mRNA和蛋白质均不相同( )(5)造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性( )(6)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同( )(7)成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化(　　)(8)壁虎断尾后重新长出尾巴体现了细胞的全能性(　　)(9)胚胎干细胞发育成各种组织器官体现了细胞的全能性(　　)
1.(必修1 P119)细胞分化：____________________________________________________________________________________的过程，叫作细胞分化。2.(必修1 P121)细胞的全能性：是指细胞经分裂和分化后，_______________________________________________的潜能和特性。3.(必修1 P119)细胞分化是细胞中的__________________的结果，即在个体发育过程中，____________________________________________不同。
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
仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞
不同种类的细胞中遗传信息的表达情况
①细胞分化程度越高，细胞分裂的能力就越低。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的刺激后仍可再分裂。③同一个体不同类型的分化细胞内，遗传物质相同，mRNA和蛋白质并非完全不同。
细胞经分裂和分化后，仍具有产生_______________________________的潜能和特性
完整有机体或分化成其他各种细胞
①全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。②种子萌发长成新植株并没有体现细胞的全能性，因为种子的胚本身就是植株的幼体，其萌发长成植株是正常发育的过程。
并非所有干细胞都要发生分化。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。
1．图解法深刻理解细胞分化 (1)外在表现
(2)内在原因（实质）
2.细胞分化的关键点 (1)从不同水平理解细胞分化
(2)细胞分化的“变”与“不变”
(3)分化细胞表达的基因
3.细胞分化与细胞分裂的区别和联系
4.细胞分化与全能性的比较
5.细胞“具有”全能性与“体现”全能性的辨析
(1)理论上活细胞(哺乳动物成熟的红细胞等除外)都具有全能性。(2)只有发育为完整有机体或分化成其他各种细胞，才能“体现”或“表现”细胞的全能性，即
1.“三看”法确认细胞“全能性”
2.“四看”法判断细胞分化
1．人的肌肉细胞和神经细胞为什么核基因的种类和数量相同，但功能不同？
提示 因为都是由同一个受精卵经有丝分裂而形成的，不同体细胞在形态、结构和生理功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质不同。
1．可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官的原因是？[提示]因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。2．可否用肌细胞代替干细胞在体外培育出组织器官用于器官移植等，实现对临床疾病的治疗？说明理由。[提示]动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因而不能用肌细胞代替干细胞在体外培育组织和器官。
围绕细胞分化，考查科学思维能力
【分析】造血干细胞是血细胞（红细胞、白细胞、血小板等）的鼻祖，由造血干细胞定向分化、增殖为不同的血细胞系，并进一步生成血细胞。造血干细胞是高度未分化细胞，具有良好的分化增殖能力。【详解】在正常情况下，经过细胞分裂产生的新细胞，在遗传物质的作用下，其形态、结构、功能随着细胞的生长出现了差异，就是细胞的分化，在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的分裂和分化，A正确，BCD错误。
1．（2022年1月·浙江·高考真题）在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的（       ）A．分裂与分化B．分化与癌变C．癌变与衰老D．衰老与分裂
2.(2021·山东，3)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体，该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是 A.α-酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用 B.α-酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞的分化 C.抑制L基因表达可降低细胞内α-酮戊二酸的含量 D.目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能
α-酮戊二酸合成酶被溶酶体降解，所以其降解产物可被细胞再利用，A正确；根据题干信息“该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化”，说明α-酮戊二酸含量降低促进细胞分化，而含量升高不利于胚胎干细胞的分化，B正确；根据题干信息“该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解”，所以如果抑制L基因表达，则复合体不能与受体L结合，不利于降解α-酮戊二酸合成酶，细胞中α-酮戊二酸的含量会升高，C错误。
3. (2021·湖北选择性考试模拟)人体的各种细胞都是从一个受精卵分裂分化而来。下列关于卵原细胞与肝细胞的叙述，正确的是(　　) A．卵原细胞只进行减数分裂，肝细胞只进行有丝分裂 B．肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上，因此肝炎可遗传 C．卵原细胞与肝细胞含有的DNA和RNA分子相同，蛋白质不完全相同 D．卵原细胞与肝细胞的基因相同，基因的表达具有差异
　卵原细胞不只进行减数分裂，也可以通过有丝分裂进行增殖，A错误；肝炎病毒的遗传物质DNA可以整合到肝细胞的DNA上，但发生在体细胞的遗传物质改变一般不能遗传，B错误；由于不同细胞基因表达不完全相同，来源于同一受精卵的卵原细胞与肝细胞含有的DNA分子相同，但RNA和蛋白质不完全相同，即基因的表达具有差异，C错误，D正确。
4.(2022·山东潍坊模拟)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，奢侈基因是指不同类型的细胞特异性表达的基因。基因的选择性表达与DNA的甲基化(将甲基从活性甲基化合物上转移到特定部位的碱基上)有关，甲基化能关闭某些基因。下列叙述错误的是(　　) A.管家基因结构应保持相对稳定，且一般情况下持续表达 B.管家基因表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的 C.有些奢侈基因的表达产物赋予各种类型细胞特异的形态结构 D.DNA的甲基化过程改变了碱基种类与数量，使细胞呈现多样化
根据题干信息“管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因”可知，管家基因结构应保持相对稳定，且一般情况下持续表达，A正确；管家基因在所有细胞都会表达，其表达的产物应该是维持细胞基本生命活动所必需的，B正确；奢侈基因只在特定细胞中表达，赋予细胞特定的形态结构，C正确；DNA甲基化不会改变DNA中碱基的种类与数量，D错误。
结合细胞分化及全能性，考查分析推断能力
肠细胞的细胞质内含有限制细胞核全能性表达的物质，A正确；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，“合子”第一次有丝分裂后形成的细胞仍具有全能性，B错误；“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞的分裂与分化，分化成各种组织器官，C正确；细胞核是细胞遗传的控制中心，细胞核具有全能性是由于细胞核中有该物种生长发育的全套遗传物质，D正确。
5.(2021·浙江6月选考，11)将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(　　)A.肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制B.“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性C.“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化D.细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
附加题：(不定项)(2022·潍坊五县联考)近年来，通过体外对人胚胎干细胞的定向诱导分化，已成功获得了胰岛B细胞等多种体细胞，从而为细胞治疗和再生医学的临床应用打下基础，也为药物筛选和毒性评估提供了新的平台。如胰岛移植是治疗Ⅰ型糖尿病的有效方法，人们在体外定向分化胰岛B细胞，移植到糖尿病模型小鼠体内后，血糖明显地恢复到正常值。下列说法错误的是(　　) A．人胚胎干细胞能定向诱导分化成多种细胞类型是基因选择性表达的结果 B．分化形成的各种细胞在形态、结构和生理功能上都具有稳定性差异 C．胚胎干细胞的定向诱导分化体现了细胞的全能性 D．分化形成的胰岛B细胞和骨髓干细胞的DNA和RNA的种类都相同
　细胞分化的实质是基因的选择性表达，A正确；细胞分化使不同细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异，细胞分化一般是稳定的、不可逆的，B正确；胚胎干细胞的定向诱导分化只是产生多种类型的细胞，没有发育成完整的个体，不能体现细胞的全能性，C错误；细胞分化的过程中DNA保持不变，但基因的选择性表达使得RNA的种类不完全相同，D错误。
(1)衰老细胞内染色质收缩，影响DNA复制和转录( )(2)细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育( )(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凋亡( )(4)细胞凋亡使细胞自主有序的死亡，对生物体是有利的( )(5)某些被病原体感染的细胞的清除通过细胞坏死完成( )(6)细胞自噬可以清除受损或衰老的细胞内部结构( )(7)自由基攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老( )(8)细胞普遍衰老会导致个体衰老( )(9)细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育( )
1.自由基学说：________________________________________________________________________。2.细胞凋亡： __就叫细胞凋亡。3.细胞自噬是指_________________________________________________________，通过溶酶体降解后再利用。　
各种生化反应产生的自由基会损伤细胞膜，攻击等致使细胞衰老
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等
(1)细胞衰老和个体衰老的关系
年龄因素与细胞衰老的关系：①随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。②细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。
水分减少；多种酶活性下降；细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；呼吸速率减慢
毛囊细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少
衰老细胞中色素（主要是脂褐素）积累
衰老细胞的细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠
(2)个体衰老的细胞水平原因
(3)细胞衰老的特征
(4)代谢变化与细胞衰老的关系
(5)意义：细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老________机体更好地实现自我更新。
(6)细胞衰老的原因①自由基学说
2.细胞的死亡 (1)细胞凋亡　
是细胞死亡的一种主要方式
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。
激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
细胞死亡的方式有四类，简称“三凋亡、一坏死”
1.细胞凋亡与细胞坏死
（2）细胞凋亡和细胞坏死的区别
2.细胞分裂、分化、衰老和死亡的关系
细胞分裂、细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡是细胞的正常生理现象。细胞分裂是生物生长发育、繁殖和遗传的基础，细胞分化是生物个体发育的细胞学基础，仅有细胞分裂而没有细胞分化，生物体不能进行正常的生长发育。
1．同样是血细胞，为什么白细胞凋亡的速率比红细胞快得多？
2．必修1 P127“思维训练”拓展：有人认为“细胞寿命与细胞分裂能力之间有明显对应关系——寿命越短的细胞，其分裂能力一定越强”，你认为题表数据是否支持上述观点？请分析说明。提示：不支持。表中数据显示，细胞的寿命与分裂能力无明显对应关系。寿命短的细胞不一定能分裂(如白细胞)，寿命长的细胞可能能分裂(如平滑肌细胞)。
3.老年人的白发与白化病患者白发的原因是什么？
提示：前者是由于头发基部的黑色素细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；白化病患者是细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶，细胞中缺少酪氨酸酶所致
结合细胞衰老与凋亡，考查科学思维能力
A、细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程，A正确；B、细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B错误；C、人体生长发育的不同时期均有细胞的衰老，C错误；D、细胞衰老时呼吸速率减慢，新陈代谢减慢，D错误。
1．（2022年6月·浙江·高考真题）下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是（　　）A．细胞凋亡是受基因调控的B．细胞凋亡仅发生于胚胎发育过程中C．人体各组织细胞的衰老总是同步的D．细胞的呼吸速率随细胞衰老而不断增大
2．（2022·山东·高考真题）某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是（       ） A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态 B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老 C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解 D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用
A、由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知APOE可改变细胞核的形态，A正确；B、蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；C、自噬是在溶酶体（如动物）或液泡（如植物、酵母菌）中进行，不在细胞核内，C错误；D、异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸，可被再利用，D正确。
3.(2021·广东卷，4)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
细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，因此细胞凋亡后其功能不可恢复，A、C错误；细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡，B错误；依据题干“激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡”可知，PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
附加题：(多选)自由基学说是一种细胞衰老假说，如图是自由基学说示意图，有关叙述正确的是(　　)
自由基通过②过程攻击磷脂分子，磷脂分子通过①过程产生更多的自由基继续攻击磷脂分子、蛋白质、DNA等，而磷脂分子、蛋白质是生物膜的主要组成成分，因此对生物膜损伤较大；在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式称为反馈调节，正反馈的效果是结果对过程产生促进作用，由图示可知②①过程引起的作用效果属于正反馈调节，A正确；自由基通过③过程攻击蛋白质，葡萄糖载体的化学本质为蛋白质，若③过程可使细胞膜上的葡萄糖载体受损，则会影响葡萄糖跨膜运输，从而出现细胞供能障碍，B正确；若过程③使酪氨酸酶的活性降低，则细胞内酪氨酸合成黑色素受抑制，黑色素的合成减少，不会导致黑色素积累，C错误；过程④自由基攻击DNA，其上的基因可能会发生突变，则该基因控制合成的蛋白质可能发生改变，因此可能会导致细胞膜上的蛋白质种类或数量发生改变，D正确。
A.②①过程引起的作用效果属于正反馈调节，对生物膜损伤较大B.若③过程可使细胞膜上的葡萄糖载体受损，细胞将出现供能障碍C.若③过程使酪氨酸酶活性降低，会导致衰老细胞内黑色素的积累D.④过程可能导致细胞膜上蛋白质的种类或数量发生改变
结合细胞生命历程，考查生命观念
细胞凋亡过程中有与凋亡相关的基因的表达，即有相应蛋白质的合成，A错误；细胞内的自由基增多会造成蛋白质及DNA的损伤，致使细胞衰老，因此清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老，B正确；紫外线照射可能会导致DNA损伤，从而发生基因突变，是皮肤癌发生的原因之一，C正确；已分化的动物体细胞由受精卵经有丝分裂而来，其细胞核具有本物种全套的遗传物质，所以已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性，D正确。
4.(2021·河北卷，5)关于细胞生命历程的叙述，错误的是(　　)A.细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质B.清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老C.紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一D.已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性
5.(2020·江苏卷，4)下列关于细胞生命活动的叙述，正确的是(　　) A.高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖 B.癌变细胞内发生变异的基因都不再表达 C.正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老 D.凋亡细胞内有活跃的基因表达，主动引导走向坏死
有些高度分化的细胞能再分裂增殖，如肝细胞，A错误；癌变细胞内发生变异的基因可能失活不表达，也可能表达，B错误；除少数癌变细胞外，正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老，C正确；细胞凋亡受基因控制，而细胞坏死是种种不利因素导致的细胞非正常死亡，二者为不同的过程，D错误。
6.(新情境试题)(2021·山东临沂期中)脑缺血会引起局部脑神经缺氧导致轻度受损，甚至造成脑神经细胞死亡而产生不可逆损伤，最终导致患者永久性残疾甚至死亡。骨髓基质细胞(M)是存在于骨髓中具有多种分化潜能的干细胞，它可以诱导生成心肌细胞、成骨细胞和神经细胞等。干细胞疗法有可能实现对缺血坏死神经结构与功能的修复和重建，将成为缺血性脑损伤治疗的有效策略。(1)脑缺血所导致的神经细胞死亡不属于____________(填“细胞凋亡”或“细胞坏死”)。(2)干细胞是指动物和人体内少数具有____________能力的细胞。
(3)研究发现，M的线粒体可转移到缺氧损伤脑神经细胞(N)中，实现细胞供能机制的修复。为进一步探究M的线粒体转移对N的影响，进行了如下实验。
①第3组为正常对照组，请将实验补充完整：___________________________。
正常(或未受损)的脑神经细胞
②检测得到各组神经细胞内的ATP水平相对值如图。
由图分析比较可知，第1组神经细胞内ATP水平______________正常水平，第2组在实验中起________作用。③综合上述研究资料和实验结果，推测M对脑缺血损伤后恢复的可能作用机制： __________________________________________________________________________________________________________________________。
M的线粒体可转移到脑缺血神经细胞中，增加损伤细胞中线粒体数量，使有氧呼吸加强产生更多ATP，为损伤细胞的修复提供充足的能量
解析　(1)细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，而细胞坏死是由外界不利因素引起的细胞被动死亡，因此脑缺血所导致的神经细胞死亡属于细胞坏死。(2)干细胞是指动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。(3)①第3组为正常对照组，则培养的应该是正常脑神经细胞。②第3组的ATP水平属于正常水平，则第1组神经细胞内ATP水平高于正常水平；第2组在实验中起对照作用。③根据题述实验可知M的线粒体转移可提高缺氧损伤脑神经细胞(N)的ATP水平，由此可推测M对脑缺血损伤后恢复的可能作用机制为M的线粒体可转移到脑缺血神经细胞中，增加损伤细胞中线粒体数量，使有氧呼吸加强产生更多ATP，为损伤细胞的修复提供充足的能量。
(1)(必修1 P119)细胞分化：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)(必修1 P121)细胞的全能性：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。(3)(必修1 P121)干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。(4)(必修1 P126)细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，也常常被称为细胞程序性死亡。