2025高三一轮复习生物：细胞的分化、衰老、死亡 课件

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第4单元 细胞的生命历程第15讲 细胞的分化、衰老、死亡
2025年高考一轮复习
第15讲 细胞的分化、衰老、死亡
1.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。
必修1 分子与细胞 第6章 细胞的生命历程（第2、3节）
2.描述在正常情况下，细胞的衰老和死亡是一种自然的生理过程。
● 细胞的分化与细胞的全能性
● 细胞的衰老、死亡
多细胞生物体从小长大，不仅有细胞数量的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。即使在成熟的个体中，仍有一些细胞具有产生 的能力。
在胚胎发育的早期，各个细胞彼此相似，通过细胞的有丝分裂，细胞数量越来越多，与此同时，细胞逐渐向不同的方向分化。
构成人体的器官有四种组织，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织，这些组织又由一些相似的细胞构成。
这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
这些细胞在形态上相差很大，结构上也有区别，功能各不相同，但总体上都由细胞膜 、细胞质和细胞核组成。
这些细胞都源自早期胚胎中的一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？一种组织的细胞能否转变为其他组织的细胞？
与动物一样，同一个植物体也存在各不相同的细胞。
同一植物体的这些细胞也来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。
整个生命进程中， 时期达到最大限度；
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 的过程。
形成不同类型的组织和器官；
持久性：细胞分化是一种持久性变化；
不可逆性：分化后的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡；
普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
这是细胞中的基因 的结果。在个体发育过程中，不同种类细胞中的遗传信息的表达情况不同。
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。
细胞分化是否意味着细胞中遗传物质发生改变？为什么？
遗传物质DNA没有改变，不同组织的细胞共同来源于受精卵。
同样来自一个受精卵，且每个细胞都携带有相同的遗传信息，为什么还会出现差异？
不同类型细胞的mRNA和蛋白质不完全相同。
管家基因：在所有细胞都表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP合成酶基因；
奢侈基因：是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如红细胞中的血红蛋白基因。
无机盐、糖类、植物激素等
1958年，美国科学家斯图尔德做了以下实验：
结果发现：韧皮部细胞 → 细胞团 → 根、茎、叶 → 完整植株。
1．通过实验可以得出什么结论？
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体。
结果发现：韧皮部细胞→细胞团→根、茎、叶→完整植株。
2．如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已经高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
可以，植物细胞具有全能性。
科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵母细胞中，结果获得了新的个体。
将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？通过实验可以得出什么结论？
将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体。实验说明已分化的动物细胞不具有全能性，其细胞核仍具有全能性。
动物细胞核的全能性必须借助于卵母细胞才能表现出来。
通过以上两个实验表明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，这就是细胞的全能性。
指细胞经过 后，仍具有产生 有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
具有全能性的细胞有哪些？
①已分化的细胞：离体植物细胞、动物的体细胞核；
②未分化的细胞：受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞
细胞内含有形成完整个体的全套的遗传信息。
①植物：离体、适宜营养、激素等
②动物：将体细胞核与去核卵母细胞融合形成重构胚、适宜营养、激素等
①受精卵＞生殖细胞＞体细胞
③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
分化程度高的细胞，其全能性不一定低，如卵细胞。
应用植物组织培养技术：快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培养微型观赏植株，拯救濒危物种。
优点：繁殖周期短，繁殖速度快，不受季节限制，可实现工厂化生产。
在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术可以加速家畜遗传改良，促进优良畜群繁育；利用转基因克隆动物生产珍贵的医用蛋白；保护濒危物种，增加其存活数量；建立克隆特定疾病模型的动物，研究疾病机制，开发药物。
优点：繁殖速度快，可以产生基因型完全相同一批群体动物。
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，叫作干细胞。
①能够进行分裂，增加自身数量或更新细胞
②分化形成其他类型的细胞
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织、器官中。
存在部位：存在于早期胚胎
特点：可分化成成年动物体内任何一种类型的细胞，并有进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的可能；
存在部位：成体组织或器官内
特点：可分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力
诱导多能干细胞（iPS）
胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及到伦理问题，因此限制了其在医学上的应用。2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称它为诱导多能干细胞（iPS）。
制备方法：借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物来诱导形成iPS细胞。
制备细胞：成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞。
利用细胞开展疾病相关体外研究；
利用移植动物开展疾病相关研究。
④细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率 ，新陈代谢速率 。
①细胞膜 改变，使 降低
②细胞核的体积 ，核膜 ，染色质 、染色 。
③细胞内的 减少，细胞 ，体积 。
⑤细胞内的 逐渐积累，妨碍细胞内物质的 和 。
细胞衰老的过程是细胞的 和 发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
自由基：异常活泼的带电分子或基团。
特点：自由基含有未配对的电子，表现出高度的反应活泼性。
生命活动中细胞不断进行各种氧化反应，反应中容易产生自由基；
辐射或者有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基，如水电离辐射下会产生自由基。
端粒：每条染色体的 都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体，称为端粒。
端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤
每次细胞分裂后，端粒DNA序列会缩短一截
在细胞衰老过程中端粒逐渐变小
随分裂次数的增加，截短部分逐渐向内延伸
2009年，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。 人们最初研究染色体时，对于其末端是几乎“忽略”的，认为那里没有基因和酶，就算有，也不会对细胞的生长发挥很大作用。而此次获奖的研究内容，则从根本上改变了人们先入为主的对染色体的看法。 端粒就像一顶高帽子置于染色体头上，被科学家称作“生命时钟”。在新细胞中，细胞每分裂一次，端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞内侧基因受损，生命活动异常。伊丽莎白·布莱克本和杰克·绍斯塔克发现端粒的一种独特DNA序列能保护染色体免于退化。卡萝尔·格雷德和伊丽莎白·布莱克本则确定了端粒酶。 在正常成年人的几乎所有细胞中，端粒酶转为休眠状态。在胚胎干细胞等频繁分裂的细胞内，端粒酶处于活跃状态。 当端粒酶处于休眠状态时，细胞每分裂一次，端粒就短一些，直到细胞死亡。癌细胞通常能获得重新激活端粒酶的能力。“睡醒”后的端粒酶允许癌细胞无限复制，继而出现癌症的典型特征，即癌细胞“生生不息”。大约90%的癌细胞都有着不断增长的端粒以及相对来说数量较多的端粒酶。
从功能上看，端粒酶属于哪一种酶？
端粒酶可利用某段RNA序列作为模板合成端粒DNA，对端粒有延伸作用。
在精原细胞和肿瘤细胞中有较高的端粒酶活性，而正常体细胞中端粒酶的活性很低，呈抑制状态。
3.细胞衰老与个体衰老的关系
对 细胞生物来说，细胞的衰老 个体的衰老。
对 细胞生物来说，细胞的衰老 个体的衰老。
细胞水分减少，细胞萎缩，体积变小
细胞内酶（酪氨酸酶）的活性降低
细胞内色素（脂褐素）的累积
呼吸速率减慢、新陈代谢速率减慢
将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合；将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合。分别在体外培养。结果是前者不分裂，后者分裂旺盛。
在相同的条件下，分别单独培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表所示。
年龄越大的个体的体细胞可增殖代数越少，年龄越小的个体的体细胞可增殖代数越大；细胞核对细胞分裂的影响更大。
细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数增多，或者细胞进入衰老状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。
细胞衰老是人体内发生的正常的生命现象；
正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新；
机体中众多细胞及组织的衰老，就会引起人的衰老，出现免疫力下降，适应环境能力减弱等现象。
人体皮肤的生发层细胞不断分裂产生新的细胞替代衰老的细胞；
血液中的红细胞快速地更新，可以保障机体所需氧气的供应。
细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中 是细胞死亡的一种主要方式。
概念：由 所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。
人在胚胎时期经历有尾的阶段，后来尾部细胞死亡，尾才消失，蝌蚪的尾也是如此。
胎儿的手发育过程中，五个手指最初连在一起，后来指间细胞自动死亡，形成了成形的手指。
细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡。
①完成多细胞生物体完成正常发育；
③抵御外界各种因素的干扰。
清除受损、突变、衰老的细胞
清除被病原体感染的细胞
凋亡不足：肿瘤的发生、某些自身免疫疾病
凋亡过度：帕金森病、阿尔兹海默症、再生障碍性贫血等。
概念：在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
判断下列过程是凋亡还是坏死。
（1）在胚胎发育时期清除多余的细胞建成器官。（2）胎儿尾的消失，手的发育，蝌蚪尾的消失。（3）在成体中，细胞衰老死亡后的自然更新。（4）被病原体感染的细胞被吞噬细胞清除。（5）细胞被病原体感染而死亡。（6）身体被烫伤，皮肤细胞死亡。（7）某人因长期吸烟，导致肺部局部细胞病变死亡。
概念：在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体的降解后再利用，这就是细胞自噬。
①营养缺乏条件下，通过细胞自噬可以获得维持生存所需要的物质和能量。
②细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。
①获得维持生存所需的物质和能量；②清除受损或衰老的细胞器，及感染的微生物和毒素，维持细胞内部环境的稳定。
有些激烈的细胞自噬，可能会诱导细胞凋亡。
知识拓展 难点透析
体细胞克隆猴的诞生过程
显微镜下的秀丽隐杆线虫
秀丽隐杆线虫长1mm，成虫总共只有959个体细胞，通体透明，易于观察个体的整个发育过程。
秀丽隐杆线虫的生命周期
在发育成熟的过程中，该线虫有131个细胞将通过细胞凋亡的方式被去除。
生命周期只有3.5天，这就使不间断观察并追踪每个细胞的演变称为可能。
链接高考 真题演练
1. （2024·黑吉辽）手术切除大鼠部分肝脏后，残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖；肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞，使肝脏恢复到原来的体积。下列叙述错误的是（ ）A.肝细胞增殖过程中，需要进行DNA复制B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达D.卵圆细胞能形成新的肝细胞，证明其具有全能性
【解析】肝细胞增殖时，需要通过有丝分裂增加细胞数目，有丝分裂前的间期会发生DNA复制，A正确；肝细胞的自然更新，必然伴随着细胞分裂、衰老和凋亡，B正确；细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果，C正确；卵圆细胞能形成新的肝细胞，但并未产生完整有机体，也未分化形成其他各种细胞，D错误。
2. （2024·甘肃卷）某研究团队发现，小鼠在禁食一段时间后，细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体，随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体，最终脂质小滴在溶酶体内被降解，关于细胞自噬，下列叙述错误的是（ ）
A. 饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢，使细胞获得所需的物质和能量B.当细胞长时间处于饥饿状态时，过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激反应
【解析】从题干内容分析可知，饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢，使细胞获得所需的物质和能量，A正确；处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得生存所需物质和能量，有的激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡，B正确；溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的，C错误；细胞在受损伤、微生物入侵或细胞衰老时发生细胞自噬，是为了适应环境，维持基本的生命活动，D正确。
3. （2024·湖北卷）苏云金杆菌产生的Bt毒蛋白，被棉铃虫吞噬后活化，再与肠道细胞表面受体结合，形成复合体插入细胞膜中，直接导致细胞膜穿孔，细胞内含物流出，直至细胞死亡。科学家将编码Bt毒蛋白的基因转入棉花植株，获得的转基因棉花能有效防控棉铃虫的危害。
（1）Bt毒蛋白引起的细胞死亡属于 （填“细胞坏死”或“细胞凋亡”）。（2）如果转基因棉花植株中Bt毒蛋白含量偏低，取食后的棉铃虫可通过激活肠肝细胞分裂和 产生新的肠道细胞，修复损伤的肠道，由此导致杀虫效果下降。请据此提出一项可提高转基因棉花杀虫效果的改进思路： 。
将抑制细胞分裂、分化的基因也导入到棉花中/提高Bt毒蛋白基因的表达量
（3）在Bt毒蛋白的长期选择作用下，种群中具有抗性的棉铃虫存活的可能原因是：肠道细胞表面受体蛋白的 或 发生变化，导致棉铃虫对Bt毒蛋白产生抗性。（4）将Bt毒蛋白转基因棉花与非转基因棉花混种，可以延缓棉铃虫对转基因棉花产生抗性，原因是： 。
【分析】抗性产生的原因：自然选择使种群基因频率发生定向改变，即转基因棉花的选择使得棉铃虫的抗性基因频率升高（含有抗性基因可存活下来），通过混种可以降低转基因棉花对棉铃虫的抗性选择。
避免棉铃虫的抗性基因频率增长过快