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【備考2023】高中生物新教材一輪復習學案
第13講　細胞的分化、衰老和死亡
[素養目標]
舉例說明細胞的分化、衰老、死亡等生命現象，提倡健康的生活方式。(生命觀念、社會責任)
　細胞的分化及全能性
1．細胞的分化
[提醒]　同一個體的不同細胞中的遺傳物質數量不一定相等
同一個體不同細胞的細胞核中遺傳物質數量相等，細胞質中由于細胞分化導致線粒體、葉綠體等數量不等，因此細胞質中的DNA數量有所差別。
2．細胞的全能性
(1)細胞全能性：細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。
(2)植物細胞的全能性
(3)動物細胞細胞核的全能性
(4)干細胞
1．(必修1 P118“思考·討論”)同一人體內的上皮細胞、骨骼肌細胞、軟骨細胞、神經細胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的細胞。(√)
2．(必修1 P119正文)肌細胞與紅細胞中的基因、mRNA、蛋白質均不同。(×)
3．(必修1 P121正文)利用植物組織培養技術快速繁殖花卉、蔬菜的原理是植物體細胞的全能性。(√)
4．(必修1 P121正文)非洲爪蟾的蝌蚪腸上皮細胞核移植實驗證明了動物體細胞具有全能性。(×)
5．(必修1 P121正文)臍帶血中含有大量的干細胞，可以培養并分化成人體的各種血細胞。(√)
必修1 P119正文拓展：一般來說，分化的細胞將一直保持分化后的狀態，直至死亡。在什么條件下，這些分化的細胞不再保持分化后的狀態呢？
提示：在離體人工培養條件下，高度分化的細胞能夠脫分化恢復分裂和分化能力。
1．細胞分化的七個關鍵點[科學思維]
(1)細胞分化的標志
(2)細胞分化的實質
細胞分化的實質就是不同種類的細胞中遺傳信息的執行情況不同，即基因的選擇性表達。
(3)細胞分裂與細胞分化的區別和聯系
(4)分化細胞表達的基因
(5)細胞分化的“變”與“不變”
(6)細胞分化過程中遵循的中心法則
(7)并非所有干細胞都要發生分化
干細胞分裂后一部分細胞發生分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細胞本身的自我更新。
2．細胞分化與全能性的比較[科學思維]
項目 細胞分化 細胞全能性
原因 細胞內基因選擇性表達 含有本物種全套遺傳信息
結果 形成形態、結構、功能不同的細胞 形成完整有機體或其他各種細胞
大小比較 細胞分化程度有高低之分：體細胞＞生殖細胞＞受精卵 細胞全能性有大小之分：受精卵＞生殖細胞＞體細胞
關系 ①細胞分化不會導致遺傳物質改變，已分化的細胞都含有保持本物種遺傳特性所需要的全套遺傳物質，因而都具有全能性； ②一般來說，細胞分化程度越高，全能性越難以表達；細胞分化程度越低，全能性就越高
突破點1　圍繞細胞分化的理解與分析，考查生命觀念
1．下列關于人體內細胞分化的敘述，錯誤的是(　　)
A．細胞分化是基因在不同時間或空間選擇性表達的結果
B．細胞分化使細胞功能專門化，提高了各項生理功能的效率
C．細胞內合成了血紅蛋白是造血干細胞分化為紅細胞的標志
D．胚胎干細胞、成肌細胞及造血干細胞的分化程度依次降低
解析：胚胎干細胞是全能干細胞，造血干細胞是多能干細胞，成肌細胞是專能干細胞，可見，胚胎干細胞、造血干細胞及成肌細胞的分化程度依次升高，D錯誤。
答案：D
2．下列數據是人體部分器官中所表達基因的數目，有關敘述正確的是(　　)
器官或細胞 眼 唾液腺 皮膚 甲狀腺 血細胞 心臟
所表達基因的數目 1 932 186 3 043 2 381 23 505 9 400
A.人體各器官所表達的基因數目不同，種類也完全不同
B．血細胞所表達的基因數目最多，說明其遺傳物質相對含量較高
C．人體各器官表達的基因數目有差異，說明不同細胞內所含基因不同
D．不同功能的細胞表達的基因不相同，這與細胞具有不同功能相適應
解析：人體各器官所表達的基因種類有所不同，而不是完全不同，如人體所有器官都表達呼吸酶基因，A錯誤；由同一個受精卵發育而來的各個細胞含有相同的基因，故人體所有體細胞中遺傳物質的相對含量相同，B、C錯誤。
答案：D
突破點2　圍繞對細胞全能性與干細胞的理解與分析，考查生命觀念
3．有關細胞全能性的敘述，正確的是(　　)
A．植物體只有體細胞才具有發育成完整個體所必需的全套基因
B．高度分化的植物細胞只有處于離體狀態時才有可能表現出全能性
C．植物體內某些體細胞沒有表現出全能性，其原因是所含基因發生了改變
D．將紫色糯性玉米種子培育成植株，可反映植物種子具有全能性
解析：植物體的體細胞和生殖細胞都具有發育成完整個體所必需的全套基因，A錯誤；植物體內某些體細胞沒有表現出全能性，其原因是基因的選擇性表達，而不是所含基因發生了改變，C錯誤；將紫色糯性玉米種子培育成植株，屬于植物的自然生長過程，不能反映植物種子具有全能性，D錯誤。
答案：B
4．(多選)人體骨髓中存在少量屬于多能干細胞的間充質干細胞(MSC)，如圖為MSC分裂、分化成多種組織細胞的示意圖，下列敘述正確的是(　　)
A．組織細胞中的DNA和RNA與MSC中的相同
B．MSC不斷增殖分化，所以與組織細胞相比不易衰老
C．MSC中的基因都不能表達時，該細胞開始凋亡
D．不同誘導因素使MSC分化形成不同類型的細胞
解析：人體不同組織細胞中的DNA與MSC中的相同，因組織細胞與MSC中表達的基因種類不完全相同，故組織細胞中的RNA與MSC中的不完全相同，A錯誤；MSC細胞分化程度較低，所以比組織細胞更不易衰老，B正確；細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命的過程，在凋亡過程中，促使細胞凋亡的基因需要表達，C錯誤；不同誘導因素可使MSC分化形成不同類型的細胞，D正確。
答案：BD
(1)“三看”法確認細胞“全能性”
(2)“四看”法判斷細胞分化
1．人的胰島B細胞和神經細胞的核基因的種類和數量是相同的，請分析原因。
提示：人的胰島B細胞和神經細胞都來源于受精卵的有絲分裂和細胞分化，有絲分裂和細胞分化都不會改變核遺傳物質。
2．可否用肌細胞代替干細胞在體外培育出組織、器官用于器官移植等，實現對臨床疾病的治療？說明理由。
提示：不能。動物細胞特別是高等動物細胞隨著胚胎的發育，細胞分化潛能變窄。肌細胞是已分化的細胞，它通常不能轉化為其他類型的細胞，因而不能用肌細胞代替干細胞在體外培育組織和器官。
　細胞的衰老和死亡
1．細胞衰老
(1)特征
[提醒]　老年人頭發變白≠白化病
老年人頭發變白與白化病的白發機理不同。老年人頭發變白是酪氨酸酶活性降低，合成的黑色素減少所致；而白化病病人的白發是由于病人體內缺少酪氨酸酶。
(2)原因
①自由基學說
②端粒學說
(3)細胞衰老與個體衰老的關系
(4)意義：細胞衰老是人體內發生的正常生命現象，正常的細胞衰老有利于機體更好地實現自我更新。
2．細胞死亡
1．(必修1 P123圖6 8)衰老細胞內染色質收縮、染色加深，這樣會影響DNA復制和轉錄。(√)
2．(必修1 P124正文)對單細胞生物來說，細胞的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡。(√)
3．(必修1 P125正文)正常的細胞衰老有利于機體更好地實現自我更新。(√)
4．(必修1 P126正文)細胞凋亡受基因調控，不利于個體生長發育。(×)
5．(必修1 P126正文)蝌蚪尾的消失、被病原體感染的細胞的清除屬于細胞凋亡。(√)
1．必修1 P127“思維訓練”拓展：有人認為“細胞壽命與細胞分裂能力之間有明顯對應關系——壽命越短的細胞，其分裂能力一定越強”，你認為題表數據是否支持上述觀點？請分析說明。
提示：不支持。表中數據顯示，細胞的壽命與分裂能力無明顯對應關系。壽命短的細胞不一定能分裂(如白細胞)，壽命長的細胞可能能分裂(如平滑肌細胞)。
2．必修1 P127“拓展應用”：同樣是血細胞，白細胞與紅細胞的功能不同，凋亡的速率也不一樣，白細胞凋亡的速率比紅細胞快得多。細胞凋亡的速率與它們的功能有關系嗎？請結合這一實例說明細胞凋亡的生物學意義。
提示：細胞凋亡的速率與它們的功能有關系。因為白細胞的功能是吞噬病菌等，所以白細胞凋亡的速率很快。細胞凋亡不僅保證了多細胞生物個體發育的正常進行，而且在維持生物體內部環境的穩定、抵御外界各種因素的干擾方面也都起著非常關鍵的作用。
1．細胞自噬與細胞凋亡[結構與功能觀]
(1)細胞自噬
①概念：在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結構等，通過溶酶體降解后再利用，這就是細胞自噬。
②意義：a.處于營養缺乏條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量；b.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，從而維持細胞內部環境的穩定；c.人類許多疾病的發生，可能與細胞自噬發生障礙有關，細胞自噬機制的研究對許多疾病的防治有重要意義。
(2)細胞凋亡
①概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。
②機理
(3)二者的區別與聯系
①形態學上的區別：凋亡會使染色質固縮，染色加深，細胞膜內陷形成凋亡小體，最后細胞解體；自噬是形成雙層膜的自噬泡，包裹細胞質內的物質，然后與溶酶體融合消化掉內容物。
②生理意義上的區別：凋亡是正常的細胞死亡途徑，凋亡后，細胞必定死亡；自噬只是細胞在高脅迫的環境中的一種應急機制，旨在為自身提供營養或者降解錯誤折疊的蛋白等，不一定引起死亡。
③聯系：有些激烈的細胞自噬，可能誘導細胞凋亡。
2．細胞分化、衰老、凋亡、壞死的比較[科學思維]
實質 遺傳物質的變化 結果 對機體 的影響
細胞分化 基因的選擇性表達 遺傳物質不發生改變　　 形成不同組織、器官 有利
細胞衰老 內因和外因共同作用的結果 遺傳物質可能發生改變 細胞走向死亡 有利
細胞凋亡 由遺傳機制決定的程序性調控 遺傳物質不發生改變　　 細胞走向死亡 有利
細胞壞死 電、熱、冷、機械等不利因素引起的，不受基因控制 遺傳物質不發生改變 細胞走向死亡，同時傷害周圍細胞，引發炎癥等 有害
突破點1　
1．細胞衰老時，一部分發生衰老的細胞會被機體自身清除，但另一些衰老的細胞會隨著時間的推移在體內積累增多，并分泌一些免疫刺激因子，導致低水平炎癥，進而引起周圍組織細胞衰老或癌變。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．衰老的細胞內水分減少，細胞核體積增大
B．細胞衰老時，細胞核中的染色質收縮、染色加深
C．低水平炎癥的發生可促進機體對衰老細胞的清除
D．衰老細胞的細胞膜通透性改變，物質運輸功能降低
解析：水分減少，細胞核體積增大屬于細胞衰老的特征，A正確；細胞衰老時，細胞核中的核膜內折，染色質收縮、染色加深，B正確；低水平炎癥的發生會引起周圍組織細胞衰老或癌變，不能促進機體對衰老細胞的清除，C錯誤；衰老細胞的細胞膜通透性改變，使物質運輸功能降低，D正確。
答案：C
2．自由基學說是一種細胞衰老假說。如圖是自由基學說示意圖，下列有關敘述正確的是(　　)
A．過程②①引起的作用效果屬于負反饋調節
B．若過程③使酪氨酸酶活性降低，將引起白化病
C．若過程③使細胞膜上葡萄糖的載體活性下降，葡萄糖將會自由進出細胞
D．過程④可能導致細胞膜上的蛋白質種類或數量發生改變
解析：自由基攻擊磷脂分子會產生更多的自由基，該過程屬于正反饋調節，A項錯誤；白化病是由基因突變導致酪氨酸酶不能合成引起的，在全身所有相關細胞內酪氨酸酶都缺失，而自由基攻擊導致的酪氨酸酶活性下降只發生在局部細胞內，B項錯誤；細胞膜上的葡萄糖載體蛋白能運送葡萄糖進入細胞，若載體活性下降，則葡萄糖進入細胞的速率會減慢，C項錯誤；過程④自由基攻擊DNA可能會引起基因突變，基因突變可能會導致蛋白質種類或數量發生改變，D項正確。
答案：D
突破點2　圍繞細胞的死亡，考查生命觀念與社會責任
3．下列關于細胞凋亡的敘述，不正確的是(　　)
A．一般情況下，細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控
B．細胞凋亡是在不利因素影響下，由細胞正常代謝受損或中斷引起的
C．脊椎動物神經系統在發育過程中約有50%的細胞凋亡，說明細胞凋亡對多細胞生物體完成正常發育起著非常關鍵的作用
D．白細胞凋亡的速率比紅細胞快，說明細胞凋亡的速率與細胞的功能有關
解析：細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命活動的過程。在不利因素影響下，由細胞正常代謝受損或中斷引起的細胞損傷和死亡是細胞壞死，B錯誤。
答案：B
4．(多選)下面為動物機體的細胞凋亡及清除示意圖。據圖分析，下列相關敘述正確的是(　　)
―→
A．①過程表明細胞凋亡是特異性的，體現了生物膜的信息傳遞功能
B．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
C．細胞凋亡過程中有新蛋白質合成體現了基因的選擇性表達
D．凋亡相關基因也存在于分裂旺盛的細胞中，對動物完成正常發育發揮重要作用
解析：分析題圖可知，①是凋亡誘導因子與膜受體結合，受體具有特異性，因此①過程表明細胞凋亡是特異性的，體現了生物膜的信息傳遞功能，A項正確；分析題圖可知，細胞凋亡是細胞的編程性死亡，是主動死亡的過程，B項錯誤；細胞凋亡過程中有新蛋白質合成，體現了基因的選擇性表達，C項正確；凋亡相關基因是機體固有的，在動物生長發育過程中的不同時期表達，發揮重要作用，D項正確。
答案：ACD
1．細胞衰老過程中細胞代謝會減慢，原因有______________________。
提示：水分減少，多種酶活性降低，細胞膜通透性改變，染色質收縮等
2．老年人體內有沒有幼嫩的細胞？年輕人的體內有沒有衰老的細胞？
提示：老年人體內仍會有幼嫩的細胞，如精原細胞仍能增殖產生精子、造血干細胞一生都能增殖產生各種類型的血細胞；年輕人體內也有衰老的細胞，如皮膚表皮細胞衰老形成角質層細胞，最后細胞凋亡、脫落。
[構建知識網絡]
[強化生命觀念]
1．細胞分化：在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。
2．細胞的全能性：細胞經分裂和分化后，仍然具有產生完整有機體或分化成各種細胞的潛能和特性。
3．干細胞：動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞。
4．細胞凋亡：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，也常常被稱為細胞程序性死亡。
5．細胞分化的實質是基因的選擇性表達，即在個體發育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同。
6．細胞分化的意義：①是個體發育的基礎；②使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高生物體各種生理功能的效率。
7．在成熟的生物體中，細胞的自然更新，某些被病原體感染的細胞的清除，也是通過細胞凋亡完成的。
真題再現　感悟考情
1．(2021·廣東卷)研究表明，激活某種蛋白激酶PKR，可誘導被病毒感染的細胞發生凋亡。下列敘述正確的是(　　)
A．上述病毒感染的細胞凋亡后其功能可恢復
B．上述病毒感染細胞的凋亡不是程序性死亡
C．上述病毒感染細胞的凋亡過程不受基因控制
D．PKR激活劑可作為潛在的抗病毒藥物加以研究
解析：被病毒感染的細胞凋亡后，其功能不可恢復，A錯誤；由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控，因此它是一種程序性死亡，B錯誤；細胞凋亡過程受基因控制，C錯誤；PKR激活劑可以激活蛋白激酶PKR，蛋白激酶PKR能誘導被病毒感染的細胞發生凋亡，使病毒失去藏身之所，進而使病毒被免疫系統消滅清除，所以PKR激活劑可作為潛在的抗病毒藥物進行研究，D正確。
答案：D
2．(2021·河北卷)關于細胞生命歷程的敘述，錯誤的是(　　)
A．細胞凋亡過程中不需要新合成蛋白質
B．清除細胞內過多的自由基有助于延緩細胞衰老
C．紫外線照射導致的DNA損傷是皮膚癌發生的原因之一
D．已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性
解析：細胞凋亡是由基因控制的細胞自動結束生命活動的過程，具體體現在相關基因控制一些水解酶的合成，A錯誤；細胞衰老的自由基學說認為，自由基是引起細胞衰老的因素之一，清除細胞內過多的自由基有助于延緩細胞的衰老，B正確；紫外線、X射線及其他輻射可以通過損傷細胞的DNA引起皮膚細胞癌變，C正確；已分化的動物細胞全能性表達困難，但若將已分化的動物細胞的細胞核移植到去核卵母細胞中，其可表達全能性，這說明已分化的動物細胞的細胞核具有全能性，D正確。
答案：A
3．(2021·浙江卷)將蝌蚪腸細胞的細胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”發育成正常的蝌蚪，而單獨培養腸細胞卻不能發育成蝌蚪。下列敘述錯誤的是(　　)
A．腸細胞不能表達全能性是受某些物質的限制
B．“合子”第一次分裂后形成的細胞已失去全能性
C．“合子”發育成正常蝌蚪的過程中伴隨著細胞分化
D．細胞核具有全能性是由于其含有該物種的全套基因
解析：動物細胞在分化過程中，細胞內的物質組成和化學成分發生了改變，導致動物體細胞受某些物質的限制而不能表達出全能性，A正確；“合子”發育即胚胎發育，在胚胎發育的早期(如卵裂期)，細胞還沒有分化，胚胎細胞仍然具有全能性，B錯誤；“合子”發育成正常蝌蚪的過程中伴隨著細胞分化，C正確；動物細胞核具有全能性，其根本原因是細胞核內含有該物種的全套基因，D正確。
答案：B
4．(2020·江蘇卷)下列關于細胞生命活動的敘述，正確的是(　　)
A．高度分化的細胞執行特定的功能，不能再分裂增殖
B．癌變細胞內發生變異的基因都不再表達
C．正常組織細胞在體外長時間培養，一般會走向衰老
D．凋亡細胞內有活躍的基因表達，主動引導走向壞死
解析：高度分化的細胞也可以進行增殖，如精原細胞等，A項錯誤；癌變細胞內已變異的基因也可以表達，使細胞表現出癌細胞的特征，B項錯誤；正常組織細胞長時間在體外培養，一般會走向衰老，C項正確；細胞凋亡是由基因控制的細胞程序性死亡，不是細胞壞死，D項錯誤。
答案：C
5．(2020·海南卷)下列關于人體造血干細胞的敘述，錯誤的是(　　)
A．造血干細胞比胚胎干細胞的分化程度高
B．造血干細胞分化產生的B細胞在胸腺中發育成熟
C．造血干細胞可不斷增殖和分化，捐獻造血干細胞不影響人體健康
D．造血干細胞移植是治療白血病的有效手段
解析：造血干細胞可以分化成紅細胞、白細胞和血小板，胚胎干細胞可以分化為任何一種組織細胞，所以造血干細胞分化程度更高，A正確；造血干細胞分化產生的T細胞在胸腺中發育成熟，B細胞在骨髓中成熟，B錯誤；骨髓中的造血干細胞可不斷增殖和分化，捐獻后可以由分裂得到補充，所以捐獻造血干細胞不影響人體健康，C正確；造血干細胞移植可以取代白血病患者病變的造血干細胞，是治療白血病的有效手段，D正確。
答案：B

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