1、第四章 细胞增殖、分化、衰老和死亡 第二节 细胞分化、衰老和死亡 课标内容要求核心素养对接 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的分化，形成了复杂的多细胞生物体。1生命观念利用结构和功能观，说明细胞分化的实质和意义，以及衰老的特征。2科学思维通过比较和分类，明确不同细胞全能性大小的不同，以及细胞死亡方式的不同。3社会责任关注我国的老龄化问题。必 备 知 识 聚 焦 概 念 一、细胞分化和细胞全能性 1细胞分化形成复杂的多细胞生物体(1)细胞分化概念：在个体发育中，由_细胞经细胞分裂产生的_细胞，在_和_上逐渐发生_的过程，称为细胞分化。一个或一种子代形态结构生理功能稳定性
2、差异(2)细胞分化实例 骨髓中_细胞分裂产生的细胞发生_，形成_、_和多种_。在被子植物中，叶表皮细胞外侧有_，具有_作用；叶肉细胞内有大量的_，能进行光合作用；营养组织细胞能_营养物质；_组织参与营养物质的运输。造血干特异性变化红细胞血小板白细胞角质层保护叶绿体储藏输导(3)细胞分化特点 细胞分化是一种_的变化。一般来说，分化后的细胞将一直保持_的状态，直到死亡。细胞分化是生物界_的生命现象，是生物体_的基础。持久性分化后普遍存在发育(4)细胞分化意义 在个体发育中，细胞分化能_细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种_和_，执行不同的_，从而有利于_各种生命活动的效率。增加组织器
3、官生理功能提高2分化后的细胞仍然具有全能性(1)1902 年，德国植物学家哈伯兰特预言：离体的植物细胞既然具有_，那么，在一定条件下应该能发育成为完整的植物体。(2)1958 年，美国植物学家_等人，证实了哈伯兰特 50多年前的预言，即_。本物种全套遗传信息斯图尔德离体的植物细胞能发育成完整的植物体(3)植 物 细 胞 具 有 全 能 性：_ 的 植 物 细 胞 仍 然 具 有_的能力，即植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，仍然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。(4)高 等 动 物 已 分 化 的 体 细 胞 的 细 胞 核 仍 然 保 持 着_，是具有全能
4、性的。高度分化发育成完整植株全套的遗传物质二、细胞衰老和细胞死亡 1细胞衰老(1)定义：细胞衰老是一系列复杂的_过程，发生的变化最终反映在细胞的_和_上。生理生化反应形态结构生理功能(2)特征 细胞_，细胞内的水分_，体积_。细胞核体积_，核膜_，_固缩。细胞质膜通透性_，物质运输功能_。细胞内_降低，_减慢，_逐渐积累。细胞内_和_受阻。萎缩减少变小增大皱折染色质改变降低多种酶的活性代谢速率色素物质交换信息传递(3)细胞衰老机制的学说 端粒学说 a端粒是真核生物_，能维持染色体的_。b端粒酶是细胞中一种_的酶，可以_细胞的衰老。c端粒学说：每次细胞分裂后，_就会缩短一截，随着细胞分裂次数的增
5、多，_不断缩短，当_到一定程度时，细胞就无法_，从而导致_。染色体末端的DNA重复序列稳定性延长端粒延缓端粒DNA序列端粒端粒长度缩短继续分裂细胞衰老与死亡自由基学说 细胞内活泼的_在氧化反应中会产生大量的_。自由基常带有_，表现出高度的_，会攻击和破坏细胞内各种具有_的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的_时，又会产生许多新的_，这些自由基将会参与攻击_，如_，最终导致细胞衰老。带电分子或基团自由基未配对的电子反应活跃性正常功能磷脂分子自由基其他生物分子DNA或蛋白质分子2细胞死亡(1)细胞程序性死亡 研究发现，不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常情况下，细胞死亡往往受细胞内_决定的“死亡程
6、序”控制，是一个_的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。遗传机制主动而非被动(2)细胞死亡方式：细胞自噬导致的_、细胞_和细胞_。细胞自噬是细胞通过_(动物)或_(_和植物)与_包裹的细胞_融合，从而降解_的过程。细胞坏死多为细胞在强烈的_因素或_因素作用下受到严重损伤，引起_的过程，表现为细胞_、_和_破裂、细胞_等。细胞凋亡是由_所决定的细胞_的过程。自噬性细胞死亡坏死凋亡溶酶体液泡 酵母菌双层膜自身物质细胞自身物质理化生物自身死亡胀大 核膜细胞质膜内容物外溢基因自动结束生命(3)对生物个体的_、生命活动_的维持以及_外界各种因素的_等，细胞程序性死亡具有重要作用。正常发育稳定状
7、态抵御干扰判断对错(正确的打“”，错误的打“”)1细胞分化是一种持久性的变化，一般分化后的细胞将一直保持分化后的状态。()2细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。()3植物组织培养说明高度分化的植物细胞具有全能性。()4干细胞具有分裂和分化能力。()5细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。()6细胞凋亡和细胞坏死的本质是一回事。()7生物体都存在着细胞衰老的现象。()8端粒受损可能会导致细胞衰老。()提示：1 2 细胞分化发生在整个生命进程中。3 4 5 细胞凋亡是由基因控制的。6 细胞凋亡是由基因控制的，细胞坏死是不利的因素引起的，两者的本质不同。7 8 关 键 能 力 突 破 重 难 细胞分
8、化和细胞全能性 1细胞分化(1)过程 概念图 模式图(2)基础：各种细胞具有完全相同的遗传物质，即携带有本物种的全部遗传信息。(3)特点归纳 持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中。稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。不变性：分化后的细胞内的遗传物质并未发生变化。细胞分化的实质就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同细胞中遗传信息的执行情况不同，控制合成的蛋白质不同。细胞分化的实质就是基因的选择性表达。如图：2细胞分裂和细胞分化(1)区别 比较项目细胞分裂细胞分化 时间从受精卵开始发生在整个
9、生命进程中 结果细胞数目增多，生成相同的细胞细胞种类增多。生成不同的细胞，形成组织和器官 意义多细胞生物个体形成以及生长发育的需要；单细胞生物形成新个体的需要；保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性是生物体发育的基础；细胞分化能增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官，执行不同的生理功能，有利于提高各种生命活动的效率(2)联系 细胞分裂是细胞分化的基础，细胞的分裂与分化往往是相伴相随的。随着细胞分化程度的增大，细胞的分裂能力逐渐下降。3细胞分化和细胞的全能性的比较 细胞分化细胞的全能性 原因 细胞内基因选择性表达含有本物种全套遗传物质特点持久性稳定性和不可逆性：一般来说，
10、分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡普遍性：在生物界中普遍存在不变性高度分化的植物体细胞具有全能性动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性结果形成形态、结构、功能不同的细胞群形成新的个体 大小比较细胞分化程度有高低之分，如体细胞生殖细胞受精卵细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵生殖细胞体细胞 联系两者的遗传物质都不发生改变已分化的细胞仍然保持全能性一般情况下，分化程度越高，全能性相对越低 细胞分化与细胞全能性易错辨析(1)多细胞生物的个体发育离不开细胞的分化，但细胞分化后的不同细胞中核 DNA 相同，蛋白质一般不同。细胞分化过程中，改变的是细胞的形态、结构、功能，不变的是
11、细胞内的遗传物质。(2)细胞分化不改变细胞数目，却导致细胞种类增多。(3)细胞全能性的体现以产生个体为标志，若无个体产生，不能体现全能性。(4)细胞全能性表达的条件是离体、一定的营养物质和适宜的环境条件等。4植物组织培养的过程(1)材料：离体的细胞、组织或器官。(2)条件：脱离母体；一定的营养物质(水、无机盐、糖类等物质)；激素，主要是生长素和细胞分裂素；适宜的环境(温度、pH 等)。(3)理论基础：植物细胞的全能性。(4)过程：离体的细胞、组织或器官 脱分化愈伤组织(未分化)再分化胚状体(已分化)幼苗新植株(1)愈伤组织：一个没有分化的细胞团块。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，液泡比较大，细
12、胞无固定形状。愈伤组织可经过进一步诱导再分化，长出根、叶、芽、茎，形成完整植株。(2)胚状体：愈伤组织经再分化后形成的具有类似于胚芽、胚轴、胚根的结构，能进一步发育成完整植株。1如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程，下列相关叙述错误的是()Aa 过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率提高 Bb 过程是细胞增殖，该过程是 c 过程的基础 Cc 过程是细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达 D三种血细胞一般不会再变成细胞或 A a 过程引起细胞体积增大，所以为细胞生长，细胞体积变大后细胞表面积与体积的比值变小，所以细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A 错误；b、c 过程分别
13、是细胞增殖与细胞分化，细胞增殖是细胞分化的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果，B、C 正确；细胞分化一般是不可逆的，所以三种血细胞一般不会再变成细胞或，D 正确。2下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程的是()A玉米种子萌发长成新植株 B小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞 C小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株 D 细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整新个体的潜能。选项 A 所述内容是细胞分化；全能性表达的结果是得到完整新个体；由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”，花粉属于生殖细胞；胡萝卜根韧皮部细胞是已分化的细胞，经组织培养
14、后得到了完整的新植株，故 D 正确。细胞衰老和细胞死亡 1对细胞衰老的理解 通过以上图示更能说明组成结构功能的关系。衰老细胞的结构行使正常功能的能力降低。从分子水平上看，有用的功能分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。2细胞凋亡与细胞坏死 细胞坏死细胞凋亡 原因细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤由基因所决定的细胞自动结束生命 过程染色质不发生凝集，线粒体膨大细胞质膜破损，破碎的细胞器、染色质片段释放出去解体后释放细胞内容物细胞凋亡开始，细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、分离并沿核膜分布，细胞发生皱缩凋亡中的细胞，细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片，形成凋亡小体凋亡小体被吞噬细胞吞噬
15、 影响或意义对周围细胞产生伤害，并引发炎症反应影响：细胞的内容物没有释放到细胞外，不会导致炎症意义：清除被病原体感染的细胞；在生物个体发育过程中具有重要作用 深化探究：1根据自由基学说，自由基攻击磷脂分子，引发雪崩式的反应，对膜损伤比较大，据此可判断人体细胞中哪些细胞器不会受自由基的影响？提示：核糖体和中心体。2并指形成的可能原因是什么？提示：在胚胎发育过程中，手指细胞出现不正常的凋亡，导致出现并指。1下图是动物体内细胞凋亡和细胞坏死的过程示意图。细胞凋亡时，细胞崩溃，分解成多个凋亡小体。下列叙述正确的是()A坏死细胞和凋亡细胞的内容物都会释放到内环境中 B凋亡小体出现的根本原因是细胞中相关凋
16、亡基因的表达 C细胞凋亡和细胞坏死都受环境的影响，不受机体控制 D细胞凋亡只发生在个体发育的特定时期，而细胞坏死在任何时期都能发生 B 由图示可知，凋亡细胞的内容物在凋亡小体内被溶酶体水解吸收；细胞凋亡受基因的调控，为细胞程序性死亡，凋亡小体出现的根本原因是细胞中相关凋亡基因的表达；细胞凋亡发生在个体发育的各个阶段，细胞坏死是由外界环境因素引起的，任何时期都能发生。2(多选)下列关于细胞衰老的叙述，正确的是()A细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程 B白化病病人的头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致 C衰老细胞的细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低 D衰老细
17、胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速率减慢 ACD 细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，A 项正确；老年人头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致；白化病是由酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一种遗传病，患者的皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障碍，B项错误；细胞衰老的主要特征之一是细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低，C 项正确；衰老细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速率减慢，D 项正确。课堂小结知识网络构建核心语句背诵 1.在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。2.高度分化的植物细胞仍然具
18、有发育成完整植株的能力，即植物细胞具有全能性。3高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。4.细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。5.有关细胞衰老机制的学说有多种，如端粒学说和自由基学说。6不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常情况下，细胞死亡往往受细胞内遗传机制决定的“死亡程序”控制，是一个主动而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。7.细胞死亡方式主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。8.对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰等，细胞程序性死
19、亡具有重要作用。课 堂 检 测 巩 固 素 能 1造血干细胞分化为血细胞的实质是()A蛋白质种类和数目的改变 B细胞的形态、结构和功能发生改变 C基因的选择性表达 D细胞亚显微结构的改变 C 细胞分化并不改变细胞原有的基因组成，表观上看是蛋白质的种类、数量，细胞器种类等发生变化，实质上是基因的选择性表达。2(多选)下列有关细胞分化和细胞全能性的叙述，正确的是()A细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生理功能的效率 B细胞分化使细胞类型和细胞数目增多 C上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，因此它们的全能性高低应该相同 D水稻种子萌发长成新植株不能体现植物细胞的全能性 AD 细胞分
20、化是细胞内基因的选择性表达，使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生理功能的效率，A 正确；细胞分化使细胞类型增多，细胞数目没有增多，B 错误；上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，但是早期胚胎细胞的全能性高于上皮细胞，C错误；水稻种子萌发长成新植株属于自然生长过程，不能体现植物细胞的全能性，D 正确。3下列有关细胞衰老的叙述，错误的是()A在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积减小 B衰老的细胞新陈代谢缓慢 C衰老细胞的形态、结构和功能都发生了变化 D衰老细胞的细胞质膜选择透过性增强，物质运输功能增强 D 衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，结果细胞体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢，A、B
21、正确；细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应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，C 正确；衰老细胞的细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低，D 错误。4下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是()A正常细胞会随着分裂次数的增多而逐渐衰老 B凋亡的细胞中必定没有新蛋白质合成 C清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞坏死 D造血干细胞分化成红细胞过程体现细胞的全能性 A 正常细胞会随着分裂次数的增加而逐渐衰老，其一生一般能分裂 50 次左右，A 正确；凋亡的细胞中一些水解酶的合成增加，B 错误；清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡，C 错误；造血干细胞分化成红细胞是细胞分化，实
22、质是基因的选择性表达，D错误。5如图为细胞重要的生命活动图解。请据图回答下面的问题：(1)A、B、C、D 中，染色体结构动态变化主要发生在_过程中。(2)细胞增殖的主要方式是_。(3)细胞分化是指在个体发育中，由_细胞经细胞分裂产生的_，在_和_上逐渐发生_的过程。(4)随着年龄的增长，一根根青丝变成了白发；额角也渐渐爬满皱纹，这与_有关。(5)细胞的凋亡是由_的过程。当 HIV 病毒侵入机体的淋巴细胞后，会使淋巴细胞大量死亡，淋巴细胞大量死亡是否属于细胞凋亡？_。解析 细胞增殖的主要方式是有丝分裂，而染色体的动态变化就发生在细胞分裂的过程中，细胞增殖使细胞数目增多，而细胞分化使细胞的形态和功能发生改变；人变老时，细胞会衰老，细胞内水分减少，细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素的合成减少等；HIV病毒侵入机体 T 细胞后，会使细胞正常代谢受损和中断，从而引起细胞的坏死。答案(1)A(2)有丝分裂(3)一个或一种 子代细胞 形态结构 生理功能 稳定性差异(4)细胞的衰老(5)基因所决定的细胞自动结束生命 不属于 点击右图进入 课 后 素 养 落 实 Thank you for watching!