2023届高考生物一轮复习：细胞的分化、衰老、死亡 讲义

考点15 细胞呼吸 【课标要求】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；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 【知识体系】 一、细胞的分化与全能性 1．细胞的分化(cell differentiation) (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)时间：个体发育的整个生命进程均可发生，但在胚胎时期达到最大限度。 (3)结果：形成不同的组织和器官。 (4)特点：持久性、普遍性、稳定性和不可逆性。 (5)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。 (6)意义：①是生物个体发育的基础；②使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。 (7)细胞分裂和细胞分化的关系 项目 细胞分裂 细胞分化 发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命过程中 原因 细胞增殖需要 基因选择性表达 结果 细胞数目增多 细胞种类增多 意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体正常发育 联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降 2．细胞的全能性(totipotency) (1)概念：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。 (2)原因：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。 (3)全能性强弱的比较(特殊情况除外) 植物细胞＞动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性) 受精卵＞生殖细胞(精子、卵细胞)＞体细胞 幼嫩的细胞＞衰老的细胞 分化程度低的体细胞＞分化程度高的体细胞 细胞分裂能力强的体细胞＞细胞分裂能力弱的体细胞 (4)植物细胞全能性表达的条件：①离体(必要条件)、②一定的营养物质(水、无机盐、维生素、氨基酸等)、③植物激素(细胞分裂素、生长素)、④适宜的条件(适宜的温度、pH等)。 (5)证明 (6)细胞分化与全能性的比较 项目 细胞分化 细胞全能性 原因 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传信息 结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成完整有机体或其他各种细胞 大小 比较 细胞分化程度有高低之分:体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分:受精卵>生殖细胞>体细胞 关系 ①细胞分化不会导致遗传物质改变,已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传物质,因而都具有全能性; ②一般来说,细胞分化程度越高,全能性越难以表达;细胞分化程度越低,全能性就越高 3．干细胞(stem cell) (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，这些细胞叫做干细胞。 (2)类型：对哺乳动物来说，干细胞分为两大类：胚胎干细胞与成体干细胞。 (3)来源 ①胚胎干细胞：来自早期胚胎或原始性腺组织。如可以来自囊胚的内细胞团细胞。 ②成体干细胞：来自各式各样的组织。例如：骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞。 (4)功能 ①胚胎干细胞：可以分化成各种组织和器官。 ②成体干细胞：可以分化成具有特定功能的细胞。 二、细胞的衰老和凋亡 1．细胞衰老(cell aging) (1)个体衰老与细胞衰老的关系 ①单细胞生物：个体由一个细胞组成，细胞的衰老或死亡就意味着个体的衰老或死亡。 ②多细胞生物：细胞的衰老，并不能说明个体的衰老。个体的衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 (2)细胞衰老的特征 ①细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢的速率减慢。 ②细胞内多种酶的活性降低。 ③细胞内的色素积累。 ④细胞内呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。 ⑤细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。 (3)细胞衰老的原因 ①自由基本质：异常活泼的带电分子或基团。 ②自由基来源 ③作用机理 (2)端粒学说 ①端粒本质：DNA—蛋白质复合体。 ②端粒位置：染色体的两端。 ③作用机理：端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤。 2．细胞的凋亡(apoptosis) (1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。也常常被称为细胞编程性死亡(programmed cell death)。 (2)类型 ①个体发育中细胞的编程性死亡。 ②成熟生物体中细胞的自然更新。 ③被病原体感染的细胞的清除。 (3)意义 ①保证多细胞生物体完成正常发育。 ②维持内部环境的稳定。 ③抵御外界各种因素的干扰。 (4)细胞自噬(autophagy)：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，这就是细胞自噬。处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维