内容正文:
第十四讲 细胞的分化、衰老和死亡
课标要求 核心素养
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。
2.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。 生命观念:比较细胞的分化、衰老和死亡,建立细胞是一个统一整体的生物学观念。
科学思维:通过比较细胞凋亡与细胞坏死的区别与联系,辨析两种情况下的细胞死亡。
科学探究:设计实验探究细胞分化的实质是基因的选择性表达还是丢失部分基因。
社会责任:分析细胞衰老、凋亡的特点,关注人体健康和科技发展。
1.细胞分化的概念、特点、实质、意义
2.细胞全能性的概念,哪些实例证明细胞具有具有全能性?
3.什么是干细胞,干细胞有什么特点,有哪些应用前景?
4.细胞衰老的特征(代谢变化、细胞核的变化)
5.说明细胞衰老的原因(自由基学说、端粒学说)
6.细胞凋亡的概念(举例:人尾的消失、蝌蚪尾的消失、人手的发育)
7.举例在成熟生物体中,有哪些过程也是通过细胞凋亡完成的?
本讲知识聚焦
一、细胞分化
细胞的分化基础知识
实质: 在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同,即基因的选择性表达。
意义:(1)生物界中普遍存在的生命现象,它是个体发育的基础。(2)使多细胞生物体中的细胞趋于专门化,有利于提高各种生理功能的效率。
1.细胞分化的机理
2.请根据所学知识设计实验探究细胞分化的实质是基因的选择性表达还是丢失部分基因。请简要的写出实验思路
将某种生物的不同的功能细胞中的特殊的蛋白质的合成基因分别制备成探针,分别去检测不同细胞中的DNA和RNA
科学家设计了如下实验:将鸡的核糖体蛋白基因、卵清蛋白基因、β珠蛋白基因、胰岛素基因制备成探针,分别去检测鸡的输卵管细胞、成红细胞、胰岛B细胞中的DIVA和RNA,检测结果如下表。细胞中可表达的基因一种是管家基因,在所有细胞中都表达,其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的;另一种是奢侈基因,只在某类细胞中特异性表达,其表达产物赋予细胞特异的形态、结构和功能。
项目 DNA检测结果 RNA检测结果
输卵管细胞 成人红细胞 胰岛B细胞 输卵管细胞 成人红细胞 胰岛B细胞
核糖体蛋白基因 + + + + + +
卵清蛋白基因 + + + + - -
β-珠蛋白基因 + + + - + -
胰岛素基因 + + + - - +
说明:“+”表示检测发现相应的分子,“-”表示检测未发现相应的分子。
(1)这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别?
有些蛋白质在所有的细胞中都合成,但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成,因此这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。
(2)据表格信息我们能得出基因的表达存在选择性这一结论,得出该结论的事实依据是
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞,对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测,结果如下表所示。
项目 DNA检测结果 RNA检测结果
输卵管细胞 成人红细胞 胰岛B细胞 输卵管细胞 成人红细胞 胰岛B细胞
核糖体蛋白基因 + + + + + +
卵清蛋白基因 + + + + - -
β-珠蛋白基因 + + + - + -
胰岛素基因 + + + - - +
3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、 β珠蛋白基因、胰岛素基因,但每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA
(3)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β-珠蛋白基因、胰岛素基因,但每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA,这一事实说明了什么?
这一事实说明,基因的表达存在选择性。
思考?细胞分化过程中的“变”与“不变”
原因是:亲代细胞的染色体经过复制之后,精确的平均分配到两个子细胞中
不完全相同
比较项目 细胞分裂 细胞分化
细胞变化 细胞数量增多 细胞形态、结构和生理功能上发生稳定性差异,细胞种类增多
在个体发育中的意义 保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性 没有细胞分化,生物体就不能进行正常发育
联系 细胞分裂是细胞分化的基础,通过细胞的分裂和分化,生物体才能完成生长、发育和繁殖的过程
细胞分裂与细胞分化的比较
例.(多选)下列哪项可以说明细胞已发生分化( )
A.细胞中有生长激素基因
B.细胞进行无氧呼吸产生乳酸
C.细胞中出现血红蛋白的mRNA
D.细胞中ATP的合成与分解速度发生改变
E.细胞膜上具有神经递质的受体
F.RNA聚合酶结合到DNA上
CE
【典例】(2022·鞍山二模)细胞中表达的基因包括2种类型:一类是在所有细胞中都
能得到表达的基因,称为“管家基因”;另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,
称为“奢侈基因”。以下属于“奢侈基因”的是( )。
A.胰岛素基因 B.RN