第3讲 细胞的分化、衰老与凋亡-【创新教程】2025年高考生物总复习大一轮教师用书word（人教版 双选）

第3讲　细胞的分化、衰老和死亡 知识体系——定内容 核心素养——定能力 生命 观念 通过对细胞的分化、衰老、死亡的讨论，认同细胞的结构与功能是相适应的 科学 思维 通过对细胞全能性的分析，阐明细胞全能性的原因 社会 责任 通过搜集有关干细胞进展、社会老龄化问题和健康的生活方式等资料，关注人体健康 考点1　细胞的分化与全能性 [必备知识·整合] 1．细胞的分化 2．细胞的全能性 (1)概念 细胞的全能性是指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)实例 ①植物组织培养(以胡萝卜组织培养为例) ②克隆动物的培育(动物体细胞核移植) (以非洲爪蟾的核移植为例) 3．干细胞 (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 项目 胚胎干细胞 成体干细胞 来源 来自　　早期胚胎　　或原始性腺组织 来自各式各样的组织 功能 可以分化成　　各种　　组织和器官 具有分化成　　特定功能　　细胞的能力 举例 来自囊胚的内细胞团细胞 骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞 1．细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变。( √ ) 2．玉米种子形成新植株体现了细胞的全能性。( × ) 3．受精卵没有分化，故受精卵没有全能性。( × ) 4．骨髓移植可以有效地治疗白血病。( √ ) 5．人体的早期胚胎细胞没有细胞分化，故没有全能性。( × ) 1．(必修1P118“问题探讨”)骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗？ 答案：可以改变血型，但不会影响遗传。 2．(必修1P120“思考·讨论”资料2)动物的细胞核为什么具有全能性？可通过什么实验来证实？ 答案：它含有保持本物种遗传特性所需要的全套基因，并没有因细胞分化而失去基因，因此，高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。 1．(长句应答)细胞分裂对生物性状的遗传有何贡献？ 答案：通过减数分裂和受精作用维持了每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；通过有丝分裂，维持了亲、子代细胞遗传物质的稳定性，对于生物的遗传有重要意义。 2．(情景探究)某人的胰岛B细胞和神经细胞在形态、结构和功能上具有较大差别，研究发现它们所含的基因却是相同的。请回答下列问题： (1)胰岛B细胞和神经细胞在形态、结构和功能上具有差别的直接原因和根本原因是什么？ 答案：直接原因是它们所含的蛋白质不同；根本原因是二者细胞中选择性表达的基因不同。 (2)胰岛B细胞和神经细胞所含基因相同的原因是什么？ 答案：两种细胞均是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过细胞分化的过程考查信息提取能力 1．在植物发育过程中，分生组织细胞中的前质体能够根据细胞所处位置和接受光照程度分化形成功能各异的质体，如叶绿体、淀粉质体、白色体等。下列说法错误的是(　　) A．前质体的分化发生于细胞分化过程中 B．前质体的分化过程受内外因素的影响 C．前质体的分化使质体功能趋向专门化 D．前质体的分化状态在自然条件下可逆转 解析：D　[根据题意，分生组织细胞具有分裂分化能力，其细胞中的前质体分化伴随于细胞分化过程，如分生组织细胞分化形成绿色细胞过程，前质体就分化为叶绿体，A正确；前质体能够根据细胞所处位置(内部因素)和接受光照程度(外界因素)分化形成功能各异的质体，说明前质体的分化过程受内外因素的影响，B正确；前质体可分化形成功能各异的质体，如叶绿体进行光合作用，淀粉质体储藏淀粉，分化使质体的功能趋向专门化，C正确；在自然条件下，分化后的细胞将一直保持分化后的状态，细胞内的质体也一直保持分化后的状态，虽然某些细胞白色体在光下还可以转化为叶绿体，但不能逆转为分化前的前质体，D错误。] 2．人体脂肪细胞分为两种，其中白色脂肪细胞主要用于储能，棕色脂肪细胞主要负责消耗脂肪并产生热量。科学研究发现，抑制小鼠体内名为RCAN1基因的表达有助于白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞。据上述信息判断，下列叙述正确的是(　　) A．白色脂肪细胞中直接能源物质是脂肪 B．棕色脂肪细胞中含有的线粒体可能较白色脂肪细胞多 C．RCAN1基因的表达产物可促使白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞 D．白色脂肪细胞和棕色脂肪细胞中遗传信息的执行情况相同 解析：B　[白色脂肪细胞属于人体正常组织细胞，直接能源物质是 ATP而不是脂肪，A错误；线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所，在有氧呼吸过程中，有机物中的能量大多以热能形式散失，结合题干棕色脂肪细胞的作用判断，棕色脂肪细胞中的线粒体可能比白色脂肪细胞多，B正确；RCAN1 基因是通过其表达产物抑制白色脂肪细胞转化为棕色脂肪细胞，C错误；白色脂肪细胞与棕色脂肪细胞为不同细胞，在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，D错误。] ◆[提升点2]　通过分化的实质考查综合分析问题、解决问题的能力 3．2012年诺贝尔生理学或医学奖授予了在细胞核重编程研究领域做出杰出贡献的科学家。细胞核重编程是将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，以发育成各种类型细胞的过程。下列叙述错误的是(　　) A．细胞核重编程与基因的选择性表达有关 B．“动物细胞的分化是一个不可逆的过程”将被改写 C．该项研究证明了动物细胞具有全能性 D．该项研究为临床上解决器官移植的排斥反应带来了希望 解析：C　[“细胞核重编程”即将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，类似于植物组织培养过程的脱分化，与基因的选择性表达密切相关，A正确；细胞分化是一种持久性变化，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，而题干中能将人类成熟的体细胞诱导回干细胞的状态，所以“动物细胞的分化是一个不可逆的过程”将可能被改写，B正确； 细胞全能性的体现必须是由细胞发育成完整个体才能体现，而由细胞发育成组织或器官不能体现全能性，C错误；将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，并能再分化形成多种类型细胞，通过该技术获得的器官进行移植属于自体移植，没有免疫排斥反应，D正确。] 4．(不定项)科学家将c－Myc、KIf4、Sox2和Oct－3/4这四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞内，细胞在一定条件下转变成iPS细胞。在适当条件诱导下，iPS细胞可以定向分化成各种细胞。下列叙述正确的是(　　) A．图示过程运用了转基因技术，原理是基因重组 B．iPS细胞分化成各种组织细胞过程中DNA序列不变 C．iPS细胞的分裂分化能力比造血干细胞弱 D．iPS细胞分化成各种组织细胞时表达的基因不完全相同 解析：ABD　[据题图分析，将四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞，再通过培养转变成iPS细胞，运用了转基因技术，原理是基因重组，A正确；iPS细胞分化成各种组织细胞的过程中，细胞的形态、结构和生理功能发生改变，细胞分化的实质是基因的选择性表达，使得细胞内信使RNA和蛋白质改变，但DNA不变，B正确；iPS细胞的分裂分化能力比造血干细胞强，C错误；iPS细胞分化成各种组织细胞时，涉及基因的选择性表达，故表达的基因不完全相同，D正确。] 考点2　细胞的衰老与死亡 [必备知识·整合] 1．细胞的衰老 (1)细胞衰老的特征 (2)细胞衰老的原因 ①自由基学说 自由基的概念：通常把异常活跃的带电分子或基团称为自由基。 自由基的危害： a．攻击生物膜的组成成分　　磷脂分子　　，引发雪崩式的反应，对　　生物膜　　损伤比较大。 b．攻击DNA，可能引起　　基因突变　　。 c．攻击蛋白质，使蛋白质活性　　下降　　，导致细胞衰老。 ②端粒学说 a．端粒的概念：每条染色体的　　两端　　都有一段特殊序列的　　DNA—蛋白质复合体　　，称为端粒。 b．端粒DNA序列在每次细胞分裂后会　　缩短　　一截，在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列会受到损伤导致细胞逐渐衰老。 2．细胞的死亡 (1)细胞死亡包括　　凋亡　　和　　坏死　　等方式。 (2)细胞凋亡 ①概念：是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。 ②类型 (3)细胞坏死：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　　。 1．细胞不能继续分化是细胞衰老的特征之一。( × ) 2．衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。( × ) 3．当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。( √ ) 4．有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。( √ ) 5．细胞凋亡使细胞自主有序地死亡，对生物体是有利的。( √ ) 1．(必修1P125“与社会的联系”)评价一个国家步入社会老龄化的依据是什么？ 答案：60岁以上人口所占比例达到或超过总人口的10%，或者65岁以上人口达到或超过总人口的7%。 2．(必修1P124“文字信息”)人体自由基产生于哪些方面？有怎样的危害？ 答案：来源：①细胞的各种氧化反应，②辐射，③有害物质入侵。危害：①攻击磷脂分子，②攻击DNA分子，③攻击蛋白质等生物分子。 1．(长句应答)老年人的白发与白化病患者的白发原因相同吗？ 答案：不相同，前者是细胞衰老使酪氨酸酶活性降低；后者是基因突变导致酪氨酸酶无法合成。 2．(情景探究)人体不同细胞的寿命和分裂能力不同(见下表)。请分析表中有关数据。 细胞 种类 小肠上 皮细胞 平滑肌细胞(分布于内脏器官) 心肌 细胞 神经 细胞 白细胞 寿命 1～2 d 很长 很长 很长 5～7 d 能否 分裂 能 能 不能 绝大 多数 不能 不能 (1)细胞的寿命与其分裂能力之间有对应关系吗？ 答案：细胞的寿命与其分裂能力无关。 (2)细胞凋亡速率与它们的功能有关系吗？举例说明。 答案：有关系。如白细胞的功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。 [关键能力·提升] ◆[提升点1]　通过细胞衰老、凋亡和坏死的原理考查获取信息能力 1．(2024·四川成都七中高三阶段练习)端粒学说认为，端粒是位于染色体两端的一种结构，正常细胞染色体端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一部分，从而抑制细胞分裂、加快细胞衰老；而端粒酶能以其携带的RNA 为模板使端粒DNA延伸，进而修复缩短的端粒。下列相关叙述正确的是(　　) A．端粒和端粒酶从化学本质上看是完全相同的 B．正常细胞端粒酶的活性大于癌细胞端粒酶的活性 C．端粒酶修复端粒主要发生在细胞周期的分裂间期 D．适当提高端粒酶的活性能抑制肿瘤细胞的增殖 解析：C　[端粒的主要成分是DNA和蛋白质，端粒酶的主要成分是RNA和蛋白质，两者的化学本质不完全相同，A错误；正常细胞的端粒酶活性低，缩短的端粒难以修复，不能无限增殖，癌细胞的端粒酶活性高，缩短的端粒被快速修复，能无限增殖，B错误；端粒酶修复端粒发生了RNA逆转录过程，此时DNA需要解旋，因此主要发生在细胞分裂间期，C正确；抑制端粒酶的活性能抑制端粒酶对端粒的修复，从而抑制肿瘤细胞的分裂，加速其衰老，D错误。] 2．细胞毒性T细胞(简称CTL)，对靶细胞的杀伤作用有多种方式。方式一：CTL与靶细胞接触后释放大量穿孔素，穿孔素插入靶细胞膜上，并多聚化形成孔径较大的穿膜通道，这种通道迅速改变了细胞膜的通透性和细胞渗透压，最终导致内容物大量溢出，细胞溶解死亡。方式二：CTL表达信息分子，它被释放到细胞外与靶细胞表面的受体结合，引起靶细胞内相关基因表达，靶细胞演变成许多囊泡状结构并被吞噬细胞摄取。当细胞坏死时会溢出细胞质，影响到周围细胞，而细胞凋亡并不危及相邻细胞。综合分析，CTL杀伤靶细胞的方式一、方式二分别属于(　　) A．细胞凋亡、细胞凋亡　 B．细胞坏死、细胞凋亡 C．细胞凋亡、细胞坏死 D．细胞坏死、细胞坏死 解析：B　[据题意可知，CTL杀伤靶细胞的方式一，CTL与靶细胞接触后释放大量穿孔素，在穿孔素的作用下，细胞膜的通透性和细胞渗透压改变，最终导致内容物大量溢出，细胞溶解死亡，而且溢出的细胞内容物会影响到周围细胞，故方式一属于细胞坏死；方式二，CTL表达信息分子，它被释放到细胞外与靶细胞表面的受体结合，引起靶细胞内相关基因表达，最终被吞噬细胞摄取，导致细胞死亡，可见该细胞死亡并不危及相邻细胞，故方式二属于细胞凋亡。ACD错误，B正确。] ◆[提升点2]　通过细胞凋亡和衰老的原理和实验考查科学思维和综合判断能力 3．在神经系统的发育过程中，没有与靶细胞建立连接的原始神经元会发生凋亡，这与靶细胞分泌的一种存活因子有关，当存活因子与神经元膜上的受体结合后，可以调控Bel－2基因表达产生Bel－2蛋白(抑制细胞凋亡)，下列有关叙述正确的是(　　) A．Bel－2基因可直接抑制原始神经元凋亡 B．Bel－2基因的表达会受存活因子的影响 C．靶细胞中没有Bel－2基因和凋亡相关基因 D．存活因子定向运输给原始神经元细胞 解析：B　[Bel－2基因不可直接抑制原始神经元凋亡，它是通过表达产生Bel－2蛋白来抑制细胞凋亡的，A错误；当存活因子与神经元膜上的受体结合后，可以调控Bel－2基因表达产生Bel－2蛋白来抑制细胞凋亡，B正确；一般情况下，同一生物体内各种体细胞中含的基因都是相同的，靶细胞最终也会凋亡，因此靶细胞中也有Bel－2基因和凋亡相关基因，C错误；存活因子由靶细胞分泌到细胞外液中，随体液运输最终和原始神经元膜上的受体结合，但其运输并不是定向的，D错误。] 4．(不定项)在人的一生中，体细胞一般能够分裂50～60次。科学家利用分裂了40次的男性成纤维细胞和分裂了10次的女性成纤维细胞进行如下实验。依据实验结果能够得出的结论是(　　) 实验方案 继续培养10～20代实验结果 两种细胞等量混合培养 女性细胞的分裂依旧旺盛，男性细胞逐渐停止分裂 将女性细胞核注入到男性去核细胞中 融合细胞分裂依旧旺盛 将男性细胞核注入到女性去核细胞中 融合细胞逐渐停止分裂 A.在稳定的培养环境下，细胞衰老由细胞自身因素决定 B．细胞分裂潜力主要取决于细胞核而非细胞质 C．随着分裂次数增加，细胞质中自由基积累，导致细胞衰老 D．随着分裂次数增加，核染色体端粒逐渐缩短，导致细胞衰老 解析：AB　[由第一组实验结果可知，两种细胞在同样条件下培养结果不同，故细胞衰老是由细胞自身因素决定的，A正确；对比第二组、第三组实验结果可知，男性细胞核使细胞分裂停止，女性细胞核使细胞分裂旺盛，实验能说明细胞分裂潜力主要取决于细胞核而非细胞质，B正确；本实验没有涉及自由基、端粒的比较，无法得出细胞质中自由基积累，核染色体端粒逐渐缩短，导致细胞衰老的结论，C、D错误。] 细胞衰老与细胞坏死、细胞凋亡的内容比较 比较内容 细胞衰老 细胞坏死 细胞凋亡 影响因素 基因、端粒酶等 细胞受到严重损伤 细胞内部基因调控 细胞体积 萎缩变小 肿胀变大 皱缩变小 细胞核 体积增大、核膜皱折，染色质固缩 染色质不凝集，核膜破裂等 染色质凝集，并沿核膜分布 细胞质、 细胞膜 多种酶活性降低、色素积累等 线粒体膨大 细胞器完整 细胞质膜 通透性改变 破裂 包裹细胞器等碎片形成凋亡小体 炎症反应 无 有 无 教师用书独具 [易错点1]　种子发育成完整个体并非体现细胞全能性 点拨　种子中含有胚根、胚芽、胚轴等构成的新的生命体，由种子长成新植株，是这个新生命体的发育过程，不体现细胞全能性。 [易错点2]　未脱离植物体的细胞不能表现出全能性 点拨　植物细胞全能性的表达需要一定的条件，即离体、无菌、一定的营养物质、植物激素等。未脱离植物体的细胞，其全能性受到抑制，不能发育成完整的新个体。 [易错点3]　分化程度高的细胞其全能性不一定低 点拨　一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 [易错点4]　不清楚细胞分化的判断依据 点拨　选择性表达的基因(奢侈基因)得以表达的细胞发生了分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因表达出相应蛋白质可以证明细胞发生了分化。,1.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，叫作细胞分化。 2．细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。 3．细胞分化的实质是细胞内基因的选择性表达。 4．细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。 5．一般来说分化程度越高的体细胞全能性就越低，分化程度越低的体细胞全能性就越高。 6．对多细胞生物来说，大多数细胞的衰老才能引起个体的衰老；对单细胞生物来说，细胞的衰老就是个体的衰老。 7．由基因所决定的细胞自动结束生命的现象叫做细胞凋亡。 [真题研析]——浸润素养 [例](2023·江苏高考)下列关于细胞生命历程的叙述错误的是(　　) A．细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量 B．抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老 C．细胞自噬降解细胞内自身物质，维持细胞内环境稳态 D．DNA甲基化抑制抑癌基因的表达可诱发细胞癌变 解析：B　[细胞分裂可以增加细胞数目，细胞凋亡会减少细胞数目，所以细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量，A正确；端粒酶可以修复DNA复制过程中的空白区域，可以通过提高端粒酶活性或数量来增加DNA复制的次数，从而延缓细胞衰老，B错误；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，维持细胞内环境稳态，C正确；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，抑癌基因的突变或甲基化可能诱发细胞癌变，D正确。] [信息破题] 信息 信息转化能力 信息1 细胞的生命历程 信息2 细胞衰老、凋亡和癌变的原因 [考向分析]　教师用书独具 23年已考考向 未考考向 1.细胞分化 1.细胞的全能性 2.细胞衰老 2.细胞的死亡 3.细胞凋亡 3.细胞的生命历程综合 [真题品悟]——厚积素养 [考向1]　细胞衰老和细胞凋亡 1．(2023·海南高考)根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞，可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚，细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是(　　) A．根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质 B．物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多 C．根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量 D．物质A引起的根边缘细胞凋亡，是该植物在胚发育时期基因表达的结果 解析：D　[根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”，说明边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质，A正确；根据题干信息“物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚”，说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多 ，B正确；细胞通过自噬，分解部分细胞中的物质和结构，获得维持生存所需的物质和能量，C正确；物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的，不是在胚发育时期基因表达的结果，D错误。] [考向2]　细胞自噬和细胞衰老 2．(2022·山东高考)某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是(　　) A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态 B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老 C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解 D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用 解析：C　[由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知APOE可改变细胞核的形态，A正确；蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；自噬是在溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)中进行，不在细胞核内，C错误；异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸，可被再利用，D正确。] [考向3]　细胞分化 3．(2022·浙江高考)在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的(　　) A．分裂与分化　　 B．分化与癌变 C．癌变与衰老 D．衰老与分裂 解析：A　[在正常情况下，经过细胞分裂产生的新细胞，在遗传物质的作用下，其形态、结构、功能随着细胞的生长出现了差异，就是细胞的分化。在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞，此过程主要涉及细胞的分裂和分化，A正确，BCD错误。] [考向4]　细胞焦亡 4．(2023·山东高考)研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是(　　) A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的 B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡 C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化 D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化 解析：B　[蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡”，说明了蛋白酶L基因影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$