4.3 细胞的分化、衰老和死亡(Word教参)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

第3课时　细胞的分化、衰老和死亡　 【课标要求】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的分化，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。 考点1　细胞分化与细胞的全能性 整合必备知识 1.细胞分化 (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)特点 (3)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。 (4)意义 ①生物个体发育的基础。 ②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 [深化理解] 细胞分化的“改变”与“不变” [深挖教材]　 (1)(必修1 P118“问题探讨”)骨髓移植可以改变血型，但不会影响遗传。 2.细胞的全能性 [深挖教材]　 (2)(必修1 P122“拓展应用”)同传统的生产方式相比，用组织培养技术育苗的优势是快速、大量繁殖，不受季节影响，同时还能保持植物的优良品质。 3.干细胞 [深挖教材]　 (3)(必修1 P121“与社会的联系”)利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官的原因是干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)人体内细胞分化仅发生在胚胎时期。(×) 提示：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。 (2)断尾壁虎长出新尾巴的过程中发生了细胞分化。(√) (3)人的肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×) 提示：人的肌细胞与幼红细胞中基因相同，mRNA、蛋白质不完全相同。 (4)高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖。(×) 提示：高度分化的细胞在给予一定的条件时，可以进行分裂增殖，如植物组织培养。 (5)细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。(√) 提升关键能力 细胞的基因可分为管家基因(所有细胞中均要表达的基因)和奢侈基因(不同类型细胞中特异性表达的基因)两类，下表为人体3种不同细胞中的基因存在及表达情况。请回答下列问题。 细胞类型 基因存在情况 基因表达情况 甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁 胰岛B细胞 √ √ √ √ √ — — √ 眼晶状体细胞 (胚胎中) √ √ √ √ — √ — √ 神经细胞 √ √ √ √ — — √ √ (1)四种基因中属于管家基因的是丁基因。 (2)甲基因能(填“能”或“不能”)表示控制胰岛素合成的基因，理由是甲基因只在胰岛B细胞中表达，胰岛素基因也只在胰岛B细胞中表达。 (3)细胞分化的实质是奢侈基因(填“管家基因”或“奢侈基因”)的选择性表达。 (4)3种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是人体的不同细胞都来源于同一个受精卵，是由同一个受精卵经过有丝分裂、分化产生的。三种细胞形态、功能表现不同，从细胞结构方面分析其原因是基因的选择性表达，使得三种细胞中细胞器的种类和数量的不同，因而不同细胞的形态、功能也表现不同。 (5)这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 提示：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。 (6)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？ 提示：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，这一事实说明基因的表达存在选择性，即发生了细胞分化。 落实素养题组 1.脐带间充质干细胞具有较高的分化潜能，可向多个方向进行分化。向糖尿病患者体内输注间充质干细胞，间充质干细胞进入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，恢复患者正常分泌胰岛素的功能，进而达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是(　　) A.脐带间充质干细胞与胰岛细胞的功能不同，原因是两者细胞中基因的表达情况不同 B.脐带间充质干细胞可向多个方向进行分化，说明脐带间充质干细胞具有全能性 C.脐带间充质干细胞分化成胰岛样细胞是基因选择性表达的结果，与胰腺组织微环境无关 D.脐带间充质干细胞在增殖、分化成胰岛样细胞过程中不会发生基因突变等变异 解析：选A。脐带间充质干细胞与胰岛细胞的差异是分化造成的，是基因的表达情况不同，从而导致两者的功能不同，A正确；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，脐带间充质干细胞可向多个方向进行分化，不符合全能性的概念，B错误；细胞分化受基因影响，也受细胞生存环境影响，脐带间充质干细胞分化成胰岛样细胞是基因与其生存微环境共同作用的结果，即与胰腺组织微环境是有关的，C错误；脐带间充质干细胞在增殖、分化成胰岛样细胞的过程中要进行DNA的复制，可能会发生基因突变等变异，D错误。 题后点击　“三看法”确认细胞全能性 说明：(1)植物种子发育成植株没有体现全能性。 (2)动物细胞具有该物种全套的遗传物质，理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。 2.(2023·湖北武汉二模)细胞分化可看作一个球在丘陵地带的滚动过程：细胞在山丘a处时，其“命运”面临选择；当到达谷底时，它已成为一个有明确功能的专门细胞。下列叙述错误的是(　　) A.山丘a处的“球”代表受精卵或分化程度较低的细胞 B.现代生物技术可决定“球”在山丘a处之后的“命运” C.制备诱导多能干细胞是将处于山谷的“球”运回山丘a处 D.愈伤组织再分化是将“球”从一个山谷转移到另一个山谷 解析：选D。细胞在山丘a处时，其“命运”面临选择，即细胞依然可以发生细胞分化，故山丘a处的“球”代表受精卵或分化程度较低的细胞，A正确；现代生物技术可以影响基因的表达，即现代生物技术可以决定“球”在山丘a处之后的“命运”，B正确；多能干细胞是分化程度低的细胞，依然可以进行细胞分化，则制备诱导多能干细胞是将处于山谷的“球”运回山丘a处，C正确；愈伤组织再分化是将“球”从一个山丘转移到山谷，D错误。 考点2　细胞的衰老和死亡 整合必备知识 1.细胞衰老 (1)细胞衰老的特征 ①形态结构方面 a.细胞萎缩，体积变小。 b.细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。 c.细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。 ②细胞内的物质方面 a.水分减少。 b.多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。 c.细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。 可以总结为： (2)细胞衰老的原因 ①自由基学说 a.自由基本质：异常活泼的带电分子或基团。 b.自由基来源：氧化反应、辐射以及有害物质入侵。 c.作用机理：攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。 ②端粒学说 a.端粒：一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。 b.端粒位置：染色体两端。 c.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，使细胞活动渐趋异常。 (3)细胞衰老与个体衰老的关系 ①单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。 ②多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事；从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 (4)细胞衰老的结果 ①细胞衰老是个体体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。 ②机体中众多细胞及组织的衰老会引起个体衰老，导致个体出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。 2.细胞死亡 (1)细胞死亡的方式：细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬。 (2)细胞凋亡 (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。 (4)细胞凋亡和细胞坏死的区别 (5)细胞自噬 ①概念：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。 ②意义 a.处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。 b.在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，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，从而维持细胞内部环境的稳定。 c.有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 d.细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 [深挖教材] (必修1 P126 正文拓展)人胚胎时期尾的消失、人类指间细胞的自动死亡，这些细胞凋亡现象与细胞中的细胞器溶酶体有直接关系，因为溶酶体内有多种水解酶，能够使自动死亡的细胞发生分解。　 【易错辨析】　//////////////////////////////// (1)衰老细胞内染色质收缩会影响DNA复制和转录。(√) (2)衰老细胞的体积减小，从而使细胞的相对表面积增大，物质运输效率增强。(×) 提示：衰老细胞的细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。 (3)幼年个体体内不发生细胞衰老和细胞凋亡。(×) 提示：细胞衰老和细胞凋亡发生在生物体生命活动的整个生命历程中。 (4)凋亡细胞内酶活性都降低，所有代谢活动减慢。(×) 提示：凋亡细胞内大多数酶活性降低，代谢活动减慢，但是与凋亡有关的酶活性增强。 提升关键能力 1.大高良姜是一种常见的中药，不同器官中活性成分的抗氧化能力(抗氧化能力与自由基的清除率呈正相关)不同。如图为活性成分对其中一种自由基清除能力的测定结果。 (1)据图分析，不同器官的活性成分在清除自由基时的相同点是在实验浓度范围内，活性成分对自由基的清除率均随浓度的增加而增加，不同点是浓度相同时，根茎中的活性成分对自由基的清除能力更强。 (2)若要全面反映活性成分的抗氧化能力，还需进行补充实验，试描述实验思路。 提示：在上述实验浓度范围内，研究不同器官中的活性成分对其他自由基清除率的影响。 2.阅读下列两段资料，分析回答有关问题。 资料一　DNase酶和Caspase酶是细胞凋亡的两种关键酶，在凋亡诱导因子与细胞膜受体结合后，通过细胞内信号转导激活凋亡相关基因。这两种酶一旦被激活，DNase酶能将DNA切割形成DNA片段，Caspase酶能将细胞内蛋白降解成多肽，导致细胞裂解形成凋亡小体，进而被吞噬细胞吞噬清除。 资料二　通俗地说，细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。在一定条件下，细胞可通过溶酶体的作用，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，其局部过程如图所示。 (1)比较细胞凋亡和细胞自噬的区别 ①形态学上的区别：凋亡会使细胞膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡，包裹细胞质内的物质，然后与溶酶体融合消化掉内容物。 ②生理意义上的区别：凋亡一定引起细胞死亡；自噬不一定引起细胞死亡。(填“一定”或“不一定”) (2)细胞凋亡与细胞自噬的联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 (3)自噬体内的物质被水解后，其产物可以被细胞重新利用。由此推测，当细胞养分不足时，细胞自噬作用会增强(填“增强”“不变”或“减弱”)。 (4)随着年龄增长，肌肉细胞的自噬作用减弱(填“增强”“不变”或“减弱”)，使肌肉细胞衰老、凋亡，肌肉功能下降。 落实素养题组 1.超氧化物歧化酶(SOD)可抑制氧自由基的活性，提高机体的抗逆能力。研究发现，低温锻炼可一定程度上提高植物的抗寒能力，科研人员为了探究低温锻炼对冷胁迫下幼苗体内超氧化物歧化酶活性的影响，将某种幼苗随机分成T1、T2和CK三组，冷胁迫前，三组对应的温度依次为昼15 ℃夜10 ℃、昼10 ℃夜5 ℃、昼25 ℃夜20 ℃，10 d后进行冷胁迫处理，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.随着冷胁迫处理时间的延长，三组SOD的活性变化趋势不完全一致 B.人体衰老的过程中，细胞内SOD的活性很可能是不断下降的 C.幼苗进行适当的低温锻炼，可能是通过提高SOD活力来增强抗寒能力的 D.该实验的自变量是冷胁迫下的温度，幼苗的种类属于无关变量 解析：选D。据图可知，随着冷胁迫处理时间的延长，三组SOD的活性变化趋势不完全一致，比如CK组在开始有上升趋势，A正确；根据自由基学说，人体细胞衰老与自由基对细胞的破坏有关，因此，人体衰老的过程中，细胞内SOD的活性很可能是不断下降的，B正确；由图可知，幼苗进行适当的低温锻炼，可能是通过提高SOD活力来增强抗寒能力的，C正确；根据实验目的和实验结果可知，该实验的自变量是低温锻炼的温度和冷胁迫处理的时间，幼苗的种类和冷胁迫下的温度应属于无关变量，D错误。 2.(2023·山东济南模拟)研究表明线粒体上的PT孔和细胞凋亡直接相关，促凋亡因素能通过诱导线粒体上PT孔的开放，导致线粒体膜电位丧失，促使细胞色素c和凋亡诱导因子进入细胞质基质中，诱导凋亡基因的表达，促使细胞凋亡。下列说法中错误的是(　　) A.线粒体上的PT孔是某些离子进出线粒体的通道 B.癌细胞不会发生细胞凋亡的原因可能是凋亡基因没有表达 C.红细胞没有线粒体，其凋亡过程和线粒体无关 D.烧伤的皮肤细胞不通过诱导形成PT孔使细胞死亡 解析：选C。促凋亡因素能通过诱导线粒体上PT孔的开放，导致线粒体膜电位丧失，而膜电位与离子的进出有关，因此线粒体上的PT孔是某些离子进出线粒体的通道，A正确；癌细胞也具有凋亡基因，癌细胞不发生细胞凋亡的原因是凋亡基因没有表达，B正确；哺乳动物成熟的红细胞才没有线粒体，其凋亡过程和线粒体无关，C错误；PT孔和细胞凋亡直接相关，而烧伤的皮肤细胞的死亡属于细胞坏死，不通过诱导形成PT孔使细胞死亡，D正确。 　　　　　　　　　　　　　　　　[高考真题·感悟试做]　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·湖南高考)基因Bax和Bcl­2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达，研究其对细胞凋亡的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控 B.TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡 C.TRPM7基因可能通过促进Bcl­2基因的表达来抑制细胞凋亡 D.可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症 解析：选D。细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常的生命活动，都受遗传信息的调控，A正确。据题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组的Bcl­2基因表达量下降，Bax基因表达量增加，细胞凋亡率增加，由此可以得出以下结论：TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡；TRPM7基因可能通过促进Bcl­2基因的表达来抑制细胞凋亡；可通过抑制癌细胞中TRPM7基因表达来治疗相关癌症，B、C正确，D错误。 2.(2022·浙江6月选考)下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是(　　) A.细胞凋亡是受基因调控的 B.细胞凋亡仅发生于胚胎发育过程中 C.人体各组织细胞的衰老总是同步的 D.细胞的呼吸速率随细胞衰老而不断增大 解析：选A。细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡的过程，A正确；细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B错误；人体生长发育的不同时期均有细胞的衰老，C错误；细胞衰老时呼吸速率减慢，D错误。 3.(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：选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；异染色质蛋白在溶酶体中发生自噬性降解，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。 4.(2022·湖北高考)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明，随着红系祖细胞分化为成熟红细胞，BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果，下列叙述错误的是(　　) A.红系祖细胞可以无限增殖、分化为成熟红细胞 B.BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖 C.该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路 D.红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关 解析：选A。红系祖细胞能分化为成熟红细胞，但不具有无限增殖的能力，A错误；BMI1基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍，推测BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖和分化，B正确；若使BMI1基因过量表达，则可在短时间内获得大量成熟红细胞，可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路，C正确；红系祖细胞分化为成熟红细胞后，BMI1基因表达量迅速下降，若使该基因过量表达，则成熟红细胞的数量快速增加，可见红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$