专题梳理10 细胞的分化、衰老和凋亡（word版）-【精英1号】2024年高中生物学考笔记·知识梳理手册

专题梳理10　细胞的分化、衰老和凋亡 一、细胞通过分化产生不同类型的细胞 (一)细胞能产生特异性变化 1．细胞分化：细胞在形态、结构和功能上发生持久的、差异性变化的过程。 2．细胞分化的原因：细胞分化并非由于遗传物质丢失造成的，它与遗传物质有选择地发挥作用有关。细胞中的遗传物质，有些是维持细胞生存所必需的，在各类细胞中都处于活动状态；有些则在不同的组织细胞中表现不同的活动状态，从而使具有相同遗传物质的细胞在不同的组织中呈现出形态、结构与功能的特异性变化。 3．细胞分化的意义：生物的个体发育就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育，是细胞分化受到高度精妙调控的结果。一旦失去控制，细胞分化就会发生异常。正常情况下，细胞分化是不可逆的。 4．干细胞 (1)概念：是一类可以分化成为各种细胞的未分化细胞。 (2)分类 (二)细胞具有全能性 1．细胞的全能性：指细胞具有分化出各种细胞或发育成完整个体的潜能。 2．细胞的全能性的体现 (1)高度分化的植物组织具有发育成完整植株的潜能，如胡萝卜根细胞分化成植株。 (2)动物细胞的全能性 ①动物体细胞不具有全能性：受细胞内物质的限制。 ②动物体细胞核具有全能性：保持着原有的全部遗传物质，如多莉羊的培育。 二、细胞凋亡是编程性死亡 (一)衰老细胞的结构和代谢产生异常 1．衰老：指生物个体发育成熟后，随着年龄的增加，机能减退，内环境稳定性下降，趋向死亡的不可逆的现象。细胞也不可避免地衰老，是细胞生命活动的必然规律。 2．衰老细胞特征：膜脂氧化导致细胞膜流动性降低；细胞质色素积累、空泡形成；细胞核体积增大，染色加深，核膜内陷，染色质凝聚、碎裂、溶解；DNA的功能受抑制，RNA含量降低；蛋白质合成下降，酶的活性降低；线粒体的数量随年龄增大而减少，体积则随年龄增大而变大；呼吸变慢等。 3．细胞衰老的机制：各种细胞成分在受到内、外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使遗传物质的“差错”积累所致。 4．引发细胞衰老的内、外因素 (1)“端粒DNA”长度。 (2)衰老相关基因的活化。 (3)细胞代谢产物积累。 (4)化学性质活泼的自由基攻击DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤。 (5)随着年龄的增加，机体自我修复能力下降，导致遗传物质发生改变时不能完全修复，“错误”累积。 (二)衰老细胞的死亡受基因的调控 1．细胞凋亡：严格受基因调控的细胞死亡。 2．细胞凋亡的表现：染色质聚集、分块、位于核膜上；胞质凝缩；DNA被有规律地降解为大小不同的片段，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色质，可被邻近细胞吞噬、消化。 3．动物的正常发育中都有细胞凋亡现象，例如，蝌蚪在发育过程中，尾和鳃的消失、人胚胎发育过程中过量神经细胞的数量调整。细胞凋亡在植物体内也普遍存在，如胚发育过程中胚柄的退化、单性植物中花器官的退化、植物体内通气组织的形成等。在发育过程中或成熟组织中，发生凋亡的细胞数量是惊人的。 【答案】　①有丝　②癌变　③凋亡　④全能性 细胞通过分化产生不同类型的细胞 【例题1】　[2020·1浙江卷]胡萝卜根单个细胞经体外培养，能发育成完整的植株。其根本原因是胡萝卜根细胞(B) A．具有旺盛的分裂能力 B．具有该物种的全套基因 C．通过有丝分裂形成了植株 D．能合成胡萝卜所需的蛋白质 【解析】胡萝卜根单个细胞经体外培养，能发育成完整的植株，体现了植物细胞的全能性。植物细胞具有全能性的根本原因在于体细胞中含有该物种的全套基因，B正确。 【例题2】　[2020·7浙江学考]下列关于癌细胞的叙述，错误的是(C) A．易在组织间转移 B．具有无限增殖的能力 C．易发生凋亡 D．是细胞异常分化的结果 【解析】癌细胞是一种变异的细胞，是产生癌症的病源，癌细胞与正常细胞不同，有无限生长、转化和转移三大特点，也因此难以消灭。癌细胞表面的糖蛋白减少，易于扩散和转移，A正确；癌细胞在适宜条件下具备无限增殖的能力，B正确；癌细胞代谢旺盛，不易发生凋亡，C错误；细胞癌变的本质是原癌基因和抑癌基因发生突变，是细胞异常分化的结果，D正确。 【例题3】　[2021·温州市期末]在下列自然现象或科学研究成果中能体现细胞全能性的是(B) A．壁虎断尾后重新长出尾部 B．胡萝卜根部细胞经组织培养发育成完整植株 C．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人 D．蚕豆种子发育成幼苗 【解析】细胞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。细胞具有全能性的原因是细胞包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。壁虎断尾后重新长出尾部属于器官的再生，体现细胞的分裂和分化能力，并没有体现细胞的全能性，A错误；胡萝卜根部细胞经组织培养发育成完整植株，是指分化的细胞发育成了完整个体，体现了细胞的全能性，B正确；用体外培养的皮肤治疗烧伤病人属于动物细胞培养，没有发育为完整个体或分化成其他各种细胞，C错误；蚕豆种子不是1个细胞，发育成幼苗不属于细胞全能性体现，D错误。 【例题4】　[2022·浙江省学考适应性]2013年，科学家们利用干细胞制造出了“人脑组织”结构，可以帮助人们探索关于脑发展和脑组织早期疾病等重要问题。干细胞之所以能够形成“人脑组织”结构是因为干细胞进行了(A) A．细胞分化 B．细胞衰老 C．细胞坏死 D．细胞凋亡 【解析】干细胞具有分裂和分化的能力，干细胞通过细胞分裂产生更多的干细胞，通过细胞分化形成特定结构和功能的“人脑组织”结构，因此干细胞之所以能够形成“人脑组织”结构是因为干细胞进行了细胞分化，A正确，B、C、D错误。 【例题5】　[2022·浙江省学考适应性]人体(同一个人)神经细胞与肌细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞的(A) A．mRNA不同 B．细胞器种类不同 C．细胞器数量不同 D．DNA碱基排列顺序不同 【解析】人体(同一个人)神经细胞与肌细胞的形态结构和功能不同，其根本原因是这两种细胞中基因的选择性表达，即形成的mRNA和蛋白质不同，A正确。 【例题6】　某细胞增殖和分化的概念图如图所示，图中A、B分别代表不同的生理过程，a、b、c、d、e分别代表同一个体的不同细胞，请据图回答下列有关问题。 (1)图中A表示的是细胞增殖过程，B表示的是细胞分化过程。 (2)一般情况下，图中b、c、d、e的细胞核中具有(填“具有”或“不具有”)完全相同的遗传物质。 (3)若e细胞能合成血红蛋白，则b、c、d都不能(填“不能”或“能”)合成，其主要原因是控制合成血红蛋白的遗传信息处于关闭状态。 (4)若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d具有全能性，其原因是d具有发育成完整个体的全套遗传物质。 (5)a、b、c、d、e这五个细胞中全能性最大的是a。 【解析】(1)题图中A表示细胞增殖过程，B表示细胞分化过程。(2)图中b、c、d、e都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，具有相同的遗传物质。(3)题图中各细胞都含有血红蛋白基因，但由于基因的选择性表达，只有e能合成血红蛋白，b、c、d都不能合成。(4)d细胞具有发育成完整个体的全套遗传物质，能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d细胞具有全能性。(5)a、b、c、d、e这五个细胞中全能性最大的细胞是a，因为a细胞具有分裂能力，其分化程度相对较低。 细胞凋亡是编程性死亡 【例题7】　人体细胞凋亡和衰老是细胞生命活动的必然规律。下列叙述正确的是(D) A．细胞凋亡仅发生在衰老细胞中 B．细胞凋亡由机械损伤引发 C．衰老细胞中所有酶的活性降低 D．衰老细胞的需氧呼吸变慢 【解析】细胞凋亡可发生在生长、分化和衰老细胞中，A错误；由机械损伤引起的细胞死亡属于细胞坏死，B错误；衰老细胞中许多种酶的活性降低，但也有部分酶的活性增强，C错误；衰老细胞中与呼吸作用相关的酶活性降低，需氧呼吸变慢，D正确。 【例题8】　[2021·7浙江学考]“不知明镜里，何处得秋霜”这一诗句描述了岁月催人老的自然现象。生物体及其体内细胞的衰老都是正常的生理过程。下列属于衰老细胞特征的是(A) A．细胞呼吸减弱 B．分裂能力增强 C．含水量增加 D．所有酶活性增强 【解析】衰老细胞特征有膜脂氧化导致细胞膜流动性降低；细胞质色素积累、空泡形成；细胞核体积增大，染色加深，核膜内陷，染色质凝聚、碎裂、溶解；DNA的功能受抑制，RNA含量减少；蛋白质合成减少，绝大多数酶的活性降低，D错误；线粒体的数量随年龄增大而减少，体积则随年龄增大而增大；呼吸变慢等，A正确；衰老细胞的含水量降低，分裂能力降低，B、C错误。 【例题9】　[2021·温州市期末]细胞会经历分裂、分化、衰老和死亡等生命进程，正常情况下，下列叙述中，正确的是(D) A．所有体细胞都不断地进行细胞分裂 B．细胞分化使各种细胞的遗传物质产生差异 C．衰老细胞中所有酶的活性降低 D．细胞衰老和细胞凋亡是一种正常的自然生理过程 【解析】细胞不能无限分裂，高度分化的细胞不再分裂，A错误；细胞分化的过程遗传物质不发生改变，细胞分化的实质是基因选择性表达，导致细胞的形态和功能各不相同，B错误；衰老细胞中部分酶的活性降低，C错误；在细胞生命历程中，细胞衰老和细胞凋亡是一种正常的自然生理过程，对于生物体都是有积极意义的，D正确。 【例题10】　[2023·嘉兴学考模拟]在肌神经细胞发育过程中，肌肉细胞需要释放一种蛋白质，其进入肌神经细胞后，促进其发育以及与肌肉细胞的联系；如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡。下列说法错误的是(　A　) A．这种蛋白质是一种神经递质 B．肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触 C．凋亡是细胞自主控制的一种程序性死亡 D．蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡 【解析】分析题意可知，该蛋白质进入肌神经细胞后，会促进其发育以及与肌肉细胞的联系，而神经递质需要与突触后膜的受体结合后起作用，不进入细胞，故这种蛋白质不是神经递质，A错误；肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触，两者之间通过神经递质传递信息，B正确；凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种程序性死亡，C正确；结合题意，如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡，故蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡，D正确。 例题11　下图为人体某细胞接受机体某种信号后所发生的一系列变化，这种现象属于(C) A．细胞分裂 B．细胞分化 C．细胞凋亡 D．细胞衰老 【解析】细胞凋亡的过程：①凋亡信号传导；②凋亡基因激活；③凋亡执行，细胞裂解为囊泡；④凋亡细胞清除：被巨噬细胞吞噬消化。细胞分裂是指细胞增殖增加细胞数目的过程。细胞分化是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。根据图示变化过程，细胞最终被巨噬细胞吞噬，该过程为细胞凋亡，故选C。 易错点1：不明确细胞全能性实现的条件。 细胞全能性表达的4个条件： (1)具有完整的细胞核。 (2)离体(必要条件)。 (3)一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)、激素(尤其是生长素与细胞分裂素对植物细胞全能性表达至关重要)。 (4)适宜的条件(适宜的温度、pH等)。 易错点2：误认为种子萌发成植株或干细胞分化成多种组织器官即实现了“全能性”。 确认是否实现了全能性必须把握“起点”与“终点”，即起点为离体的已分化的细胞、组织或器官，终点为“完整个体”，种子为未来植株的幼体，它的萌发应属于正常发育，不是全能性表达；而干细胞形成的器官种类虽多，但并非“完整的个体”故也未实现全能性。 易错点3：混淆细胞衰老与个体衰老，误认为衰老个体中细胞一定衰老。 对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；多细胞生物体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，但从整体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 学科网（北京）股份有限公司 $$