2025届高三生物一轮复习课件细胞分化、衰老和死亡

1.19 细胞的分化、衰老和死亡 一.细胞分化 1.细胞分化的概念 （1）下图是生物个体发育中的相关过程示意图，请据图回答下列问题： 细胞分裂(增殖) 细胞分化 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。 ①图中A、B分别表示什么过程？ ②什么是细胞分化？ 2.细胞分化的结果 细胞种类的增加，形成不同的组织和器官 考点一 细胞的分化与细胞的全能性 大本116页 细胞分化的实质是什么呢？ 细胞数目不变 细胞数目增多 （2）科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛B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。 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种细胞的核DNA相同吗？合成的蛋白质种类相同？ 2.3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？ 核DNA相同，蛋白质种类不完全相同。 细胞内基因的表达存在选择性(特异性)。 项目 核DNA检测结果 RNA检测结果 输卵管细胞　 红细胞 胰岛B细胞 输卵管细胞 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  ＋ ＋ ＋ － －  ＋ 大本117页 3 （2）科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛B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 核DNA检测结果 RNA检测结果 输卵管细胞　 红细胞 胰岛B细胞 输卵管细胞 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。 （2）奢侈基因 呼吸酶基因、ATP合成酶(水解酶)基因 卵清蛋白基因、胰岛素基因、β-珠蛋白基因 大本117页 ①几乎所有细胞中均表达； ②产物是维持细胞基本生命活动所必需的 3.据表分析三种细胞中都表达了哪些基因？哪些基因只是在特定的细胞中表达？ （1）管家基因 核糖体蛋白基因 ①不同细胞中特异性表达的基因； ②产物赋予各种类型细胞特异形态结构与功能 4 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。 合成血红蛋白 （不合成肌动蛋白） 合成肌动蛋白 （不合成血红蛋白） 血红蛋白基因开启 肌动蛋白基因关闭 血红蛋白基因关闭 肌动蛋白基因开启 3.细胞分化的实质 大本116页 据以上表格分析可知细胞分化的实质是什么？ 一.细胞分化 高度分化的细胞一定不能分裂吗？ 大本117页 不完全相同 根据细胞分化机理分析细胞分化过程中的变与不变？ （实质） 注：细胞分化后遗传物质通常未改变 细胞分化具有何特点？ 分化使个体逐渐发育成熟，但成熟个体内都是已分化的细胞吗？ 下列事实，分别说明了细胞分化的什么特点？ 资料一：细胞分化发生在整个生命进程中。 资料二：黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，不会变成其他类型细胞。 资料三：分化后的细胞将一直保持分化后的状态，不能再回到分化前的状态，直到死亡； 资料四：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。 ①持久性 ②稳定性 ③不可逆性 ④普遍性 4.细胞分化的特点 注意：细胞分化的时间： 大本116页 发生在整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度 个体发育 专门化 生理功能 5.意义: ①是生物　 　　　　的基础。  ②使多细胞生物体中的细胞趋向　 　　　, ③有利于提高各种　 　　　 的效率。  细胞分化具有何意义？ 8 1．(析图建模)细胞中的基因可分为两类：一类是维持细胞基本生命活动的表达基因，称为管家基因；另一类是可以选择性表达的功能基因，称为奢侈基因。下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请回答下列问题： (1)上述基因属于管家基因的是______，属于奢侈基因的是__________(填字母)。 (2)这三种细胞中的“血红蛋白基因”均________表达，说明这三种细胞不包括________；A细胞可产生“胰岛素”，应为________细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为________细胞。 　b、c、d 不能 红细胞 胰岛B 垂体 a 【学以致用】 2.(2023·江苏连云港高三模拟)下图为人体内部分细胞分化过程，下列说法正确的是 A.红细胞是通过无丝分裂产 生的，不发生DNA的复制 B.上述细胞中，造血干细胞 的分化程度最低 C.人体内神经干细胞分化成神经细胞的过程不可逆 D.皮肤干细胞分化成皮肤细胞的过程中遗传物质发生改变 c 细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不发生改变 胚胎干细胞的分化程度最低，因此经过分裂和分化后的胚胎干细胞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 二、细胞的全能性 已分化的植物细胞在离体培养下，能够形成完整植株 离体的植物组织、器官或细胞 脱分化 培养 再分化 诱导培养 移栽 愈伤组织 讨论：1.从资料1中可以得出什么结论？ 2.全能性表现条件 1.概念：是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整__________或分化成_________________的潜能和特性。 有机体 其他各种细胞 课本120页 ①离体(必要条件） ②营养物质 (无机盐、维生素、氨基酸等)和激素 ③适宜环境条件(适宜的温度、光、pH等) 二、细胞的全能性 资料2：科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。 不能 思考：将蝌蚪的肠上皮细胞单独培养能获得新的蝌蚪个体吗？与资料1相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？ 已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。 全能性表达的容易程度：植物细胞>动物细胞 课本120页 3.细胞（核）具有全能性的根本原因： 细胞（核）内含有本物种的全套遗传信息 体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带有相同的核DNA分子。 受精卵 生殖细胞（配子细胞） 体细胞 植物细胞 动物细胞 4.全能性大小的比较（特殊情况除外） 分化程度低的体细胞 分化程度高的体细胞 > > > > 思考：分化程度高的细胞其全能性一定低吗？ 不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但花粉、卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、卵细胞（发育成雄蜂）、植物体的分生组织也具有全能性。 大本116页 哺乳动物成熟红细胞不具有全能性 注意：①全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。 ②种子萌发长成新植株并没有体现细胞的全能性，因为种子的胚本身就是植株的幼体，其萌发长成植株是正常发育的过程。 三、干细胞 (1)概念 动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 (2)分类 并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。 胚胎干细胞 成体干细胞   按分化潜能分 全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞。 多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞。 专能干细胞：只能向特定细胞分化，如神经干细胞。 干细胞 （3）应用 在体外保存和培养各种干细胞，诱导其分裂和分化，使之形成组织或器官，从而对受到损伤的组织或器官进行修复或更换。 ——已分化的细胞 具有全能性 14 考向1　围绕细胞分化，考查生命观念 1.(2024·广东省深圳市六校联盟)人体成熟的红细胞经过几个阶段发育而来，各阶段细胞特征如下表。下列叙述错误的是(　　) D 阶段 阶段1 阶段2 阶段3 阶段4 细胞特征 无血红蛋白，有较强 分裂能力 核糖体丰富，开始合成血红蛋白，有分裂能力 核糖体 等细胞器逐渐减少， 分裂能力减弱 无细胞核、核糖体等细胞器，血红蛋白含量高，无分裂能力 A. 阶段1至阶段4是红细胞分化的过程 B.细胞特征发生变化的根本原因是基因选择性表达 C.核糖体增多有利于红细胞合成较多的血红蛋白 D. 阶段4失去分裂能力与红细胞的功能无关 大本117页 为血红蛋白运输氧气腾出更多空间 D 2.(2024·广东肇庆调研)毛囊干细胞是毛囊中的原始细胞，人的毛发都由毛囊中的细胞分化而来；毛囊干细胞也可以分化为皮脂腺，产生皮肤所需要的油脂。毛囊干细胞具有多向分化潜能、高增殖能力和保持休眠状态的能力。下列叙述正确的是(　　) A.毛囊干细胞分化为不同种类细胞的过程中遗传物质发生选择性改变 B.毛囊干细胞的增殖具有周期性，且绝大多数毛囊干细胞处于分裂期 C.休眠状态的毛囊干细胞内物质的合成与分解均处于停止状态 D.由毛囊干细胞分化而来的不同细胞内，细胞器的功能一般不发生改变 大本117页 细胞分化遗传物质不发生改变，实质是基因的选择性表达 分裂前的间期 为维持正常的生命活动，物质的合成与分解仍在进行 (1)细胞分化只发生在胚胎发育阶段。(2022·海南卷，2B)( ) 提示　细胞分化发生在个体发育的任何阶段。 (2)胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因选择性表达。(2022·江苏卷，2A)( ) 提示　胚胎干细胞也进行基因选择性表达。 (3)造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞。(2021·江苏卷，2B)( ) 提示　造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成各种血细胞。 × × × 大本116页 (4)细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(2021·江苏卷，2C)( ) 提示　细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不变。 (5)愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的。(2021·福建卷，11A)( ) 提示　愈伤组织是幼嫩叶片通过脱分化形成的。 (6)高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖。(2020·江苏卷，4A)( ) 提示　有些高度分化的细胞能再分裂增殖，如肝细胞、记忆细胞、B细胞、花粉。 × × × 　　3.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 　　D. 细胞中ATP的合成与分解速度发生改变 C 细胞分化的标志 4.下列①~④能说明人体中某细胞已经发生分化的是哪些?你的推断理由是什么? ①进行ATP的合成　 ②进行mRNA的合成　 ③合成甲状腺激素　 ④存在纤维蛋白原基因 只有③可表明细胞已分化。理由如下:所有细胞都能合成ATP,几乎所有细胞都能转录合成mRNA,几乎所有细胞中都存在纤维蛋白原基因,故①②④均不能判断细胞已经分化,然而只有甲状腺细胞才能合成甲状腺激素,可判断细胞已经分化。 20 D 5.(2024·吉林期末联考)利用CRISPR/Cas9(利用CRISPR工具特异性对DNA分子进行编辑的技术)进行人造血干细胞基因编辑，通过基因编辑敲除成体造血干细胞上CCR5基因。经过基因编辑后的人造血干细胞在动物模型中长期稳定地重建人的造血系统，其产生的外周血细胞具有抵御HIV感染的能力。下列说法正确的是(　　) A.造血干细胞分化成的多种细胞中核酸相同，蛋白质不完全相同 B.与胚胎干细胞相比，造血干细胞分化程度低，全能性高 C.经过基因编辑后的人造血干细胞产生的血细胞具有抵御HIV感染的能力，是因为HIV主要攻击人的造血干细胞 D.基因编辑敲除成体造血干细胞上CCR5基因过程中，需要用到限制酶 大本117页 核酸中的mRNA不完全相同 高 辅助性T细胞 C 考向2　围绕细胞全能性和干细胞，考查生命观念 6.(2021·辽宁卷，9)被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同，珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述，错误的是(　　) A.由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的 B.由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性 C.由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性 D.由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组 大本117页 请同学们根据上图和生活中的观察，说说人个体衰老的主要特征表现在哪些方面？ 有皱纹 行动迟缓、无力 老年斑 消化吸收能力下降 头发变白 个体的衰老 考点二　细胞衰老和死亡 请同学们阅读课本123-124页内容，结合所学知识，尝试从细胞的角度分析个体衰老的特征。 头发变白 缺黑色素 合成黑色素的酶（酪氨酸酶）活性降低 有皱纹 细胞萎缩体积变小 缺少水分 老年斑 分解色素的酶活性降低 细胞内色素积累 行动迟缓、无力 细胞内多种酶活性降低 细胞呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢 汉水丑生侯伟作品 消化吸收能力下降 细胞膜物质运输功能降低 细胞膜通透性改变 细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 DNA不能解旋，影响细胞内DNA复制和转录 细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低 细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小 细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢 细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递 一、细胞衰老 教材123页 1、特征 自由基学说 A B 什么是端粒？ 端粒缩短为什么会使细胞衰老？ A B C D 什么是自由基？ 自由基的特性? 自由基是如何产生的？ 自由基是怎样导致细胞衰老的？ 端粒学说 请同学们阅读教材124页的内容，回答下列问题： 2. 原因（机制） 一、细胞衰老 2. 原因（机制） 磷脂分子 有害物质 氧化 蛋白质 ①自由基学说 异常活泼的带电分子或基团 基因突变 一、细胞衰老 教材124页 2. 原因（机制） ②端粒学说 缩短一截 DNA—蛋白质复合体 正常基因 单 多 个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 3. 细胞衰老与个体衰老的关系 单细胞生物 多细胞生物 细胞衰老 = 个体衰老 细胞普遍衰老 = 个体衰老 二、细胞的死亡 1、细胞死亡：包括 (主要)和 等方式。 凋亡 坏死 2、细胞凋亡 （1）概念：由 所决定的细胞 结束生命的过程，叫细胞凋亡。 基因 自动 细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。 （2）类型 ③被病原体感染的细胞的 ； ①个体发育中细胞的 ； ②成熟个体中细胞的 ； 清除 程序性死亡 自然更新 （3）意义 ①保证多细胞生物体完成 ； ②维持内部环境的 ； ③抵御外界各种因素的干扰； 正常发育 稳定 教材126页 二、细胞的死亡 3.细胞坏死： 在种种不利因素的影响下，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而引起的细胞损伤和死亡 极端的物理因素 极端的化学因素 病理性刺激—石棉 （被动性死亡） 教材126页 31 比较细胞凋亡和细胞坏死 被病原体感染而死亡，则属于 感染后被机体免疫系统清除，则属于 判断题 细胞坏死 细胞凋亡 细胞凋亡 细胞坏死 与基因的关系 死亡原因 死亡过程 对机体的影响 由基因所决定 与基因无关 对机体是有利 对机体是有害 不利因素影响 基因控制 自动结束生命 被动的 意义: 概念: 是细胞吃掉自身的结构和物质。 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。 功能退化的线粒体 获得维持生存所需的物质和能量； 清除受损或衰老的细胞器， 及感染的微生物和毒素， 维持细胞内部环境的稳定。 自噬溶酶体 三、细胞自噬 有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 教材126页 33 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，其局部过程如下图所示。 (1)细胞凋亡________(填“一定”或“不一定”)引起细胞死亡；细胞自噬________(填“一定”或“不一定”)引起细胞死亡。 一定 不一定 大本119页 细胞自噬与凋亡的区别：凋亡是正常的细胞死亡途径，自噬只是旨在为自身提供营养或者清除异常物质等，不一定引起死亡。 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，其局部过程如下图所示。 (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________。 (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________(填“增强”“不变”或“减弱”)。 细胞凋亡 增强 (4)研究显示，细胞自噬能力的减弱导致了细胞内有毒物质的积累，从而使细胞进入衰老状态。随着年龄增长，肌肉细胞的自噬作用________(填“增强”“不变”或“减弱”)，肌肉功能下降。 减弱 章节知识体系 细 胞 的 生 命 历 程 细胞增殖 细胞分化 细胞的衰老和死亡 细胞周期 分裂间期 分裂期 有丝分裂 细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程 表现 原因 细胞中基因选择性表达的结果 细胞的衰老 细胞的死亡 细胞衰老的特征 细胞衰老的原因 细胞衰老与个体衰老的关系 凋亡 坏死 考向　围绕细胞衰老与细胞死亡，考查生命观念 1.(2022·海南卷，2)人体细胞会经历增殖、分化、衰老和死亡等生命历程。下列有关叙述错误的是(　　) A.正常的B淋巴细胞不能无限增殖 B.细胞分化只发生在胚胎发育阶段 C.细胞产生的自由基可攻击蛋白质，导致细胞衰老 D.细胞通过自噬作用可清除受损的细胞器，维持细胞内部环境的稳定 B 大本119页 3.(2023·海南卷，4)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 D 大本120页 5.(2023·湖南卷，7)基因Bax和Bcl-2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(　　) D 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Bcl-2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 大本120页 A 4.(2024·广东佛山质检)科学家利用人类干细胞在实验室中培育出了“微型人脑”，该组织已经达到9周胎儿大脑的发育水平，但不能独立思考。下列相关描述正确的是(　　) A.该项研究为许多恶性疾病的治疗提供了技术支持 B.在培育微型人脑的过程中不会发生细胞的衰老 C.若培育过程中出现了细胞凋亡，其根本原因是遗传物质发生了改变 D.若培育过程发生了细胞坏死，则属于基因控制下的程序性死亡 大本119页 $$