2025高三一轮复习生物：细胞的分化、衰老、死亡课件

2025 生物一轮复习 1 第4单元 细胞的生命历程 第15讲 细胞的分化、衰老、死亡 2025年高考一轮复习 第15讲 细胞的分化、衰老、死亡 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。 课标要求： 对标课本： 必修1 分子与细胞 第6章 细胞的生命历程（第2、3节） 2.描述在正常情况下，细胞的衰老和死亡是一种自然的生理过程。 PART 01 回归课本 强基固本 ● 细胞的分化与细胞的全能性 ● 细胞的衰老、死亡 细胞的分化 多细胞生物体从小长大，不仅有细胞数量的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。即使在成熟的个体中，仍有一些细胞具有产生 的能力。 不同种类的新细胞 在胚胎发育的早期，各个细胞彼此相似，通过细胞的有丝分裂，细胞数量越来越多，与此同时，细胞逐渐向不同的方向分化。 细胞的分化 上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞 构成人体的器官有四种组织，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织，这些组织又由一些相似的细胞构成。 这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？ 这些细胞在形态上相差很大，结构上也有区别，功能各不相同，但总体上都由细胞膜 、细胞质和细胞核组成。 这些细胞都源自早期胚胎中的一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？一种组织的细胞能否转变为其他组织的细胞？ 不能 细胞的分化 与动物一样，同一个植物体也存在各不相同的细胞。 叶肉细胞（有叶绿体） 表皮细胞（细胞壁有明显的角质层） 储藏细胞（无叶绿体、角质层） 功能：光合作用 功能：保护作用 功能：贮藏营养物质 同一植物体的这些细胞也来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。 细胞的分化 一、细胞分化 整个生命进程中， 时期达到最大限度； 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 的过程。 稳定性差异 1.概念： 2.发生时间： 胚胎 3.结果： 形成不同类型的组织和器官； 4.特点： 持久性：细胞分化是一种持久性变化； 不可逆性：分化后的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡； 普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。 5.原因： 这是细胞中的基因 的结果。在个体发育过程中，不同种类细胞中的遗传信息的表达情况不同。 选择性表达 6.意义： ①是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。 细胞分化 细胞分化是否意味着细胞中遗传物质发生改变？为什么？ 遗传物质DNA没有改变，不同组织的细胞共同来源于受精卵。 同样来自一个受精卵，且每个细胞都携带有相同的遗传信息，为什么还会出现差异？ 不同类型细胞的mRNA和蛋白质不完全相同。 管家基因：在所有细胞都表达的一类基因， 其产物是对维持细胞基本生命活动所必需 的，如呼吸酶基因、ATP合成酶基因； 奢侈基因：是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如红细胞中的血红蛋白基因。 细胞的全能性 胡萝卜根韧皮部的细胞 无机盐、糖类、植物激素等 1958年，美国科学家斯图尔德做了以下实验： 结果发现：韧皮部细胞 → 细胞团 → 根、茎、叶 → 完整植株。 1．通过实验可以得出什么结论？ 已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体。 细胞的全能性 胡萝卜根韧皮部的细胞 无机盐、糖类、植物激素等 1958年，美国科学家斯图尔德做了以下实验： 结果发现：韧皮部细胞→细胞团→根、茎、叶→完整植株。 2．如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已经高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？ 可以，植物细胞具有全能性。 细胞的全能性 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母细胞中，结果获得了新的个体。 将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？通过实验可以得出什么结论？ 将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体。实验说明已分化的动物细胞不具有全能性，其细胞核仍具有全能性。 动物细胞核的全能性必须借助于卵母细胞才能表现出来。 通过以上两个实验表明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，这就是细胞的全能性。 细胞的全能性 二、细胞的全能性 指细胞经过 后，仍具有产生 有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。 1.概念： 分裂和分化 完整 具有全能性的细胞有哪些？ ①已分化的细胞：离体植物细胞、动物的体细胞核； ②未分化的细胞：受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞 2.原因： 细胞内含有形成完整个体的全套的遗传信息。 3.表达： ①植物：离体、适宜营养、激素等 ②动物：将体细胞核与去核卵母细胞融合形成重构胚、适宜营养、激素等 全能性高低： ①受精卵＞生殖细胞＞体细胞 ②植物细胞＞动物细胞 ③分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞 分化程度高的细胞，其全能性不一定低，如卵细胞。 细胞的全能性 4.应用： 应用植物组织培养技术： 快速繁殖花卉和蔬菜等作物， 培养微型观赏植株， 拯救濒危物种。 优点：繁殖周期短，繁殖速度快，不受季节限制，可实现工厂化生产。 在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术可以加速家畜遗传改良，促进优良畜群繁育； 利用转基因克隆动物生产珍贵的医用蛋白； 保护濒危物种，增加其存活数量； 建立克隆特定疾病模型的动物，研究疾病机制，开发药物。 优点：繁殖速度快，可以产生基因型完全相同一批群体动物。 干细胞 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，叫作干细胞。 1.概念： ①能够进行分裂，增加自身数量或更新细胞 ②分化形成其他类型的细胞 2.存在部位： 早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织、器官中。 胚胎干细胞： 成体干细胞： 3.类型： 存在部位：存在于早期胚胎 特点：可分化成成年动物体内任何一种类型的细胞，并有进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的可能； 存在部位：成体组织或器官内 特点：可分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力 类型： 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 造血干细胞 白细胞 红细胞 血小板 骨髓、外周血、脐带血 诱导多能干细胞 诱导多能干细胞（iPS） 拓展 胚胎干细胞必须从胚胎中获取，这涉及到伦理问题，因此限制了其在医学上的应用。2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称它为诱导多能干细胞（iPS）。 制备方法：借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物来诱导形成iPS细胞。 制备细胞：成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞。 应用： 患者细胞移植； 利用细胞开展疾病相关体外研究； 利用移植动物开展疾病相关研究。 细胞的衰老和死亡 三、细胞的衰老 ④细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率 ，新陈代谢速率 。 ①细胞膜 改变，使 降低 ②细胞核的体积 ，核膜 ，染色质 、染色 。 ③细胞内的 减少，细胞 ，体积 。 ⑤细胞内的 逐渐积累，妨碍细胞内物质的 和 。 通透性 物质运输功能 增大 内折 收缩 加深 水分 萎缩 变小 减慢 色素 减慢 交流 传递 1. 细胞衰老的特征 细胞衰老的过程是细胞的 和 发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。 生理状态 化学反应 细胞的衰老和死亡 2. 细胞衰老的原因 （1）自由基学说 自由基：异常活泼的带电分子或基团。 特点：自由基含有未配对的电子，表现出高度的反应活泼性。 生命活动中细胞不断进行各种氧化反应，反应中容易产生自由基； 辐射或者有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基，如水电离辐射下会产生自由基。 来源： 作用机理： 自由基 磷脂 DNA 蛋白质 生物膜损伤 基因突变 活性下降 攻击 产生 细胞衰老 细胞的衰老和死亡 2. 细胞衰老的原因 （2）端粒学说 端粒：每条染色体的 都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体，称为端粒。 端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤 每次细胞分裂后，端粒DNA序列会缩短一截 细胞活动渐趋异常 端粒 在细胞衰老过程中端粒逐渐变小 作用机理： 随分裂次数的增加，截短部分逐渐向内延伸 两端 细胞的衰老和死亡 2009年，诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。 人们最初研究染色体时，对于其末端是几乎“忽略”的，认为那里没有基因和酶，就算有，也不会对细胞的生长发挥很大作用。而此次获奖的研究内容，则从根本上改变了人们先入为主的对染色体的看法。 端粒就像一顶高帽子置于染色体头上，被科学家称作“生命时钟”。在新细胞中，细胞每分裂一次，端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞内侧基因受损，生命活动异常。伊丽莎白·布莱克本和杰克·绍斯塔克发现端粒的一种独特DNA序列能保护染色体免于退化。卡萝尔·格雷德和伊丽莎白·布莱克本则确定了端粒酶。 在正常成年人的几乎所有细胞中，端粒酶转为休眠状态。在胚胎干细胞等频繁分裂的细胞内，端粒酶处于活跃状态。 当端粒酶处于休眠状态时，细胞每分裂一次，端粒就短一些，直到细胞死亡。癌细胞通常能获得重新激活端粒酶的能力。“睡醒”后的端粒酶允许癌细胞无限复制，继而出现癌症的典型特征，即癌细胞“生生不息”。大约90%的癌细胞都有着不断增长的端粒以及相对来说数量较多的端粒酶。 细胞的衰老和死亡 从功能上看，端粒酶属于哪一种酶？ 逆转录酶 端粒酶可利用某段RNA序列作为模板合成端粒DNA，对端粒有延伸作用。 在精原细胞和肿瘤细胞中有较高的端粒酶活性，而正常体细胞中端粒酶的活性很低，呈抑制状态。 细胞的衰老和死亡 3.细胞衰老与个体衰老的关系 细胞衰老 个体衰老 普遍衰老 对 细胞生物来说，细胞的衰老 个体的衰老。 对 细胞生物来说，细胞的衰老 个体的衰老。 单 等于 多 不等于 衰老的症状 原因分析 皮肤干燥、发皱 头发变白 老年斑 无力、怕冷 吸收能力下降 细胞水分减少，细胞萎缩，体积变小 细胞内酶（酪氨酸酶）的活性降低 细胞内色素（脂褐素）的累积 细胞膜通透性功能改变 呼吸速率减慢、新陈代谢速率减慢 细胞的衰老和死亡 实验二 将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合；将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合。分别在体外培养。结果是前者不分裂，后者分裂旺盛。 结论： 实验一 在相同的条件下，分别单独培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表所示。 细胞来源 胎儿 中年人 老年人 增值代数 50 20 2-4 年龄越大的个体的体细胞可增殖代数越少，年龄越小的个体的体细胞可增殖代数越大；细胞核对细胞分裂的影响更大。 细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数增多，或者细胞进入衰老状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。 细胞的衰老和死亡 4.细胞衰老的意义 细胞衰老是人体内发生的正常的生命现象； 正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新； 机体中众多细胞及组织的衰老，就会引起人的衰老，出现免疫力下降，适应环境能力减弱等现象。 人体皮肤的生发层细胞不断分裂产生新的细胞替代衰老的细胞； 血液中的红细胞快速地更新，可以保障机体所需氧气的供应。 细胞的衰老和死亡 四、细胞的死亡 细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中 是细胞死亡的一种主要方式。 凋亡 1.细胞凋亡 概念：由 所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。 基因 举例： 人在胚胎时期经历有尾的阶段，后来尾部细胞死亡，尾才消失，蝌蚪的尾也是如此。 细胞的衰老和死亡 四、细胞的死亡 细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中 是细胞死亡的一种主要方式。 凋亡 1.细胞凋亡 概念：由 所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。 基因 举例： 胎儿的手发育过程中，五个手指最初连在一起，后来指间细胞自动死亡，形成了成形的手指。 细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡。 细胞的衰老和死亡 四、细胞的死亡 细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中 是细胞死亡的一种主要方式。 凋亡 1.细胞凋亡 概念：由 所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。 基因 举例： 胎儿的手发育过程中，五个手指最初连在一起，后来指间细胞自动死亡，形成了成形的手指。 意义： ①完成多细胞生物体完成正常发育； ②维持内部环境稳定； ③抵御外界各种因素的干扰。 清除受损、突变、衰老的细胞 清除多余细胞 清除被病原体感染的细胞 凋亡不足：肿瘤的发生、某些自身免疫疾病 凋亡过度：帕金森病、阿尔兹海默症、再生障碍性贫血等。 细胞的衰老和死亡 2.细胞坏死 概念：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。 不利 生理性死亡 主动 被动 有利 有害 细胞的衰老和死亡 细胞凋亡与细胞坏死 辨析 判断下列过程是凋亡还是坏死。 （1）在胚胎发育时期清除多余的细胞建成器官。 （2）胎儿尾的消失，手的发育，蝌蚪尾的消失。 （3）在成体中，细胞衰老死亡后的自然更新。 （4）被病原体感染的细胞被吞噬细胞清除。 （5）细胞被病原体感染而死亡。 （6）身体被烫伤，皮肤细胞死亡。 （7）某人因长期吸烟，导致肺部局部细胞病变死亡。 细胞凋亡 细胞坏死 细胞的衰老和死亡 3.细胞自噬 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，通过溶酶体的降解后再利用，这就是细胞自噬。 作用条件： ①营养缺乏条件下，通过细胞自噬可以获得维持生存所需要的物质和能量。 ②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。 意义： ①获得维持生存所需的物质和能量； ②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。 有些激烈的细胞自噬，可能会诱导细胞凋亡。 PART 02 知识拓展 难点透析 细胞的全能性 动物细胞全能性的实验 拓展 克隆羊多莉的诞生过程 体细胞克隆猴的诞生过程 细胞的死亡 显微镜下的秀丽隐杆线虫 秀丽隐杆线虫长1mm，成虫总共只有959个体细胞，通体透明，易于观察个体的整个发育过程。 细胞的死亡 秀丽隐杆线虫的生命周期 在发育成熟的过程中，该线虫有131个细胞将通过细胞凋亡的方式被去除。 生命周期只有3.5天，这就使不间断观察并追踪每个细胞的演变称为可能。 PART 03 链接高考 真题演练 1. （2024·黑吉辽）手术切除大鼠部分肝脏后，残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖；肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞，使肝脏恢复到原来的体积。下列叙述错误的是（ ） A.肝细胞增殖过程中，需要进行DNA复制 B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程 C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达 D.卵圆细胞能形成新的肝细胞，证明其具有全能性 真题演练 D 【解析】肝细胞增殖时，需要通过有丝分裂增加细胞数目，有丝分裂前的间期会发生DNA复制，A正确；肝细胞的自然更新，必然伴随着细胞分裂、衰老和凋亡，B正确；细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果，C正确；卵圆细胞能形成新的肝细胞，但并未产生完整有机体，也未分化形成其他各种细胞，D错误。 2. （2024·甘肃卷）某研究团队发现，小鼠在禁食一段时间后，细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体，随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体，最终脂质小滴在溶酶体内被降解，关于细胞自噬，下列叙述错误的是（ ） 真题演练 C A. 饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢，使细胞获得所需的物质和能量 B.当细胞长时间处于饥饿状态时，过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡 C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程 D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激反应 【解析】从题干内容分析可知，饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢，使细胞获得所需的物质和能量，A正确；处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得生存所需物质和能量，有的激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡，B正确；溶酶体内的水解酶是在核糖体上合成的，C错误；细胞在受损伤、微生物入侵或细胞衰老时发生细胞自噬，是为了适应环境，维持基本的生命活动，D正确。 3. （2024·湖北卷）苏云金杆菌产生的Bt毒蛋白，被棉铃虫吞噬后活化，再与肠道细胞表面受体结合，形成复合体插入细胞膜中，直接导致细胞膜穿孔，细胞内含物流出，直至细胞死亡。科学家将编码Bt毒蛋白的基因转入棉花植株，获得的转基因棉花能有效防控棉铃虫的危害。 真题演练 （1）Bt毒蛋白引起的细胞死亡属于 （填“细胞坏死”或“细胞凋亡”）。 （2）如果转基因棉花植株中Bt毒蛋白含量偏低，取食后的棉铃虫可通过激活肠肝细胞分裂和 产生新的肠道细胞，修复损伤的肠道，由此导致杀虫效果下降。请据此提出一项可提高转基因棉花杀虫效果的改进思路： 。 细胞坏死 分化 将抑制细胞分裂、分化的基因也导入到棉花中/提高Bt毒蛋白基因的表达量 3. （2024·湖北卷）苏云金杆菌产生的Bt毒蛋白，被棉铃虫吞噬后活化，再与肠道细胞表面受体结合，形成复合体插入细胞膜中，直接导致细胞膜穿孔，细胞内含物流出，直至细胞死亡。科学家将编码Bt毒蛋白的基因转入棉花植株，获得的转基因棉花能有效防控棉铃虫的危害。 真题演练 （3）在Bt毒蛋白的长期选择作用下，种群中具有抗性的棉铃虫存活的可能原因是：肠道细胞表面受体蛋白的 或 发生变化，导致棉铃虫对Bt毒蛋白产生抗性。 （4）将Bt毒蛋白转基因棉花与非转基因棉花混种，可以延缓棉铃虫对转基因棉花产生抗性，原因是： 。 数目 【分析】抗性产生的原因：自然选择使种群基因频率发生定向改变，即转基因棉花的选择使得棉铃虫的抗性基因频率升高（含有抗性基因可存活下来），通过混种可以降低转基因棉花对棉铃虫的抗性选择。 结构 避免棉铃虫的抗性基因频率增长过快 谢 谢 40 $$