第13讲 细胞的分化、衰老和死亡-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备（word教师用书）

第13讲　细胞的分化、衰老和死亡 考点一　细胞分化与细胞的全能性 　 一、细胞分化及其意义 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：　持久性　、不可逆性、　普遍性　、遗传物质不变性。 3．实质：　基因的选择性表达　。 4．意义 （1）生物　个体发育　的基础。 （2）使细胞趋向　专门化　，有利于提高各种生理功能的效率。 二、细胞的全能性 1．概念：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．原因：细胞内含有形成完整个体所需的　全部　基因。 3．证明实例 （1）植物组织培养→植物细胞具有　全能性　 （2）→动物体细胞的　细胞核　 具有全能性 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P118“思考·讨论”）同一人体内的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。（　√　） 2．（必修1 P119正文）肌细胞与红细胞中的基因、mRNA、蛋白质均不同。（　×　） 3．（必修1 P121正文）利用植物组织培养技术快速繁殖花卉、蔬菜的原理是植物体细胞的全能性。（　√　） 4．（必修1 P121正文）非洲爪蟾的蝌蚪肠上皮细胞核移植实验证明了动物体细胞具有全能性。（　×　） 5．（必修1 P121正文）脐带血中含有大量的干细胞，可以培养并分化成人体的各种血细胞。（　√　） 6．造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性（　×　） 7．细胞分化程度越高，其全能性一定越低（　×　） 8．当某细胞中的基因选择性表达时，则该细胞必发生细胞分化（　×　） 阐述基本原理，突破长句表达 　在生物体所有细胞中均表达的一类基因称为管家基因，其表达产物通常是维持细胞基本生命活动所必需的；在不同类型细胞中特异性表达的一类基因称为奢侈基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能。下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析： （1）上述基因属于管家基因的是　a　，属于奢侈基因的是　b、c、d　。 （2）若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，　有　（填“有”“没有”或“不一定有”，下同）杂交带；若用该探针检测胰岛素基因转录出的mRNA，　不一定有　杂交带。 （3）请解释（2）现象产生的原因：　A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针检测DNA分子，三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因转录出的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带　。 1．细胞分化的机理和过程 （1）细胞分化的机理 （2）细胞分化的过程 （3）细胞分化的判断标准 ①细胞水平 同一来源的细胞是否形成形态，功能不同的组织细胞（且细胞器种类、数量也有差异）。 ②分子水平 a．是否有特殊基因（奢侈基因）的表达。 b．是否含有特殊（或特有）化学成分，如血红蛋白、抗体、胰岛素等。 2．比较细胞分化与细胞全能性 项目 细胞的分化 细胞的全能性 原理 细胞内基因的选择性表达 含有本物种全套遗传物质 结果 形成形态、结构和功能不同的细胞 形成新的个体或分化成其他各种细胞 大小比较 分化程度：体细胞>生殖细胞>受精卵 全能性大小：体细胞<生殖细胞<受精卵 联系 ①两过程遗传物质都不发生变化，都具有全能性； 1 一般来说，细胞的分化程度越高，全能性越小 [真题真练] （2024·浙江卷）同一个体的肝细胞和上皮细胞都会表达一些组织特异性的蛋白质。下列叙述错误的是（　A　） A．肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质 B．肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同 C．肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果 D．上皮细胞的形成与基因选择性表达有关 解析：肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质，如呼吸酶，A错误；肝细胞和上皮细胞的形成是细胞分裂、分化的结果，是基因选择性表达的结果，二者是由同一受精卵分化而来的，所含遗传信息相同，BCD正确。故选A。考点二　细胞的衰老、死亡 1．细胞衰老 （1）细胞衰老的特征 （2）细胞衰老的假说 ①自由基学说：细胞代谢中产生的　自由基　会攻击生物膜、DNA和蛋白质，致使细胞衰老。 ②端粒学说：染色体两端的端粒会随着细胞分裂次数的增加而　缩短　，导致正常的DNA序列损伤，使细胞逐渐衰老。 2．细胞的凋亡 （1）概念：由　基因　所决定的细胞自动结束生命的过程，又称为细胞　编程性　死亡。 （2）类型与意义 类型 意义 个体发育中细胞的编程性死亡 保证多细胞生物体完成正常　发育　 成熟个体中细胞的　自然更新　 维持内部环境的　稳定　 被病原体感染的细胞的　清除　 抵御外界各种因素的干扰 [学以致用] 诊断常考语句，澄清易错易混 1．（必修1 P123图6－8）衰老细胞内染色质收缩、染色加深，这样会影响DNA复制和转录。（　√　） 2．（必修1 P124正文）对单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。（　√　） 3．（必修1 P125正文）正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。（　√　） 4．（必修1 P126正文）细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。（　×　） 5．（必修1 P126正文）蝌蚪尾的消失、被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。（　√　） 阐述基本原理，突破长句表达 　完成细胞的生命历程图解，并分析： （1）除　细胞坏死　对生物体不利外，其他过程均对生物体有积极意义。 （2）除　细胞坏死　外，其他过程均与基因有关，即受基因控制。 （3）老年人的白发与白化病患者白发的原因相同吗？　不相同　。理由是　老年人的白发是由于细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少所致；白化病患者是由于细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶所致　。 1．细胞衰老 （1）概念：细胞在正常环境条件下发生的功能减退、逐渐趋向死亡的现象。同新陈代谢一样，细胞衰老是细胞生命活动的客观规律。 （2）细胞衰老的分子机理 ①自由基学说：细胞不断进行各种氧化反应、辐射以及有害物质入侵使细胞产生自由基，这些异常活跃的带电分子或基团，如强氧化剂等自由基会攻击磷脂，产生同样的自由基，攻击DNA可能引起基因突变，攻击蛋白质使蛋白质活性下降。 ②端粒学说：端粒是真核生物染色体末端由许多简单重复序列和相关蛋白组成的复合结构，具有维持染色体结构完整性和解决其末端复制难题的作用。端粒酶是一种逆转录酶，由RNA和蛋白质组成，是以自身RNA为模板合成端粒重复序列，加到新合成DNA链末端。细胞每有丝分裂一次，就有一段端粒序列丢失，当端粒长度缩短到一定程度，会使细胞停止分裂，导致衰老与死亡。 （3）机体的衰老 ①概念：是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆的生命过程。 ②特点 a．衰老是生物界的普遍规律，细胞作为生物有机体的基本单位，也在不断地新生和衰老、死亡，这是新陈代谢的自然现象。 b．衰老是一个过程，这一过程的长短即细胞的寿命，它随组织种类的不同而不同，同时也受环境条件的影响。 c．人体是由细胞组织起来的，组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外环境的影响而发生损伤，造成功能退行性下降而老化。 （4）细胞的衰老与个体的衰老死亡 对多细胞生物而言，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念。个体的衰老并不等于所有细胞的衰老，但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。 2．细胞凋亡与细胞坏死过程的比较 细胞凋亡 比较 细胞坏死 基因调控的细胞程序性死亡，主动进行(自杀性) 机制 意外事故性细胞死亡，被动进行(他杀性) 生理性或轻微病理性刺激因子诱导发生，如生长因子缺乏 诱因 严重的病理性刺激因子诱导发生，如缺氧、感染、中毒 多为零散的单个细胞 死亡 范围 多为聚集的大片细胞 细胞皱缩，核染色质凝聚，细胞膜及各细胞器膜完整，膜可发泡成芽，形成凋亡小体 形态 特征 细胞肿胀，核染色质絮状或边集，细胞膜及各细胞器膜溶解破坏，溶酶体酶释放，细胞自溶 耗能的主动过程，有新蛋白合成，DNA早期规律降解为180～200bp片段，琼脂凝胶电泳呈特征性梯带状 生化 特征 不耗能的被动过程，无新蛋白合成，DNA降解不规律，片段大小不一，琼脂凝胶电泳不呈梯带状 不引起周围组织炎症反应和修复再生，但凋亡小体可被邻近细胞吞噬 周围 反应 引起周围组织炎症反应和修复再生 [真题真练] （2024·湖南卷）部分肺纤维化患者的肺泡上皮细胞容易受损衰老。下列叙述错误的是（　C　） A．患者肺泡上皮细胞染色体端粒可能异常缩短 B．患者肺泡上皮细胞可能出现DNA损伤积累 C．患者肺泡上皮细胞线粒体功能可能增强 D．患者肺泡上皮细胞中自由基可能增加 解析：根据细胞衰老的端粒学说，染色体中端粒缩短，A正确；染色体中端粒缩短，会造成端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤，细胞活动渐趋异常，导致细胞衰老，B正确；衰老细胞的呼吸速率减慢，表明其线粒体功能可能减弱，C错误；根据细胞衰老的自由基学说，细胞代谢产生的自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，引起细胞衰老，D正确。故选C。 微专题一　细胞呼吸和光合作用 【专题解读】　细胞呼吸和光合作用是高考考查的重点也是难点，包括细胞呼吸和光合作用的过程，物质的变化，细胞呼吸和光合作用的综合分析和相关计算等知识点。 【专题专练】 1．（2024·湖北三模）研究人员对密闭蔬菜大棚中的黄瓜植株进行了一昼夜的光合作用和呼吸作用调查，结果如下图所示，SM、SN、Sm分别表示图中相应图形的面积。下列叙述错误的是（　A　） A.E点时密闭大棚中CO2浓度最高，O2浓度最低 B．C点过后光照降低，短时间内叶绿体中C3含量升高 C．B点和D点时黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率 D．一昼夜后，黄瓜植株有机物的增加量可表示为Sm－SM－SN 解析：B点之前经过一晚上的呼吸释放二氧化碳，且6点前光合作用小于呼吸作用，因此大棚中的二氧化碳浓度在B点达到最大，此后由于光合作用大于呼吸作用，二氧化碳浓度开始下降，同时由于晚上消耗氧气，此时氧气浓度最低，即B点时大棚中CO2浓度最高，O2浓度最低，A错误；C点过后光照降低，光反应产生的ATP和NADPH减少，那么C3还原速率减慢，C3消耗减少，而短时间内C3合成速率不变，因此短时间内叶绿体中C3含量升高，B正确；图中B点和D点表示CO2的吸收量等于CO2的释放量，即黄瓜植株光合作用速率等于呼吸作用速率，C正确；图中SM、SN均表示0～6点、18～24点呼吸消耗的有机物量，Sm表示6～18点光合作用积累的有机物量，因此，经过一昼夜后，黄瓜植株的净增加量应为Sm－SM－SN，D正确。故选A。 2．（2024·湖北荆州三模）在光照恒定、温度最适条件下，某研究小组用图1的实验装置测量一小时内密闭容器中CO2的变化量，绘成曲线如图2所示。下列叙述正确的是（　B　） A．a～b段，叶绿体中ATP从基质向类囊体膜运输 B．该绿色植物前30分钟真正光合速率平均为64 ppmCO2/min C．适当提高温度进行实验，该植物光合作用的光饱和点将增大 D．若第10 min时突然黑暗，叶绿体基质中C3的含量在短时间内将下降 解析：a～b段二氧化碳含量在下降，说明植物的光合作用大于呼吸作用，且二氧化碳在暗反应中被用于合成三碳化合物，因此叶绿体中ATP从类囊体膜向基质运输，A错误；真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，由ab段可以计算出净光合速率＝（1 680－180）/30＝50ppm CO2/min，由bc段可以计算出呼吸速率＝（600－180）/30＝14ppm CO2/min，因此真光合速率平均为64ppm CO2/min，B正确；题干中提出，该实验在最适温度条件下进行，因此适当提高温度进行实验，光合速率下降，导致该植物光合作用的光饱和点将下降，C错误；若第10 min时突然黑暗，导致光反应产生的ATP和[H]含量下降，抑制暗反应中C3的还原，导致叶绿体基质中C3的含量将增加，D错误。故选B。 3．（2024·江西三模）某研究小组测定了植物甲和乙在一定的 CO2浓度和适宜温度条件下，光合速率随光照强度的变化，结果如图所示。下列叙述正确的是（　B　） A．在光照强度为 b 时，植物甲的实际光合速率与植物乙的相同 B．在光照强度为 b 时，若每天光照 11 小时，则植物乙无法正常生长 C．同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是叶肉细胞中叶绿素含量不同 D．将植物甲、乙分别置于相同黑暗环境中，植物甲单位时间内消耗的有机物更多 解析：在光照强度为b时，植物甲的净光合速率与植物乙的相同，但是呼吸速率不相同，因此实际光合速率不同，A错误；在光照强度为b时，若每天光照11小时，白天积累的有机物为11×2＝22，夜晚呼吸消耗掉有机物为（24－11）×2＝26，白天积累的有机物不够晚上消耗，因此植物乙无法正常生长，B正确；同等光照强度下植物甲、乙光合速率不同的根本原因是遗传物质不同，C错误；由图可以看出，植物乙的呼吸速率更大，因此将植物甲、乙分别置于黑暗环境中，植物乙单位时间内消耗的有机物更多，D错误。故选B。 4．（2024·山东泰安模拟预测）在光照强度等其他条件相同且适宜的情况下，测定了某幼苗在不同温度下的CO2吸收速率，在黑暗条件下测定了该幼苗在不同温度下的CO2生成速率，实验结果如表所示。下列叙述错误的是（　D　） 温度/℃ 25 30 35 40 45 50 55 CO2吸收速率 μmolCO2· dm－2·h－1 3.0 4.0 4.0 2.0 －1.0 －3.0 －2.0 CO2生成速率 μmolCO2· dm－2·h－1 1.5 2.0 3.0 4.0 3.5 3.0 2.0 A.分析表中的数据，可知35 ℃时植物实际光合速率最大 B．若进一步测量实际光合速率的最适宜温度，需要在30～40 ℃设置温度梯度继续实验 C．若昼夜时间相等，植物在25～35 ℃时可以正常生长 D．30 ℃与40 ℃时实际光合速率相同，说明酶的活性不受温度的影响 解析：在有光条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，所以实验测定的幼苗在不同温度下的CO2吸收速率表示幼苗的净光合速率。无光条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此，在黑暗条件下测定的该幼苗在不同温度下的CO2生成速率表示呼吸速率。实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，代入表格数据可知，35 ℃时植物实际光合速率最大，A正确；35 ℃时植物实际光合速率最大，进一步测最适温度，应在35 ℃左右的范围内设置梯度，即需要在30～40 ℃设置温度梯度继续实验，B正确；若昼夜时间相等，白天积累的有机物大于晚上消耗的有机物植物可正常生长，即白天的CO2吸收速率大于晚上CO2的生成速率。由表格数据可知，植物在25～35 ℃时净光合速率大于呼吸速率，植物可以正常生长，C正确；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，30 ℃与40 ℃时实际光合速率相同，都是6μmolCO2·dm－2·h－1，但净光合速率和呼吸速率都不同，说明酶的活性受温度的影响。如40 ℃时呼吸作用强度大于30 ℃，40 ℃时呼吸酶的活性更高，D错误。故选D。 5．（2024·贵州毕节三模）图甲表示在一定条件下测得的某植物光合速率与光照强度的关系；图乙是某兴趣小组将该植物栽培在密闭玻璃温室中，用相关仪器测得的室内CO2浓度与时间关系的曲线。请分析回答： （1）当光照强度为6klx时，该植物利用CO2的速率是　18　mg/100cm2/h；c点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有　细胞质基质、线粒体、叶绿体　。 （2）由图乙可推知，密闭玻璃温室中氧气浓度最大的是　h　点。24点与0点相比，植物体内有机物总量的变化情况是　减少　（填“增多”、“不变”或“减少”），判断依据是　24点与0点相比，密闭玻璃温室中CO2浓度升高，说明植物细胞呼吸消耗的有机物多于光合作用制造的有机物，使植物体内的有机物总量减少（24点与0点相比，密闭玻璃温室中CO2浓度升高，细胞呼吸强度大于光合作用强度，植物体的有机物总量减少）　。 （3）若图甲曲线表示该植物在25 ℃时光合速率与光照强度的关系，并且已知该植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，那么在其它条件不变的情况下，将温度提高到30 ℃，理论上分析c点将　右移　（填“左移”、“右移”或“不变”），理由是　在其它条件不变的情况下，温度由25℃提高到30℃后，光合速率降低，呼吸速率加快，要让光合速率等于呼吸速率，应增大光照强度　。 解析：（1）当光照强度为6klx时，该植物利用CO2的速率是12（净光合速率）＋6（呼吸速率）＝18 mg/100cm2/h，c点时（光补偿点），叶肉细胞中既进行光合作用，也进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体。 （2）若图乙可知，CO2浓度最低时，说明光合积累的O2最多，即图中h点。24点与0点相比，密闭容器中CO2浓度升高，总体来说，植物进行了呼吸作用消耗的有机物大于光合作用产生的有机物，植物体内有机物总量减少。 （3）若将温度提高到30 ℃，则光合作用速率下降，呼吸作用速率增强，而c点的含义是光合作用速率等于呼吸作用速率，因此需要提高光照强度才能与呼吸作用速率相等，即c点右移。 学科网（北京）股份有限公司 $$