2025届高三生物一轮复习讲义： 细胞的分化、衰老和凋亡

考点十一 受精作用及其意义 1、 概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。如图所示： 注意： ①精卵结合时是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面。②受精卵的细胞质几乎全部来自于卵细胞。 2、实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。 3、结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目。 4、相关曲线： 5、受精作用的细胞学基础和遗传物质来源 (1)细胞学基础 ①细胞膜的信息交流功能——不同物种的精卵不识别，这也是生殖隔离形成的原因。 ②细胞膜的结构特性——具有一定的流动性。精卵融合为一个受精卵，首先要发生细胞膜的融合。 (2)受精卵中遗传物质的来源 ①细胞核中的遗传物质(核DNA、染色体)：一半来自父方，一半来自母方。 ②细胞质中的遗传物质(DNA)：几乎全部来自母方，这也是母系遗传的基础。 ③受精卵中的总遗传物质(DNA)：来自母方的要多于来自父方的。 6、图解： 7、减数分裂与受精作用的意义：减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。 第12讲 细胞的分化、衰老和凋亡 考点一　细胞的分化 1、概念：在个体发育中，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。 （1）分化的对象：一个或一种细胞。 （2）分化的结果：产生形态、结构、功能不同的细胞，进而形成不同的组织和器官。 （3）细胞分裂与细胞分化有什么区别： 细胞分裂 细胞分化 数目变化 增多 不变 种类变化 不变 增多 细胞差异 不大 差异大 （4）分化的时间：整个生命进程； （5）最大限度: 胚胎期； （6）标志： 2、特点： ①普遍性：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。 ②持久性：细胞分化发生在整个生命进程中。 ③稳定性：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； ④不可逆性：一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。比如：离体培养的上皮细胞， 始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。 ⑤不变性：分化后的细胞内的遗传物质没有发生改变。 3、实质(如图所示)：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、分化细胞表达的基因 实例：下图是某患者体内的3种细胞，图中表明了每个细胞的部分基因及其活动状况。 （1）图1中3种细胞中的基因组成相同吗?为什么? 相同，同一人体不同细胞均由受精卵有丝分裂而来，遗传物质不变。 其中属于管家基因（基因产物是维持细胞基本生命活动所必需）的是哪种基因?（a） 属于奢侈基因（基因产物赋予不同细胞特异性的生理功能）的是哪种基因？（bcd） （2）这三种细胞是否可以代表红细胞？细胞A、B 分别是什么细胞? 不能，判断的依据是该细胞不表达血红蛋白基因，A为胰岛B细胞，B为垂体细胞； （3） 若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子,则其杂交带状况如何? 若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA,其杂交带状况如何?这一事实说明了什么？ 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，三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。说明了基因的选择性表达。 （4） 催化葡萄糖转化为丙酮酸的酶基因是否发了选择性表达？ 在所有的细胞中均表达，未发生选择性表达。 5、细胞分化的意义： ①是个体发育的基础。 ②使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。 例题： 1、(2022·山东济宁高三模拟)MyoD基因是一个控制肌细胞发育的主导基因，其表达产物MyoD蛋白可以调控其他与肌肉发生相关基因的转录，还能促进MyoD基因的表达，最终使前体细胞分化为肌细胞。以下叙述不正确的是（ ） A.前体细胞分化为肌细胞的过程是不可逆的 B.与肌细胞相比，前体细胞的分化程度较低 C.含有MyoD基因的细胞只能分化为肌细胞 D.MyoD蛋白对MyoD基因的表达存在正反馈调节 2、取同一生物体的不同类型细胞，检测其基因表达，结果如下图所示。下列分析正确的是（ ） A.基因1～6中控制ATP水解酶合成的基因最可能是基因4 B.细胞a～g中生理功能最为近似的应该是细胞b和细胞e C.组成1～6基因的脱氧核苷酸种类、数量和排列方式均不同 D.a～g各个细胞中染色体上所含基因的种类和数量完全不同 6、细胞的全能性 （1）概念：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。 （2）植物细胞保持全能性的原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套遗传信息； （3）植物细胞表达全能性的条件： ①离体：即细胞脱离原来的组织或器官 ②需要一定的营养物质（H2O、无机盐、小分子有机物）、植物激素等 ③其他适宜的外界条件（温度、PH等） （4）难易程度：受精卵>生殖细胞>体细胞； 植物细胞>动物细胞；分化程度低的细胞>分化程度高的； 注意：全能性的大小与分化程度的高低一般是相反的，但也有特殊的：如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然很高。 （5）证明：①植物组织培养（植物细胞具有全能性） ②动物克隆（动物细胞核具有全能性） （6）全能性表达的标志：由体细胞发育成一个个体能证明体细胞的全能性。判断全能性表达的标志是能否发育成“个体”或“任何细胞”。 注意：区分细胞分化与全能性表达的标志 (1)细胞分化的标志:在所有细胞中都表达的基因与细胞分化无关,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化;只有在特定细胞中选择性表达的基因控制细胞分化,如胰岛素基因的表达、血红蛋白基因的表达可以证明细胞发生了分化。 (2) “关键点法”区分细胞分化与细胞全能性的表达 （7）细胞分化与全能性的判断 （8）实例： 资料一：1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了—棵完整的植株。 1．从资料1中可以得出什么结论？ 已经分化的植物细胞具有全能性 2．如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已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？能； 资料二：①在目前为止，人们还没有成功地将单个已经分化的动物细胞培养成新的个体。 ②以下是克隆羊多莉产生的过程。 、 材料①、②说明：已经分化的动物体细胞的细胞核具有全能性； 注意：有关细胞全能性的6个易错点 (1)植物种子发育成植株不叫全能性。 (2)胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成个体——体现全能性的终点)不叫全能性。 (3)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。 (4)细胞分化是不可逆的，这是指在生物体内；有的题目却说是可逆的，这是在离体条件下。这两句话都正确。 (6)细胞分化过程中的“变”与“不变” ①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。 ②改变：mRNA、蛋白质的种类、细胞器的种类和数量、细胞的形态、结构和功能（即细胞的种类）； 例题： 1、下列有关细胞全能性的叙述，正确的是（ ） A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变 D.将紫色糯性玉米种子培育成植株，反映了植物种子具有全能性 2、将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是（ ） A.骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同 B.骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明骨髓干细胞具有全能性 C.可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量判断植入的骨髓干细胞是否成功 　分化出“胰岛样”细胞 D.若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞 7、干细胞 （1）概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 （2）类型： ①胚胎干细胞（ES细胞）：存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。 特点：体积小，细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。也叫做全能干细胞。 ②成体干细胞：存在于成体组织或器官内中；具体分化成特定功能细胞的能力；如：骨髓中的造血干细胞（属于多能干细胞）、神经干细胞（属于专能干细胞）； （3）举例：干细胞在我们的生产和生活中有哪些应用？ a.干细胞移植治疗白血病； b.在体外培养出组织和器官，并最终通过组织和器官移植实现对临床疾病的治疗。 8、细胞分化与全能性的比较 项目 细胞分化 细胞全能性 原因 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质 特点 ①持久性 ②稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 ③普遍性：在生物界中普遍存在 ①高度分化的植物体细胞具有全能性 ②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性 结果 形成形态、结构、功能不同的细胞群 形成新的个体 大小比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵>生殖细胞>体细胞 联系 ①两者的遗传物质都不发生改变 ②已分化的细胞仍然保持全能性 ③一般情况下，分化程度越高，全能性越难表达 考点二 细胞的衰老与死亡 1、细胞衰老的特征 （内折；收缩；降低；减慢；） 2、个体衰老与细胞衰老的关系 ①单细胞生物：个体衰老与死亡＝细胞衰老与死亡（即同步）； ②多细胞生物：个体衰老与死亡≠细胞衰老与死亡（即不同步）； 注意： A、 整个生命过程，总有部分细胞衰老死亡。 B、从总体看，个体衰老是细胞的普遍衰老。 C、细胞随分裂次数增多而衰老。 3、细胞衰老的原因 （1）自由基学说 自由基是在人体生命活动中由细胞代谢产生的，是带有未配对电子的原子、分子或基团，化学性质十分活跃，能攻击细胞膜上的不饱和脂肪酸、蛋白质及脂肪等成分，引发一系列可破坏细胞结构和功能的连锁反应，造成机体功能衰退。 带电分子或基团 生物膜损伤 基因突变 活性下降 （2）端粒学说 研究发现，细胞的染色体顶端有一段特殊的序列的DNA叫做端粒，它如同一顶小帽子戴在染色体的头顶上，细胞每分裂一次，端粒就缩短一点。人的正常体细胞一般分裂次数平均是50次，当端粒最后短到无法再缩短时，细胞的寿命也就到头了。 DNA序列 提问：请分析下列现象，回答相关问题： ①老年人皮肤皱缩；②衰老细胞代谢速率减慢；③老年人的头发会变白；④老年人的皮肤上会长“老年斑”；⑤衰老细胞的细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。 a.老年人皮肤皱缩与皮肤细胞衰老过程中的什么物质含量减少有关？ 提示　水。 b.衰老细胞代谢减慢的原因有哪些？ 提示　水分减少；多种酶活性下降；细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；呼吸速率减慢。 c.老年人头发变白的原因是什么？ 提示　毛囊细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少。 d.老年人皮肤上长“老年斑”的原因是什么？ 提示　衰老细胞中色素积累。 e.衰老细胞内DNA复制和转录都会受到影响，原因是什么？ 提示　染色质收缩，DNA不能解旋。 4、细胞的死亡 （1） 细胞凋亡(是一种自然的生理过程) ①概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡；由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也称为细胞编程性死亡。 自然更新 提醒：注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。 ③意义：对于多细胞生物体完成正常的发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。 ④细胞凋亡过程： （2） 细胞的坏死 ①概念：是指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，由细胞的正常代谢活动受损或中断引起细胞的损伤和死亡。 ②过程： ③实例：A、烫伤后皮肤、黏膜的脱落；B、骨折时部分骨细胞死亡；C、吸烟者肺部细胞因尼古丁的作用而死亡； （3） 细胞凋亡和坏死的区别 （4）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。有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 (2)意义 ①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。 ②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。 实例： 1、请结合资料比较细胞自噬和细胞凋亡 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，其局部过程如下图所示。 请比较二者的区别与联系： 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__________融合消化掉内容物。 ②生理意义上的区别：凋亡__________(填“一定”或“不一定”)引起细胞死亡；自噬 __________(填“一定”或“不一定”)引起细胞死亡。 联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 2、同样是血细胞，白细胞和红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞__________，原因是________________________________________。 3、科学家对于衰老起因的研究仍在摸索前行，《衰老生物学》中将衰老的定义修正为“衰老是由时间推移，以及与环境相互作用而引起的分子、细胞和机体结构与功能的随机改变，衰老增加死亡的可能性”。下列说法正确的是（ ） A.衰老细胞的细胞膜通透性降低，物质运输能力也减弱 B.细胞的死亡不利于机体更好地实现自我更新 C.胚胎发育过程中，细胞会衰老，但不会凋亡 D.细胞衰老后可通过细胞自噬将其清除，这与细胞内溶酶体有关 4、细胞凋亡对于多细胞生物维持机体内部环境稳定、抵御外界各种因素干扰具有非常重要的作用。下图表示细胞凋亡过程中的系列变化，下列相关叙述错误的是（ ） A.细胞凋亡既受基因调控、又受环境影响，是正常细胞必经的生命历程 B.细胞凋亡过程不发生细胞膜的破裂，细胞膜仍具一定流动性 C.细胞凋亡产生的凋亡小体会引起炎症反应，导致组织损伤 D.细胞凋亡过程紊乱可能导致良性肿瘤和恶性肿瘤的发生 5、(2022·长治市高三模拟)细胞自噬是指细胞将自身受损、衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程。细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制p53基因表达来促发肝癌。下图中的甲、乙、丙过程分别对应细胞自噬中的微自噬、巨自噬和分子伴侣介导型自噬三种类型，且研究发现丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP－2a的数量呈正相关。下列相关说法正确的是（ ） A.细胞自噬会导致肝癌细胞中的原癌基因和p53基因发生突变 B.自吞小泡是由内质网或高尔基体的双层膜脱落后形成的 C.丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP—2a介导才能进入溶酶体内 D.细胞自噬与细胞坏死不存在本质区别 6、(2021·山东，3)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体，该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是（ ） A.α-酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用 B.α-酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞的分化 C.抑制L基因表达可降低细胞内α-酮戊二酸的含量 D.目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能 7、如图所示，哺乳动物机体中位于小肠绒毛基部的上皮细胞a不断增殖、分化，形成具吸收功能的细胞b后向上迁移，补充小肠绒毛顶端凋亡的细胞c。下列叙述错误的是（ ） A.细胞a、b中基因的执行情况不同，但仍有相同的 　mRNA产生 B.细胞b不具有细胞周期，但细胞核仍具有全能性 C.细胞c与细胞a相比，核仁和细胞核体积都会增大 D.细胞c凋亡有利于具有吸收功能的细胞b更新，也有利于机体内部环境的稳定 8、脑缺血会造成局部脑神经细胞不可逆的损伤，甚至死亡。骨髓基质细胞是骨髓中的干细胞，经诱导可以生成心肌细胞、成骨细胞、神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实现对脑缺血引起的损伤神经细胞的结构与功能的修复和重建。下列相关叙述错误的是（ ） A.脑缺血导致的局部脑神经细胞死亡属于细胞坏死 B.骨髓基质细胞能够合成多种mRNA表明细胞已经分化 C.干细胞参与受损部位修复时，体内细胞同时发生着程序性死亡 D.干细胞与神经细胞形态、结构和功能不同的根本原因是遗传信息表达 　不同 9、(2021·广东，4)研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是（ ） A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复 B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡 C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制 D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究 10、(2021·河北，5)关于细胞生命历程的叙述，错误的是（ ） A.细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质 B.清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老 C.紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一 D.已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性 11、（2022·山东·高考真题）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 12、（2022·重庆·高考真题）人脐血含有与骨髓中相同类型的干细胞。关于脐血中的干细胞，下列叙述错误的是（ ） A．可用来治疗造血功能障碍类疾病 B．分化后，表达的蛋白种类发生变化 C．分化后，细胞结构发生变化 D．具有与早期胚胎细胞相同的分化程度 13、（2022·浙江·高考真题）在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的（ ） A．分裂与分化 B．分化与癌变 C．癌变与衰老 D．衰老与分裂 14、（2022·浙江·高考真题）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 第 8 页 第 7 页 学科网（北京）股份有限公司 ②类型 $$