内容正文:
第08讲 细胞的分化、衰老和死亡(知识清单)
学习导航站
知识主脉络:可视化思维导图,建立知识框架
核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点1 细胞通过分化形成组织器官★★★☆☆
考点2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★☆☆
考点3 细胞衰老和死亡是自然的生理过程★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
陷阱预警台:识别高频错误,提供防错策略(2大陷阱预警)
素养加油站:前沿科研成果或热点问题分析、聚焦考点预测
真题挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
(附高清PDF,可打印)
· 考点1 细胞通过分化形成组织器官★★★★☆
神经细胞伸出长的突起,有传导神经冲动和储存信息的功能;
肌肉细胞呈梭形,有收缩功能;
在植物中,筛管细胞呈长柱形,有输送营养物质的功能;
叶肉细胞含有叶绿体,可进行光合作用。
这些细胞都是通过细胞分化而成的。
补充拓展
(1) 细胞分裂使细胞的数量增多,细胞的分化使细胞器的种类增多。
(2) 细胞分裂是细胞分化的基础,二者往往相伴相随,但是分化程度越大的细胞,分裂能力一般越小。
(3)具有分裂能力的细胞不一定会分化,癌细胞是具有分裂能力的细胞不会分化。(癌细胞不是高度分化的细胞)具有分化能力但不会分裂。
补充拓展:不同水平理解细胞分化
细胞水平
细胞的形态、结构和生理功能发生改变(细胞数目不变)
细胞器水平
细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改变
分子水平
核酸
DNA不变,RNA的种类和数目发生改变
蛋白质
蛋白质种类、数量、功能发生改变
· 考点2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★★☆
1.植物细胞的全能性
2.动物细胞的全能性—干细胞
易错拓展:
1.一般来说,细胞分化程度越高,分裂能力越低,全能性越难实现。
2.分化程度高的细胞全能性不一定低,如生殖细胞属于高度分化的细胞,但全能性依然较高。
3.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过程。
4.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,用于干细胞的自我更新。
5.某些细胞在分化过程中遗传物质会发生改变,如B淋巴细胞分化为浆细胞的过程中部分基因会发生重排,遗传物质发生改变。
6.细胞分化过程中遗传物质一定不变吗?请从分子和细胞水平总结细胞分化过程中的“变”与“不变”。
考点拓展:细胞分裂和细胞分化的关系
项目
细胞分裂
细胞分化
发生时间
从受精卵开始
发生在整个生命过程中
原因
细胞增殖需要
基因选择性表达
结果
细胞数目增多
细胞种类增多
意义
保持了亲、子代间遗传的稳定性
保证了生物体正常发育
联系
细胞分裂是细胞分化的基础,两者往往是相伴相随的,随分化程度加大,分裂能力逐渐下降
· 考点3 细胞衰老和死亡是自然的生理过程★★★☆☆
1.细胞存在衰老现象(细胞衰老与个体衰老的关系)
1)细胞衰老与个体衰老的原因
2)细胞衰老特征
个体衰老表现
对应的细胞衰老原因
皮肤出现皱纹
细胞内水分减少,细胞体积变小
黑色素减少、头发变白
酪氨酸酶活性降低
呼吸速率减慢,供能不足
呼吸酶活性降低
长出“老年斑”
色素积累,妨碍胞内物质交流和传递
吸收能力下降
细胞膜通透性改变,物质运输功能下降
3)细胞衰老的原因
①外界因素②内部原因
考点拓展:细胞衰老的原因(两个学说)
2.细胞具有不同的死亡方式
细胞死亡是细胞生命活动之一,是生物体清除衰老、损伤或病变细胞的一种自然生理过程。
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。
考点拓展:细胞自噬(广角镜)
细胞自噬是细胞组分降解与再利用的过程。细胞将没有功能或者衰老的内部结构包裹在膜泡中,运输至溶酶体或液泡进行回收、销毁。生物体面对饥饿或感染时,部分细胞会以细胞自噬的方式死亡,以应对恶劣环境。细胞自噬还和一些癌症、传染性疾病和神经退行性疾病的发生有关。因此,科学家也在针对细胞自噬开发相应的药物来治疗这些疾病。
1.比较细胞自噬和细胞凋亡
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,然后与溶酶体融合消化掉内容物。
②生理意义上的区别:凋亡一定引起细胞死亡;自噬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。
考点拓展:细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别
项目
细胞衰老
细胞凋亡
细胞坏死
实质
内因和外因共同作用的结果
受到由遗传机制决定的程序性调控
受电、热、冷、机械等不利因素影响,与基因无关
形态变化
细胞萎缩,细胞膜皱缩
多为单个细胞,形成凋亡小体,细胞膜内陷
外形呈不规则变化,细胞膜破裂
意义
①生物体的绝大多数细胞都经历未分化—分化—衰老—死亡的过程;
②细胞衰老是时刻都在发生的
①清除多余、无用的细胞;
②清除完成正常使命的衰老细胞;
③清除体内的有害细胞;
④维持器官和组织中细胞数目的相对稳定
对周围细胞造成伤害,引发炎症
对机体的影响
对机体有利
对机体有利
对机体有害
炎症反应
无
不释放细胞内容物,无炎症反应
释放细胞内容物,引发炎症
举例
无
人体的细胞毒性 T 细胞识别了被感染的细胞,诱导该细胞主动裂解死亡
细菌入侵人体细胞,使宿主细胞受到破坏而死亡
预警类别一 细胞分化
陷阱1 同一细胞内往往含有不同的蛋白质,这是基因选择性表达的结果
正确理解:同一个体的不同细胞内含有不同的蛋白质,这是基因选择性表达的结果,但是同一个细胞内含有不同的蛋白质,是因为该细胞内不同的基因进行了表达。
陷阱2 基因的选择性表达只发生在细胞分化的过程中
正确理解:细胞分化、凋亡、衰老以及增殖过程中均存在基因的选择性表达,如细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
陷阱3 造血干细胞分化形成红细胞、白细胞,壁虎断尾后长出新尾均体现了细胞的全能性
正确理解:造血干细胞不能分化为血细胞以外其他各种细胞,壁虎断尾后只能重新长出尾部,两者均未体现细胞的全能性。
陷阱4 骨髓移植可以改变血型并影响下一代的遗传
正确理解:骨髓移植可以改变血型,但不会影响遗传。
预警类别二 细胞的衰老和死亡
陷阱1 细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动
正确理解:细胞的衰老和凋亡都是生物体正常的生命活动。
陷阱2 衰老细胞内的酶活性均下降,代谢减缓
正确理解:衰老细胞中多数酶的活性下降,新陈代谢速率减慢。
陷阱3 细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质
正确理解:细胞凋亡过程中有控制凋亡的基因的表达,需要新合成蛋白质。
一、细胞呼吸
近日,山东大学齐鲁医院内分泌与代谢病科陈丽/侯新国教授团队与中国科学院杭州医学研究所杜媛媛教授团队合作,在国际知名学术期刊Advanced Science(中科院1区,5年IF 15.6)发表题为“BRD4 signaling maintains the differentiated state of β cells”的研究论文。该研究首次探究了BRD4在胰岛β细胞分化及功能中发挥的多方面作用,阐明针对BRD4通路的靶向治疗可能是治疗糖尿病的一种有效且有前景的策略。
考点预测:与选必一人体的三大调节方式相结合,考察细胞分化的意义
1.(2024·上海·高考真题)人体中枢神经系统中,少突胶质细胞的突起包裹神经元的轴突,形成髓鞘(图1)。
(2)图1所示髓鞘形成过程中,少突胶质细胞发生了___(单选)。
A.细胞凋亡 B.有丝分裂 C.细胞分化 D.细胞生长
【答案】C
【详解】细胞分化是指细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。在髓鞘形成的过程中,质细胞,进一步形成髓鞘包裹神经元轴突,从而实现髓鞘的正常功能,C正确,ABD错误。
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第 08 讲 细胞的分化、衰老和死亡(知识清单)
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知识主脉络:可视化思维导图,建立知识框架
核心知识库:重难考点总结,梳理必背知识、归纳重点
考点 1 细胞通过分化形成组织器官★★★☆☆
考点 2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★☆☆
考点 3 细胞衰老和死亡是自然的生理过程★★★☆☆
(星级越高,重要程度越高)
陷阱预警台:识别高频错误,提供防错策略(2 大陷阱预警)
素养加油站:前沿科研成果或热点问题分析、聚焦考点预测
真题挑战场:感知真题,检验成果,考点追溯
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考点 1 细胞通过分化形成组织器官★★★★☆
神经细胞伸出长的突起,有传导神经冲动和储存信息的功能;
肌肉细胞呈梭形,有收缩功能;
在植物中,筛管细胞呈长柱形,有输送营养物质的功能;
叶肉细胞含有叶绿体,可进行光合作用。
这些细胞都是通过细胞分化而成的。
概念:同一来源细胞逐渐发生形态结构和生理功能上差异的过程
时期:贯穿于生物个体发育的全过程,胚胎时期最大限度
结果:最终构成了人体不同的组织器官
特点
普遍性:生物界普遍存在的
持久性:贯穿于生物个体发育的全过程,与细胞内遗传信息的表达有关
稳定性
细胞稳定地表现一定的形态特征,执行一定生理功能
然后逐步走向衰老和死亡
不可逆性:分化终端的细胞不再分裂
补充意义
细胞分化是生物个体发育的基础
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
原因:不同类型细胞中,这些遗传信息的表达状况是不同的
补充拓展
(1) 细胞分裂使细胞的数量增多,细胞的分化使细胞器的种类增多。
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(2) 细胞分裂是细胞分化的基础,二者往往相伴相随,但是分化程度越大的细胞,分裂能力一
般越小。
(3)具有分裂能力的细胞不一定会分化,癌细胞是具有分裂能力的细胞不会分化。(癌细胞不是
高度分化的细胞)具有分化能力但不会分裂。
补充拓展:不同水平理解细胞分化
细胞水平 细胞的形态、结构和生理功能发生改变(细胞数目不变)
细胞器水平 细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改变
分子水平 核酸 DNA 不变,RNA 的种类和数目发生改变
蛋白质 蛋白质种类、数量、功能发生改变
考点 2 不同细胞的分化能力具有差异性★★★★☆
1.植物细胞的全能性
概念:单个能够发育形成完整生物体的细胞
原因:细胞内含有形成完整个体所需的全套遗传信息,胚胎时期最大限度
实现全能性的条件
离体、适宜的营养物质、植物激素
无菌、温度、湿度、光照、氧气等
实例
植物组织培养:植物细胞具有全能性
动物体细胞核移植(克隆):动物细胞核具有全能性
大小
受精卵>生殖细胞>体细胞
分化程度低>分化程度高的细胞
植物细胞>动物细胞
分裂能力强的细胞>分裂能力弱的细胞
2.动物细胞的全能性—干细胞
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概念:具有自我更新和增殖、分化能力的细胞
分类
来源分类
胚胎干细胞
存在于早期胚胎的内细胞或原始生殖细胞
在发育中能分化形成各种不同类型的细胞
成体干细胞
成体组织内可分化一种或一种型以上细胞的干细胞
主要分化形成新的细胞来替补已经死亡的细胞
分化潜能分类
全能干细胞:具有无限分化潜能的干细胞,如:受精卵
多能干细胞:可分化出多种类型的细胞,如:骨髓造血干细胞
单能干细胞:只能分化成单一类型的细胞,如:皮肤基底层干细胞
易错拓展:
1.一般来说,细胞分化程度越高,分裂能力越低,全能性越难实现。
2.分化程度高的细胞全能性不一定低,如生殖细胞属于高度分化的细胞,但全能性依然较高。
3.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
株是正常发育过程。
4.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,用于干细胞的自我更新。
5.某些细胞在分化过程中遗传物质会发生改变,如 B 淋巴细胞分化为浆细胞的过程中部分基因会发生
重排,遗传物质发生改变。
6.细胞分化过程中遗传物质一定不变吗?请从分子和细胞水平总结细胞分化过程中的“变”与“不变”。
考点拓展:细胞分裂和细胞分化的关系
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命过程中
原因 细胞增殖需要 基因选择性表达
结果 细胞数目增多 细胞种类增多
意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体正常发育
联系
细胞分裂是细胞分化的基础,两者往往是相伴相随的,随分化程度加
大,分裂能力逐渐下降
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考点 3 细胞衰老和死亡是自然的生理过程★★★☆☆
1.细胞存在衰老现象(细胞衰老与个体衰老的关系)
1)细胞衰老与个体衰老的原因
单细胞生物:细胞的衰老或死亡=个体的衰老或死亡
多细胞生物
细胞的衰老≠个体的衰老
重要器官的组成细胞发生衰老是多细胞生物体衰老的直接原因
2)细胞衰老特征
细胞变化:膜结构流动性减小,内部结构活性下降不再有序地工作
细胞核变化:细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深
细胞代谢变化
细胞内酶的活性降低、代谢减缓
细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小
细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递
个体衰老表现 对应的细胞衰老原因
皮肤出现皱纹 细胞内水分减少,细胞体积变小
黑色素减少、头发变白 酪氨酸酶活性降低
呼吸速率减慢,供能不足 呼吸酶活性降低
长出“老年斑” 色素积累,妨碍胞内物质交流和传递
吸收能力下降 细胞膜通透性改变,物质运输功能下降
3)细胞衰老的原因
①外界因素
营养物质缺失
温度变化
辐射和化学物质刺激
②内部原因
DNA 损伤
蛋白质合成错误
细胞器功能下降
考点拓展:细胞衰老的原因(两个学说)
2.细胞具有不同的死亡方式
细胞死亡是细胞生命活动之一,是生物体清除衰老、损伤或病变细胞的一种自然生理过程。
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细胞凋亡
概念
细胞的死亡方式是机体自主性和生理性的
受遗传信息控制,具有程序性
类型
①个体发育中细胞的程序性死亡
如蝌蚪尾的消失、小鼠胚胎趾间细胞的凋亡形成分开的五趾
②成熟生物体中细胞的自然更新
如白细胞的凋亡,植物导管形成、叶片季节性脱落
③被病原体感染的细胞的清除
如细胞毒性 T 细胞裂解靶细胞
意义
保证多细胞生物体完成正常发育
维持内部环境的稳定
抵御外界各种因素的干扰
细胞坏死
概念:细胞遭受极端的外界因素刺激而导致的损伤后死亡
类型
伤口和缺血的组织部位的细胞容易产生坏死
糖尿病患者容易引发血管损伤、局部供血障碍,导致腿部细胞坏死
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。
考点拓展:细胞自噬(广角镜)
细胞自噬是细胞组分降解与再利用的过程。细胞将没有功能或者衰老的内部结构包裹在膜泡中,
运输至溶酶体或液泡进行回收、销毁。生物体面对饥饿或感染时,部分细胞会以细胞自噬的方式死亡,
以应对恶劣环境。细胞自噬还和一些癌症、传染性疾病和神经退行性疾病的发生有关。因此,科学家
也在针对细胞自噬开发相应的药物来治疗这些疾病。
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1.比较细胞自噬和细胞凋亡
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,然后与溶酶体融合消化掉内容物。
②生理意义上的区别:凋亡一定引起细胞死亡;自噬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。
考点拓展:细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别
项目 细胞衰老 细胞凋亡 细胞坏死
实质 内因和外因共同作用的结果
受到由遗传机制决定的程序性调
控
受电、热、冷、机械等
不利因素影响,与基因
无关
形态变化 细胞萎缩,细胞膜皱缩
多为单个细胞,形成凋亡小体,细
胞膜内陷
外形呈不规则变化,细
胞膜破裂
意义
①生物体的绝大多数细胞都
经历未分化—分化—衰老—
死亡的过程;
②细胞衰老是时刻都在发生
的
①清除多余、无用的细胞;
②清除完成正常使命的衰老细胞;
③清除体内的有害细胞;
④维持器官和组织中细胞数目的
相对稳定
对周围细胞造成伤害,
引发炎症
对机体的
影响
对机体有利 对机体有利 对机体有害
炎症反应 无 不释放细胞内容物,无炎症反应
释放细胞内容物,引发
炎症
举例 无
人体的细胞毒性 T 细胞识别了被
感染的细胞,诱导该细胞主动裂解
死亡
细菌入侵人体细胞,使
宿主细胞受到破坏而死
亡
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预警类别一 细胞分化
陷阱 1 同一细胞内往往含有不同的蛋白质,这是基因选择性表达的结果
正确理解:同一个体的不同细胞内含有不同的蛋白质,这是基因选择性表达的结果,但是同一个细胞
内含有不同的蛋白质,是因为该细胞内不同的基因进行了表达。
陷阱 2 基因的选择性表达只发生在细胞分化的过程中
正确理解:细胞分化、凋亡、衰老以及增殖过程中均存在基因的选择性表达,如细胞凋亡是由基因所
决定的细胞自动结束生命的过程。
陷阱 3 造血干细胞分化形成红细胞、白细胞,壁虎断尾后长出新尾均体现了细胞的全能性
正确理解:造血干细胞不能分化为血细胞以外其他各种细胞,壁虎断尾后只能重新长出尾部,两者均
未体现细胞的全能性。
陷阱 4 骨髓移植可以改变血型并影响下一代的遗传
正确理解:骨髓移植可以改变血型,但不会影响遗传。
预警类别二 细胞的衰老和死亡
陷阱 1 细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动
正确理解:细胞的衰老和凋亡都是生物体正常的生命活动。
陷阱 2 衰老细胞内的酶活性均下降,代谢减缓
正确理解:衰老细胞中多数酶的活性下降,新陈代谢速率减慢。
陷阱 3 细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质
正确理解:细胞凋亡过程中有控制凋亡的基因的表达,需要新合成蛋白质。
一、细胞呼吸
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近日,山东大学齐鲁医院内分泌与代谢病科陈丽/侯新国教授团队与中国科学院杭州医学研究所杜媛媛
教授团队合作,在国际知名学术期刊 Advanced Science(中科院 1 区,5 年 IF 15.6)发表题为“BRD4 signaling
maintains the differentiated state of β cells”的研究论文。该研究首次探究了 BRD4 在胰岛β细胞分化及功
能中发挥的多方面作用,阐明针对 BRD4 通路的靶向治疗可能是治疗糖尿病的一种有效且有前景的策略。
考点预测:与选必一人体的三大调节方式相结合,考察细胞分化的意义
1.(2024·上海·高考真题)人体中枢神经系统中,少突胶质细胞的突起包裹神经元的轴突,形成髓鞘(图
1)。
(2)图 1 所示髓鞘形成过程中,少突胶质细胞发生了___(单选)。
A.细胞凋亡 B.有丝分裂 C.细胞分化 D.细胞生长
【答案】C
【详解】细胞分化是指细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。在髓鞘形成的过程中,质细胞,
进一步形成髓鞘包裹神经元轴突,从而实现髓鞘的正常功能,C 正确,ABD 错误。
细胞分化、衰老和死亡
细胞分化
时期 发生在各个生命进程中/胚胎时期达到 大限度
实质 基因的选择性表达
特点 持久性/稳定性/不可逆性
原因 细胞中基因选择性表达的结果
分化能力的差异
植物细胞 细胞的全能性
实现全能性的条件
离体、适宜的营养物质、植物激素、无菌
温度、湿度、光照、氧气等
全能性大小
受精卵>生殖细胞>体细胞
植物细胞>动物细胞
全能干细胞>多能细胞>单能干细胞
分化程度↑,细胞全
能性↓,分裂能力↓
实例
植物组织培养:植物细胞具有全能性
动物体细胞核移植(克隆):动物细胞核具有全能性
动物细胞 干细胞 分类
胚胎干细胞:全能干细胞 能分化形成各种不同类型的细胞
成体干细胞
多能干细胞 骨髓造血干细胞
单能干细胞
神经干细胞 增殖分化为神经细胞
皮肤干细胞 增殖分化为皮肤细胞
细胞死亡
细胞凋亡 特点
死亡的细胞会由分裂分化产生的新细胞来代替
细胞的死亡方式是机体自主性和生理性
受遗传信息控制,有程序性
细胞坏死
特点 不受遗传信息控制 细胞被动的死亡现象
影响 内容物释放到细胞外,通常会对周围健 康的细胞造成影响,易导致炎症
细胞衰老
机体衰老
单细胞细胞生物 细胞的衰老=机体的衰老
多细胞生物 细胞的衰老≠个体的衰老
特点
普遍存在的
不可逆转的
原因
外界因素 营养物质缺失 温度变化 辐射和化学物质刺激等
内部因素 DNA 损伤 蛋白质合成错误 细胞器功能下降等
衰老特征
膜结构流动性减小
内部结构活性下降,不再有序地工作
细胞内酶的活性降低、代谢减缓等
补充:细胞核体积增大