内容正文:
细胞的分化、衰老和死亡
1.细胞的分化
(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
上发生稳定性差异的过程。
(2)特点:持久性、不可逆性、 性、稳定性、遗传物质不变性
(3)实质:基因的
形态、结构和生理功能
普遍
选择性表达
特别提醒:
①细胞分化程度越高,细胞分裂的能力就越低。
②分化后的细胞能否再进行分裂?
分化的细胞可能再进行分裂,如B淋巴细胞,接受抗原刺激后仍可再分裂。
③同一个体不同类型的分化细胞内,基因相同,但mRNA和蛋白质不完全相同。
理解细胞分化的关键点
(1)细胞分化的标志:
①分子水平:合成了某种细胞特有的蛋白质,如血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平:形成了不同种类的细胞。
受精卵
2-8细胞胚
桑葚胚
囊胚
原肠胚
形态、结构和生理功能
组织和器官
2.细胞的全能性
(1)概念:已经分裂和分化的细胞,仍然具有发育成完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
(2)实质:细胞内含有形成完整个体所需的全套基因
(3)表达
①条件: 离体 、 适宜营养 、激素等
②难易程度:受精卵>生殖细胞>体细胞;
植物细胞>动物细胞
3.细胞具有全能性的原因:
细胞内含有本物种的全部遗传信息(或全套遗传物质)
3.干细胞
(1)概念:动物和人体内仍保留着少数具有_______________能力的细胞,这些细胞叫做干细胞。
(2)类型---胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞(选必3-P46)
分裂和分化
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自___________或原始性腺组织 来自各式各样的组织
功能 可以分化成___________组织和器官 具有分化成___________细胞的能力
举例 来自囊胚的内细胞团细胞 骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
早期胚胎
各种
特定功能
②细胞衰老的特征
细胞核___________,核膜______,染色质收缩,染色______
体积增大
细胞内水分______,细胞萎缩,细胞体积变____
减少
小
细胞内多种酶的活性______,呼吸速率______,新陈代谢速率_______
降低
细胞内的色素____________,妨碍细胞内物质的交流和传递
细胞膜_______________,使_________功能降低
减慢
减慢
通透性改变
物质运输
内折
加深
逐渐积累
细胞质
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__________________ 发生变化。
生理状态
化学反应
形态、结构和功能
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02
③细胞衰老的原因
磷脂分子
有害物质
氧化
蛋白质
自由基学说
异常活泼的带电分子或基团
基因突变
课本必修1第124页
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02
③细胞衰老的原因
端粒学说
端粒的概念
每条染色体两端都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体,称为端粒。(环状DNA分子没有端粒)。细胞分裂一次,端粒内缩一截逐步伤害到端粒内侧的基因,使细胞活动异常。
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02
【考点4】细胞的死亡
细胞死亡包括凋亡和坏死等方式,其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。
1.细胞凋亡
:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
细胞凋亡存在于以下三个方面:
①个体发育中清除多余细胞(用于器官形态构建);
②成熟的生物体中,细胞的自然更新;
③被某些病原体感染的细胞的清除。
细胞毒性T细胞诱导靶细胞裂解死亡。
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02
2.细胞坏死
(细胞被动死亡的过程)
烫伤后皮肤、黏膜的脱落;
吸烟者肺部细胞因尼古丁的作用而死亡;
糖尿病患者由于血糖高,容易引发炎症,导致血管损伤。机体局部供血障碍,导致腿部细胞坏死,严重的甚至需要截肢。
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02
1.种子胚根和胚芽中的所有细胞都是由受精卵分裂、分化而来的,高度
分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能 ( × )
2.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性 ( × )
3.胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同 ( × )
4.同一细胞内往往含有不同蛋白质,这是基因选择性表达的结果 ( × )
5.完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维 ( )
×
×
×
×
×
【典例1】下表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“+”表示该基因能表达,“-”表示该基
因未表达)。下列有关说法正确的是 ( A )
细胞 血红蛋白基因 胰岛素基因 抗体基因 有氧呼吸酶基因
红细胞 + - - +
胰岛B细胞 - ① - +
浆细胞 - - ② ③
A.①②③均表示“+” B.此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
C.三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同
D.三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同
A
细胞分裂
分裂方式
二分裂
有丝分裂
减数分裂
原核细胞
真核生物体细胞分裂
真核生物生殖细胞的形成过程
有细胞周期
末
减Ⅰ
联会 四分体
有丝分裂
减Ⅱ
分裂间期
前
中
后
减数分裂前的间期
分裂间期 前期 中期 后期 末期
DNA数目
染色体
染色单体
2n
4n
2n
4n
0
2n
2n
4n
4n
4n
4n
4n
0
分裂间期
0
4n
2n
前期
中期
后期
末期
有丝分裂过程中核DNA、染色体、染色单体含量变化曲线分析
2n
4n
4n
2n
2n
4n
0
4n
有丝分裂染色体、DNA数量变化曲线及其变式
柱形图判断
减数分裂
有丝分裂
1、判断下列细胞分别属于何种分裂的什么时期,形成的子细胞是什么?
甲:细胞处于______分裂的____期,子细胞为____________
减Ⅰ
后
次级精母细胞
乙:细胞处于_____分裂的____期,子细胞为__________
减Ⅱ
后
精细胞或极体
丙:细胞处于_____分裂的____期,子细胞为_______
有丝
后
体细胞
丁:细胞处于_____分裂的____期,子细胞为_____________
减Ⅱ
后
卵细胞和极体
2.根据细胞DNA含量不同,将一群正在进行连续分裂的细胞分为三组,DNA 含量最少的称为甲组,DNA含量最多的称为丙组,含量介于甲、丙之间的称为乙组。下列相关说法正确的是( )
A.丙组细胞中DNA含量刚好是甲组细胞的两倍
B.乙组细胞之间DNA的含量差异较大
C.抑制纺锤体的形成以使甲组细胞的比例增加
D.抑制DNA的复制,可以使丙组细胞的比例增加
B
4.用洋葱根尖制作临时装片以观察细胞有丝分裂,如图为光学显微镜下观察到的视野。下列实验操作正确的是( )
A. 根尖解离后立即用龙胆紫溶液染色,以防解离过度
B. 根尖染色后置于载玻片上捣碎,加上盖玻片后镜检
C. 找到分生区细胞后换高倍镜并使用细准焦螺旋调焦
D. 向右下方移动装片可将分裂中期细胞移至视野中央
C
要点整合
1.生物变异与细胞分裂的关系
(1)基因突变:主要发生在有丝分裂和减数分裂Ⅰ前的间期(主要发生在DNA复制时期)。
2.减数分裂与变异
(1)减数分裂与基因突变
在减数分裂前的间期, DNA分子复制过程中,如果复制出现差错,就会引起基因突变,此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因,这种突变能通过配子传递给下一代,如下图所示。
(2)减数分裂与基因重组
①非同源染色体上的非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数分裂Ⅰ后期,可因同源染色体分离,非同源染色体自由组合而出现基因重组,如A与B或A与b组合。
②减数分裂Ⅰ四分体时期,可因同源染色体的非姐妹染色单体间互换导致基因重组。例如原本A与B组合,a与b组合,经重组可导致A与b组合,a与B组合。
(3)减数分裂与染色体变异
①减数分裂Ⅰ时,A、a所在的同源染色体(常染色体)未分离或X染色体、Y染色体未分离。
②减数分裂Ⅱ时,A或a所在的姐妹染色单体(常染色体)未分开或X染色体的姐妹染色单体未分开。
1.(2024浙江卷)某二倍体动物(2n=4)精原细胞DNA中的P均为32P,精原细胞在不含32P的培养液中培养,其中1个精原细胞进行一次有丝分裂和减数分裂Ⅰ后,产生甲~丁4个细胞。这些细胞的染色体和染色单体情况如下图所示。
不考虑染色体变异的情况下,下列叙述正确的是( )
A.该精原细胞经历了2次DNA复制和2次着丝粒分裂
B.4个细胞均处于减数分裂Ⅱ前期,且均含有一个染色体组
C.形成细胞乙的过程发生了同源染色体的配对和互换
D.4个细胞完成分裂形成8个细胞,可能有4个细胞不含32P
C
2.(2023山东卷)减数分裂Ⅱ时,姐妹染色单体可分别将自身两端粘在一起,着丝粒分开后,2个环状染色体互锁在一起,如右图所示。2个环状染色体随机交换一部分染色体片段后分开,分别进入2个子细胞,交换的部分大小可不相等,位置随机。某卵原细胞的基因组成为Ee,其减数分裂可形成4个子细胞。不考虑其他突变和基因被破坏的情况,关于该卵原细胞所形成子细胞的基因组成,下列说法正确的是( )
A.卵细胞基因组成最多有5种可能
B.若卵细胞为Ee,则第二极体可能为EE或ee
C.若卵细胞为E且第一极体不含E,
则第二极体最多有4种可能
D.若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E,则第一极体最多有3种可能
C
正常情况下,卵细胞的基因组成可能为E或e,若减数分裂Ⅰ中同源染色体的非姐妹染色单体间发生染色体互换,则次级卵母细胞和第一极体的基因组成都为Ee,减数分裂Ⅱ时染色体随机交换产生的卵细胞基因组成可能为E或e或Ee或不含E、e;若减数分裂Ⅰ中同源染色体的非姐妹染色单体间未发生染色体互换,则次级卵母细胞的基因组成为EE或ee,减数分裂Ⅱ时,若姐妹染色单体上的基因为EE,环状染色体随机交换后可产生E或EE或不含E的三种卵细胞,若姐妹染色单体上的基因为ee,环状染色体随机交换后可产生e或ee或不含e的三种卵细胞,因此卵细胞的基因组成最多可能有6种,即E、e、Ee、EE、ee及不含E和e,A项错误。
若卵细胞为Ee,可推知该卵原细胞在减数分裂Ⅰ中同源染色体的非姐妹染色单体间发生染色体互换,则对应的第二极体为不含E与e基因,第一极体在减数分裂Ⅱ中可能分裂为基因组成是E、e、Ee和不含E与e基因的极体,B项错误。若卵细胞为E且第一极体不含E,则次级卵母细胞为EE,第一极体的基因组成为ee,第二极体可能为E、e、ee、不含e,C项正确。若卵细胞不含E、e且一个第二极体为E,则该极体为第一极体分裂产生,因此第一极体必定含有E,可能为EE或Ee,最多有2种可能,D项错误。
3.下列关于某动物精原细胞分裂的叙述,错误的是 ( )
A.有丝分裂后期,精原细胞中存在同源染色体,但不会发生同源染色体分离
B.减数分裂时,同源染色体上发生了交换,增大了精子基因组成的多样性
C.有丝分裂后期和减数第一次分裂后期增大了子代细胞基因组成的多样性
D.减数分裂和受精作用,有利于保持子代遗传信息的多样性
C
(2)基因重组
(3)染色体变异
$$