第17讲细胞的分化、衰老和死亡——2026届高中生物学一轮复习课件

第17讲 细胞的分化、衰老和死亡 贺老师 大概念三 细胞通过分裂实现增殖 1 干细胞 红细胞 神经元 脂肪细胞 心肌细胞 小肠上皮细胞 软骨细胞 上皮细胞 受精卵 细胞分裂 细胞分化 1 概念： 细胞数目增多 细胞种类增多 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。 结构 生理功能 形态 发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度。 时期： 细胞分化 分离与分裂，特化与变化 2 3.已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。 以下实例可说明细胞分化具有什么特点? — 稳定性 — 不可逆性 1.细胞分化贯穿于整个生命进程。 — 持久性 2.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细胞。 4.在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。 — 普遍性 5.分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。 — 遗传物质不变性 细胞分化 2 细胞分化的特点 3 产生形态、结构、功能不同的细胞，不同类型的细胞构成不同的器官和组织。 （1）生物界中普遍存在的生命现象，它是个体发育的基础。 （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。 细胞分化 3 细胞分化的结果 4 细胞分化的意义 4 5 细胞分化的实质（原因） 科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的几种细胞内含有的DNA和mRNA的情况： （1）3种细胞所含的基因相同吗？为什么？ 基因相同，因为三种细胞都是由受精卵这个细胞经过有丝分裂产生的，亲代细胞和子代细胞的遗传物质相同。 项目 DNA检测结果 mRNA检测结果 输卵管细胞　 未成熟红细胞 胰岛B细胞 输卵管细胞 未成熟红细胞 胰岛B细胞 核糖体蛋白基因 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 卵清蛋白基因 ＋ ＋ ＋ ＋ － － β-珠蛋白基因 ＋ ＋ ＋ － ＋ － 胰岛素基因  ＋ ＋ ＋ － －  ＋ （3）3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β-珠蛋白基因、胰岛素基因， 但每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 这一事实说明，基因的表达存在选择性。 管家基因 奢 侈 基 因 注：“＋”表示有，“－”表示无。 5 细胞分化 5 细胞分化的实质（原因） 管家基因： 所有细胞均表达，维持生命活动所必需的； 如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等 奢侈基因： 不同类型细胞中特异性表达的基因。 如血红蛋白基因、胰岛素基因等 — 基因的选择性表达 6 细胞分化 6 细胞分化的标志 相同 核DNA 转录 不同 mRNA 不同 蛋白质 翻译 不同形态结构和功能的细胞 表现 DNA、mRNA、tRNA、rRNA、蛋白质的种类、细胞的数目、细胞的形态结构和功能 7 细胞分化的“变”与“不变” 标志 分子水平 细胞水平 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。 形成了不同种类的细胞。 DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目 细胞分化 变 mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能 不变 细胞分分化的直接原因 7 比较 细胞分裂 细胞分化 不 同 点 细胞变化 发生时间 相同点 联系 增加细胞数目 从受精卵开始，有些细胞保持终生分裂能力，有些细胞发育到一定时期停止分裂 增加细胞种类 发生在整个生命进程中 遗传信息都不变 先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基础，共同完成生物个体发育过程 易错提醒 （1）细胞分化程度越高，细胞分裂的能力 。 （2）分化的细胞 不再进行分裂， 比较细胞分裂与细胞分化 一般就越低 不一定 如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子等刺激后仍可再分裂。 8 细胞的全能性 植物组织培养 细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性，如果给予一定条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，能不能向早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞甚至发育成完整个体呢？ 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。 细胞内含有发育成完整个体的全套遗传信息 2 原因： 判断：①B细胞分化为浆细胞，体现了细胞的全能性。 ②壁虎断尾后长出新尾体现了细胞的全能性。 ③蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂，体现了生殖细胞的全能性。 【注意】细胞具有全能性与体现全能性的辨析： 有全能性≠体现出全能性 (1)理论上 (哺乳动物成熟的红细胞等除外)都具有全能性。 (2)只有 ，才能“体现”或“表现”细胞的全能性。 发育为完整有机体或分化成其他各种细胞 活细胞 9 （1）离体（必要条件）； （2）一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素； （3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。 为什么正常植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官呢？ 3 条件： 细胞的全能性 4 细胞全能性高低的比较： 植物体细胞 动物体细胞 受精卵 生殖细胞 体细胞 ＞ ＞ ＞ （1）不同生物： （2）同一生物： 一般来说，细胞分化程度越高，细胞的全能性越 。 难以表达 判断：玉米种子萌发长成新植株体现了细胞具有全能性（ ） 卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。 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的过程 × 判断：分化程度高的细胞全能性一定低。（ ） × 分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达， 10 1 植物组织培养的流程 植物组织培养 选必三p35 接种外植体 脱分化 诱导愈伤组织 无组织结构、松散的薄壁细胞团 离体条件下已分化的细胞经过诱导，失去特有的结构和功能，重新获得分裂能力 诱导生芽 再分化 愈伤组织能重新分化成芽、根等器官 诱导生根 移栽成活 11 2 决定植物脱分化、再分化的关键因素 外植体 愈伤组织 试管苗 完整植株 脱分化 芽、根等 再分化 关键激素 生长素和细胞分裂素 结果 比值≈1 比值＜1 比值＞1 促进芽的分化 促进根的分化 促进愈伤组织的形成 生长素用量 细胞分裂素用量 细胞分裂素 生长素 芽分化 愈伤组织 根分化 如何诱导离体的植物器官、组织或细胞等脱分化和再分化？ 生长素作用：用于诱导细胞的 和 的分化； 细胞分裂素作用：促进组织细胞的分裂或促进 的分化。 伸长生长 根 芽 巧记：生根分芽中愈伤 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例都会影响植物细胞的发育方向。 启动外植体有丝分裂、脱分化与再分化的物质是什么？ 这里用的都是植物生长调节剂 12 1 概念： 动物和人体内仍保留着少数具有_______________能力的细胞。 分裂和分化 2 干细胞类型 干细胞 成熟动物和人体内还有没有具有分裂和分化能力的细胞呢？ 胚胎干细胞 成体干细胞 干细胞 （来自早期胚胎） （来自各式各样的组织） 可以分化成各种组织和器官 具有分化成特定功能的组织或细胞的能力 如：来自囊胚的内细胞团细胞 如：精原干细胞、造血干细胞、神经干细胞等 （按来源） 13 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，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。 干细胞的培养及其应用 选必三p46 1 诱导多能干细胞(iPS细胞) (1)诱导方法： ①借助载体将 或 导入细胞 （成纤维细胞以及已分化的 均可被诱导成为iPS细胞）； ②用 诱导形成。 特定基因 特定蛋白 T细胞、B细胞 小分子化合物 (2)优点： 诱导过程无须破坏胚胎，不涉及伦理问题； 成纤维细胞 iPS细胞 (3)风险： 存在着导致肿瘤发生的风险。 成纤维细胞是胶原蛋白的主要产生者，胶原蛋白是构成人体结缔组织的主要成分，对于维持组织的结构和功能至关重要。 除了胶原蛋白，成纤维细胞还负责合成和分泌其他细胞外基质分子，如弹性纤维蛋白、纤维粘连蛋白、透明质酸、糖胺聚糖等。科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。胚胎干细胞必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。在获得iPS细胞后，科学家会利用基因编辑技术，如同源重组或CRISPR/Cas9等，对引起镰状细胞贫血的基因突变进行修复。这一步骤是治疗的关键，因为它能够消除导致疾病的遗传缺陷。 14 ①细胞萎缩，体积 。 ②细胞膜 改变，使物质运输功能 。 ③细胞核的体积 ，核膜内折，染色质收缩、染色 。 变小 通透性 降低 增大 加深 形态结构方面 ①水:水分 。 ②酶:多种酶的活性 ，呼吸速率减慢，新陈代谢速率 。 ③色素:细胞内的色素逐渐 ，妨碍细胞内物质的 。 减少 降低 减慢 积累 交流和传递 物质 方面 细胞衰老是人体内发生的 ， 正常的细胞衰老有利于机体更好地实现 。 细胞衰老 1 细胞衰老的特征 衰老的 细胞核 正常的 细胞核 衰老细胞 正常细胞 2 细胞衰老的意义 正常生命现象 自我更新 人体的衰老是不可避免的。那么细胞衰老有哪些特征？ 15 细胞衰老 思考：尝试从细胞水平解释人体衰老特征（结合图6-8） 满头白发 老年斑多 满脸皱纹 皮肤干燥 饮食减少 吸收减弱 无力 细胞内的酪氨酸酶活性降低 细胞内水分减少，体积变小 细胞内色素（脂褐素）的累积 细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低 细胞内呼吸速率减慢 16 1、自由基学说： 异常活泼的带电分子或基团 （1）什么是自由基: （3）自由基的产生 含有未配对的电子，有高度的反应活泼性。 ①胞内的氧化反应产生 ②辐射和有害物质的入侵刺激细胞产生 （2）自由基的特性： （4）自由基对细胞的破坏： 攻击磷脂分子 生物膜发生损伤 引起基因突变 攻击蛋白质 攻击DNA 使蛋白质活性下降 产生更多自由基引发雪崩式反应 细胞衰老 3 细胞衰老的原因 17 端粒 每次细胞分裂后，端粒DNA序列会缩短一截，随着分裂次数增加截短部分会逐渐向内延伸 每条染色体的两端含有的一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体 端粒DNA序列截短后 端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤 细胞活动渐趋异常 （1）端粒的概念： （2）端粒的特点： （3）端粒导致细胞衰老的原理： 2、端粒学说： 3 细胞衰老的原因 像工地的安全帽 18 肿瘤细胞 【资料一】端粒酶是延长端粒的一种酶，是由RNA和蛋白质组成的核糖—核蛋白复合体，属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因。 癌细胞能激活端粒酶活性，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。 2、端粒学说： 3 细胞衰老的原因 端粒酶：是一种反转录酶，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，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。【拓展延伸】请思考肿瘤细胞为什么能无限增殖呢？ 19 4 细胞衰老与个体衰老的关系 单细胞生物 细胞的衰老和死亡 = 个体衰老死亡 多单细胞生物 细胞的衰老和死亡 ≠ 个体衰老死亡 个体衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程 细胞衰老 老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？ 老年人体内有幼嫩的细胞，如造血干细胞一生都能增殖分化产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤的角质层细胞，最后细胞凋亡脱落。 衣藻 草履虫 20 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)发育性凋亡 (2)更新性凋亡 (3)清除性凋亡 完成正常生长发育 维持内部环境的稳定 抵御外界因素的干扰 胎儿手掌发育 青蛙的发育 某些被病原体感染的细胞的清除 受损、突变、衰老细胞的清除 1、类型 1 细胞凋亡 人胚胎时期尾的消失、人类指间细胞的自动死亡，这些细胞凋亡现象与细胞中的_______有直接关系，因为 。 溶酶体 溶酶体内有多种水解酶，能够使自动死亡的细胞发生分解 21 1 细胞凋亡 细胞的死亡 （2）实质： 思考：凋亡细胞内基因表达都下降，酶活性都减弱吗？ 不是。其中促进细胞凋亡的基因加强，相应的酶活性也增强。 由 所决定的细胞自动结束生命的过程。 是细胞内遗传机制程序性调控的结果，又叫细胞程序性死亡。 （1）定义： 与凋亡相关的基因选择性表达的结果。 ——细胞死亡的主要方式（生理性） 基因 22 一定条件下，细胞会将 的细胞结构等，通过 降解后再利用，这就是细胞自噬。 1. 概念： 受损或功能退化 溶酶体 2. 过程： 2 细胞自噬 必修一p126 3.比较细胞自噬和细胞凋亡： (1)凋亡会使细胞膜内陷形成 ，最后细胞解体； (2)自噬是形成 ，包裹细胞质内的物质，然后与溶酶体融合消化掉内容物。 凋亡小体 双层膜的自噬体 (3)细胞凋亡 引起细胞死亡；细胞自噬 引起细胞死亡。 一定 不一定 (4)细胞凋亡与细胞自噬的联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导 。 细胞凋亡 23 （3）细胞自噬机制的研究对 有重要意义。 （1）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 ，以及感染的 ，从而维持细胞___________的稳定。 细胞器 微生物和毒素 内部环境 许多疾病的防治 2 细胞自噬 必修一p126 3.意义： （2）处于 条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的 。 营养缺乏 物质和能量 24 ——病理性 （1）概念： （2）过程： 正常细胞 细胞损伤或死亡 正常代谢活动 种种不利因素 进行 受损 中断 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。 坏死细胞的膜通透性增高，致使细胞肿胀，细胞器变形或肿大，最后细胞 ,引发 。 细胞死亡 3 细胞坏死 破裂 炎症 某同学不小心被开水烫伤了手起了一个大水泡,几天之后表皮脱落,这属于细胞凋亡吗?为什么? 25 4 细胞凋亡和细胞坏死的区别 项目 细胞凋亡 细胞坏死 与基因的关系 特点 原因 过程 细胞膜 影响 与基因无关 病理性 有害，发生炎症 不利因素影响 受凋亡基因控制 生理性 有利，不发生炎症 基因控制 主动的 被动的 内陷、不破裂 肿胀、破裂 由病原体繁殖使其裂解死亡 由细胞毒性T细胞使其裂解死亡 细胞坏死 细胞凋亡 被裂解 被清除 被病原体 感染的细胞 26 $$