内容正文:
细胞的分化、衰老和死亡
专题五
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【知识导航】
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细胞分化和全能性
要点一
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知识精讲
一、细胞分化
1.概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程
2.细胞分化的特点
(1)普遍性:多细胞生物普遍具有
(2)持久性:贯穿于生物体整个生命进程中
(3)稳定性:已分化的细胞将一直保持分化后的状态,直至死亡
(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
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3.细胞分化的实质:基因的选择性表达
4.细胞分化的过程和结果:产生不同的组织和器官
5.细胞分化的标志
(1)从细胞水平看:细胞形态、结构、功能发生改变
(2)从亚显微水平看:细胞器的数目、种类及细胞质基质成分等发生改变
(3)从分子水平看
①蛋白质角度:蛋白质种类数量发生改变
②基因角度:基因的选择性表达使RNA的种类和数目发生改变
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二、细胞的全能性
1.细胞的全能性:细胞的全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
2.细胞具有全能性的原因
(1)已经分化的细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因
(2)同一个体的体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的,一般已经分化的体细胞都有一套和受精卵相同的染色体,携带有本物种全套的DNA分子,因此已经分化的体细胞仍具有发育成完整新个体的潜能
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3.不同细胞全能性高低的比较
一般来说,细胞全能性的高低与细胞分化程度有关,分化程度越高,细胞全能性越低,全能性表达越困难,克隆成功的可能性越小。
(1)植物细胞的全能性高于动物细胞
(2)生殖细胞的全能性高于体细胞(在所有动物细胞中受精卵的全能性最高)
(3)幼嫩细胞的全能性高于衰老细胞
(4)分裂能力强的细胞的全能性高于分裂能力弱的细胞
细胞的衰老
要点二
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1.细胞衰老的特征
(1)细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小
(2)细胞内多种酶的活性降低,呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢
(3)细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递
(4)细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深
(5)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低
2.细胞衰老的原因
(1)自由基学说:各种生化反应产生的自由基会损伤生物膜、攻击DNA、攻击蛋白质等致使细胞衰老
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自由基学说
自由基:具有不成对电子的原子或基团
自由基常带有未配对的电子,表现出高度的反应活跃性,会攻击和破坏细胞内各种具有正常功能的生物分子
自由基的来源
(1)细胞不断进行各种氧化反应的过程中产生
(2)辐射以及有害物质入侵刺激细胞产生
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自由基的产生及作用机理:
自由基
磷脂
DNA
蛋白质
生物膜损伤
基因突变
活性下降
攻击
产生
细胞衰老
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(2)端粒学说
染色体两端的特殊 DNA 序列(端粒)会随细胞分裂次数的增加而被“截短”,进而损伤正常基因的DNA序列,使细胞活动趋向异常
端粒DNA序列缩短
细胞衰老
细胞分裂
端粒内侧正常的DNA序列受损伤
P53等促进衰老基因
端粒
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3.细胞衰老与个体衰老的关系
(1)单细胞生物体
细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡
(2)多细胞生物体
对于多细胞生物来说,单个细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事。多细胞生物体内的细胞总是在不断更新着,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡状态,同时又有新细胞产生。
从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程
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4.人体衰老的表现及原因
(1)白发:头发的颜色与黑色素有关,衰老细胞中酪氨酸酶的活性降低,导致黑色素的合成减少
(2)老年斑:老年斑是细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的,主要是脂褐素的堆积
(3)皱纹:衰老的细胞内的水分减少,使细胞萎缩
(4)浑身乏力、行动迟缓:老年人细胞中与呼吸有关的酶活性降低,代谢缓慢
(5)吸收能力下降:细胞膜通透性改变,物质运输功能降低
细胞的死亡
要点三
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1.细胞死亡的方式
(1)细胞凋亡
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,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,所以它是一种程序性死亡
(2)细胞坏死
在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
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(3)细胞自噬
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
2.细胞自噬的意义
(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必需的物质和能量
(2)在细胞受损、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
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3.细胞凋亡与细胞坏死的比较
细胞凋亡 细胞坏死
概念 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程 在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
影响因素 受遗传机制决定的程序性调控 极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激
意义 对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰起关键作用 不受机体控制的被动性死亡,对机体有害
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4.细胞凋亡与细胞坏死的区分
(1)从“方式”看
主动结束生命活动→细胞凋亡
被动结束生命活动→细胞坏死
(2)从“机制”看
受“基因控制”“编程性”→细胞凋亡
由不利因素诱发、不受基因控制→细胞坏死
(3)从“结果”看
对生物体是有利的→细胞凋亡
对生物体是有害的→细胞坏死
人胚胎发育中尾的消失
本课结束
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