2027届生物一轮复习细胞的分化、衰老和死亡知识点

该高中生物学高考复习知识清单系统梳理了细胞的分化、全能性、干细胞、衰老、死亡及自噬核心内容，涵盖概念、特点、实质、意义等知识范畴，通过分模块整合对比表格与实例分析，构建完整知识体系。 清单以“概念-原理-实例”三级呈现知识，重点标注细胞分化与分裂关系、全能性高低比较等高频考点，融入巧记细胞衰老特征等记忆技巧，结合植物组织培养、克隆动物等实例培养生命观念与科学思维，助力学生自主构建知识网络，辅助教师优化复习策略。

细胞的分化、衰老和死亡 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。 注： 细胞分裂与细胞分化的关系： ①细胞分裂是细胞分化的基础，细胞分裂使细胞数量增多，细胞分化使细胞种类增多。 ②一般细胞分化程度越高，细胞分裂的能力就越低，高度分化的细胞往往不再发生增殖。 如细胞分化程度：体细胞＞干细胞＞受精卵；则分裂能力大小为体细胞＜干细胞＜受精卵。 ③细胞分裂和细胞分化不会使细胞中遗传物质发生改变。 细胞分化的“变”与“不变” 2.特点 (1)普遍性：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：细胞分化贯穿于整个生命过程中，且在胚胎时期达到最大限度。 (3)稳定性（不可逆性）：一般分化后的细胞会一直保持分化后的状态，直到死亡。 分化的细胞所呈现的形态、结构和生理功能的变化，首先来源于细胞内化学物质的变化(如结构蛋白和催化化学反应的酶)，以后依次渐变，不能逆转，分化是一种持久、稳定的渐变过程。 （4）遗传物质不变性:分化后，细胞内的遗传物质一般不变。 细胞外观尚未出现明显变化之前，细胞分化的途径已由遗传信息的执行情况决定了。 注： 一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体人工培养的条件下，高度分化的植物细胞能够脱分化变成具有分化能力的愈伤组织。 3..意义 (1)多细胞生物只有通过细胞分化才能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，所以说细胞分化是个体发育的基础。 (2)使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 4.结果：使细胞的种类增多，功能趋于专门化． 5.实质(根本原因)： 基因的选择性表达，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 如在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与抗体合成有关的基因则处在关闭状态，这时它就会合成血红蛋白而不会合成抗体，发挥红细胞运输氧气的功能。 直接原因：蛋白质的不同 (1)分化细胞表达的基因 ①管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。 ②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。 (2)图示法理解基因选择性表达的内涵 ①如上图所示，经过有丝分裂、分化得到的心肌细胞、神经细胞和唾液腺细胞中所含遗传物质与亲代细胞的相同(均用A、B、C、D、E代表)。分化时，心肌细胞中A、D基因处于活跃状态(能表达的状态)，神经细胞中C、D基因处于活跃状态，唾液腺细胞中D、E基因处于活跃状态。 ②由于表达的基因不同，因此指导合成的蛋白质有差异，每种细胞中含有自身特有的蛋白质，如心肌细胞中，A基因指导合成了肌动蛋白；唾液腺细胞中，E基因指导合成了唾液淀粉酶。A、C和E基因属于奢侈基因。 ③各类细胞中D基因都表达了，这说明D基因指导合成的蛋白质可能是细胞基础生命活动所必需的，如与呼吸作用有关的酶。D基因属于管家基因。 6.标志：分子水平上合成某种细胞特有的蛋白质，细胞水平上形成不同种类的细胞。 7.从不同水平理解细胞分化 水平 细胞水平 亚细胞水平 分子水平 蛋白质 核酸 表现 细胞的形态、结构和生理功能改变 细胞器的数目、种类及细胞质基质成分和功能改变 蛋白质的种类、数量改变 DNA的种类、数量不变，基因的选择性表达使RNA的种类、数量改变 注：①已分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞等，接受抗原刺激后仍可进行分裂。 ②脱分化只是使已分化的、失去了分裂能力的细胞重新获得分化能力，而不能使其变回到分化前的那种细胞，所以脱分化不是细胞分化具有可逆性的表现。 2． 细胞的全能性 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。 判断标准：一看有没有形成完整的个体；二看能不能形成多种多样的不同类型的细胞。 细胞具有全能性与细胞全能性的表达不是一个概念，全能性表达的标志是形成新个体或者分化成其他各种细胞。理论上每一个细胞都有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，这就是细胞的全能性,在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性而是分化成各种组织和器官，如卵细胞属于已分化的细胞。 2. 表现及证明、标志 表现及证明 (1)高度分化的植物细胞具有全能性。证明：如植物胡萝卜韧皮部细胞经组织培养能产生完整 植株。 （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[或者说已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性]。证明：动物体细胞核移植(动物克隆)。 注：只能说动物体细胞的细胞核具有全能性，不能说已分化的动物体细胞具有全能性。 标志：形成新个体或者分化成其他各种细胞。 3.原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套遗传信息。 4.全能性高低比较 ①分化程度不同：受精卵(分化程度低，全能性最高) ＞ 生殖细胞 ＞ 体细胞 或者是（受精卵＞干细胞＞生殖细胞＞体细胞） ②物种不同：已分化植物细胞 ＞ 已分化动物细胞 ③分化程度：分化程度高的细胞 ＜ 分化程度低的细胞 ④分裂能力：分裂能力强的细胞 ＞ 分裂能力弱的细胞 注： 高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，它的全能性受到抑制,但细胞核仍保持着全能性(细胞核内含有保持物种遗传性状所需要的全套遗传物质)；但分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞——卵细胞、精子，属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。 5.实例： 植物组织培养技术 （1） 图示 （1）条件：离体状态；适宜的水分、无机盐、有机营养和激素等；适宜的温度等条件。 （2） 结论：已经分化的 植物细胞 具有全能性 （3） 应用——微型观赏植株的培养 克隆动物的培育（动物体细胞核移植） （1） 图示 （2）概念：将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体．用核移植的方法得到的动物称为克隆动物． (3) 结论：已分化的 动物体细胞的细胞核 具有全能性 6.关于细胞全能性的4个易错点 ①没有分化的细胞如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物的分生组织细胞都具有全能性，受精卵的全能性最高。卵细胞属于已分化的细胞，卵细胞的全能性相较于受精卵低，两者全能性不同。 ②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达；细胞分化程度越低，全能性越高；但分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞——卵细胞、精子，属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。 ③种子（种子是器官）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的过程。 ④壁虎断尾后长出新尾巴，不是有由一个细胞经分裂、分化产生的，也不是产生各种类型细胞的过程，没有体现细胞全能性。 7.细胞分裂与细胞全能性的比较 项目 细胞分化 细胞全能性 原理 细胞内基因的选择性表达 已分化的细胞依旧含有形成完整个体所需的全套遗传信息 特点 普遍性、持久性、稳定性和不可逆性 高度分化的植物细胞具有全能性；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、结构和功能不同的细胞 形成新的个体 大小比较 细胞分化程度有高低之分：体细胞＞干细胞＞受精卵 细胞全能性有大小之分：受精卵>干细胞>体细胞 联系 ①两者的遗传物质未发生变化；②一般细胞分化程度越低，全能性越高；细胞分化程度越高，全能性难以表达。 三、干细胞（医学界称：“万用细胞”） (1)概念：动物和人体内仍保留着的少数具有分裂和分化能力的细胞。 注：并不是所有的干细胞都要发生分化，干细胞通过细胞分裂增加细胞数量， 一部分干细胞发生分化，还有一部分干细胞保持分裂能力，用于干细胞的自我更新。 (2)类型 名称 特点 实例 全能 干细胞 可分化成各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体 受精卵及卵裂早期的细胞 多能 干细胞 可分化出多种细胞组织 造血干细胞 单能 干细胞 只能分化成一种或几种类型的细胞 神经干细胞 （2） 特点：是一种未充分分化、尚不成熟的细胞，也是具有自我复制能力的多潜能细胞（部分干细胞具有再生各种组织器官和个体的潜在功能），在一定条件下，可以分化成多种功能细胞。 （3） 应用： ①为器官提供思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来希望。 ②脐带血内富含造血干细胞，可分化出各种血细胞，对血液类疾病的治疗有重要意义。 4、 细胞衰老 1. 过程：细胞的生理状态和发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。 细胞衰老贯穿个体发育的整 个过程，无论幼年个体还是老年个体，每天都有细胞衰老或死亡，也都有新细胞产生。 2.特征： ①细胞核；细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。 线粒体数目减少，体积增大；高尔基体破裂；蛋白质合成减弱 DNA总体上，细胞衰老时DNA复制与转录均受抑制，但个别基因可能会被异常激活。 RNA：mRNA和tRNA含量低。细胞包含物：糖原减少，脂肪积集 ②细胞膜;细胞膜的通透性改变，使物质运输功能降低。 ③水分:细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小。 ④酶;细胞内多种酶的活性降低，部分或者全部失活，呼吸速率减慢，新陈代谢速率也会减慢。 ⑤色素:细胞内的色素（如脂褐素）逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。 巧记细胞衰老的特征 3.衰老细胞影响个体的表现 细胞衰老的特征 个体衰老的特征 细胞萎缩，细胞内的水分减少，体积变小 皮肤干燥发皱，有皱纹 细胞膜通透性改变，物质运输功能降低 吸收能力下降 代谢速率减慢，色素逐渐积累 出现老年斑 细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少 头发发白 细胞吸收速率减慢，能量供应不足 无力 4.细胞衰老的原因： （1）自由基学说 ①自由基本质：异常活泼的带电分子或者基因。 ②自由基来源：各种氧化反应、辐射以及有害物质入侵都能产生。 ③作用机理：攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子 a.攻击磷脂分子，产生更多自由基，损伤生物膜。 b.攻击DNA，可能引起基因突变。 c.攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞的衰老。 （2）端粒学说 ①端粒：一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体。 ②端粒位置：染色体两端。 ③作用机理： 端粒会随细胞分裂次数的增加而被“截短”，进而损伤端粒内侧正常基因的DNA序列，使细胞活动渐趋异常。 注：想要延缓细胞的衰老，就需要想办法阻止端粒的缩短或者延长端粒，细胞衰老就会减慢， 如癌细胞通过端粒酶可以延长端粒，就获得了不死细胞的能力。 ④功能：主要起到保护作用 注：端粒 DNA 并不是编码序列，并不能控制蛋白质的合成，不会控制生物的性状 扩展：端粒与端粒酶的关系 真核细胞DNA复制过程中存在所谓末端复制问题。由于DNA聚合酶不能从头合成子链，复制母链3′末端时，子链5′末端与之配对的RNA引物被切除后会产生末端缺失，导致子链的5′末端随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短，而端粒的存在使得染色体5′末端的缩短不会影响到编码区域。研究者发现了一系列端粒与细胞衰老和个体衰老相关的证据，包括体外培养的人体细胞的端粒长度随着分裂次数增加而不断缩短，年老个体细胞的端粒短于年轻个体等。 能够持续增殖的干细胞以及癌细胞中存在一种酶，称为端粒酶，它能够以自身含有的RNA为模板，逆转录出端粒DNA，从而避免端粒的缩短。大多数正常细胞中端粒酶的活性很低，无法有效地延长端粒。若使癌细胞中的端粒酶失活，能够导致癌细胞增殖停滞，引发癌细胞的衰老。 5.细胞衰老与个体衰老的关系 （1）单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个人的衰老或死亡。 （2）多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事；从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞衰老的过程。 ①细胞衰老在生物体内每时每刻都存在 ②细胞随着分裂次数的增加而衰老 ③个体的衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程 注： 衰老个体中并非所有细胞都衰老,并且衰老细胞中并非所有酶活性都降低；多细胞生物个体衰老时,其细胞普遍衰老,但衰老个体中也会有“新生细胞”(如造血干细胞)生成,细胞衰老时,其多数酶活性降低,然而与衰老相关基因表达的酶的活性升高。 老年人骨折后愈合得比较慢，也与成骨细胞的衰老有关系，老年人的记忆力减弱与神经细胞的衰老有关。 6. 衰老细胞新陈代谢速率减慢的原因（老年人衰老细胞最多，新陈代谢速率减慢） （1） 多种酶活性降低→化学反应速率减慢→新陈代谢速率减慢 （2） 水分减少，特别是自由水含量减少→新陈代谢速率减慢 （3） 细胞器数量减少，如线粒体数量减少→新陈代谢速率减慢 7.细胞衰老的意义 （1）细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。 （2）众多细胞及组织的衰老会引起个体衰老,导致个体出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象 五．细胞的死亡 1.分类：凋亡和坏死，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式 2.细胞的凋亡（是一种主动的、对生物体有利的死亡方式） （1）概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序来调控，所以它是一种程序性死亡。 不同细胞的寿命不同，凋亡的速率也不同，细胞凋亡不仅仅发生在胚胎发育时期，而是贯穿于整个生命进程。 (2)原因：基因的选择性表达 (3)类型 (4)过程： ①凋亡的开始：细胞皱缩，细胞连续消失，内质网膨胀，染色质固缩并沿核膜分布。 ②凋亡小体的形成：核膜破裂，染色质断裂成大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被一些内陷的细胞膜包围，形成凋亡小体。 ③细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被周围的细胞吞噬并消化。 (5)意义：是生物体正常发育的基础；对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都起着非常关键的作用 ①在生物个体发育中，清除多余的细胞(相关细胞器：溶酶体)。 ②正常代谢中，清除衰老死亡的细胞，维持器官、组织中细胞数目的相对稳定。 ③清除病变的细胞，利于机体的自我保护。 3.细胞坏死（一种被动的、不利于生物体的死亡方式） (1)概念：在种种不利因素的影响下，如极端的物理、化学因素或者严重的病理性刺激，由细胞的正常生命活动受损或中断引起的细胞损伤或者死亡。 (2)特点：不受基因控制；对机体有害；外界不利因素影响下的病理性刺激。 （3）作用：是细胞受到急性强力伤害时立即出现的早期反应；导致细胞内含物释放到细胞外，引发炎症。 4.细胞衰老、凋亡和坏死的比较 项目 细胞衰老 细胞凋亡 细胞坏死 与基因的关系 与基因表达有关 受基因控制 与基因表达有关 细胞膜的变化 皱缩 内陷 破裂 形态变化 细胞萎缩 形成凋亡小体 外形不规则变化 对机体的影响 有利 有利 有害 5.细胞分裂、分化、癌变及衰老的关系 （1）区别 项目 结果 遗传物质变化 细胞分裂 单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞 遗传物质复制后均分 细胞分化 可形成不同组织、器官 遗传物质不发生改变 细胞癌变 形成能无限增殖的癌细胞 遗传物质发生改变 细胞衰老 细胞正常死亡 遗传物质不发生改变 （2）联系 六．细胞自噬 1.概念：在一定条件下,细胞会将受损或者功能进化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用。 2.对象：受损或者功能进化的细胞结构等 3.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,从而维持细胞内的稳定。 ③有些激烈的细胞自噬可能导致细胞凋亡。 学科网（北京）股份有限公司 $