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2022版高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第12课细胞的分化衰老和死亡学案新人教版
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这是一份2022版高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第12课细胞的分化衰老和死亡学案新人教版，共8页。学案主要包含了细胞分化和细胞的全能性，细胞的衰老和死亡等内容，欢迎下载使用。
一、细胞分化和细胞的全能性
1．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)特点
①持久性：一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
②普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
(3)实质：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，即基因的选择性表达。
(4)意义
①是生物个体发育的基础。
②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。
2．细胞的全能性
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
(2)举例：骨髓造血干细胞、脐带血干细胞。
二、细胞的衰老和死亡
1．细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
①代谢变化
②细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
(2)细胞衰老的原因
①自由基学说：自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。如：生物膜的磷脂、DNA和蛋白质等。
②端粒学说：端粒DNA序列随着细胞分裂次数的增加，截短的部分逐渐向内延伸，导致正常基因的DNA序列受到损伤，使细胞活动渐趋异常。
(3)个体衰老与细胞衰老的关系
2．细胞死亡
(1)细胞凋亡
①概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
②类型eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(个体发育中细胞的程序性死亡,成熟生物体中细胞的自然更新,某些被病原体感染的细胞的清除))
③意义eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(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))
(2)细胞坏死：在种种不利因素的影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
(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。
1．细胞全能性的表达离不开细胞分化
(1)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。(√)
(2)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。(×)
(3)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。(√)
(4)克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。(×)
(5)胚胎干细胞仍然具有分化成生物体的其他各种细胞的能力，具有细胞的全能性。(√)
2．细胞衰老和死亡是生物界的正常现象
(1)细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程。(√)
(2)当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变。(√)
(3)细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞坏死。(×)
(4)细胞衰老与细胞中的自由基和端粒变化有关。(√)
(5)细胞坏死和细胞凋亡都是细胞的死亡，对生物体的生命活动都是有害的。(×)
细胞分化和细胞的全能性
下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。上述基因属于管家基因的是a，属于奢侈基因的是bcd。
(2)这三种细胞是否包括红细胞？细胞A、B分别是什么细胞？
答案：在这三种细胞中血红蛋白基因均不能表达，因此这三种细胞不包括红细胞；A细胞可产生胰岛素，应为胰岛B细胞；B细胞可产生生长激素，应为垂体细胞。
(3)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？
答案：A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针检测三类细胞的DNA分子，则三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因的 mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。
1．细胞分化的四个变化
2．细胞“全能性”表达的三个关键
3．细胞表达的基因种类
(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：不同种类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。
考向1| 细胞分化的特点和实质
1．(多选)(2020·江苏卷)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
ABC 解析：哺乳动物雄性精液中精子数量很多，不需要额外注射激素促进精子的产生，为获得更多的囊胚，应采用激素注射促进雌鼠产生更多的卵细胞，A错误。细胞a、b都是由同一个受精卵经有丝分裂、分化而来的，遗传物质相同，二者全能性高低不同并不是由遗传物质不同导致的，B错误。胰蛋白酶可以催化细胞之间的蛋白质分解，进而可获得分散的胚胎干细胞，C错误。胚胎干细胞和诱导出的各种细胞需置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，D正确。
考向2| 细胞的全能性
2．下图是细胞生命历程中的有关过程，下列有关说法正确的是( )
A．过程④产生不同形态的组织细胞，是不同细胞含有不同的DNA导致的
B．由图可知生物体生长发育是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂是细胞分化的基础
C．过程①②③④依次使细胞的全能性逐渐增加
D．过程④只发生在胚胎发育时期，其是稳定的，而且一般是不可逆的
B 解析：过程④产生不同形态的组织细胞，是不同细胞选择表达的基因不同导致的，A错误；生物体生长发育是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂是细胞分化的基础，B正确；过程①②③④依次使细胞的全能性逐渐降低，C错误；细胞分化发生在整个生命进程中，分化是稳定的，而且一般是不可逆的，D错误。
细胞的衰老和死亡
细胞分化、衰老、凋亡、坏死的比较
考向1| 细胞的衰老
1．2019年《自然》杂志发表文章：年轻小鼠胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞比表达水平高的干细胞容易被淘汰，这一竞争有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增多。以下分析正确的是( )
A．衰老皮肤中出现老年斑的原因是控制色素形成的酪氨酸酶活性降低
B．衰老的皮肤细胞，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变
C．COL17A1基因含量的高低可以作为皮肤是否衰老的一个标志
D．皮肤干细胞分化为表皮细胞的过程就是COL17A1基因选择性表达的结果
B 解析：衰老皮肤中出现老年斑的原因是色素沉积，A错误；衰老的皮肤细胞，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变，物质运输能力降低，B正确；根据题干信息“随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增多”可知，COL17A1基因表达水平的高低(而不是基因含量的高低)可以作为皮肤是否衰老的一个标志，C错误；皮肤干细胞分化为表皮细胞的过程中发生了基因的选择性表达，该过程中COL17A1基因表达水平降低，D错误。
考向2| 细胞的凋亡
2．细胞凋亡是细胞死亡的主要方式之一。下图为动物细胞凋亡过程，相关叙述正确的是( )
A．成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的
B．凋亡小体的形成过程中与基因的选择性表达无关
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的选择透过性
D．该过程会破坏动物体内环境的稳态
A 解析：细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程，因此成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的，A正确；凋亡小体的形成是基因的选择性表达的结果，B错误；吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的流动性，C错误；该过程的发生有利于维持动物体内环境的稳态，D错误。
命题生长点1 细胞分化的过程和特点
(1)Oct3/4基因在高度分化的细胞中处于未表达(沉默)状态。
(2)研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作细胞分化，这一过程与Sx2基因的选择性表达有关。
命题生长点2 细胞的凋亡
(1)细胞的凋亡与Fas基因的选择性表达有关。
(2)下列属于细胞凋亡实例的是(C)
A．细胞被病毒侵染解体死亡
B．细胞因损伤而导致死亡
C．被感染细胞的清除
D．细胞因过量的紫外线辐射而导致死亡
细胞分化的过程
“两看法”区分细胞凋亡和细胞坏死
(1)从方式看
①主动结束生命活动⇒细胞凋亡
②被动结束生命活动⇒细胞坏死
(2)从结果看
①对生物体有利⇒细胞凋亡
②对生物体有害⇒细胞坏死
课程标准要求
学业质量水平
2.3.2 说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体
2.3.3 描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程
1.运用结构与功能观等观念，说明细胞物质和结构的变化与细胞分化的关系。(生命观念)
2.通过归纳与概括等方法，举例说明细胞衰老的原因及特征。(生命观念)
3.联系生活实际，了解干细胞的应用前景，倡导健康的生活方式。(社会责任)
类型
实质
遗传物质的变化
结果
对机体的影响
细胞
分化
基因的选择性表达
不发生改变
形成不同组织、器官
有利
细胞
衰老
内因和外因共同作用的结果
可能发生改变
细胞走向死亡
有利
细胞
凋亡
由遗传机制决定的程序性调控
不发生改变
细胞走向死亡
有利
细胞
坏死
电、热、冷、机械等不利因素引起的，不受基因控制
不发生改变
细胞走向死亡，同时伤害周围细胞，引发炎症等
有害
学习探索情境
干细胞中cMyc、Klf4、Sx2和Oct3/4等基因处于活跃表达状态，Oct3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒，将Oct3/4、Sx2、cMyc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞(如图所示)。
一、细胞分化和细胞的全能性
1．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)特点
①持久性：一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
②普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
(3)实质：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，即基因的选择性表达。
(4)意义
①是生物个体发育的基础。
②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。
2．细胞的全能性
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
(2)举例：骨髓造血干细胞、脐带血干细胞。
二、细胞的衰老和死亡
1．细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
①代谢变化
②细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
(2)细胞衰老的原因
①自由基学说：自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。如：生物膜的磷脂、DNA和蛋白质等。
②端粒学说：端粒DNA序列随着细胞分裂次数的增加，截短的部分逐渐向内延伸，导致正常基因的DNA序列受到损伤，使细胞活动渐趋异常。
(3)个体衰老与细胞衰老的关系
2．细胞死亡
(1)细胞凋亡
①概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
②类型eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(个体发育中细胞的程序性死亡,成熟生物体中细胞的自然更新,某些被病原体感染的细胞的清除))
③意义eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(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))
(2)细胞坏死：在种种不利因素的影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
(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。
1．细胞全能性的表达离不开细胞分化
(1)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。(√)
(2)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。(×)
(3)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。(√)
(4)克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。(×)
(5)胚胎干细胞仍然具有分化成生物体的其他各种细胞的能力，具有细胞的全能性。(√)
2．细胞衰老和死亡是生物界的正常现象
(1)细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程。(√)
(2)当细胞衰老时，其细胞膜的通透性会发生改变。(√)
(3)细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞坏死。(×)
(4)细胞衰老与细胞中的自由基和端粒变化有关。(√)
(5)细胞坏死和细胞凋亡都是细胞的死亡，对生物体的生命活动都是有害的。(×)
细胞分化和细胞的全能性
下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。上述基因属于管家基因的是a，属于奢侈基因的是bcd。
(2)这三种细胞是否包括红细胞？细胞A、B分别是什么细胞？
答案：在这三种细胞中血红蛋白基因均不能表达，因此这三种细胞不包括红细胞；A细胞可产生胰岛素，应为胰岛B细胞；B细胞可产生生长激素，应为垂体细胞。
(3)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？
答案：A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针检测三类细胞的DNA分子，则三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因的 mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。
1．细胞分化的四个变化
2．细胞“全能性”表达的三个关键
3．细胞表达的基因种类
(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：不同种类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。
考向1| 细胞分化的特点和实质
1．(多选)(2020·江苏卷)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A．为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B．细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同
C．用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
ABC 解析：哺乳动物雄性精液中精子数量很多，不需要额外注射激素促进精子的产生，为获得更多的囊胚，应采用激素注射促进雌鼠产生更多的卵细胞，A错误。细胞a、b都是由同一个受精卵经有丝分裂、分化而来的，遗传物质相同，二者全能性高低不同并不是由遗传物质不同导致的，B错误。胰蛋白酶可以催化细胞之间的蛋白质分解，进而可获得分散的胚胎干细胞，C错误。胚胎干细胞和诱导出的各种细胞需置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，D正确。
考向2| 细胞的全能性
2．下图是细胞生命历程中的有关过程，下列有关说法正确的是( )
A．过程④产生不同形态的组织细胞，是不同细胞含有不同的DNA导致的
B．由图可知生物体生长发育是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂是细胞分化的基础
C．过程①②③④依次使细胞的全能性逐渐增加
D．过程④只发生在胚胎发育时期，其是稳定的，而且一般是不可逆的
B 解析：过程④产生不同形态的组织细胞，是不同细胞选择表达的基因不同导致的，A错误；生物体生长发育是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂是细胞分化的基础，B正确；过程①②③④依次使细胞的全能性逐渐降低，C错误；细胞分化发生在整个生命进程中，分化是稳定的，而且一般是不可逆的，D错误。
细胞的衰老和死亡
细胞分化、衰老、凋亡、坏死的比较
考向1| 细胞的衰老
1．2019年《自然》杂志发表文章：年轻小鼠胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞比表达水平高的干细胞容易被淘汰，这一竞争有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增多。以下分析正确的是( )
A．衰老皮肤中出现老年斑的原因是控制色素形成的酪氨酸酶活性降低
B．衰老的皮肤细胞，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变
C．COL17A1基因含量的高低可以作为皮肤是否衰老的一个标志
D．皮肤干细胞分化为表皮细胞的过程就是COL17A1基因选择性表达的结果
B 解析：衰老皮肤中出现老年斑的原因是色素沉积，A错误；衰老的皮肤细胞，细胞核体积增大，细胞膜的通透性改变，物质运输能力降低，B正确；根据题干信息“随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因的表达水平较低的干细胞增多”可知，COL17A1基因表达水平的高低(而不是基因含量的高低)可以作为皮肤是否衰老的一个标志，C错误；皮肤干细胞分化为表皮细胞的过程中发生了基因的选择性表达，该过程中COL17A1基因表达水平降低，D错误。
考向2| 细胞的凋亡
2．细胞凋亡是细胞死亡的主要方式之一。下图为动物细胞凋亡过程，相关叙述正确的是( )
A．成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的
B．凋亡小体的形成过程中与基因的选择性表达无关
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的选择透过性
D．该过程会破坏动物体内环境的稳态
A 解析：细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程，因此成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的，A正确；凋亡小体的形成是基因的选择性表达的结果，B错误；吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的流动性，C错误；该过程的发生有利于维持动物体内环境的稳态，D错误。
命题生长点1 细胞分化的过程和特点
(1)Oct3/4基因在高度分化的细胞中处于未表达(沉默)状态。
(2)研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作细胞分化，这一过程与Sx2基因的选择性表达有关。
命题生长点2 细胞的凋亡
(1)细胞的凋亡与Fas基因的选择性表达有关。
(2)下列属于细胞凋亡实例的是(C)
A．细胞被病毒侵染解体死亡
B．细胞因损伤而导致死亡
C．被感染细胞的清除
D．细胞因过量的紫外线辐射而导致死亡
细胞分化的过程
“两看法”区分细胞凋亡和细胞坏死
(1)从方式看
①主动结束生命活动⇒细胞凋亡
②被动结束生命活动⇒细胞坏死
(2)从结果看
①对生物体有利⇒细胞凋亡
②对生物体有害⇒细胞坏死
课程标准要求
学业质量水平
2.3.2 说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体
2.3.3 描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程
1.运用结构与功能观等观念，说明细胞物质和结构的变化与细胞分化的关系。(生命观念)
2.通过归纳与概括等方法，举例说明细胞衰老的原因及特征。(生命观念)
3.联系生活实际，了解干细胞的应用前景，倡导健康的生活方式。(社会责任)
类型
实质
遗传物质的变化
结果
对机体的影响
细胞
分化
基因的选择性表达
不发生改变
形成不同组织、器官
有利
细胞
衰老
内因和外因共同作用的结果
可能发生改变
细胞走向死亡
有利
细胞
凋亡
由遗传机制决定的程序性调控
不发生改变
细胞走向死亡
有利
细胞
坏死
电、热、冷、机械等不利因素引起的，不受基因控制
不发生改变
细胞走向死亡，同时伤害周围细胞，引发炎症等
有害
学习探索情境
干细胞中cMyc、Klf4、Sx2和Oct3/4等基因处于活跃表达状态，Oct3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒，将Oct3/4、Sx2、cMyc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞(如图所示)。
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