2024届高考生物一轮总复习第四单元细胞的生命历程第2讲细胞的分化衰老和死亡教师用书

第 2 讲　细胞的分化、衰老和死亡　　1．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向多样化，有利于提高生物体的各种生理功能的效率。(×)2．细胞的全能性是指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。(√)3．衰老细胞核体积变小，核膜内折，染色质收缩、染色加深。(×)4．细胞的衰老和死亡必将引起个体的衰老和死亡。(×)5．细胞死亡包括凋亡和坏死等形式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。(√)6．成熟的生物体中，细胞的自然更新，被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。(√)系统学习(一)　细胞的分化与全能性(释疑点)　　　　　　基础知识·全面掌握1．细胞分化概念在个体发育中，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时间发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度结果形成不同的组织和器官特点持久性、不可逆性、普遍性意义是生物个体发育的基础；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原因细胞中基因的选择性表达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)类型项目胚胎干细胞成体干细胞来源来自早期胚胎或原始性腺组织来自多种组织或器官功能可以分化成各种组织和器官具有分化成特定功能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————————————■链教材资料·发展科学思维■————————————1．(必修1 P118“问题探讨”拓展)骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗？提示：可以改变血型，但不会影响遗传。2．(必修1 P121“与社会的联系”分析)可否用肌细胞代替干细胞在体外培育出组织器官用于器官移植等，实现对临床疾病的治疗？说明理由。提示：动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因此不能用肌细胞代替干细胞在体外培育组织和器官。　　　　　　重难盲点·讲练疏通1．归纳概括细胞分化的三个关键点(1)细胞分化的内在原因。(2)分化细胞表达的基因。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(3)细胞分化的“变”与“不变”。①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和生理功能。2．比较细胞全能性与细胞分化项目细胞分化细胞全能性原理细胞内基因选择性表达细胞中含有本物种全套遗传物质特点①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度；②稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡；③普遍性：生物界中普遍存在①高度分化的植物体细胞具有全能性；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结果形成形态、结构、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>生殖细胞>受精卵细胞全能性有大小之分：受精卵>生殖细胞>体细胞 [典例]　小肠干细胞通过增殖分化产生潘氏细胞和小肠上皮细胞。潘氏细胞能合成并分泌溶菌酶等抗菌物质抵抗外来病原体，而小肠上皮细胞与营养吸收有关。下列说法错误的是(　　)A．同一个体的小肠干细胞和潘氏细胞中的核酸有一定差异B．三种细胞形态和功能不同与细胞中基因的执行情况有关C．潘氏细胞和小肠上皮细胞将保持分化状态直至衰老死亡D．小肠干细胞在体外诱导分化形成潘氏细胞体现了全能性[解析]　潘氏细胞与小肠上皮细胞是由小肠干细胞分化而来，由于基因的选择性表达，两者的核酸有一定差异，A正确；三种细胞由同一个受精卵分化而来，故三者的遗传信息相同，三者形态和功能的不同与细胞中基因的执行情况有关，B正确；潘氏细胞和小肠上皮细胞均是分化后的细胞，在体内将保持分化状态直至衰老死亡，C正确；全能性的判断标准是发育为完整个体，小肠干细胞在体外诱导分化形成潘氏细胞不能体现全能性，D错误。[答案]　D澄清四个与细胞分化有关的易错点(1)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再分裂。(2)并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。(3)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，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。(4)分化一般不会改变遗传物质。细胞分化是基因选择性表达的结果，一般不会导致遗传物质改变。已分化的细胞一般都含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质，因此都具有全能性。　　[对点练习]1．“细胞核重编程”即将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，它们就有再分化形成多种类型细胞的可能，可应用于临床医学。下列有关叙述错误的是(　　)A．人类成熟的体细胞能重新诱导回干细胞状态，体现了细胞的全能性B．干细胞可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病C．“细胞核重编程”和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关D．该项研究为临床上解决器官移植的免疫排斥反应带来希望解析：选A　 将人的成熟体细胞重新诱导回干细胞没有形成完整个体或分化成其他各种细胞，所以不能体现细胞的全能性，A错误；通过“细胞核重编程”形成的组织器官用于移植属于自体移植，没有免疫排斥反应，D正确。2．研究人员用三种基因探针，通过分子杂交技术分别对某动物三种细胞中的mRNA进行检测，观察杂交带的出现情况，结果如下表所示。下列说法错误的是(　　)探针输卵管细胞未成熟红细胞胰岛B细胞卵清蛋白基因探针有无无β珠蛋白基因探针无有无胰岛素基因探针无无有A．三种探针的核苷酸序列不同B．有杂交带出现表明相应基因发生了转录C．用上述探针分别检测三种细胞的 DNA，实验结果不变D．可用 mRNA 逆转录产生的 DNA 制作相应基因的探针解析：选C　 三种基因不同，三种探针的核苷酸序列也不相同，A正确；检测的是三种细胞的mRNA，若有杂交带出现可以说明特定细胞发生了特定基因的转录(基因的选择性表达)，B正确；同种生物的三种不同细胞遗传物质相同，如果用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带，C错误；相应基因的探针可以通过mRNA逆转录获得，D正确。系统学习(二)　细胞的衰老和死亡(固基点)　　　　　　主干知识·记准理清(一)细胞衰老1．个体衰老与细胞衰老的关系2．细胞衰老的特征(1)代谢变化。(2)细胞核变化：体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。3．细胞衰老的原因自由基学说细胞代谢中产生的自由基会攻击和破坏生物膜、DNA、蛋白质等，导致细胞衰老端粒学说每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒。端粒会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致端粒内侧正常基因的DNA序列损伤，使细胞逐渐衰老(二)细胞的死亡1．细胞凋亡概念是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程类型个体发育中细胞的程序性死亡；成熟个体中细胞的自然更新；被病原体感染的细胞的清除意义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影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤或死亡。————————————■链教材资料·发展科学思维■————————————(必修1 P124“自由基学说”拓展思考)下图表示细胞衰老的自由基学说图解，据图回答有关问题：(1)衰老细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)老年人容易发生癌变的原因是______________________________________________________________________________________。(3)根据图示内容，提出延缓衰老的措施：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：(1)自由基攻击磷脂分子和蛋白质，会引起细胞膜的磷脂分子和转运蛋白等损伤，物质运输功能降低。(2)自由基会攻击DNA，引起基因突变。(3)避免辐射危害、减少有害物质入侵和及时清除自由基等。　　　　　　题点考法·练全练通考法(一)　分析细胞衰老与细胞死亡1．异常活泼的带电分子或基团称为自由基。下图是自由基学说示意图，下列有关叙述正确的是(　　)A．②①过程引起的作用效果属于负反馈调节B．若③过程使酪氨酸酶活性降低，将引起白化病C．若③过程使细胞膜上葡萄糖的载体受损，葡萄糖将会自由进出细胞D．④过程可能导致细胞膜上某些蛋白质的数量增加解析：选D　自由基可以攻击磷脂，产生更多的自由基，即②①过程引起的作用效果属于正反馈调节，A错误；若③过程使酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发会变白，但不会引起白化病，B错误；若③过程使细胞膜上葡萄糖的载体受损，葡萄糖将无法进出细胞，C错误；④过程可导致基因突变，进一步引起细胞癌变，可能导致细胞膜上某些蛋白如甲胎蛋白的数量增加，D正确。2．如图表示神经细胞凋亡的过程。下列叙述错误的是(　　)A．神经细胞形成大量的突起可提高物质运输的效率B．死亡信号能诱导神经细胞的基因进行选择性表达C．酶 Ⅰ 和酶 Ⅱ 可以进入吞噬细胞参与神经细胞的凋亡D．癌细胞的细胞膜表面可能缺乏凋亡诱导因子受体解析：选C　神经细胞形成大量的突起可提高物质运输的效率，A正确；死亡信号能诱导神经细胞的基因进行选择性表达，B正确；酶Ⅰ和酶Ⅱ在神经细胞内激活，执行神经细胞的凋亡，C错误；癌细胞的细胞膜表面可能缺乏凋亡诱导因子受体，导致其可无限增殖，D正确。[规律方法]　细胞凋亡和细胞坏死的判断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 考法(二)　细胞生命历程的综合分析3．(2022·山东高考)某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是(　 )A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用解析：选C　由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知，APOE可改变细胞核的形态，A正确；蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；自噬是在溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)中进行，不在细胞核内，C错误；异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸，可被再利用，D正确。4．下图表示某个体中细胞经历的各个阶段示意图，下列说法错误的是(　　)A．a过程表示细胞增殖，不同细胞的细胞周期可能不同B．b过程表示细胞分化，根本原因是不同细胞表达的基因不同C．c过程可能与该个体的饮食、生活习惯、情绪状态有关D．d过程中不同细胞的衰老、凋亡速度相同解析：选D　a过程表示细胞的增殖，不同细胞的细胞周期会有所不同，A正确；b过程表示细胞分化，根本原因是基因的选择性表达，B正确；c过程是癌变，可能与个体的饮食、生活习惯和情绪状态有关，C正确；d过程中不同细胞的衰老和凋亡速度不完全相同，D错误。[归纳拓展]　细胞衰老与细胞坏死、细胞凋亡的比较比较内容细胞衰老细胞坏死细胞凋亡影响因素基因、端粒酶等细胞受到严重损伤细胞内部基因调控细胞体积萎缩变小肿胀变大萎缩变小细胞核体积增大、核膜内折，染色质收缩、染色加深染色质不凝集，核膜破裂等染色质凝集，并沿核膜分布细胞质、细胞器多种酶活性降低、色素积累等线粒体膨大 细胞器完整细胞质膜通透性改变 破裂包裹细胞器等碎片形成凋亡小体炎症反应无有无[课时验收评价]1．可利用干细胞在体外培育，并定向诱导培育出组织和器官。下列有关干细胞的叙述，错误的是(　　)A．人的干细胞具有连续分裂能力，是未分化的细胞B．利用干细胞培育出器官，未体现细胞核的全能性C．造血干细胞含有一整套基因，能分化出多种血细胞D．干细胞分化成相应组织细胞的过程中会合成特异性蛋白质解析：选A　人的干细胞具有连续分裂能力，是分化程度较低的细胞。2．有研究表明，细胞凋亡以“触发波”的形式发生，首先半胱氨酸蛋白酶被激活，然后由它们去激活其他蛋白酶，使其开始裂解细胞，直到整个细胞被摧毁。下列叙述错误的是(　　)A．年幼的生物个体中也存在细胞凋亡B．被病毒感染的细胞的清除属于细胞凋亡C．细胞凋亡启动后不再有蛋白质的合成D．癌细胞的发生可能是“触发波”的传播受到了阻滞解析：选C　细胞凋亡启动后也会有蛋白质的合成，如凋亡蛋白，C错误。3．暴晒、污染、吸烟和肥胖等都是会对细胞造成氧化应激的因素，而氧化应激产生的自由基可直接作用于端粒，影响端粒的长度，减少细胞分裂次数，加速细胞衰老。下列有关叙述错误的是(　　)A．衰老的细胞由于水分减少，细胞形态变化大，但细胞结构变化不明显B．自由基攻击细胞内的DNA，可能会引起基因突变C．自由基的合理应用可能为癌症治疗带来新的希望D．日常生活中防晒、远离污染源等有利于延缓衰老解析：选A　衰老的细胞水分减少，细胞萎缩，体积变小，A错误。4．如图表示体外培养胚胎干细胞使其形成不同类型细胞的过程。下列有关叙述正确的是(　　)A．胚胎干细胞在体外培养时，可以只发生①过程，而不发生②过程B．细胞c、d形态、结构和功能不同的根本原因是其遗传物质存在差异C．图示①过程一般会发生突变和基因重组等变异现象D．细胞a可一直保持分裂能力，具有无限增殖的特点解析：选A　①过程表示细胞增殖，②过程表示细胞分化，胚胎干细胞在体外培养时可以只增殖不分化，A正确；细胞c、d是细胞分化的结果，细胞分化时遗传物质不发生变化，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，B错误；①过程表示细胞增殖，胚胎干细胞增殖进行的是有丝分裂，而基因重组发生在减数分裂过程中，C错误；一般而言，只有癌细胞在适宜条件下具有无限增殖的能力，而细胞a属于正常增殖的细胞，不具有无限增殖的特点，D错误。5．一种已分化细胞转变成另一种分化细胞的现象称为转分化。将发育中的蝾螈晶状体摘除，虹膜上一部分含黑色素的平滑肌细胞就会失去黑色素和肌纤维蛋白，再转变为能产生晶状体蛋白的晶状体细胞，最终再生出晶状体。下列说法错误的是(　 )A．晶状体的再生过程发生了细胞的分裂与分化B．转分化前后细胞中mRNA和蛋白质的种类和数量均发生了变化C．未摘除晶状体时，平滑肌细胞不转分化为晶状体细胞，说明细胞分化具有稳定性D．离体的植物组织经培养形成愈伤组织的过程是一种转分化现象解析：选D　由题意可知，晶状体的再生过程中，平滑肌细胞转变为能产生晶状体蛋白的晶状体细胞，最终再生晶状体，所以晶状体的再生过程发生了细胞的分裂与分化，A正确；根据题干信息，一种已分化细胞转变成另一种分化细胞的现象称为转分化，则转分化前后细胞中遗传信息不变，而mRNA和蛋白质的种类和数量均发生了变化，B正确；未摘除晶状体时，平滑肌细胞不转分化为晶状体细胞，说明细胞分化具有稳定性，C正确；离体的植物组织经脱分化形成的是未分化的愈伤组织，该过程不是一种转分化现象，D错误。6．细胞衰老和干细胞耗竭是机体衰老的重要标志，转录激活因子YAP是发育和细胞命运决定中发挥重要作用的蛋白质。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和定向分化技术来产生YAP特异性缺失的人胚胎干细胞，YAP缺失的干细胞会表现出严重的加速衰老。下列叙述错误的是(　　)A．推测YAP在维持人体干细胞年轻态中发挥着关键作用B．转录激活因子YAP的合成需要在核糖体上进行C．YAP缺失的干细胞的形态、结构和功能不会发生改变D．CRISPR/Cas9基因编辑过程中，基因中的磷酸二酯键会断裂解析：选C　根据题干信息“YAP缺失的干细胞会表现出严重的加速衰老”，可推测YAP在维持人体干细胞年轻态中发挥着关键作用，而细胞衰老过程中形态、结构和功能会发生改变，所以YAP缺失的干细胞的形态、结构和功能会发生改变，A正确，C错误；转录激活因子YAP是一种蛋白质，其合成场所是核糖体，B正确；CRISPR/Cas9基因编辑过程中，基因中的磷酸二酯键会断裂，D正确。