第3講細(xì)胞的分化、衰老和死亡第四單元課標(biāo)要求1.說(shuō)明在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中,細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)生特異性的分化,形成了復(fù)雜的多細(xì)胞生物體。2.描述在正常情況下,細(xì)胞衰老和死亡是一種自然的生理過(guò)程。備考指導(dǎo)1.聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際理解細(xì)胞分化及細(xì)胞全能性的原理和應(yīng)用。2.運(yùn)用聯(lián)想對(duì)比法理解細(xì)胞分化、衰老、死亡等的概念與特點(diǎn)。3.運(yùn)用實(shí)例分析法加深理解細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別。內(nèi)容索引010203第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升第一環(huán)節(jié)必備知識(shí)落實(shí)知識(shí)點(diǎn)一原子結(jié)構(gòu)化學(xué)用語(yǔ)知識(shí)篩查1.細(xì)胞分化2.細(xì)胞的全能性(1)概念:細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后,仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。(2)植物細(xì)胞的全能性①實(shí)驗(yàn)過(guò)程:取胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞,放入含有植物激素、無(wú)機(jī)鹽和糖類等物質(zhì)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)→新的植株。②結(jié)論:高度分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力。(3)動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞核的全能性①實(shí)例:非洲爪蟾、克隆羊“多莉”、體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”。②結(jié)論:已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核是具有全能性的。3.干細(xì)胞(1)概念:動(dòng)物和人體內(nèi)保留著的少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞。(2)舉例:人骨髓中的許多造血干細(xì)胞,能通過(guò)增殖和分化,不斷產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板,補(bǔ)充到血液中去。4.細(xì)胞分化與細(xì)胞的全能性的比較

知識(shí)落實(shí)1.下列關(guān)于細(xì)胞分化的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.從個(gè)體水平分析,細(xì)胞分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)B.從細(xì)胞水平分析,細(xì)胞分化使細(xì)胞功能趨向?qū)ｉT化C.從細(xì)胞器水平分析,細(xì)胞分化可使細(xì)胞器數(shù)目發(fā)生改變D.從分子水平分析,細(xì)胞分化的本質(zhì)是DNA發(fā)生改變D細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),其DNA沒(méi)有發(fā)生改變。2.神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)是一群能自我更新并具有多種分化潛能的細(xì)胞,它來(lái)源于神經(jīng)組織并可生成神經(jīng)組織。在適當(dāng)條件下可分化成神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形細(xì)胞。下列關(guān)于神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)生命歷程的敘述,正確的是(

)A.NSC在自我更新過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)紡錘體和染色體B.NSC分化成星形細(xì)胞時(shí)有新基因產(chǎn)生和表達(dá)C.NSC能自我更新,不會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞代謝變慢的現(xiàn)象D.NSC發(fā)生癌變時(shí),抑癌基因會(huì)轉(zhuǎn)變成原癌基因A神經(jīng)干細(xì)胞(NSC)的自我更新為有絲分裂過(guò)程,在有絲分裂過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)紡錘體和染色體,A項(xiàng)正確。NSC分化成星形細(xì)胞是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,不會(huì)有新基因產(chǎn)生,B項(xiàng)錯(cuò)誤。NSC能自我更新,包括細(xì)胞的分化、衰老和凋亡,該過(guò)程會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞代謝變慢的現(xiàn)象,C項(xiàng)錯(cuò)誤。NSC發(fā)生癌變時(shí),會(huì)發(fā)生原癌基因或抑癌基因的突變,并不是抑癌基因轉(zhuǎn)變成原癌基因,D項(xiàng)錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二細(xì)胞的衰老和死亡知識(shí)篩查1.細(xì)胞的衰老(1)個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系(2)細(xì)胞衰老的特征①代謝變化②結(jié)構(gòu)變化細(xì)胞核體積增大,核膜內(nèi)折,染色質(zhì)收縮、染色加深。巧學(xué)助記細(xì)胞衰老的特征

2.細(xì)胞衰老的原因(1)自由基學(xué)說(shuō):自由基攻擊和破壞細(xì)胞內(nèi)各種執(zhí)行正常功能的生物分子。①自由基攻擊磷脂分子,產(chǎn)物同樣是自由基。這些新產(chǎn)生的自由基又會(huì)去攻擊別的分子,由此引發(fā)雪崩式的反應(yīng),對(duì)生物膜損傷比較大。②自由基攻擊DNA,可能引起基因突變。③自由基攻擊蛋白質(zhì),使蛋白質(zhì)活性下降。(2)端粒學(xué)說(shuō)①端粒:染色體兩端一段特殊序列的DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合體。②特點(diǎn):端粒DNA序列在每次細(xì)胞分裂后會(huì)縮短一截。③結(jié)果:在端粒DNA序列被“截”短后,端粒內(nèi)側(cè)正常基因的DNA序列就會(huì)受到損傷,結(jié)果使細(xì)胞活動(dòng)漸趨異常。3.細(xì)胞的死亡細(xì)胞死亡包括凋亡和壞死等方式,其中凋亡是細(xì)胞死亡的一種主要方式。(1)細(xì)胞凋亡(2)細(xì)胞壞死在種種不利因素影響下,如極端的物理、化學(xué)因素或嚴(yán)重的病理性刺激的情況下,由細(xì)胞正常代謝活動(dòng)受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡。知識(shí)落實(shí)1.(2024湖南卷)部分肺纖維化患者的肺泡上皮細(xì)胞容易受損衰老。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.患者肺泡上皮細(xì)胞染色體端粒可能異常縮短B.患者肺泡上皮細(xì)胞可能出現(xiàn)DNA損傷積累C.患者肺泡上皮細(xì)胞線粒體功能可能增強(qiáng)D.患者肺泡上皮細(xì)胞中自由基可能增加C根據(jù)細(xì)胞衰老的端粒學(xué)說(shuō)可知,染色體中端粒縮短,會(huì)造成端粒內(nèi)側(cè)正常基因的DNA序列受到損傷,使細(xì)胞活動(dòng)漸趨異常,導(dǎo)致細(xì)胞衰老,A、B兩項(xiàng)正確。衰老細(xì)胞的呼吸速率減慢,表明其線粒體功能可能減弱,C項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)細(xì)胞衰老的自由基學(xué)說(shuō)可知,細(xì)胞代謝產(chǎn)生的自由基會(huì)攻擊和破壞細(xì)胞內(nèi)各種執(zhí)行正常功能的生物分子,導(dǎo)致細(xì)胞衰老,D項(xiàng)正確。2.細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死是細(xì)胞死亡的兩種方式。細(xì)胞壞死是指在種種不利因素影響下,由細(xì)胞正常代謝活動(dòng)受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡。研究表明,存在于人體內(nèi)的一種名為RIP3的蛋白激酶通過(guò)調(diào)節(jié)能量代謝,可以將腫瘤壞死因子誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)換為細(xì)胞壞死。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A.在人體造血干細(xì)胞中不存在控制RIP3合成的基因B.通過(guò)調(diào)控RIP3的合成可以調(diào)控細(xì)胞死亡的方式C.抑制RIP3的活性可在一定程度上抑制細(xì)胞壞死D.以上研究結(jié)果證明細(xì)胞壞死與部分基因的表達(dá)有關(guān)A人體造血干細(xì)胞中含有該個(gè)體整套的遺傳物質(zhì),故人體造血干細(xì)胞中一般存在控制RIP

3合成的基因,A項(xiàng)錯(cuò)誤。RIP

3通過(guò)調(diào)節(jié)能量代謝,可以將腫瘤壞死因子誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡轉(zhuǎn)換為細(xì)胞壞死,故通過(guò)調(diào)控RIP

3的合成可以調(diào)控細(xì)胞死亡的方式,B項(xiàng)正確。抑制RIP

3的活性,腫瘤壞死因子將誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,故可推出抑制RIP

3的活性可在一定程度上抑制細(xì)胞壞死,C項(xiàng)正確。題干所述的研究結(jié)果證明,細(xì)胞壞死與控制RIP

3合成的基因的表達(dá)有關(guān),D項(xiàng)正確。第二環(huán)節(jié)關(guān)鍵能力形成能力形成點(diǎn)一區(qū)分細(xì)胞分化與細(xì)胞全能性的表達(dá)典型例題下面為“細(xì)胞核重編程技術(shù)”的操作流程模式圖。據(jù)圖推斷,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.干細(xì)胞的線粒體、細(xì)胞核均具有雙層膜結(jié)構(gòu)B.干細(xì)胞分化形成的表皮細(xì)胞中的染色體數(shù)目發(fā)生了變化C.干細(xì)胞分化形成各種類型的細(xì)胞體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性D.干細(xì)胞可用于治療因胰島B細(xì)胞受損而引起的糖尿病B細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),細(xì)胞的遺傳物質(zhì)不會(huì)改變,因此干細(xì)胞分化形成的表皮細(xì)胞中的染色體數(shù)目并沒(méi)有發(fā)生變化。整合構(gòu)建1.歸納概括細(xì)胞分化的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)細(xì)胞分化的標(biāo)志①分子水平:合成了某種細(xì)胞特有的蛋白質(zhì),如血紅蛋白、唾液淀粉酶、胰島素等。②細(xì)胞水平:形成了不同種類的細(xì)胞。(2)分化細(xì)胞表達(dá)的基因①管家基因:所有細(xì)胞均表達(dá)的一類基因,其表達(dá)產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。②奢侈基因:不同類型細(xì)胞特異性表達(dá)的一類基因,其產(chǎn)物賦予不同細(xì)胞特異性的生理功能,如血紅蛋白基因、胰島素基因。(3)細(xì)胞分化的“變”與“不變”①不變:遺傳物質(zhì)、細(xì)胞的數(shù)目。②改變:mRNA、蛋白質(zhì)的種類,細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。2.構(gòu)建細(xì)胞分化過(guò)程模式圖

訓(xùn)練突破某研究小組將兩種小RNA和其他轉(zhuǎn)錄因子加入培養(yǎng)液中,成功將來(lái)自健康成年人機(jī)體中的皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化成了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元能夠驅(qū)動(dòng)肌肉收縮,其損傷會(huì)導(dǎo)致脊髓性肌萎縮等嚴(yán)重疾病,最終致人癱瘓甚至死亡。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.該研究中皮膚細(xì)胞表現(xiàn)出了全能性B.RNA和轉(zhuǎn)錄因子使皮膚細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變C.該轉(zhuǎn)化過(guò)程中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量未發(fā)生改變D.這種技術(shù)能幫助開發(fā)新型療法來(lái)治愈神經(jīng)退行性疾病D根據(jù)題干信息分析,該研究只是將皮膚細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化成了運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元,并沒(méi)有形成完整的個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞,因此不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,A項(xiàng)錯(cuò)誤。RNA和轉(zhuǎn)錄因子使皮膚細(xì)胞的遺傳物質(zhì)選擇性表達(dá),但是遺傳物質(zhì)并沒(méi)有發(fā)生改變,B項(xiàng)錯(cuò)誤。該轉(zhuǎn)化過(guò)程中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量都發(fā)生了改變,C項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)題干中神經(jīng)元的功能可知,這種技術(shù)能幫助開發(fā)新型療法來(lái)治愈神經(jīng)退行性疾病,D項(xiàng)正確。能力形成點(diǎn)二細(xì)胞衰老、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別典型例題下圖表示細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的一系列重大生命活動(dòng)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)該圖可以用來(lái)表示下列哪些生物細(xì)胞的重大生命活動(dòng)?

。(填序號(hào))

①噬菌體

②酵母菌

③乳酸菌

④變形蟲

⑤海帶

⑥蚯蚓

⑦玉米

⑧蘑菇(2)A、B、C、D四項(xiàng)生命活動(dòng)中,在人幼年時(shí)期能夠發(fā)生的是

,對(duì)人體有積極意義的是

。(填字母)

(3)過(guò)程B導(dǎo)致細(xì)胞在

等方面發(fā)生了改變,但是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變。

(4)在真核生物中,過(guò)程A的方式包括

。

答案:(1)⑤⑥⑦⑧(2)A、B、C、D

A、B、C、D

(3)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能(4)無(wú)絲分裂、有絲分裂和減數(shù)分裂解析:(1)①噬菌體是病毒,不具有細(xì)胞結(jié)構(gòu),②酵母菌、③乳酸菌和④變形蟲是單細(xì)胞生物,⑤海帶、⑥蚯蚓、⑦玉米和⑧蘑菇是多細(xì)胞生物。題圖可以用來(lái)表示多細(xì)胞生物細(xì)胞的重要生命活動(dòng),故選⑤⑥⑦⑧。(2)A細(xì)胞增殖使細(xì)胞數(shù)目增多,對(duì)生物個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育有利;

B細(xì)胞分化有助于細(xì)胞形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的細(xì)胞;C細(xì)胞衰老使衰老的細(xì)胞被新細(xì)胞替代,能夠更好地執(zhí)行相應(yīng)的功能;D細(xì)胞凋亡是基因決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程,有利于個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育。在人幼年時(shí)期能發(fā)生的和對(duì)人體有積極意義的都是A、B、C、D。(3)細(xì)胞分化是在個(gè)體發(fā)育中,由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程,細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變。(4)真核細(xì)胞的增殖方式有無(wú)絲分裂、有絲分裂和減數(shù)分裂。整合構(gòu)建1.細(xì)胞衰老、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的比較2.“兩看法”區(qū)分細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死

訓(xùn)練突破1.右圖是對(duì)人體細(xì)胞生命歷程的概括。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.能進(jìn)行①②⑥過(guò)程的細(xì)胞都具有細(xì)胞周期,但周期長(zhǎng)短不同B.過(guò)程③可發(fā)生在整個(gè)生命歷程中C.過(guò)程④中酪氨酸酶活性降低,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)色素逐漸積累D.過(guò)程⑤中細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了變化C題圖中①②⑥過(guò)程代表細(xì)胞分裂,能連續(xù)進(jìn)行分裂的細(xì)胞都具有細(xì)胞周期,但周期長(zhǎng)短不同,A項(xiàng)正確。過(guò)程③代表細(xì)胞分化,可發(fā)生在整個(gè)生命歷程中,B項(xiàng)正確。過(guò)程④代表細(xì)胞衰老,細(xì)胞衰老過(guò)程中,物質(zhì)運(yùn)輸能力降低,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)色素逐漸積累,C項(xiàng)錯(cuò)誤。過(guò)程⑤代表細(xì)胞癌變,是由細(xì)胞內(nèi)的原癌基因與抑癌基因發(fā)生突變引起的,D項(xiàng)正確。2.干細(xì)胞是一種未充分分化、具有再生出各種組織或器官的潛在功能的“萬(wàn)用細(xì)胞”。下圖是干細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的三個(gè)途徑。下列說(shuō)法正確的是(

)A.干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分裂、分化形成各種組織或器官是其全能性的體現(xiàn)B.同一個(gè)體不同組織細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同,原因是它們各自的遺傳物質(zhì)不同C.組織細(xì)胞的衰老受基因調(diào)控,但細(xì)胞的結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變D.組織細(xì)胞的凋亡不受基因的調(diào)控A同一個(gè)體不同組織或器官的細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)一般相同,其形態(tài)結(jié)構(gòu)不同的原因是基因的選擇性表達(dá),B項(xiàng)錯(cuò)誤。衰老的細(xì)胞會(huì)萎縮,體積變小,故衰老細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變,C項(xiàng)錯(cuò)誤。組織細(xì)胞的凋亡受基因的調(diào)控,D項(xiàng)錯(cuò)誤。第三環(huán)節(jié)核心素養(yǎng)提升高考真題剖析【例題】

(2019全國(guó)Ⅰ卷)細(xì)胞凋亡是細(xì)胞死亡的一種類型。下列關(guān)于人體中細(xì)胞凋亡的敘述,正確的是(

)A.胎兒手的發(fā)育過(guò)程中不會(huì)發(fā)生細(xì)胞凋亡B.小腸上皮細(xì)胞的自然更新過(guò)程中存在細(xì)胞凋亡現(xiàn)象C.清除被病原體感染的細(xì)胞的過(guò)程中不存在細(xì)胞凋亡現(xiàn)象D.細(xì)胞凋亡是基因決定的細(xì)胞死亡過(guò)程,屬于細(xì)胞壞死核心素養(yǎng)考查點(diǎn)剖析:題目以人體細(xì)胞的變化為載體,綜合考查對(duì)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的理解,較好地考查了“科學(xué)思維”這一學(xué)科素養(yǎng)。答案:B解析:細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程。胎兒手的發(fā)育過(guò)程中,五個(gè)手指最初是連在一起的,后來(lái)隨著指間的細(xì)胞自動(dòng)死亡,才發(fā)育為成形的手指。在成熟的生物體中,細(xì)胞的自然更新、某些被病原體感染的細(xì)胞的清除都是通過(guò)細(xì)胞凋亡完成的。細(xì)胞壞死是指在種種不利因素影響下,由細(xì)胞正常代謝活動(dòng)受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡,作為細(xì)胞自然生理過(guò)程的細(xì)胞凋亡不屬于細(xì)胞壞死。典題訓(xùn)練1.(2023湖南卷)基因Bax和Bcl-2分別促進(jìn)和抑制細(xì)胞凋亡。研究人員利用siRNA干擾技術(shù)降低TRPM7基因表達(dá),研究其對(duì)細(xì)胞凋亡的影響,結(jié)果如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞衰老和細(xì)胞凋亡都受遺傳信息的調(diào)控B.TRPM7基因可能通過(guò)抑制Bax基因的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞凋亡C.TRPM7基因可能通過(guò)促進(jìn)Bcl-2基因的表達(dá)來(lái)抑制細(xì)胞凋亡D.可通過(guò)特異性促進(jìn)癌細(xì)胞中TRPM7基因的表達(dá)來(lái)治療相關(guān)癌癥D細(xì)胞的衰老和凋亡都是受遺傳信息調(diào)控的生命現(xiàn)象,A項(xiàng)正確。Bax基因促進(jìn)細(xì)胞凋亡,Bcl-2基因抑制細(xì)胞凋亡,題圖中