第18讲 细胞的分化、衰老和死亡
复习目标 1.通过比较细胞的分化、衰老、死亡及细胞的全能性，明确彼此间的区别和联系，建立起细胞的发生和发展观； 2.通过对细胞分化的理解和细胞死亡、衰老的比较，培养归纳与概括能力； 3.通过对干细胞的有关问题分析，养成学以致用，关注科技发展和人体健康的习惯。
@考点1 细胞的分化与细胞的全能性
A基础知识重点疑难
1.细胞的分化
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
结果 形成 形态 、 结构 、 功能 不同的细胞，不同类型的细胞形成不同的组织和器官
特点 持久性、 不可逆性 、普遍性、稳定性
实质 基因的选择性表达
意义 使细胞趋向 专门化 ，有利于提高生物体各种生理功能的效率
提醒 (1)细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。
(2)分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子等刺激后仍可再分裂。
(3)同一个体不同类型的分化细胞内，遗传物质相同，mRNA和蛋白质并非完全不同。
笔记：原因是由同一个受精卵经有丝分裂而来
2.细胞的全能性
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
原因 细胞内含有形成完整个体所需的 全套 基因
实例 植物组织培养→植物细胞具有全能性； 动物克隆→动物 细胞核 具有全能性
表达 条件： 离体 、适宜营养、激素、适宜的温度等环境条件
全能性高低：受精卵＞生殖细胞＞体细胞； 植物细胞＞动物细胞
笔记：具有全能性≠体现全能性
具有全能性：含有全套遗传物质
休现全能性：起点为一个细胞，终点为一个个体或其他各种细胞
提醒 (1)全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。
(2)种子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。
(3)分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞属于高度分化的细胞，但其全能性依然较高。
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(根据发育阶段分类)
类型 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 来自各式各样的组织
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 造血干细胞、神经干细胞
提醒 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。
4.细胞分化的关键点
细胞分化 的标志 分子水平 合成了某种细胞特有的蛋白质，如血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等
细胞水平 形成了不同种类的细胞
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
细胞分化 的“变”与 “不变”
5.比较细胞分化与细胞全能性
项目 细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 生物体每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质
特点 ①持久性 ②稳定性和不可逆性：一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 ③普遍性：是生物界普遍存在的生命现象 ④遗传物质不变性 ①高度分化的植物细胞仍然具有全能性 ②已分化的动物体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性
项目 细胞分化 细胞全能性
结果 形成形态、结构和生理功能具有稳定性差异的细胞 产生完整有机体或分化成其他各种细胞
意义 细胞分化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，有利于提高各种生理功能的效率 细胞全能性是植物组织培养的理论基础
两者 关系 ①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性 ②一般来说，细胞分化程度越高，全能性就越难以实现；细胞分化程度越低，全能性就越高
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·浙江6月选考)肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质。(×)
2.(2024·浙江6月选考)肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同。(√)
3.(2024·浙江6月选考)肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果。(√)
4.(2024·黑吉辽卷)(题干信息：肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞，使肝脏恢复到原来体积。)卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达。(√)
5.(2024·黑吉辽卷)(题干信息：肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞，使肝脏恢复到原来体积。)卵圆细胞能形成新的肝细胞，证明其具有全能性。(×)
6.(2022·海南卷)细胞分化只发生在胚胎发育阶段。(×)
7.(2022·江苏卷)胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因选择性表达。(×)
8.(2021·江苏卷)细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(×)
[情境推理]
1.平滑肌细胞能合成肌动蛋白，而红细胞则不能合成，原因是 。
提示：控制合成肌动蛋白的基因仅在肌细胞中表达，在红细胞中不表达
2.(必修1 P121“与社会的联系”)为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官？ 。
提示：因为干细胞具有分裂、分化的能力，可形成组织或器官
3.(必修1 P122“拓展应用2”改编)利用干细胞的分离和体外培养在体外培育出组织和器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗，将干细胞体外培育出组织和器官的过程 (填“能”或“不能”)体现体细胞的全能性，理由是 。
提示：不能 细胞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，将干细胞体外培育出组织和器官不能体现细胞的全能性
C升华思维实战演练
细胞分化的实质、特点及意义
1.(2025·辽宁本溪期末)在不同类型的细胞中，能够表达的基因大致可分为两类：一类是在所有细胞中都表达的，维持细胞基本生命活动所必需的基因，可称为“管家基因”；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，称为“奢侈基因”。下表所示的是一只母鸡体内不同类型的正常体细胞中基因表达的情况。下列说法不正确的是( D )
项目 1 2 3 4 5 6 7
a － ＋ － － ＋ － －
b ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
c ＋ － － － － ＋ ＋
d － － ＋ － － － ＋
e － ＋ － ＋ － ＋ －
f ＋ － － － ＋ － ＋
注：1、2、3等数字表示细胞类型，a、b、c等字母表示基因种类，“＋”表示基因表达，“－”表示基因未表达。
A.胰岛素基因是奢侈基因，ATP合成酶基因是管家基因
B.表中有核糖体蛋白基因，则该基因最可能是b
C.细胞分化的实质是奢侈基因的选择性表达
D.该母鸡多种体细胞之间具有相同的管家基因和不同的奢侈基因
解析：胰岛素基因是只在某类细胞中特异性表达的基因，是奢侈基因，所有活细胞均可进行细胞呼吸合成ATP，ATP合成酶基因是维持细胞基本生命活动所必需的基因，是管家基因，A正确；母鸡体内所有活细胞均有核糖体，核糖体蛋白基因是在所有细胞中都表达的基因，B正确；细胞分化的实质是不同细胞奢侈基因选择性表达的结果，C正确；同一只母鸡的多种体细胞都是由同一个受精卵发育而来，其中的管家基因和奢侈基因都相同，D错误。
解题方法
判断细胞发生分化的方法
(1)从细胞水平判断
①细胞形态,结构的改变:变为梭形的肌细胞、圆饼状的红细胞和突起状的神经细胞等不同种类的细胞。
②细胞功能的改变:出现运动功能、运输功能、储存功能和免疫功能等。
(2)从亚显微结构水平判断
细胞器的种类和数量及细胞质基质成分和功能改变。
(3)从分子水平判断
①蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能改变,如合成了唾液淀粉酶、抗体、胰岛素等特殊分子。
②基因角度:出现基因选择性表达,这是细胞分化的根本原因。
2.(2024·安徽卷)在多细胞生物体的发育过程中，细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的。某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是( D )
A.细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化
解析：由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外的相应受体，A错误；酶联受体位于质膜(细胞膜)上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。
剖析题眼 找答案：题图显示酶联受体位于膜 外 ，选项为细胞内的相应受体，由以上可以推断A 错误 。
细胞的全能性
3.(2025·河南郑州一中检测)转分化是指一种已分化细胞转变成另一种分化细胞的现象。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，最终再生晶状体。下列说法错误的是( C )
A.晶状体的再生过程发生了细胞的分裂与分化
B.与转分化之前相比，转分化后的细胞遗传物质未发生改变，但mRNA和蛋白质的种类和数量发生了较大的变化
C.晶状体的再生说明虹膜上的平滑肌细胞具有全能性
D.一些哺乳动物在体内缺乏Cu2＋的条件下，胰岛外分泌细胞转化为肝细胞的过程是一种转分化现象
解析：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；由题意可知，转分化是一种细胞转变分化为另一种细胞，由于都是由一个受精卵发育而来的，所以在转分化过程中遗传物质不会发生改变，但细胞种类发生改变，所以DNA转录和翻译得到的mRNA和蛋白质的种类和数量发生了较大的变化，B正确；细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，晶状体的再生不能说明虹膜上的平滑肌细胞具有全能性，C错误；由转分化的概念可知，胰岛外分泌细胞转化为肝细胞的过程是一种细胞转化为另一种细胞的现象，所以是一种转分化现象，D正确。
4.(2021·浙江6月选考)将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是( B )
A.肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
B.“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
C.“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化
D.细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
解析：肠细胞的细胞质内含有限制细胞核全能性表达的物质，A正确；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，“合子”第一次有丝分裂后形成的细胞仍具有全能性，B错误；“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞的分裂与分化，C正确；细胞核是细胞遗传的控制中心，细胞核具有全能性是由于细胞核中含有该物种生长发育的全套遗传物质，D正确。
寻求反例 找答案：题干信息：有些“合子”能发育成正常蝌蚪，即能进行正常分裂，分裂后的细胞 有 (有，没有)全能性，由以上可以推断B 错误 。
@考点2 细胞的衰老和死亡
A基础知识重点疑难
1.细胞衰老
细胞衰 老的 特征 一大 细胞核体积 增大 ，核膜内折，染色质收缩、染色加深
一小 细胞萎缩，体积变小
一多 细胞内色素逐渐积累
一少 细胞内水分 减少
两低 细胞膜通透性改变，物质运输功能降低 多种酶活性 降低 ，新陈代谢速率减慢
细胞衰 老影响 个体的 表现(如 外貌上) ①老年人头发变白：毛囊中的黑色素细胞衰老→酪氨酸酶活性降低→黑色素合成减少 ②“老年斑”：皮肤细胞内色素积累，主要是脂褐素的堆积
细胞衰老的原因 ①自由基学说 ②端粒学说
细胞衰老的意义 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
笔记：自由基指异常活泼的带电分子或基团
提醒 理解细胞衰老特征时，应抓住一个核心关键——细胞代谢水平降低；衰老细胞中并不是所有酶的活性均降低，与衰老相关的酶的活性会提高。
2.个体衰老与细胞衰老的关系
(1)单细胞生物：个体衰老(或死亡)与细胞衰老(或死亡)同步。
(2)多细胞生物：个体衰老与细胞衰老有密切的关系。个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程，但未衰老的个体内也有细胞衰老。
提醒 细胞衰老贯穿于整个个体发育过程中，多细胞生物体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。
3.细胞的死亡
(1)细胞凋亡与细胞坏死的区别
项目 细胞凋亡 细胞坏死
原因 自然的生理过程，受基因的控制 被动进行的病理过程剧烈损伤，一般不受基因控制
形态变化 细胞体积缩小，与周围的细胞脱离 细胞肿胀变大
胞内变化 染色质固缩 溶酶体解体、细胞器部分破裂
细胞膜的 变化 细胞膜内陷 细胞膜破裂
对生物体 的影响 细胞形成一个个小体(凋亡小体)，被吞噬细胞等吞噬，不引起炎症；细胞凋亡是正常的生命现象，对机体有积极意义 细胞释放内容物，引起炎症，对生物体有害
实例 ①人胚胎时期尾的消失 ②细胞的自然更新 ③某些被病原体感染的细胞的清除 ①烫伤后皮肤的脱落 ②骨折时部分细胞死亡
笔记：细胞凋亡还是细胞坏死可以从三方面来判定：(1)是否由基因决定；(2)是主动还是被动；(3)对机体是有利还是有害
提醒 (1)注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。
(2)细胞凋亡过程中有凋亡相关基因的表达，故会合成新的蛋白质。
(2)细胞自噬
概念 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，这就是细胞自噬
对象 受损或功能退化的细胞结构等
作用 ①在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量；②细胞受到损伤或衰老时，清除受损或衰老的 细胞器 ；③微生物入侵时，清除感染的 微生物和毒素 ，从而维持细胞内部环境的稳定
B拆解真题情境推理
[判断正误]
1.(2024·黑吉辽卷)肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程。(√)
2.(2024·贵州卷)蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞坏死的结果。(×)
3.(2024·湖南卷)(题干信息：部分肺纤维化患者的肺泡上皮细胞容易受损衰老)
(1)患者肺泡上皮细胞染色体端粒可能异常缩短。(√)
(2)患者肺泡上皮细胞可能出现DNA损伤积累。(√)
(3)患者肺泡上皮细胞线粒体功能可能增强。(×)
(4)患者肺泡上皮细胞中自由基可能增加。(√)
4.(2023·湖南卷)细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控。(√)
5.(2022·浙江6月选考)细胞凋亡仅发生于胚胎发育过程中。(×)
6.(2022·湖南卷)花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联。(√)
7.(2022·山东卷)异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用。(√)
8.(2023·江苏卷)细胞自噬降解细胞内自身物质，维持细胞内环境稳态。(√)
[情境推理]
1.(必修1 P124“正文”改编)朝如青丝暮成雪，老年人头发变白的原因是 。
提示：细胞衰老后，细胞中的酪氨酸酶的活性降低，黑色素合成减少，所以老年人头发变白
2.(必修1 P126“相关信息”)正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是很少的，对吗？ 。
提示：不对，正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。健康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50％的细胞凋亡
3.(2021·河北卷节选改编)细胞凋亡过程中， (填“需要”或“不需要”)新合成蛋白质，原因是 。
提示：需要 细胞凋亡过程中存在控制凋亡基因的表达
4.(2024·新课标卷节选)感染病毒的细胞可发生细胞凋亡。细胞凋亡被认为是一种程序性死亡的理由是 。
提示：细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的过程
C升华思维实战演练
细胞衰老与细胞死亡
1.(2025·山东枣庄期中)端粒是染色体两端一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。端粒长度与端粒酶的活性密切相关，端粒酶是一种RNA—蛋白质复合物，可以逆转录修复端粒，过程如图所示。下列相关叙述正确的是( B )
A.在放线菌细胞中，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短，端粒酶会修复缩短的部位
B.在正常的人体细胞中，端粒酶的活性被明显抑制，在癌症患者癌细胞中，端粒酶的活性被明显激活
C.端粒酶具有逆转录酶的活性，原料X是4种核糖核苷酸
D.端粒缩短到一定程度会引发细胞衰老，表现为细胞代谢和增殖速率减慢，细胞膜通透性变小
解析：放线菌是原核生物，其细胞中没有染色体，不存在端粒，A错误。在正常人体细胞中，端粒酶的活性被明显抑制，细胞分裂后端粒会逐渐缩短；而在癌症患者癌细胞中，端粒酶的活性被明显激活，使得癌细胞能够无限增殖，B正确。端粒酶具有逆转录酶的活性，根据逆转录过程可知原料X是4种脱氧核糖核苷酸，C错误。端粒缩短到一定程度会引发细胞衰老，表现为细胞代谢和增殖速率减慢，细胞膜通透性增大，D错误。
溯源教材 找答案：放线菌为 原核 细胞，细胞中 无 (有，无)染色体，故 无 (有，无)端粒，由以上可以推断A 错误 。
2.(2025·八省联考云南卷)激活沉默信息调节因子1(Sirt1)可延缓细胞衰老。Sirt1激活程度与NAD＋/NADH的值呈正相关。下列说法正确的是( D )
A.NADH转化为NAD＋过程通常伴随O2产生
B.NADH转化成NAD＋过程通常伴随磷酸产生
C.科学运动增加NADH相对含量，可以延缓衰老
D.适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老
解析：有氧呼吸第一、二阶段均会生成NADH，NADH的消耗是在有氧呼吸的第三阶段完成的，该阶段NADH转化为NAD＋过程通常伴随ATP的生成与O2消耗，ATP的合成消耗磷酸，因此该过程通常伴随磷酸消耗，A、B错误；根据题意可知Sirt1激活程度与NAD＋/NADH的值呈正相关，所以科学运动增加NADH相对含量，不可以延缓衰老，C错误；而适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老，D正确。故选D。
3.(多选)(2025·湖南永州三模)与细胞凋亡类似，铁死亡也是一种细胞程序性死亡。若细胞内Fe2＋过多，细胞膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化，从而诱导细胞死亡。下列叙述错误的是( CD )
A.铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用
B.有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
C.细胞膜中的脂肪酸过氧化后，其功能不受影响
D.细胞衰老后才会激活细胞凋亡，以维持机体正常生命活动
解析：与细胞凋亡类似，铁死亡也是一种细胞程序性死亡，所以铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用，A正确；细胞自噬过程中需要溶酶体中水解酶的参与，有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡，B正确；结构决定功能，因此细胞膜中的脂肪酸过氧化后，其功能受到影响，C错误；题意显示，当细胞内Fe2＋过多时，细胞膜中的不饱和脂肪酸会发生过氧化，诱导细胞死亡，从而发生铁死亡，可见细胞凋亡的发生未必是在细胞衰老后发生，D错误。
解题方法
5种细胞死亡方式速辨
类型 辨析要点
细胞凋亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，受严格的由遗传机制决定的程序性调控。细胞凋亡对多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境稳定,以及抵御外界各种因素的干扰起着非常关键的作用
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和死亡
细胞自噬 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。有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡
细胞焦亡 一种程序性细胞死亡,又称细胞炎症性坏死。表现为细胞不断胀大，直至细胞膜破裂﹐导致细胞内容物的释放而激活强烈的炎症反应
铁死亡 一种铁依赖性的细胞程序性死亡方式,主要表现为:与正常线粒体相比,膜密度增大、体积更小,峭减少等
细胞的生命历程
4.(多选)(2025·湖南怀化高三期末)下列有关细胞的增殖、分化、衰老、死亡和癌变的叙述，正确的是( AC )
A.细胞有丝分裂受到精确调控，调控的基因突变可导致癌症
B.基因选择性表达与细胞分化有关，与生物的生存环境无关
C.衰老细胞的细胞膜通透性发生改变，物质的运输功能降低
D.凋亡细胞的细胞核体积变小，细胞膜破裂，细胞质基质流出
解析：基因选择性表达与细胞分化有关，同时受生存环境的影响，B错误；凋亡是细胞的程序性死亡，其细胞核体积不一定变小，细胞膜也不一定破裂，有可能是细胞内部的物质和结构被溶酶体降解，细胞从内部被自噬，D错误。
解题方法
细胞生命历程之间的联系
注:细胞增殖、分化、衰老和凋亡都不改变细胞的遗传物质。
5.(2025·八省联考河南卷)植物可通过细胞自噬实现自清洁和胁迫应答。在自噬过程中，受损蛋白质或细胞器被膜包裹后形成自噬小体，自噬小体与液泡融合进而完成内容物的降解和利用。下列推测错误的是( D )
A.内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料
B.植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关
C.液泡中含有多种水解酶，有类似于溶酶体的功能
D.钠盐胁迫下，植物减弱细胞自噬活动以维持生存
解析：内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，自噬小体膜结构的主要成分是脂质和蛋白质，因此内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料，A正确；细胞骨架与物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关，B正确；液泡中含有多种水解酶，有类似于溶酶体的功能，C正确；钠盐胁迫下，植物通过增强细胞自噬活动以维持生存，D错误。故选D。
剖析题眼 找答案：题干中植物可通过细胞自噬实现自清洁和胁迫应答，由此可推断钠盐胁迫下，植物应 提高 细胞自噬以维持生存，由以上可以推断D 错误 。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共47张PPT)
第三单元 细胞的生命历程
第18讲 细胞的分化、衰老和死亡
复习目标 1.通过比较细胞的分化、衰老、死亡及细胞的全能性，明确彼此间的区别 和联系，建立起细胞的发生和发展观； 2.通过对细胞分化的理解和细胞死亡、衰老的 比较，培养归纳与概括能力； 3.通过对干细胞的有关问题分析，养成学以致用，关注 科技发展和人体健康的习惯。
考点1 细胞的分化与细胞的全能性
A基础知识重点疑难
1. 细胞的分化
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
结果 形成 形态 、 结构 、 功能 不同的细胞，不同类型的细胞形成不 同的组织和器官
特点 持久性、 不可逆性 、普遍性、稳定性
实质 基因的选择性表达
意义 使细胞趋向 专门化 ，有利于提高生物体各种生理功能的效率
形态、结构和生
理功能
形态
结构
功能
不可逆性
专门化
(2)分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子等刺激后仍 可再分裂。
(3)同一个体不同类型的分化细胞内，遗传物质相同，mRNA和蛋白质并非完全不同。
笔记：原因是由同一个受精卵经有丝分裂而来
提醒 (1)细胞分化程度越高，细胞分裂的能力一般就越低。
2. 细胞的全能性
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
原因 细胞内含有形成完整个体所需的 全套 基因
实例 植物组织培养→植物细胞具有全能性；
动物克隆→动物 细胞核 具有全能性
表达 条件： 离体 、适宜营养、激素、适宜的温度等环境条件
全能性高低：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；
植物细胞＞动物细胞
笔记：具有全能性≠体现全能性
具有全能性：含有全套遗传物质
休现全能性：起点为一个细胞，终点为一个个体或其他各种细胞
有机体
其他各种细
胞
全套
细胞核
离体
提醒 (1)全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。
(2)种子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。
(3)分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞属于高度分化的细胞，但其全能性 依然较高。
类型 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 来自各式各样的组织
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 造血干细胞、神经干细胞
提醒 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。
分裂和分化
早期胚胎
特定功能
4. 细胞分化的关键点
细胞分化
的标志 分子水平 合成了某种细胞特有的蛋白质，如血红蛋白、唾液 淀粉酶、胰岛素等
细胞水平 形成了不同种类的细胞
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
细胞分化
的“变”与
“不变”
5. 比较细胞分化与细胞全能性
项目 细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 生物体每一个细胞都含有本 物种的全套遗传物质
特点 ①持久性
②稳定性和不可逆性：一般来说，分化的细胞 将一直保持分化后的状态，直到死亡
③普遍性：是生物界普遍存在的生命现象
④遗传物质不变性 ①高度分化的植物细胞仍然 具有全能性
②已分化的动物体细胞全能 性受限制，但细胞核仍具有 全能性
项目 细胞分化 细胞全能性
结果 形成形态、结构和生理功能具有稳定性差异的 细胞 产生完整有机体或分化成其 他各种细胞
意义 细胞分化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，有利于提高各种生 理功能的效率 细胞全能性是植物组织培养 的理论基础
两者
关系 ①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性 所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性
②一般来说，细胞分化程度越高，全能性就越难以实现；细胞分化程度越低， 全能性就越高
×
√
√
√
×
×
×
×
[情境推理]
1. 平滑肌细胞能合成肌动蛋白，而红细胞则不能合成，原因是 。
提示：控制合成肌动蛋白的基因仅在肌细胞中表达，在红细胞中不表达
2. (必修1 P121“与社会的联系”)为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到 损伤的组织、器官？ 。
提示：因为干细胞具有分裂、分化的能力，可形成组织或器官
3. (必修1 P122“拓展应用2”改编)利用干细胞的分离和体外培养在体外培育出组织和 器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗，将干细胞体外培育出组织 和器官的过程 (填“能”或“不能”)体现体细胞的全能性，理由是 。
提示：不能 细胞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，将干细胞体外培育出组织和器官不能体现细胞的全能性
D
项目 1 2 3 4 5 6 7
a － ＋ － － ＋ － －
b ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
c ＋ － － － － ＋ ＋
d － － ＋ － － － ＋
e － ＋ － ＋ － ＋ －
f ＋ － － － ＋ － ＋
注：1、2、3等数字表示细胞类型，a、b、c等字母表示基因种类，“＋”表示基因表 达，“－”表示基因未表达。
A. 胰岛素基因是奢侈基因，ATP合成酶基因是管家基因
B. 表中有核糖体蛋白基因，则该基因最可能是b
C. 细胞分化的实质是奢侈基因的选择性表达
D. 该母鸡多种体细胞之间具有相同的管家基因和不同的奢侈基因
解析：胰岛素基因是只在某类细胞中特异性表达的基因，是奢侈基因，所有活细胞均 可进行细胞呼吸合成ATP，ATP合成酶基因是维持细胞基本生命活动所必需的基因， 是管家基因，A正确；母鸡体内所有活细胞均有核糖体，核糖体蛋白基因是在所有细 胞中都表达的基因，B正确；细胞分化的实质是不同细胞奢侈基因选择性表达的结 果，C正确；同一只母鸡的多种体细胞都是由同一个受精卵发育而来，其中的管家基 因和奢侈基因都相同，D错误。
解题方法
判断细胞发生分化的方法
(1)从细胞水平判断
①细胞形态,结构的改变:变为梭形的肌细胞、圆饼状的红细胞和突起状的神经细胞等 不同种类的细胞。
②细胞功能的改变:出现运动功能、运输功能、储存功能和免疫功能等。
(2)从亚显微结构水平判断
细胞器的种类和数量及细胞质基质成分和功能改变。
(3)从分子水平判断
①蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能改变,如合成了唾液淀粉酶、抗体、胰岛素等 特殊分子。
②基因角度:出现基因选择性表达,这是细胞分化的根本原因。
A. 细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞内的相应受体
B. 酶联受体是质膜上的蛋白质，具有识别、运输和催化作用
C. ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性
D. 活化的应答蛋白通过影响基因的表达，最终引起细胞定向分化
D
解析：由题图可知，细胞对该信号分子的特异应答，依赖于细胞外的相应受体，A错 误；酶联受体位于质膜(细胞膜)上，化学本质是蛋白质，能识别相应的信号分子，磷 酸化的酶联受体具有催化作用，但不具有运输作用，B错误；ATP水解产生ADP和磷 酸基团，磷酸基团与其他物质如靶蛋白结合，使其磷酸化而有活性，C错误；细胞分 化的实质是基因的选择性表达，故信号分子调控相关蛋白质，活化的应答蛋白通过影 响基因的表达，最终引起细胞定向分化，D正确。
外
错误
A. 晶状体的再生过程发生了细胞的分裂与分化
B. 与转分化之前相比，转分化后的细胞遗传物质未发生改变，但mRNA和蛋白质的种 类和数量发生了较大的变化
C. 晶状体的再生说明虹膜上的平滑肌细胞具有全能性
D. 一些哺乳动物在体内缺乏Cu2＋的条件下，胰岛外分泌细胞转化为肝细胞的过程是 一种转分化现象
C
解析：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；由题意可知，转分化是一种细胞转变分化为另一种细胞，由于都是由一个受精卵 发育而来的，所以在转分化过程中遗传物质不会发生改变，但细胞种类发生改变，所 以DNA转录和翻译得到的mRNA和蛋白质的种类和数量发生了较大的变化，B正确； 细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细 胞的潜能和特性，晶状体的再生不能说明虹膜上的平滑肌细胞具有全能性，C错误； 由转分化的概念可知，胰岛外分泌细胞转化为肝细胞的过程是一种细胞转化为另一种 细胞的现象，所以是一种转分化现象，D正确。
A. 肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
B. “合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
C. “合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化
D. 细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
B
解析：肠细胞的细胞质内含有限制细胞核全能性表达的物质，A正确；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，“合子”第一次有丝分裂后形成的细胞仍具有全能性，B错误； “合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞的分裂与分化，C正确；细胞核是 细胞遗传的控制中心，细胞核具有全能性是由于细胞核中含有该物种生长发育的 全套遗传物质，D正确。
有
错误
考点2 细胞的衰老和死亡
A基础知识重点疑难
1. 细胞衰老
细胞衰
老的特征 一大 细胞核体积 增大 ，核膜内折，染色质收缩、染色加深
一小 细胞萎缩，体积变小
一多 细胞内色素逐渐积累
一少 细胞内水分 减少
两低 细胞膜通透性改变，物质运输功能降低
多种酶活性 降低 ，新陈代谢速率减慢
细胞衰老影响个体的表现(如外貌上) ①老年人头发变白：毛囊中的黑色素细胞衰老→酪氨酸酶活性降低→黑色素合成减少
②“老年斑”：皮肤细胞内色素积累，主要是脂褐素的堆积
增大
减少
降低
细胞衰老的原因 ①自由基学说
②端粒学说
细胞衰老的意义 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
笔记：自由基指异常活泼的带电分子或基团
提醒 理解细胞衰老特征时，应抓住一个核心关键——细胞代谢水平降低；衰老细胞 中并不是所有酶的活性均降低，与衰老相关的酶的活性会提高。
2. 个体衰老与细胞衰老的关系
(1)单细胞生物：个体衰老(或死亡)与细胞衰老(或死亡)同步。
(2)多细胞生物：个体衰老与细胞衰老有密切的关系。个体衰老的过程是组成个体的细 胞普遍衰老的过程，但未衰老的个体内也有细胞衰老。
提醒 细胞衰老贯穿于整个个体发育过程中，多细胞生物体内的细胞总是不断地更 新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。
3. 细胞的死亡
(1)细胞凋亡与细胞坏死的区别
项目 细胞凋亡 细胞坏死
原因 自然的生理过程，受基因的控制 被动进行的病理过程剧烈损 伤，一般不受基因控制
形态变化 细胞体积缩小，与周围的细胞脱离 细胞肿胀变大
胞内变化 染色质固缩 溶酶体解体、细胞器部分破 裂
细胞膜的
变化 细胞膜内陷 细胞膜破裂
对生物体
的影响 细胞形成一个个小体(凋亡小体)，被吞噬细 胞等吞噬，不引起炎症；细胞凋亡是正常 的生命现象，对机体有积极意义 细胞释放内容物，引起炎 症，对生物体有害
实例 ①人胚胎时期尾的消失
②细胞的自然更新
③某些被病原体感染的细胞的清除 ①烫伤后皮肤的脱落
②骨折时部分细胞死亡
笔记：细胞凋亡还是细胞坏死可以从三方面来判定：(1)是否由基因决定；(2)是主动还 是被动；(3)对机体是有利还是有害
提醒 (1)注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况：若是被病原体感染而死 亡，则属于细胞坏死；若感染后被机体免疫系统清除，则属于细胞凋亡。
(2)细胞凋亡过程中有凋亡相关基因的表达，故会合成新的蛋白质。
(2)细胞自噬
概念 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，这就是细胞自噬
对象 受损或功能退化的细胞结构等
作用 ①在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量；②细胞受到损伤或 衰老时，清除受损或衰老的 细胞器 ；③微生物入侵时，清除感染的 微 生物和毒素 ，从而维持细胞内部环境的稳定
细胞器
微
生物和毒素
√
×
√
√
×
√
√
×
√
√
√
[情境推理]
1. (必修1 P124“正文”改编)朝如青丝暮成雪，老年人头发变白的原因是 。
提示：细胞衰老后，细胞中的酪氨酸酶的活性降低，黑色素合成减少，所以老年人头 发变白
2. (必修1 P126“相关信息”)正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数 量是很少的，对吗？ 。
提示：不对，正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。健 康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。脊椎动物的神经系统在 发育过程中，约有50％的细胞凋亡
3. (2021·河北卷节选改编)细胞凋亡过程中， (填“需要”或“不需要”)新合成蛋 白质，原因是 。
提示：需要 细胞凋亡过程中存在控制凋亡基因的表达
4. (2024·新课标卷节选)感染病毒的细胞可发生细胞凋亡。细胞凋亡被认为是一种程序 性死亡的理由是 。
提示：细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的过程
C升华思维实战演练
细胞衰老与细胞死亡
A. 在放线菌细胞中，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短，端粒酶会修复缩短的部位
B. 在正常的人体细胞中，端粒酶的活性被明显抑制，在癌症患者癌细胞中，端粒酶的活性被明显激活
C. 端粒酶具有逆转录酶的活性，原料X是4种核糖核苷酸
D. 端粒缩短到一定程度会引发细胞衰老，表现为细胞代谢和增殖速率减慢，细胞膜通透性变小
B
解析：放线菌是原核生物，其细胞中没有染色体，不存在端粒，A错误。在正常人体 细胞中，端粒酶的活性被明显抑制，细胞分裂后端粒会逐渐缩短；而在癌症患者癌细 胞中，端粒酶的活性被明显激活，使得癌细胞能够无限增殖，B正确。端粒酶具有逆 转录酶的活性，根据逆转录过程可知原料X是4种脱氧核糖核苷酸，C错误。端粒缩短 到一定程度会引发细胞衰老，表现为细胞代谢和增殖速率减慢，细胞膜通透性增大， D错误。
原核
无
无
错误
A. NADH转化为NAD＋过程通常伴随O2产生
B. NADH转化成NAD＋过程通常伴随磷酸产生
C. 科学运动增加NADH相对含量，可以延缓衰老
D. 适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老
解析：有氧呼吸第一、二阶段均会生成NADH，NADH的消耗是在有氧呼吸的第三阶 段完成的，该阶段NADH转化为NAD＋过程通常伴随ATP的生成与O2消耗，ATP的合 成消耗磷酸，因此该过程通常伴随磷酸消耗，A、B错误；根据题意可知Sirt1激活程度 与NAD＋/NADH的值呈正相关，所以科学运动增加NADH相对含量，不可以延缓衰 老，C错误；而适度寒冷增加NAD＋相对含量，可以延缓衰老，D正确。故选D。
D
A. 铁死亡可能在维持内环境稳态方面起重要作用
B. 有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
C. 细胞膜中的脂肪酸过氧化后，其功能不受影响
D. 细胞衰老后才会激活细胞凋亡，以维持机体正常生命活动
CD
解析：与细胞凋亡类似，铁死亡也是一种细胞程序性死亡，所以铁死亡可能在维持内 环境稳态方面起重要作用，A正确；细胞自噬过程中需要溶酶体中水解酶的参与，有 些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡，B正确；结构决定功能，因此细胞膜中的脂 肪酸过氧化后，其功能受到影响，C错误；题意显示，当细胞内Fe2＋过多时，细胞膜 中的不饱和脂肪酸会发生过氧化，诱导细胞死亡，从而发生铁死亡，可见细胞凋亡的 发生未必是在细胞衰老后发生，D错误。
解题方法
5种细胞死亡方式速辨
类型 辨析要点
细胞凋亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，受严格的由遗传机制决定 的程序性调控。细胞凋亡对多细胞生物体完成正常发育,维持内部环 境稳定,以及抵御外界各种因素的干扰起着非常关键的作用
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 损伤和死亡
细胞自噬 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。有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡
类型 辨析要点
细胞焦亡 一种程序性细胞死亡,又称细胞炎症性坏死。表现为细胞不断胀大， 直至细胞膜破裂﹐导致细胞内容物的释放而激活强烈的炎症反应
铁死亡 一种铁依赖性的细胞程序性死亡方式,主要表现为:与正常线粒体相 比,膜密度增大、体积更小,峭减少等
A. 细胞有丝分裂受到精确调控，调控的基因突变可导致癌症
B. 基因选择性表达与细胞分化有关，与生物的生存环境无关
C. 衰老细胞的细胞膜通透性发生改变，物质的运输功能降低
D. 凋亡细胞的细胞核体积变小，细胞膜破裂，细胞质基质流出
解析：基因选择性表达与细胞分化有关，同时受生存环境的影响，B错误；凋亡是细 胞的程序性死亡，其细胞核体积不一定变小，细胞膜也不一定破裂，有可能是细胞内 部的物质和结构被溶酶体降解，细胞从内部被自噬，D错误。
AC
解题方法
细胞生命历程之间的联系
注:细胞增殖、分化、衰老和凋亡都不改变细胞的遗传物质。
A. 内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料
B. 植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关
C. 液泡中含有多种水解酶，有类似于溶酶体的功能
D. 钠盐胁迫下，植物减弱细胞自噬活动以维持生存
D
解析：内质网是蛋白质等大分子物质的合成、加工场所和运输通道，自噬小体膜结构 的主要成分是脂质和蛋白质，因此内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料， A正确；细胞骨架与物质运输、能量转换、信息传递等生命活动密切相关，植物自噬 小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关，B正确；液泡中含有多种水解酶，有类似于 溶酶体的功能，C正确；钠盐胁迫下，植物通过增强细胞自噬活动以维持生存，D错 误。故选D。
提高
错误
