第二节 细胞分化、衰老和死亡
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。 1．生命观念——利用结构和功能观，说明细胞分化的实质和意义，以及衰老的特征。 2．科学思维——通过比较和分类，明确不同细胞全能性大小的不同，以及细胞死亡方式的不同。 3．社会责任——关注我国的老龄化问题。
一、细胞分化和细胞全能性
1．细胞分化形成复杂的多细胞生物体
(1)细胞分化概念：在个体发育中，由____________细胞经细胞分裂产生的______细胞，在__________和__________上逐渐发生____________的过程，称为细胞分化。
(2)细胞分化实例
①骨髓中________细胞分裂产生的细胞发生____________，形成________、________和多种________。
②在被子植物中，叶表皮细胞外侧有________，具有______作用；叶肉细胞内有大量的________，能进行光合作用；营养组织细胞能______营养物质；______组织参与营养物质的运输。
(3)细胞分化特点
①细胞分化是一种________的变化。
②一般来说，分化后的细胞将一直保持________的状态，直到死亡。
③细胞分化是生物界__________的生命现象，是生物体______的基础。
(4)细胞分化意义
在个体发育中，细胞分化能______细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种______和______，执行不同的__________，从而有利于______各种生命活动的效率。
2．分化后的细胞仍然具有全能性
(1)植物细胞的全能性：__________的植物细胞仍然具有发育成__________的能力，即植物细胞具有全能性。
(2)细胞的全能性：细胞分裂和分化后，仍然具有产生____________或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
(3)动物细胞核移植技术
①实例
a．美洲爪蟾的核移植
b.克隆羊多莉
②结论：高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着______的遗传物质，是具有全能性的。
③与植物细胞相比，由单个高度分化的动物体细胞培育成新个体的过程更具有______性。
二、细胞衰老和细胞死亡
1．细胞衰老
(1)定义：细胞衰老是一系列复杂的______________过程，发生的变化最终反映在细胞的__________和__________上。
(2)特征
①细胞______，细胞内的水分______，体积______。
②细胞核体积______，核膜______，________固缩。
③细胞质膜通透性______，物质运输功能______。
④细胞内______________降低，__________减慢，______逐渐积累。
⑤细胞内__________和__________受阻。
(3)细胞衰老机制的学说
①端粒学说
a．端粒是真核生物_________________________，能维持染色体的________。
b．端粒酶是细胞中一种__________的酶，可以______细胞的衰老。
c．端粒学说：每次细胞分裂后，_____________就会缩短一截，随着细胞分裂次数的增多，______不断缩短，当______________到一定程度时，细胞就无法__________，从而导致________________。
②自由基学说
细胞内活泼的________________在氧化反应中会产生大量的________。自由基常带有______________，表现出高度的____________，会攻击和破坏细胞内各种具有__________的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的__________时，又会产生许多新的________，这些自由基将会参与攻击______________，如_________________，最终导致细胞衰老。
2．细胞死亡
(1)概念：受细胞内__________决定的“死亡程序”控制，是一个______而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为________________。
(2)方式：主要包括由细胞自噬导致的________________、__________和__________。
(3)细胞自噬
①概念：细胞通过________(动物)或______(酵母菌和植物)与________包裹的细胞自身物质融合， 从而降解细胞__________的过程。
②结果
(4)细胞坏死
①概念：多为细胞在强烈的______因素或______因素作用下受到严重损伤，引起__________的过程。
②表现：细胞胀大、______和细胞______破裂、____________外溢等。
③结果：对______细胞产生伤害，并引发______反应。
(5)细胞凋亡
①概念：由______所决定的细胞______结束生命的过程。
②过程
凋亡开始——细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、
↓ ______并沿______分布，______发生皱缩
__________的形成——细胞质膜______，包裹________
↓ 等碎片
细胞的解体——__________被__________吞噬
③意义：在______________过程中具有重要作用。例如，蝌蚪在变态发育过程中，尾的消失；在鸡胚胎发育过程中，趾间蹼状物的消失；在人胚胎发育过程中，胎儿手的发育。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．细胞分化是一种持久性的变化，一般分化后的细胞将一直保持分化后的状态。
( )
2．细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。 ( )
3．植物组织培养说明高度分化的植物细胞具有全能性。 ( )
4．干细胞具有分裂和分化能力。 ( )
5．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 ( )
6．细胞凋亡和细胞坏死的本质是一回事。 ( )
7．生物体都存在着细胞衰老的现象。 ( )
8．端粒受损可能会导致细胞衰老。 ( )
细胞分化和细胞全能性
1．细胞分化
(1)过程
①概念图
②模式图
(2)基础：各种细胞具有完全相同的遗传物质，即携带有本物种的全部遗传信息。
(3)特点归纳
①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中。
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，是生物个体发育的基础。
④不变性：分化后的细胞内的遗传物质并未发生变化。
细胞分化的实质
就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同细胞中遗传信息的执行情况不同，控制合成的蛋白质不同。细胞分化的实质就是基因的选择性表达。如图：
2．细胞分化和细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原因 细胞内基因的 选择性表达 含有本物种 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，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 ③普遍性：在生物界中普遍存在 ④不变性 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、功能不同的细胞群 形成新的个体
大小 比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵＞生殖细胞＞体细胞
联系 ①两者的遗传物质都不发生改变 ②已分化的细胞仍然保持全能性 ③一般情况下，细胞分化程度越高，全能性相对越低
细胞分化与细胞全能性易错辨析
(1)多细胞生物的个体发育离不开细胞的分化，但细胞分化后的不同细胞中核DNA相同，蛋白质一般不同。细胞分化过程中，改变的是细胞的形态、结构、功能，不变的是细胞内的遗传物质。
(2)细胞分化不改变细胞数目，却导致细胞种类增多。
(3)细胞全能性的体现以产生个体为标志，若无个体产生，不能体现全能性。
(4)细胞全能性表达的条件是离体、一定的营养物质和适宜的环境条件等。
3．植物组织培养的过程
(1)材料：离体的细胞、组织或器官。
(2)条件：①脱离母体；②一定的营养物质(水、无机盐、糖类等物质)；③激素，主要是生长素和细胞分裂素；④适宜的环境(温度、pH等)。
(3)理论基础：植物细胞的全能性。
(4)过程：离体的细胞、组织或器官愈伤组织(未分化)胚状体(已分化)―→幼苗―→新植株
(1)愈伤组织：一个没有分化的细胞团块。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，液泡比较大，细胞无固定形状。愈伤组织可经过进一步诱导再分化，长出根、叶、芽、茎，形成完整植株。
(2)胚状体：愈伤组织经再分化后形成的具有类似于胚芽、胚轴、胚根的结构，能进一步发育成完整植株。
1．如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程，下列相关叙述错误的是( )
A．a过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率提高
B．b过程是细胞增殖，该过程是c过程的基础
C．c过程是细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达
D．三种血细胞一般不会再变成细胞③或④
2．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．不能分裂的细胞一定不具有全能性
B．细胞全能性的表现需经历细胞分化过程
C．一般情况下，细胞分化程度越高，全能性越容易表现出来
D．细胞分化过程中通过改变遗传物质形成各种各样的细胞
细胞衰老和细胞死亡
1．对细胞衰老的理解
通过以上图示更能说明组成→结构→功能的关系。衰老细胞的结构行使正常功能的能力降低。从分子水平上看，有用的功能分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。
2．细胞凋亡与细胞坏死
细胞坏死 细胞凋亡
原因 细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤 由基因所决定的细胞自动结束生命
过程 染色质不发生凝集，线粒体膨大→细胞质膜破损，破碎的细胞器、染色质片段释放出去→解体后释放细胞内容物 细胞凋亡开始，细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、分离并沿核膜分布，细胞发生皱缩→凋亡中的细胞，细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片，形成凋亡小体→凋亡小体被吞噬细胞吞噬
影响 或意 义 对周围细胞产生伤害，并引发炎症反应 ①影响：细胞的内容物没有释放到细胞外，不会导致炎症 ②意义：清除被病原体感染的细胞；在生物个体发育过程中具有重要作用
1．根据自由基学说，自由基攻击磷脂分子，引发雪崩式的反应，对膜损伤比较大，据此可判断人体细胞中哪些细胞器不会受自由基的影响？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．并指形成的可能原因是什么？
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3．(多选)下列关于细胞衰老的叙述，正确的是( )
A．细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程
B．白化病病人的头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致
C．衰老细胞的细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低
D．衰老细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速率减慢
4．细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述不正确的是( )
A．细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育具有重要作用
B．细胞坏死最终会导致细胞质膜破坏，胞浆外溢
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关
D．在人胚胎发育过程中，胎儿手的发育是通过细胞坏死实现的
如图是青蛙的变态发育示意图。蝌蚪在发育过程中，长出的尾巴又逐渐消失，请分析下列问题：
由图分析可知，青蛙的发育过程中，由受精卵发育形成幼蛙时发生了一系列变化，尤其是尾部的出现和消失，这与溶酶体导致的细胞凋亡密切相关；而细胞凋亡与细胞坏死又有区别，由此形成生命观念和科学思维的学科素养。
(1)蝌蚪尾巴的消失与哪种细胞器有直接关系？为什么？(生命观念)
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)将蝌蚪尾部用浓盐酸处理后，尾部溃烂消失，这与上述现象相同吗？(科学思维)
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
[课堂小结]
1．在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。
2．高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，即植物细胞具有全能性。
3．高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。
4．细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。
5．有关细胞衰老机制的学说有多种，如端粒学说和自由基学说。
6．不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常情况下，细胞死亡往往受细胞内遗传机制决定的“死亡程序”控制，是一个主动而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。
7．细胞死亡方式主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。
8．对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰等，细胞程序性死亡具有重要作用。
1．造血干细胞分化为血细胞的实质是( )
A．蛋白质种类和数目的改变
B．细胞的形态、结构和功能发生改变
C．基因的选择性表达
D．细胞亚显微结构的改变
2．(多选)下列有关细胞分化和细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生理功能的效率
B．细胞分化使细胞类型和细胞数目增多
C．上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，因此它们的全能性高低应该相同
D．水稻种子萌发长成新植株不能体现植物细胞的全能性
3．下列有关细胞衰老的叙述，错误的是( )
A．在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积减小
B．衰老的细胞新陈代谢缓慢
C．衰老细胞的形态、结构和功能都发生了变化
D．衰老细胞的细胞质膜选择透过性增强，物质运输功能增强
4．细胞自噬是细胞通过溶酶体与包裹细胞自身物质的双层膜融合，从而降解细胞自身病变物质或结构的过程(如图)。下列有关叙述正确的是( )
A．图中自噬体由2层磷脂分子组成
B．图中溶酶体与自噬体融合过程体现了细胞质膜的选择透过性
C．细胞自噬只发生在衰老的细胞中
D．细胞自噬与细胞凋亡不能等同
5．如图为细胞重要的生命活动图解。请据图回答下列问题：
(1)A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在__________过程中。
(2)细胞增殖的主要方式是______________。
(3)细胞分化是指在个体发育中，由__________细胞经细胞分裂产生的__________，在__________和__________上逐渐发生__________的过程。
(4)随着年龄的增长，一根根青丝变成了白发；额角也渐渐爬满皱纹，这与__________有关。
(5)细胞的凋亡是由______________________________________________
的过程。当HIV侵入机体的淋巴细胞后，会使淋巴细胞大量死亡，淋巴细胞大量死亡是否属于细胞凋亡？_________________________________________。
1 / 12第二节 细胞分化、衰老和死亡
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。 1．生命观念——利用结构和功能观，说明细胞分化的实质和意义，以及衰老的特征。 2．科学思维——通过比较和分类，明确不同细胞全能性大小的不同，以及细胞死亡方式的不同。 3．社会责任——关注我国的老龄化问题。
一、细胞分化和细胞全能性
1．细胞分化形成复杂的多细胞生物体
(1)细胞分化概念：在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。
(2)细胞分化实例
①骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞发生特异性变化，形成红细胞、血小板和多种白细胞。
②在被子植物中，叶表皮细胞外侧有角质层，具有保护作用；叶肉细胞内有大量的叶绿体，能进行光合作用；营养组织细胞能储藏营养物质；输导组织参与营养物质的运输。
(3)细胞分化特点
①细胞分化是一种持久性的变化。
②一般来说，分化后的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
③细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物体发育的基础。
(4)细胞分化意义
在个体发育中，细胞分化能增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官，执行不同的生理功能，从而有利于提高各种生命活动的效率。
2．分化后的细胞仍然具有全能性
(1)植物细胞的全能性：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，即植物细胞具有全能性。
(2)细胞的全能性：细胞分裂和分化后，仍然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)动物细胞核移植技术
①实例
a．美洲爪蟾的核移植
b．克隆羊多莉
②结论：高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。
③与植物细胞相比，由单个高度分化的动物体细胞培育成新个体的过程更具有复杂性。
二、细胞衰老和细胞死亡
1．细胞衰老
(1)定义：细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。
(2)特征
①细胞萎缩，细胞内的水分减少，体积变小。
②细胞核体积增大，核膜皱折，染色质固缩。
③细胞质膜通透性改变，物质运输功能降低。
④细胞内多种酶的活性降低，代谢速率减慢，色素逐渐积累。
⑤细胞内物质交换和信息传递受阻。
(3)细胞衰老机制的学说
①端粒学说
a．端粒是真核生物染色体末端的DNA重复序列，能维持染色体的稳定性。
b．端粒酶是细胞中一种延长端粒的酶，可以延缓细胞的衰老。
c．端粒学说：每次细胞分裂后，端粒DNA序列就会缩短一截，随着细胞分裂次数的增多，端粒不断缩短，当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就无法继续分裂，从而导致细胞衰老与死亡。
②自由基学说
细胞内活泼的带电分子或基团在氧化反应中会产生大量的自由基。自由基常带有未配对的电子，表现出高度的反应活跃性，会攻击和破坏细胞内各种具有正常功能的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的磷脂分子时，又会产生许多新的自由基，这些自由基将会参与攻击其他生物分子，如DNA或蛋白质分子，最终导致细胞衰老。
2．细胞死亡
(1)概念：受细胞内遗传机制决定的“死亡程序”控制，是一个主动而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。
(2)方式：主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。
(3)细胞自噬
①概念：细胞通过溶酶体(动物)或液泡(酵母菌和植物)与双层膜包裹的细胞自身物质融合， 从而降解细胞自身物质的过程。
②结果
(4)细胞坏死
①概念：多为细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤，引起自身死亡的过程。
②表现：细胞胀大、核膜和细胞质膜破裂、细胞内容物外溢等。
③结果：对周围细胞产生伤害，并引发炎症反应。
(5)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过程
凋亡开始——细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、
↓ 分离并沿核膜分布，细胞发生皱缩
凋亡小体的形成——细胞质膜反折，包裹细胞器
↓ 等碎片
细胞的解体——凋亡小体被吞噬细胞吞噬
③意义：在生物个体发育过程中具有重要作用。例如，蝌蚪在变态发育过程中，尾的消失；在鸡胚胎发育过程中，趾间蹼状物的消失；在人胚胎发育过程中，胎儿手的发育。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．细胞分化是一种持久性的变化，一般分化后的细胞将一直保持分化后的状态。
( )
2．细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。 ( )
3．植物组织培养说明高度分化的植物细胞具有全能性。 ( )
4．干细胞具有分裂和分化能力。 ( )
5．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 ( )
6．细胞凋亡和细胞坏死的本质是一回事。 ( )
7．生物体都存在着细胞衰老的现象。 ( )
8．端粒受损可能会导致细胞衰老。 ( )
提示：1．√
2．× 细胞分化发生在整个生命进程中。
3．√ 4．√
5．× 细胞凋亡是由基因控制的。
6．× 细胞凋亡是由基因控制的，细胞坏死是不利的因素引起的，两者的本质不同。
7．√ 8．√
细胞分化和细胞全能性
1．细胞分化
(1)过程
①概念图
②模式图
(2)基础：各种细胞具有完全相同的遗传物质，即携带有本物种的全部遗传信息。
(3)特点归纳
①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中。
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，是生物个体发育的基础。
④不变性：分化后的细胞内的遗传物质并未发生变化。
细胞分化的实质
就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同细胞中遗传信息的执行情况不同，控制合成的蛋白质不同。细胞分化的实质就是基因的选择性表达。如图：
2．细胞分化和细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原因 细胞内基因的 选择性表达 含有本物种 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，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 ③普遍性：在生物界中普遍存在 ④不变性 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、功能不同的细胞群 形成新的个体
大小 比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵＞生殖细胞＞体细胞
联系 ①两者的遗传物质都不发生改变 ②已分化的细胞仍然保持全能性 ③一般情况下，细胞分化程度越高，全能性相对越低
细胞分化与细胞全能性易错辨析
(1)多细胞生物的个体发育离不开细胞的分化，但细胞分化后的不同细胞中核DNA相同，蛋白质一般不同。细胞分化过程中，改变的是细胞的形态、结构、功能，不变的是细胞内的遗传物质。
(2)细胞分化不改变细胞数目，却导致细胞种类增多。
(3)细胞全能性的体现以产生个体为标志，若无个体产生，不能体现全能性。
(4)细胞全能性表达的条件是离体、一定的营养物质和适宜的环境条件等。
3．植物组织培养的过程
(1)材料：离体的细胞、组织或器官。
(2)条件：①脱离母体；②一定的营养物质(水、无机盐、糖类等物质)；③激素，主要是生长素和细胞分裂素；④适宜的环境(温度、pH等)。
(3)理论基础：植物细胞的全能性。
(4)过程：离体的细胞、组织或器官愈伤组织(未分化)胚状体(已分化)―→幼苗―→新植株
(1)愈伤组织：一个没有分化的细胞团块。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，液泡比较大，细胞无固定形状。愈伤组织可经过进一步诱导再分化，长出根、叶、芽、茎，形成完整植株。
(2)胚状体：愈伤组织经再分化后形成的具有类似于胚芽、胚轴、胚根的结构，能进一步发育成完整植株。
1．如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程，下列相关叙述错误的是( )
A．a过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率提高
B．b过程是细胞增殖，该过程是c过程的基础
C．c过程是细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达
D．三种血细胞一般不会再变成细胞③或④
A [a过程引起细胞体积增大，所以为细胞生长，细胞体积变大后细胞表面积与体积的比值变小，所以细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A错误；b、c过程分别是细胞增殖与细胞分化，细胞增殖是细胞分化的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果，B、C正确；细胞分化一般是不可逆的，所以三种血细胞一般不会再变成细胞③或④，D正确。]
2．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．不能分裂的细胞一定不具有全能性
B．细胞全能性的表现需经历细胞分化过程
C．一般情况下，细胞分化程度越高，全能性越容易表现出来
D．细胞分化过程中通过改变遗传物质形成各种各样的细胞
B [高度分化的植物细胞不能分裂，但仍具有全能性，A错误；细胞全能性的表现需经历细胞分裂和分化过程，B正确；一般情况下，细胞分化程度越高，全能性越不容易表现出来，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质一般不变，D错误。]
细胞衰老和细胞死亡
1．对细胞衰老的理解
通过以上图示更能说明组成→结构→功能的关系。衰老细胞的结构行使正常功能的能力降低。从分子水平上看，有用的功能分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。
2．细胞凋亡与细胞坏死
细胞坏死 细胞凋亡
原因 细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤 由基因所决定的细胞自动结束生命
过程 染色质不发生凝集，线粒体膨大→细胞质膜破损，破碎的细胞器、染色质片段释放出去→解体后释放细胞内容物 细胞凋亡开始，细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、分离并沿核膜分布，细胞发生皱缩→凋亡中的细胞，细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片，形成凋亡小体→凋亡小体被吞噬细胞吞噬
影响 或意 义 对周围细胞产生伤害，并引发炎症反应 ①影响：细胞的内容物没有释放到细胞外，不会导致炎症 ②意义：清除被病原体感染的细胞；在生物个体发育过程中具有重要作用
1．根据自由基学说，自由基攻击磷脂分子，引发雪崩式的反应，对膜损伤比较大，据此可判断人体细胞中哪些细胞器不会受自由基的影响？
提示：核糖体和中心体。
2．并指形成的可能原因是什么？
提示：在胚胎发育过程中，手指细胞出现不正常的凋亡，导致出现并指。
3．(多选)下列关于细胞衰老的叙述，正确的是( )
A．细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程
B．白化病病人的头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致
C．衰老细胞的细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低
D．衰老细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速率减慢
ACD [细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，A正确；老年人头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致，白化病是由酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一种遗传病，患者的皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障碍，B错误；细胞衰老的主要特征之一是细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低，C正确；衰老细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速率减慢，D正确。 ]
4．细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述不正确的是( )
A．细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育具有重要作用
B．细胞坏死最终会导致细胞质膜破坏，胞浆外溢
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关
D．在人胚胎发育过程中，胎儿手的发育是通过细胞坏死实现的
D [细胞凋亡是由基因决定的，在个体发育过程中具有重要作用，A正确；细胞坏死最终导致细胞质膜破裂，细胞释放其中的内容物，B正确；吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体中水解酶的水解作用有关，C正确；在人胚胎发育过程中，胎儿手的发育是通过细胞凋亡完成的，D错误。]
如图是青蛙的变态发育示意图。蝌蚪在发育过程中，长出的尾巴又逐渐消失，请分析下列问题：
由图分析可知，青蛙的发育过程中，由受精卵发育形成幼蛙时发生了一系列变化，尤其是尾部的出现和消失，这与溶酶体导致的细胞凋亡密切相关；而细胞凋亡与细胞坏死又有区别，由此形成生命观念和科学思维的学科素养。
(1)蝌蚪尾巴的消失与哪种细胞器有直接关系？为什么？(生命观念)
提示：溶酶体。溶酶体内含有多种水解酶，能够使自动死亡的细胞发生分解。
(2)将蝌蚪尾部用浓盐酸处理后，尾部溃烂消失，这与上述现象相同吗？(科学思维)
提示：不相同。因为用浓盐酸处理后的尾部溃烂消失是细胞坏死，而蝌蚪在发育过程中的尾巴逐渐消失是细胞凋亡。
[课堂小结]
1．在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。
2．高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，即植物细胞具有全能性。
3．高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。
4．细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。
5．有关细胞衰老机制的学说有多种，如端粒学说和自由基学说。
6．不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常情况下，细胞死亡往往受细胞内遗传机制决定的“死亡程序”控制，是一个主动而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。
7．细胞死亡方式主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。
8．对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰等，细胞程序性死亡具有重要作用。
1．造血干细胞分化为血细胞的实质是( )
A．蛋白质种类和数目的改变
B．细胞的形态、结构和功能发生改变
C．基因的选择性表达
D．细胞亚显微结构的改变
C [细胞分化并不改变细胞原有的基因组成，表观上看是蛋白质的种类、数量，细胞器种类等发生变化，实质上是基因的选择性表达。]
2．(多选)下列有关细胞分化和细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生理功能的效率
B．细胞分化使细胞类型和细胞数目增多
C．上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，因此它们的全能性高低应该相同
D．水稻种子萌发长成新植株不能体现植物细胞的全能性
AD [细胞分化是细胞内基因的选择性表达，使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生理功能的效率，A正确；细胞分化使细胞类型增多，细胞数目没有增多，B错误；上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，但是早期胚胎细胞的全能性高于上皮细胞，C错误；水稻种子萌发长成新植株属于自然生长过程，不能体现植物细胞的全能性，D正确。]
3．下列有关细胞衰老的叙述，错误的是( )
A．在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积减小
B．衰老的细胞新陈代谢缓慢
C．衰老细胞的形态、结构和功能都发生了变化
D．衰老细胞的细胞质膜选择透过性增强，物质运输功能增强
D [衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，结果细胞体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢，A、B正确；细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应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，C正确；衰老细胞的细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低，D错误。]
4．细胞自噬是细胞通过溶酶体与包裹细胞自身物质的双层膜融合，从而降解细胞自身病变物质或结构的过程(如图)。下列有关叙述正确的是( )
A．图中自噬体由2层磷脂分子组成
B．图中溶酶体与自噬体融合过程体现了细胞质膜的选择透过性
C．细胞自噬只发生在衰老的细胞中
D．细胞自噬与细胞凋亡不能等同
D [图中自噬体由双层膜构成，4层磷脂分子组成，A错误；图中溶酶体与自噬体融合过程体现了细胞质膜的流动性，B错误；非衰老细胞也会发生细胞自噬，C错误；细胞自噬和细胞凋亡都是细胞死亡的方式，但细胞自噬在一定条件下才导致细胞死亡，两者不等同，D正确。]
5．如图为细胞重要的生命活动图解。请据图回答下列问题：
(1)A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在__________过程中。
(2)细胞增殖的主要方式是______________。
(3)细胞分化是指在个体发育中，由__________细胞经细胞分裂产生的__________，在__________和__________上逐渐发生__________的过程。
(4)随着年龄的增长，一根根青丝变成了白发；额角也渐渐爬满皱纹，这与__________有关。
(5)细胞的凋亡是由______________________________________________
的过程。当HIV侵入机体的淋巴细胞后，会使淋巴细胞大量死亡，淋巴细胞大量死亡是否属于细胞凋亡？_________________________________________。
[解析] 细胞增殖的主要方式是有丝分裂，而染色体的动态变化就发生在细胞分裂的过程中，细胞增殖使细胞数目增多，而细胞分化使细胞的形态和功能发生改变；人变老时，细胞会衰老，细胞内水分减少，细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素的合成减少等；HIV侵入机体T细胞后，会使细胞正常代谢受损和中断，从而引起细胞的坏死。
[答案] (1)A (2)有丝分裂
(3)一个或一种 子代细胞 形态结构 生理功能 稳定性差异
(4)细胞的衰老
(5)基因所决定的细胞自动结束生命 不属于
课时分层作业(20) 细胞分化、衰老和死亡
题组一 细胞分化
1．下列关于细胞分化的叙述，不正确的是( )
A．细胞分化意味着不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质
B．细胞分化是动物和植物发育的基础，且贯穿于其整个生命进程中
C．通常体内已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至衰老、死亡
D．分化的细胞一定会失去分裂能力，具有分裂能力的细胞一定没有分化
D [分化程度越低的细胞，其全能性越高，分裂能力越强；分化程度越高的细胞，其分裂能力越弱，但分化的细胞不一定完全失去分裂能力，D项错误。]
2．下列关于细胞分化的叙述，正确的是( )
A．单细胞生物和多细胞生物均可发生细胞分化
B．细胞分化导致细胞数目增多
C．细胞分化实质是细胞中的基因选择性表达
D．只有在胚胎时期才会发生细胞分化
C [单细胞生物没有细胞分化现象，细胞分化是针对多细胞生物而言的，A错误；细胞分化导致细胞种类增多，细胞数目不变，B错误；细胞分化的实质是细胞中的基因选择性表达，结果是形成不同结构和功能的细胞，C正确；细胞分化发生在多细胞生物的整个生命过程中，D错误。]
3．细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。下列关于细胞分化的叙述，错误的是( )
A．细胞分化具有不可逆性
B．细胞分化导致细胞中核DNA、RNA和蛋白质发生变化
C．细胞分化使个体产生了不同类型的细胞
D．细胞分化利于提高细胞生理功能的效率
B [一般情况下，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，A正确；细胞分化会导致细胞中RNA和蛋白质发生变化，但细胞中核DNA一般不会发生变化，B错误；细胞分化的结果是产生不同种类的细胞，增加细胞类型，C正确；细胞分化使细胞的种类增多，功能趋于专门化，提高细胞的生理功能效率，D正确。]
题组二 细胞全能性
4．下列关于细胞全能性的理解，不正确的是( )
A．植物体内某些体细胞没有表现全能性，其原因是所含基因不同
B．细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在因素
C．经植物组织培养得到的试管苗，是植物细胞在一定条件下表现全能性的结果
D．大量的科学事实证明，高度分化的植物体细胞仍具有全能性
A [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。同一植物体内所有的体细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，都具有相同的基因。 ]
题组三 细胞衰老
5．细胞衰老的“自由基学说”认为，在细胞生命活动中，细胞不断地进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，如磷脂。根据这一观点，试分析下列叙述错误的是( )
A．葡萄糖进入线粒体中氧化分解减少
B．自由基的产生可能影响Na＋的主动运输
C．自由基产生后可能会导致胰岛B细胞分泌胰岛素减少
D．自由基也可能会使光反应产生的NADPH、ATP减少
A [葡萄糖在细胞质基质进行氧化分解形成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体中进行氧化分解，即葡萄糖不会进入线粒体，A错误；自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，如磷脂分子，从而破坏细胞质膜，进而影响Na＋的主动运输，B正确；自由基产生后可能会导致胰岛B细胞分泌胰岛素减少，C正确；自由基也可能会使光反应产生的NADPH、ATP减少，D正确。]
6．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。细胞衰老的端粒学说认为，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，随着分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞衰老与死亡。以上信息中不能得出的结论是( )
A．每条染色体含有2个或4个端粒
B．端粒中含有与细胞衰老有关的基因
C．能无限增殖的细胞在细胞分裂时端粒可能不会缩短
D．端粒对染色体中基因起着保护作用
B [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，染色体复制后含有两条染色单体，因此每条染色体含有2个或4个端粒，A正确。端粒在决定动植物细胞的寿命中起着重要作用，端粒变短可能会导致细胞衰老，而不是端粒中含有与细胞衰老有关的基因，B错误。随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸；在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常；由此可知，能无限增殖的细胞在细胞分裂时端粒可能不会缩短，C正确。端粒能稳定染色体末端结构，端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因DNA就会受到损伤，因此端粒对染色体中基因起着保护作用，D正确。]
题组四 细胞死亡
7．下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是( )
A．细胞凋亡与基因的选择性表达有关，也属于细胞分化过程
B．细胞凋亡有助于清除某些被病原体感染的细胞和衰老细胞
C．胚胎细胞内存在与细胞凋亡有关的基因，但不会发生凋亡
D．细胞凋亡往往对周围的组织细胞造成伤害，容易引发炎症
B [细胞凋亡与基因的选择性表达有关，但细胞凋亡不属于细胞分化过程，A错误；细胞凋亡有助于清除某些被病原体感染的细胞和衰老细胞，有助于机体维持自身的稳定，B正确；胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因，也会出现细胞凋亡，C错误；细胞凋亡是正常现象，不会引发炎症反应，对机体有利，D错误。]
8．细胞自噬就是细胞降解自身物质与再利用的基本过程。下列有关动物细胞自噬的描述，错误的是( )
A．与细胞自噬有关的细胞器有溶酶体
B．自噬体含有多种水解酶
C．自噬体内的物质被水解后，其产物的去向是全部排出体外
D．当细胞养分不足时，细胞自噬作用会增强
C [与自噬有关的细胞器包括溶酶体，A正确；动物体内自噬体含有多种水解酶，B正确；自噬体内的物质被水解后，其产物若对细胞有用则会被细胞再利用，若对细胞无用则排出体外，C错误；当细胞养分不足时，细胞自噬作用会增强，D正确。]
9．多细胞生物要经历细胞增殖、分化、衰老和凋亡等过程，下列叙述错误的是( )
A．细胞分化与基因选择性表达有关
B．衰老细胞的呼吸速率减慢，细胞质膜通透性改变
C．凋亡细胞的细胞核体积变小，细胞质膜破裂
D．细胞的长大会受细胞表面积与体积比的限制
C [细胞分化本质上就是基因的选择性表达，A正确；呼吸速率减慢，细胞质膜通透性改变是衰老细胞的特征，B正确；凋亡是细胞的编程性死亡，其细胞核体积不一定变小，细胞质膜也不一定破裂，有可能是细胞内部的溶酶体裂解，细胞从内部被自噬，C错误；细胞的长大会受细胞表面积与体积比的限制，所以细胞要通过分裂增殖减小这个比例，D正确。]
10．细胞凋亡又称细胞程序性死亡，其大致过程如图所示。下列有关叙述不正确的是( )
A．细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B．细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量
C．细胞凋亡发生过程中，细胞内容物不释放出来
D．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体释放的水解酶密切相关
A [细胞凋亡是由基因决定的细胞自行结束生命的过程；依题图可知，细胞凋亡过程中细胞崩溃，分解成多个凋亡小体，被小泡包裹，使细胞内容物不释放出来，然后被吞噬细胞吞噬，这一过程需要消耗能量。吞噬细胞中含有大量的溶酶体，能释放出水解酶消化凋亡小体。]
11．(10分)细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程，如图表示细胞凋亡的过程，图中DNase为核酸内切酶，能够切割DNA形成DNA片段；Caspases是一类蛋白水解酶，负责选择性地切割某些蛋白质。请据图回答下列问题：
(1)细胞质膜上大多数受体的化学本质是__________，受体的存在体现了细胞质膜具有__________的功能。
(2)凋亡基因控制合成蛋白质最终通过__________(填细胞器名称)来实现。
(3)Caspases能够破坏特定蛋白质中的__________，从而形成多肽片段，导致蛋白质失活。
(4)吞噬细胞以__________形式吞噬凋亡细胞，与凋亡细胞分解密切相关的细胞器是__________。
(5)下列属于细胞凋亡实例的是__________(填序号)。
A．细胞被病毒侵染解体死亡
B．细胞因损伤而导致死亡
C．被病原体感染的细胞的清除
D．细胞因过量的紫外辐射而导致死亡
[解析] (1)细胞质膜上大多数受体的化学本质是糖蛋白，受体的存在体现了细胞质膜具有信息交流的功能。(2)核糖体是蛋白质合成的场所，凋亡基因控制蛋白质合成最终通过核糖体来实现。(3)由题干信息“Caspases是一类蛋白水解酶，负责选择性地切割某些蛋白质”分析可知，其能够作用于蛋白质的肽键，使蛋白质分子被破坏形成多肽片段，从而导致蛋白质失活。(4)吞噬细胞以胞吞形式吞噬凋亡细胞，吞噬后凋亡的细胞会被溶酶体中的水解酶给分解掉，故与凋亡细胞分解密切相关的细胞器是溶酶体。(5)细胞被病毒侵染解体死亡，这是细胞受到病毒的侵染导致的死亡，属于细胞坏死，A错误；细胞因损伤而导致死亡，也是细胞因受损后导致的死亡，属于细胞坏死，B错误；被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡完成的，C正确；细胞因过量的紫外辐射而死亡，这是细胞受到紫外辐射导致细胞受损产生的死亡，属于细胞坏死，D错误。
[答案] (共10分，除注明外，每空1分)(1)糖蛋白 信息交流 (2)核糖体
(3)肽键 (4)胞吞 溶酶体(2分) (5)C(3分)
(教师用书独具)
1．科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株(如图所示)。
分析回答下列问题：
(1)所用的技术是__________________________________________________。
(2)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过__________分裂完成的。
(3)细胞团中的相同的细胞在发育成胚状体和新植株的过程中，形态、结构和生理功能逐渐向不同的方向发生了变化，这种现象叫作细胞的__________。
(4)本实验说明高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的能力，也就是说________________。
(5)大量的科学实验证明，高度分化的动物细胞，它的______________仍然保持着__________性，这是因为它含有保持本物种遗传特性所需要的全套__________。
[解析] (1)从单个植物细胞到培育出试管植物的过程采用了植物组织培养技术。(2)胡萝卜单个细胞经历了细胞分裂、细胞分化才发育成新植株，细胞分裂的方式为有丝分裂，单个细胞发育成试管植物的过程体现了植物细胞的全能性。(3)细胞团中相同的细胞形成形态、结构、功能不同的细胞是通过细胞分化产生的，细胞分化过程中，基因选择性表达。(4)高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的能力，即细胞全能性。(5)动物细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在一定条件下可以实现。
[答案] (1)植物组织培养 (2)有丝 (3)分化
(4)植物细胞具有全能性 (5)细胞核 全能 遗传信息
2．细胞到了一定时期就会像树叶那样自然死亡，但是这种死亡是细胞的一种生理性、主动性的“自觉自杀行为”，而非病理性死亡，所以叫细胞程序性死亡。
(1)对一个有机体来说，某些细胞的程序性死亡的积极意义是有利于____________________，维持________________，抵御______________。
(2)人在胚胎初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时尾消失了，从细胞水平看这是____________的结果。该过程与细胞坏死相比，细胞的__________没有释放到细胞外，不会导致______________。人类中也出现一些返祖现象，如毛孩，从细胞水平上分析是由于__________过程受阻。
(3)细胞凋亡是由细胞中__________决定的__________结束生命的过程。
[解析] 本题阐述了细胞的凋亡是由调控基因控制的正常的生理性死亡，能够维持机体细胞数目的相对稳定，维持内环境稳态，促进生物体的正常发育。
[答案] (1)生物个体正常发育 生命活动的稳定状态 外界各种因素的干扰 (2)细胞凋亡 内容物 炎症 细胞凋亡 (3)基因 自动
3．在凋亡诱导因子与细胞质膜受体结合后，通过细胞内信号传导激活凋亡相关基因，细胞凋亡的关键因子DNase和Caspases被激活，DNase能切割DNA形成DNA片段，Caspases能切割相关蛋白质形成不同长度的多肽，导致细胞裂解形成凋亡小体，被吞噬细胞吞噬清除。下列分析错误的是( )
A．DNase、Caspases被激活，是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果
B．在生物体发育过程中的不同时期均能表达机体固有的凋亡相关基因
C．凋亡小体内含DNA片段及多肽
D．吞噬细胞以主动运输方式吞噬凋亡小体后，通过溶酶体中水解酶分解
D [由题意可知，DNase、Caspases被激活，导致细胞凋亡，细胞凋亡是基因的程序性表达，是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果，A正确；细胞凋亡在个体发育不同时期都会发生，B正确；由题干可知，切割形成的DNA片段、不同长度的多肽形成凋亡小体，C正确；吞噬细胞以胞吞形式吞噬凋亡小体后，通过溶酶体中的水解酶分解，D错误。]
4．科学家利用人类干细胞在实验室中培育出了“微型人脑”，该组织已经达到9周胎儿大脑的发育水平，但不能独立思考。下列相关描述正确的是( )
A．将人体干细胞培育成微型人脑，体现了动物细胞的全能性
B．在培育微型人脑的过程中发生了细胞分裂、分化、衰老等过程
C．若培育过程中出现了细胞凋亡，其根本原因是遗传物质发生了改变
D．若培育过程中发生了细胞坏死，则属于基因控制下的细胞程序性死亡
B [细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的能力，A错误；干细胞被培育成“微型人脑”的过程中发生了细胞的分裂、分化、衰老、凋亡等过程，B正确；细胞凋亡是由基因控制的细胞程序性死亡，细胞的遗传物质并没有发生改变，C错误；细胞坏死不同于细胞凋亡，是一种病理性死亡，D错误。]
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