(共44张PPT)
第2节 细胞分化、衰老和死亡
1.受精卵发育的过程中，细胞都发生了哪些变化？
2.老人为什么会出现皱纹、老年斑、白头发呢？
针对特定的生物学现象，进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
1.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.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.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。（生命观念）
2.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。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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课
堂
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。
一、细胞分化和细胞全能性
一个或一种
子代
形态结构
生理功能
稳定性差异
(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。
造血干
特异性变化
红细胞
血小板
白细胞
角质层
保护
叶绿体
储藏
输导
干细胞
动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞，即未分化的细胞。
例如.人骨髓的造血干细胞
干细胞研究用途有哪些？
干细胞移植治疗白血病
在体外培养出组织和器官,并最终通过组织和器官移植实现对临床疾病的治疗
针对特定的生物学现象，进行观察、并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
(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。
持久性
分化后
普遍存在
发育
(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。
增加
组织
器官
生理功能
提高
【思考】
①②分别是什么生命现象？两者有何区别和联系呢？
①
②
通过观察和对比，提出问题，体现了科学探究的核心素养。
细胞分裂 细胞分化
不
同
点 细胞数量
形态、结
构和功能
相同点
联系
增加
相同
不变
存在差异
遗传信息都不变
先分裂，后分化，细胞分裂是细胞分化的基础，共同完成生物个体发育过程
2.细胞分化与细胞分裂的区别和联系
对细胞分化和分裂的异同点及联系进行总结归纳，体现了科学思维的核心素养。
【归纳总结】
从不同水平理解细胞分化
1.细胞水平
细胞的形态、结构和功能发生改变。
2.亚显微水平
细胞器的数目、种类及细胞质基质成分等发生改变。
3.从分子水平看
（1）蛋白质角度：蛋白质种类、数量发生改变。
（2）基因角度：基因选择性表达，RNA的中类和数量发生改变。
细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞内的遗传物质一般不改变。
对细胞分化在不同水平上进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例1】一个受精卵能发育成一个多细胞的生物体，这主要是通过下列哪两种生命现象实现的( )
A．细胞分裂和细胞生长
B．细胞生长和细胞分化
C．细胞分裂和细胞分化
D．细胞的无丝分裂和有丝分裂
C
细胞分裂导致细胞数目增多，使生物体的体积增大，生长加快。细胞分化形成不同的组织和器官。两者共同作用完成了生物体的生长发育过程。
资料
在不脱离生物体的前提下，分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡。
↑
切割
↑
某种植物激素
各种营养物质
↑
某种植物激素
各种营养物质
设
想
脱离母体
脱离分化的状态
再分化
再分化
开花的胡
萝卜植株
根的切片
根韧皮部细胞
细胞团
胚状体
试管植株
再分化
植物的组织培养技术
1958年，美国科学家斯图尔德
实验结果说明了什么？
说明了高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整个体的能力。
2．分化后的细胞仍然具有全能性
(1)1902年，德国植物学家哈伯兰特预言：离体的植物细胞既然具有__________________，那么，在一定条件下应该能发育成为完整的植物体。
(2)1958年，美国植物学家________等人，证实了哈伯兰特50多年前的预言，即__________________________________。
本物种全套遗传信息
斯图尔德
离体的植物细胞能发育成完整的植物体
植物细胞具有全能性，那动物细胞呢？
事实：到目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体！
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
2.实验结果说明了什么？
3.细胞全能性的理论基础是什么？
每个细胞内含有该物种的全部遗传信息。
(3)植物细胞具有全能性：________的植物细胞仍然具有______________的能力，即植物细胞具有全能性。
(4)高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着__________________，是具有全能性的。
（5）细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，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。
高度分化
发育成完整植株
全套的遗传物质
克隆鼠（2002年 美国）
克隆猪(2000年 美国）
克隆牛(1998年 日本）
体细胞克隆猴“中中”和“华华”（2018年中国）
【拓展延伸】
1.没有分化的细胞，如受精卵、动物和人的早期胚胎细胞、植物的分生组织细胞也具有全能性。受精卵的全能性最高。
2.分化程度较高的细胞全能性不一定低，生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。几种细胞全能性的比较：
受精卵>配子>体细胞。其分化程度和全能性高低呈反相关。
对细胞的全能性进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。
3.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。
4.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。
【例2】下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程的是( )
A．玉米种子萌发长成新植株
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
D
细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整新个体的潜能。选项A所述内容是细胞分化；全能性表达的结果是得到完整新个体；由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”，花粉属于生殖细胞；胡萝卜根韧皮部细胞是已分化的细胞，经组织培养后得到了完整的新植株，故D正确。
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。
二、细胞衰老和细胞死亡
生理生化反应
形态结构
生理功能
萎缩
减少
变小
增大
皱折
染色质
改变
降低
多种酶的活性
代谢速率
色素
物质交换
信息传递
1.从细胞水平解释老年人心脏为什么没有年轻人的心脏收缩有力？
细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；细胞内呼吸速率减慢。
2.老年人骨折后为什么比年轻人恢复慢得多？
与成骨细胞衰老有关,细胞代谢减慢，影响细胞生长。
与生活的联系
对生活中常见的生物学现象，进行观察分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
(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______________。
染色体末端的DNA重复序列
稳定性
延长端粒
延缓
端粒DNA序列
端粒
端粒长度缩短
继续分裂
细胞衰老与死亡
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。
带电分子或基团
自由基
未配对的电子
反应活跃性
正常功能
磷脂分子
自由基
其他生物分子
DNA或蛋白质分子
【易错提醒】
1.随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
2.细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。
3.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。但机体中众多细胞及组织的衰老，就会引起人的衰老。
4.人衰老后会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。
基于衰老的特征，对衰老的相关知识进行拓展与延伸，体现了科学思维的核心素养。
【例3】下列有关衰老细胞特征的叙述，不正确的是( )
A．衰老的细胞新陈代谢速率加快
B．衰老的细胞内多种酶的活性降低
C．衰老的细胞呼吸速率减慢
D．细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
A
衰老的细胞新陈代谢速率减慢。
2．细胞死亡
(1)细胞程序性死亡
研究发现，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________决定的“死亡程序”控制，是一个____________的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。
遗传机制
主动而非被动
(2)细胞死亡方式：细胞自噬导致的______________、细胞____和细胞____。
①细胞自噬是细胞通过______(动物)或____(______和植物)与______包裹的细胞________融合，从而降解____________的过程。
②细胞坏死多为细胞在强烈的____因素或____因素作用下受到严重损伤，引起________的过程，表现为细胞____、____和________破裂、细胞__________等。
③细胞凋亡是由____所决定的细胞____________的过程。
(3)对生物个体的________、生命活动________的维持以及____外界各种因素的____等，细胞程序性死亡具有重要作用。
自噬性细胞死亡
坏死
凋亡
溶酶体
液泡
酵母菌
双层膜
自身物质
细胞自身物质
理化
生物
自身死亡
胀大
核膜
细胞质膜
内容物外溢
基因
自动结束生命
正常发育
稳定状态
抵御
干扰
生长过程中
尾巴消失
尾消失
3.细胞凋亡和坏死的区别
（1）某人因长期吸烟，导致肺部局部细胞病变死亡，属于细胞凋亡吗？
不属于，属于细胞坏死。
（2）如何区分细胞凋亡和细胞坏死呢？
区别点 细胞凋亡 细胞坏死
调节过程 受基因调控 被动进行
对机体的影响 对机体有利 对机体有害
过程 生理性的正常死亡 不利因素引起的病理性死亡
现象 散在的单个细胞死亡 大块组织同时发生死亡
对细胞凋亡和细胞坏死进行比较分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
（3）影响细胞凋亡和细胞坏死的因素相同吗？若不同，分析影响两者的主要因素分别是什么。
不同。细胞凋亡的主要因素是内因——遗传物质控制；细胞坏死则是外因——种种不利因素引起。
（4）细胞凋亡有什么意义？
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。
对引起细胞凋亡和细胞坏死的因素进行比较分析，并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【归纳提升】
细胞凋亡的三种类型
1.由于细胞衰老、局部的有害突变、DNA功能缺失等不利因素，细胞自行裂解死亡，如衰老细胞。
2.细胞的自然更新，如红细胞的更新。
3.被病原体感染的细胞的清除或外界信号（如药物、射线）引起的凋亡。
对细胞凋亡的类型进行归纳与概括，体现了科学思维的核心素养。
【例4】下列关于细胞生命活动的叙述，正确的是（ ）
A．高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖
B．癌变细胞内发生变异的基因都不再表达
C．正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老
D．凋亡细胞内有活跃的基因表达，主动引导走向坏死
C
高度分化的细胞在体内不能再分裂增殖，但在体外可以，比如植物组织培养过程和动物细胞培养过程，A错误；癌变从本质上说属于基因突变，若突变的基因没有影响到所编码的氨基酸，则会继续表达，B错误；凋亡细胞内有活跃的基因表达，是受基因控制的程序性死亡，而不是坏死，坏死是在不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，D错误。
细胞分化及其意义
细胞的全能性
概念
概念
细胞分化的特点
细胞分化的实质
细胞分化的意义
高度分化的植物细胞具有全能性
动物细胞的细胞核具有全能性
干细胞
细胞分化
细胞的分化、衰老和死亡
个体衰老与细胞衰老的关系
细胞衰老的特征
细胞衰老的原因
细胞凋亡
单细胞生物
个体衰老或死亡=细胞衰老或死亡
多细胞生物
个体衰老或死亡≠细胞衰老或死亡
细胞衰老的特征:“一大一小一多一少两慢两低”
自由基学说
端粒学说
概念
意义
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞的衰老和死亡
1. 关于细胞分化的表述，错误的是（ ）
A．人的上皮细胞和骨骼肌细胞中遗传信息不同，
导致合成的蛋白质不同
B．细胞分化使细胞结构和功能趋向专门化和多样化
C．细胞分化发生在多细胞生物的整个生命周期中
D．我国科学家培育克隆猴成功利用了细胞核的全能性
A
人的上皮细胞和骨骼肌细胞都是由同一受精卵分裂分化形成，遗传信息相同，但由于基因的选择性表达，导致合成的蛋白质不同，A错误；细胞分化是指在个体发育中，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，细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化和多样化，有利于提高各种生理功能效率，B正确；细胞分化的特征具有持久性，即发生在生物体的整个生命过程中，C正确；动物体细胞克隆能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，我国科学家培育克隆猴成功利用了细胞核的全能性，D正确。
2.下列有关细胞全能性的叙述中，不正确的是( )
A．克隆羊的诞生证明了已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
C
克隆羊的诞生证明了已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性；多细胞生物体内的每一个体细胞都是经过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全套遗传物质，都具有全能性，但在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的，即基因的选择性表达，因此没有实现全能性；卵细胞是已分化的细胞；植物细胞在离体和一定营养条件下可表现出全能性。故选C。
3.（2024·浙江6月高考）同一个体的肝细胞和上皮细胞都会表达一些组织特异性的蛋白质。下列叙述错误的是 （ ）
A.肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质
B.肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同
C.肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果
D.上皮细胞的形成与基因选择性表达有关
A
肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质，如呼吸酶，A错误；肝细胞和上皮细胞是由同一受精卵分裂、分化而来的，所含遗传信息相同，B正确；肝细胞和上皮细胞的形成是细胞分裂、分化的结果，与基因选择性表达有关，C、D正确。
4.下列关于人体细胞的叙述，错误的是( )
A．人的正常体细胞的分裂次数是有限的
B．自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老
C．细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除
D．衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的
C
本题主要考查细胞衰老的特点。人的正常体细胞的分裂次数是有限的，细胞会随着分裂次数的增加而逐渐衰老，A正确。自由基产生后，攻击蛋白质，可以使蛋白质活性下降，引起细胞衰老，B正确。溶酶体中含有酸性水解酶，可以分解清除衰老的细胞器，C正确。细胞内水分减少、细胞新陈代谢速率减慢是细胞衰老的特征，D错误。
5.细胞的分化、衰老和凋亡是普遍存在的生命现象。下列有关叙述正确的是( )
A．人体各种组织细胞的衰老是同步进行的
B．人的早期胚胎有尾，尾部细胞随着发育逐渐凋亡
C．细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变
D．皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物
B
不同细胞之间、细胞与个体之间的衰老一般是不同步的；细胞凋亡是细胞的程序性死亡，比如胚胎发育过程中尾的逐渐消失；细胞分化过程中遗传物质不变；“老年斑”是衰老细胞色素沉积的结果。
生殖、发育、疾病与衰老
A细胞增殖 B细胞分化 C细胞衰老 D细胞凋亡
染色体结构动态变化与基因表达
细胞信号传导
6.如图是细胞重大生命活动的图示，请据图回答下列问题：
（1）该图表示的是______生物细胞重大生命活动。
（2）细胞识别是细胞信号传导的前提，它是通过______ 实现的，细胞识别的物质基础是该结构上有______。
（3）A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在______，基因表达的过程则发生在 。
（4）图中细胞增殖的主要方式是_________。
真核
细胞质膜
糖蛋白
A
A、B、C、D
有丝分裂
（1）原核细胞和真核细胞相比，只有真核细胞含有染色体；通过图中“染色体的变化与基因表达表达”说明细胞内含有染色体，所以为真核生物的生命活动示意图。（2）细胞识别是细胞信号传导的前提，它是通过细胞膜实现的，细胞识别的物质基础是该结构上有糖蛋白。（3）染色体周期性动态变化发生在细胞分裂增殖的过程中，即图中A过程；细胞的增殖、分化、衰老和凋亡过程中均发生了基因的选择性表达。（4）图A示体细胞，其分裂方式为有丝分裂。
你热爱生命吗？那么别浪费时间,因为时间是
组成生命的材料。
——富兰克林
