第12講　細胞的分化、衰老和死亡【課標(biāo)要求】　1.說明在個體發(fā)育過程中，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)生特異性的分化，形成了復(fù)雜的多細胞生物體。2.描述在正常情況下，細胞衰老和死亡是一種自然的生理過程。
考點一　細胞的分化與細胞的全能性
提醒：①細胞分化程度越高，細胞分裂的能力就越低。②分化的細胞不一定不再進行分裂，如B淋巴細胞，接受抗原刺激后仍可再分裂。③同一個體不同類型的分化細胞內(nèi)，mRNA和蛋白質(zhì)并非完全不同。
提醒：①分化程度高的細胞全能性不一定低，如生殖細胞由性原細胞分化而來，屬于高度分化的細胞，但其全能性依然較高。②與植物細胞相比，動物細胞的全能性受到限制，但動物細胞的細胞核的全能性仍可以表達。
注：干細胞的類型見下表。
提醒：并非所有干細胞都要發(fā)生分化。干細胞分裂后，一部分細胞發(fā)生分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細胞本身的自我更新。
1．區(qū)分細胞分化(1)分化細胞表達的基因。
(2)細胞分化的“變”與“不變”。
2．細胞分化與全能性的比較
考向1　圍繞細胞分化的實質(zhì)、特點和意義，考查生命觀念1．(2022·河南名校聯(lián)盟)下圖顯示成纖維細胞在調(diào)控過程中的定向轉(zhuǎn)化，關(guān)于①②③過程中細胞發(fā)生的變化，下列描述正確的是(　　)
A．①過程中可發(fā)生的變異類型有基因突變、基因重組、染色體變異B．由圖推測在調(diào)控過程中細胞分化實現(xiàn)了可逆C．在③過程中，細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變D．成纖維細胞中的蛋白質(zhì)與神經(jīng)細胞中的完全不同
解析：①(有絲分裂過程)中可發(fā)生的變異類型有基因突變、染色體變異，不會發(fā)生基因重組，A項錯誤；由圖示可知，在調(diào)控過程中，成纖維細胞經(jīng)處理變成了干細胞，最終又被定向誘導(dǎo)成神經(jīng)細胞，實現(xiàn)了可逆，B項正確；③過程為細胞分化過程，遺傳物質(zhì)并未發(fā)生改變，C項錯誤；成纖維細胞與神經(jīng)細胞有相同的蛋白質(zhì)，如呼吸酶等，D項錯誤。
考向2　結(jié)合細胞分化、全能性及干細胞知識，考查科學(xué)思維2．(2022·江西贛州)關(guān)于細胞的全能性的敘述錯誤的是(　　)A．離體的植物細胞在一定條件下培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性B．在生物體所有的細胞中，受精卵的全能性最高C．克隆羊的誕生證明了高度分化的動物細胞具有全能性D．卵細胞直接發(fā)育成雄蜂體現(xiàn)了動物細胞具有全能性
解析：處于離體狀態(tài)的植物細胞，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件下，可培養(yǎng)成完整植株，體現(xiàn)了植物細胞的全能性，A項正確；在生物體所有的細胞中，受精卵的分化程度最低，全能性最高，B項正確；克隆羊的誕生證明了高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，C項錯誤；由卵細胞直接發(fā)育成雄蜂的過程體現(xiàn)了卵細胞的全能性，D項正確。
3．(2022·湖北聯(lián)考)將自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細胞，以代替損傷的胰島B細胞，達到治療糖尿病的目的。下列說法正確的是(　　)A．骨髓干細胞和“胰島樣”細胞的基因組成不同，基因表達情況也不同B．骨髓干細胞可分化出“胰島樣”細胞，說明骨髓干細胞具有全能性C．可通過檢測糖尿病患者的胰島素含量判斷植入的骨髓干細胞是否成功分化出“胰島樣”細胞D．若將“胰島樣”細胞提取出來后植入骨髓，會恢復(fù)成骨髓干細胞
解析：自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細胞，故骨髓干細胞和“胰島樣”細胞的基因組成一樣，但不同細胞選擇表達的基因不同，因此這兩種細胞中的基因表達產(chǎn)物不完全相同，A項錯誤；骨髓干細胞可分化出“胰島樣”細胞，說明胰腺組織的環(huán)境造成骨髓干細胞基因選擇性表達，沒有體現(xiàn)出全能性，
B項錯誤；自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細胞，一般而言，細胞分化過程在生物體內(nèi)是不可逆的，故將“胰島樣”細胞提取出來后植入骨髓，不會恢復(fù)成骨髓干細胞，D項錯誤。
考點二　細胞的衰老和死亡
1．細胞衰老細胞衰老的過程是細胞的生理狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生復(fù)雜變化的過程，最終表現(xiàn)為細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。
(1)細胞衰老的特征。
(2)細胞衰老的原因。①自由基學(xué)說。
(3)細胞衰老和個體衰老的關(guān)系。
提醒：年齡因素與細胞衰老的關(guān)系：①隨著年齡的增長，細胞繼續(xù)分裂的次數(shù)會逐漸減少，這說明細胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老。②細胞進入衰老狀態(tài)，細胞核中的遺傳物質(zhì)會出現(xiàn)收縮狀態(tài)，細胞中一些酶的活性會下降，從而影響細胞的生活。③人衰老后會出現(xiàn)免疫力下降、適應(yīng)環(huán)境能力減弱等現(xiàn)象。
(4)細胞衰老的意義。細胞衰老是人體內(nèi)發(fā)生的正常生命現(xiàn)象，正常的細胞衰老有利于機體更好地實現(xiàn)自我更新。
2．細胞的死亡(1)細胞凋亡(是細胞死亡的一種主要方式)。
(2)細胞壞死。①概念：在種種不利因素影響下，如極端的物理、化學(xué)因素或嚴重的病理性刺激的情況下，由細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。②實例：燙傷后皮膚、黏膜的脫落；骨折時部分骨細胞死亡；吸煙者肺部細胞因尼古丁的作用而死亡。
提醒：注意區(qū)分與病原體感染有關(guān)的細胞死亡的不同情況。若是被病原體感染而死亡，則屬于細胞壞死；若感染后被機體免疫系統(tǒng)清除，則屬于細胞凋亡。
(3)細胞自噬。①概念：在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結(jié)構(gòu)等，通過溶酶體降解后再利用，這就是細胞自噬。②對象：受損或功能退化的細胞結(jié)構(gòu)等。③作用條件：a.在營養(yǎng)缺乏條件下，獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量；b.細胞受到損傷或衰老時，清除受損或衰老的細胞器；c.微生物入侵時，清除感染的微生物和毒素。④有些激烈的細胞自噬，可能誘導(dǎo)細胞凋亡。
1．細胞凋亡和細胞壞死的比較
2．細胞死亡的四種方式(1)三類凋亡。
考向1　結(jié)合細胞衰老的特征、原因及意義，考查生命觀念1．(2022·山西陽泉)科學(xué)家為了探究影響細胞衰老的年齡因素，進行了如下實驗。實驗一：在相同條件下，分別單獨培養(yǎng)胎兒、中年人、老年人的肺成纖維細胞，增殖代數(shù)分別為50、20、2～4。實驗二：將年輕人的肺成纖維細胞去核后與老年人的肺成纖維細胞的細胞核融合，細胞幾乎不分裂；將老年人的肺成纖維細胞去核后與年輕人的肺成纖維細胞的細胞核融合，細胞分裂旺盛。下列敘述錯誤的是(　　)A．老年人的細胞增殖能力會受細胞核中染色質(zhì)收縮的影響B(tài)．細胞增殖能力與個體的年齡密切相關(guān)C．老年人肺成纖維細胞代謝速率減慢可能與多種酶活性降低有關(guān)D．由上述實驗可推測肺成纖維細胞的分裂由細胞質(zhì)決定
解析：老年人的細胞核染色質(zhì)收縮，影響有絲分裂中DNA復(fù)制，從而影響增殖，A項正確；實驗一中胎兒的肺成纖維細胞增殖代數(shù)最多，老年人最少，說明細胞增殖能力與個體的年齡有關(guān)，B項正確；老年人的肺成纖維細胞中酶活性降低因而減慢了細胞代謝速率，C項正確；由實驗可知，年輕人的細胞質(zhì)和老年人的細胞核融合，細胞幾乎不分裂，而老年人的肺成纖維細胞去核后與年輕人的肺成纖維細胞的細胞核融合，細胞分裂旺盛，據(jù)此可推測肺成纖維細胞的分裂由細胞核決定，D項錯誤。
考向2　圍繞細胞的死亡方式，考查生命觀念2．(2022·內(nèi)蒙古海拉爾二中)廣譜抗腫瘤藥阿霉素可嵌入DNA抑制核酸的合成，對各種生長周期的腫瘤細胞都有殺滅作用，但有可能誘發(fā)心肌細胞凋亡導(dǎo)致心律失常。藥物福達平對老年人心臟健康有很好的保健作用。科研人員提出一種假設(shè)：福達平對心肌細胞凋亡具有抑制作用，并進行了如下實驗：第1組：心肌細胞＋適宜培養(yǎng)液第2組：心肌細胞＋適宜培養(yǎng)液＋阿霉素第3組：心肌細胞＋適宜培養(yǎng)液＋阿霉素＋福達平第4組：心肌細胞＋適宜培養(yǎng)液＋福達平相同且適宜條件下培養(yǎng)一段時間后，統(tǒng)計心肌細胞凋亡率。下列分析錯誤的是(　　)A．第1組和第2組對照可驗證阿霉素是否可以誘導(dǎo)心肌細胞凋亡B．第2組和第3組對照可驗證福達平是否能抑制阿霉素誘導(dǎo)凋亡的作用C．第1組和第4組對照可以驗證福達平是否可抑制心肌細胞凋亡D．若心肌細胞凋亡率第2組>第3組>第4組>第1組，則假設(shè)成立
解析：第1組和第2組對比，自變量為是否添加阿霉素，兩組對照可驗證阿霉素是否可以誘導(dǎo)心肌細胞凋亡，A項正確；第2組和第3組對比，兩組均添加了阿霉素，自變量為是否添加福達平，兩組對照可驗證福達平是否能抑制阿霉素誘導(dǎo)凋亡的作用，B項正確；第1組和第4組，自變量為是否添加福達平，兩組對照可以驗證福達平是否可抑制心肌細胞凋亡，C項正確；若心肌細胞凋亡率第2組>第3組>第1組>第4組，則假設(shè)成立，D項錯誤。
3．(2022·山西長治)細胞自噬是指細胞將自身受損、衰老的細胞器及蛋白質(zhì)等通過溶酶體降解的過程。細胞自噬能通過激活原癌基因過度表達和抑制p53基因表達來促發(fā)肝癌。下圖中的甲、乙、丙過程分別對應(yīng)細胞自噬中的微自噬、巨自噬和分子伴侶介導(dǎo)型自噬三種類型，且研究發(fā)現(xiàn)丙過程的活性與溶酶體膜上可利用的受體蛋白LAMP-2a的數(shù)量呈正相關(guān)。下列相關(guān)說法正確的是(　　)
A．細胞自噬會導(dǎo)致肝癌細胞中的原癌基因和p53基因發(fā)生突變B．自吞小泡是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的雙層膜脫落后形成的C．丙過程中待清除的蛋白質(zhì)需要經(jīng)過受體蛋白LAMP-2a介導(dǎo)才能進入溶酶體內(nèi)D．細胞自噬與細胞壞死不存在本質(zhì)區(qū)別
解析：細胞自噬能通過激活原癌基因過度表達和抑制p53基因表達來促發(fā)肝癌，基因沒有發(fā)生突變，A項錯誤；自吞小泡是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體的單層膜脫落后形成的，B項錯誤；丙過程中待清除的蛋白質(zhì)需要經(jīng)過受體蛋白LAMP-2a介導(dǎo)才能進入溶酶體，C項正確；細胞壞死是被動的病理性死亡，對機體是有害的；細胞自噬是指細胞將自身受損衰老的細胞器及蛋白質(zhì)等通過溶酶體降解的過程，對機體是有利的，二者有著本質(zhì)的區(qū)別，D項錯誤。
高考真題體驗 1.(2022·山東卷)某種干細胞中，進入細胞核的蛋白APOE可作用于細胞核骨架和異染色質(zhì)蛋白，誘導(dǎo)這些蛋白發(fā)生自噬性降解，影響異染色質(zhì)上的基因的表達，促進該種干細胞的衰老。下列說法錯誤的是(　　)A．細胞核中的APOE可改變細胞核的形態(tài)B．敲除APOE基因可延緩該種干細胞的衰老C．異染色質(zhì)蛋白在細胞核內(nèi)發(fā)生自噬性降解D．異染色質(zhì)蛋白的自噬性降解產(chǎn)物可被再利用
解析：由“蛋白APOE可作用于細胞核骨架”可知APOE可改變細胞核的形態(tài)，A項正確；蛋白APOE可促進該種干細胞的衰老，所以敲除APOE基因可延緩該種干細胞的衰老，B項正確；自噬是在溶酶體(如動物)或液泡(如植物、酵母菌)中進行，不在細胞核內(nèi)，C項錯誤；異染色質(zhì)蛋白的自噬性降解產(chǎn)物是氨基酸，可被再利用，D項正確。
2．(2021·廣東卷)研究表明，激活某種蛋白激酶PKR，可誘導(dǎo)被病毒感染的細胞發(fā)生凋亡。下列敘述正確的是(　　)A．上述病毒感染的細胞凋亡后其功能可恢復(fù)B．上述病毒感染細胞的凋亡不是程序性死亡C．上述病毒感染細胞的凋亡過程不受基因控制D．PKR激活劑可作為潛在的抗病毒藥物加以研究
解析：細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程，因此細胞凋亡后其功能不可恢復(fù)，A、C項錯誤；細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控，所以它是一種程序性死亡，B項錯誤；依據(jù)題干“激活某種蛋白激酶PKR，可誘導(dǎo)被病毒感染的細胞發(fā)生凋亡”可知，PKR激活劑可作為潛在的抗病毒藥物加以研究，D項正確。
3．(2022·湖北卷)RMI1基因具有維持紅系祖細胞分化為成熟紅細胞的能力。體外培養(yǎng)實驗表明，隨著紅系祖細胞分化為成熟紅細胞，BMI1基因表達量迅速下降。在該基因過量表達的情況下，一段時間后成熟紅細胞的數(shù)量是正常情況下的1012倍。根據(jù)以上研究結(jié)果，下列敘述錯誤的是(　　)A．紅系祖細胞可以無限增殖分化為成熟紅細胞B．BMI1基因的產(chǎn)物可能促進紅系祖細胞的體外增殖C．該研究可為解決臨床醫(yī)療血源不足的問題提供思路D．紅系祖細胞分化為成熟紅細胞與BMI1基因表達量有關(guān)
解析：紅系祖細胞能分化為成熟紅細胞，但不具有無限增殖的能力，A項錯誤；BMI1基因過量表達的情況下，一段時間后成熟紅細胞的數(shù)量是正常情況下的1012倍，推測BMI1基因的產(chǎn)物可能促進紅系祖細胞的體外增殖和分化，B項正確；若
使BMI1基因過量表達，則可在短時間內(nèi)獲得大量成熟紅細胞，可為解決臨床醫(yī)療血源不足的問題提供思路，C項正確；當(dāng)紅系祖細胞分化為成熟紅細胞后，BMI1基因表達量迅速下降，若使該基因過量表達，則成熟紅細胞的數(shù)量快速增加，可見紅系祖細胞分化為成熟紅細胞與BMI1基因表達量有關(guān)，D項正確。

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