新高考-一轮复习-人教版-细胞分化、衰老与死亡-教案.doc

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1．基于细胞的分化、衰老和死亡，认同细胞的结构与功能是相适应的。(生命观念)
2．通过对细胞全能性的分析，阐明细胞全能性的原因。(科学思维)
3．通过搜集有关干细胞进展、社会老龄化问题和健康的生活方式等资料，关注人体健康。(社会责任)
考点一　 细胞的分化与全能性
1．细胞分化及其意义
(1)细胞分化
①动物细胞分化
在胚胎发育的早期，各个细胞彼此 相似 。通过细胞的有丝分裂，细胞的数量越来越多。与此同时，这些细胞又逐渐向 不同的方向变化 。
②植物细胞的分化
追根溯源，同一植物体的细胞也都来自一群彼此相似的 早期胚细胞 。
③细胞分化的概念
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。
(2)细胞分化的特点
细胞分化是一种 持久性 的变化，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)细胞分化的意义
①细胞分化是生物界 普遍存在 的生命现象，它是生物 个体发育 的基础。
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向 专门化 ，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
(4)细胞分化的实质
就一个个体来说，各种细胞具有 完全相同 的遗传信息，但形态、结构和功能却有很大差异，这是细胞中的 基因选择性表达 的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的 表达情况不同 。
2．细胞的全能性
(1)细胞全能性的概念
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。
(2)植物细胞全能性的实验
①实验
1958年，美国科学家斯图尔德取 胡萝卜韧皮部 的一些细胞，放入含有 植物激素 、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个 细胞团块 ，继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。
②结论
实验表明， 高度分化的植物细胞 仍然具有发育成完整植株的能力，这就是细胞的全能性。
③应用
通过 植物组织培养 的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培养微型观赏植株，拯救濒危物种。
(3)动物细胞全能性实验
①实例
除非洲爪蟾实验外，1996年诞生的 克隆羊 “多莉”，我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞 克隆猴 “中中”和“华华”，就是将 体细胞 移植到去核的卵细胞中培育成的。
②结论
说明已分化的动物体细胞的 细胞核 是具有全能性的。
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。
(2)举例
人的骨髓中有许多 造血干细胞 ，它们能够通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。脐带血中含有大量的 干细胞 ，可以培养并分化成人体的 各种细胞 。
(3)应用
人体许多疾病或意外伤害，都是由组织或器官受到损伤而引起的。如果能够在体外保存和培养各种 干细胞 ，使之形成 组织或器官 ，就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换。
[深度挖掘]
1．教材必修1 P118“问题探讨”(拓展)：骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗？
提示：可以改变血型，但不会影响遗传。
2．教材必修1P120“思考·讨论”(节选)：将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？
提示：将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体；与资料1中的实验相比，资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
[易错诊断]
1．肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×)
2．断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。(√)
3．同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强。(√)
4．人体的早期胚胎细胞没有细胞分化，故没有全能性。(×)
5．分化程度高的细胞其全能性一定低。(×)
6．人体内所有活细胞均具有全能性。(×)
1．(生命观念)澄清四个易错易混点
(1)分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。
(2)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。
(3)分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。
(4)分化一般不会改变遗传物质。细胞分化是基因选择性表达的结果，一般不会导致遗传物质改变。已分化的细胞一般都含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。
2．(科学思维)细胞分化的标志与分化的“变”与“不变”
(1)细胞分化的标志
①分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平：形成不同种类的细胞。
(2)细胞分化的“变”与“不变”
①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。
②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。
3．(科学思维)“三看法”确认细胞“全能性”
[案例探究]
@以某种植物细胞分裂和分化的过程为情境考查科学思维
1．如图示表示某种植物细胞分裂和分化的过程，据图思考：
(1)图中①②③分别代表哪些过程？
提示：①细胞分裂， ②细胞分化，③细胞分化。
(2)细胞b能够再形成细胞a或细胞c吗？这说明细胞分化具有什么特点？
提示：不能。说明细胞分化具有稳定性和不可逆性。
(3)细胞a、b、c的核遗传物质相同吗？为什么？
提示：相同。因为细胞b、c是由细胞a经过有丝分裂产生进一步分化得到的，而有丝分裂中遗传物质没有变化。
(4)造成细胞a、b、c在形态、结构和生理功能上出现差异的原因是什么？
提示：细胞中的遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。
@以研究细胞全能性的事实材料为载体考查科学探究与社会责任
2．体细胞与早期胚始干细胞都起源于受精卵，理论上都具有全能性；下列是研究细胞全能性的历程中的几个事实：
事实1：通过培养体细胞到目前为止还没有得到任何动物个体。
事实2：通过早期胚胎干细胞培养已经得到了某些动物个体。
事实3：通过将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中形成重组细胞，已经培育出某些动物个体。
通过上述事实进行推理，得出结论： 。
提示： 动物细胞的全能性会随着分化程度的提高而逐渐受到抑制，已分化的动物细胞的细胞核是具有全能性的。
命题点1　围绕细胞分化考查生命观念与科学思维
1．下列关于细胞分化的描述，正确的是(　　)
A．细胞的高度分化改变了物种的遗传信息
B．可以通过检测细胞中呼吸酶基因是否表达，来确定细胞是否分化
C．一个人肝细胞和肌细胞结构和功能不同的根本原因是基因的选择性表达
D．神经细胞特有的基因决定了神经递质的精准释放位置
解析：选C。细胞分化过程中，遗传物质没有变化，A错误；所有细胞中呼吸酶基因都表达，因此不能据此确定细胞是否分化，B错误；人肝细胞和肌细胞是细胞分化形成的，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，C正确；神经细胞和其他体细胞均来自同一个受精卵，遗传物质相同，基因也都相同，并不是神经细胞特有的基因决定了神经递质的精准释放位置，而是基因选择性表达的结果，D错误。
2．分别用β－珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见表(注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性)。下列叙述不正确的是(　　)
探针细胞
总RNA　　
β－珠蛋白基因
卵清蛋白基因
丙酮酸激酶基因
成红细胞
＋
－
＋
输卵管细胞
－
＋
＋
胰岛细胞
－
－
＋
A．在成红细胞中，β－珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态
B．输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β－珠蛋白基因
C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
解析：选B。基因探针既可以用来检测目的基因存在，也可以检测目的基因转录的产物mRNA分子，若存在，说明该基因得到了表达。在成红细胞中，不存在卵清蛋白基因对应mRNA，即该基因不表达，处于关闭状态，故A正确；同一个个体所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来，具有一套相同基因，故B错误；丙酮酸激酶基因表达产物为与细胞呼吸相关的酶，保证细胞呼吸正常进行，提供生命活动需要的能量，故C正确；上述不同类型细胞通过细胞分化形成，与基因选择性表达有关，故D正确。
[方法提炼]　“四看”法判断细胞分化——四项中共性为“细胞与众不同”
命题点2　围绕细胞的全能性与干细胞考查生命观念与社会责任
3．下列实例中能体现细胞全能性的是(　　 )
①用胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株　②植物用种子繁殖后代　③用烟草某种组织培养出了可育的完整植株
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
解析：选B。细胞全能性是指离体的分裂和分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，体现了细胞的全能性，①③正确；种子是新个体的幼体，用植物的种子繁殖得到完整个体不能体现细胞的全能性，②错误。故选B。
4．我国科学家裴端卿团队成功将人尿液细胞诱导转变为功能完善的神经干细胞，并在适当条件下分化为神经元、少突胶质细胞和星形细胞。下列叙述正确的是(　　 )
A．神经干细胞分化为功能正常的神经细胞的过程中遗传物质发生了改变
B．神经干细胞在自我更新过程中会出现纺锤体和染色体
C．人体内的少突胶质细胞可分化为神经干细胞
D．大多数神经干细胞的染色体数目是神经细胞的两倍
解析：选B。神经干细胞分化是基因的选择性表达，但遗传物质没有发生改变，A错误；神经干细胞的自我更新方式是有丝分裂
，在有丝分裂过程中会出现纺锤体和染色体，B正确；生物体内的细胞分化，一般不可逆，C错误；大多数神经干细胞处在分裂间期，而分裂间期细胞中染色体数目与神经细胞相等，D错误。
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(1)分化后的细胞是否还具有全能性，为什么？
提示：具有，细胞分化不会改变遗传物质。已分化的细胞都含有保持该物种遗传性状所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。
(2)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，可培养出组织或器官。
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考点二　细胞的衰老和死亡
1．细胞的衰老
(1)细胞衰老概念、特征及个体表现
①概念：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。
②特征
a． 细胞膜 通透性改变，使物质运输功能降低。
b． 细胞核 的体积增大、核膜内折，染色质收缩、染色加深。
c．细胞内的 水分 减少，细胞萎缩，体积变小。
d．细胞内 多种酶的活性 降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。
e．细胞内的 色素 逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。
③个体的表现
体现：个体的衰老明显地体现在外貌上。
举例：由于头发基部的 黑色素 细胞衰老，细胞中的 酪氨酸酶活性 降低，黑色素合成减少，所以老年人的头发会变白。老年人的皮肤上会长出“老年斑”，这是细胞内 色素积累 的结果。
(2)细胞衰老的原因
①自由基学说
概念：自由基是指 异常活泼的带电分子或基团 。
特点：自由基含有未配对电子，表现出高度的 反应活泼性 。
来源：细胞在不断进行 各种氧化反应 中很容易产生自由基；辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。
危害：攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的 生物分子 。最为严重的是对 生物膜 损伤比较大；还会攻击 DNA ，可能引起基因突变；攻击 蛋白质 ，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。
②端粒学说
概念：端粒是指每条染色体的两端都有一段特殊序列的 DNA－蛋白质复合体 。
特点：端粒DNA序列在每次细胞分裂后会 缩短一截 。随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。
对细胞衰老的影响：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。
(3)细胞衰老与个体衰老的关系
①细胞的衰老≠个体的衰老
对于单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是 个体 的衰老或死亡；但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事。
②年龄因素与细胞衰老的关系
一般情况下，体外培养的人体某种细胞，最多分裂 50次 左右就停止分裂了，并且丧失了正常的功能。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 。
细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，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 。但是机体中 众多细胞 及组织的衰老，就会引起人的衰老。
2．细胞死亡
(1)类型
细胞死亡包括 凋亡 和 坏死 等方式，其中 凋亡 是细胞死亡的一种主要方式。
(2)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特点：由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种 程序性死亡 。
③实例：人在 胚胎 时期尾部细胞的自动死亡；蝌蚪 尾 的消失；胎儿手的发育过程；在成熟的生物体中，细胞的 自然更新 ；某些被 病原体感染 的细胞的清除。
④意义：细胞凋亡对于多细胞生物体完成 正常发育 ，维持 内部环境 的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
(3)细胞坏死：是指在种种 不利因素 影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动 受损或中断 引起的细胞损伤和死亡。
(4)细胞自噬
①概念：通俗地说，就是细胞吃掉 自身的结构和物质 。
②过程：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。
③类型
a．处于 营养缺乏 条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。
b．在细胞受到损伤、 微生物 入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。
④意义：研究表明，人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生 障碍 有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
[深度挖掘]
1．教材必修1P126“相关信息”(改编)：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。
2．教材必修1P127“拓展应用”：同样是血细胞，白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞快得多。细胞凋亡的速率与它们的功能有关系吗？请结合这一实例说明细胞凋亡的生物学意义。
提示：细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的主要功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行，而且在维持生物体内部环境的稳定、抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。
[易错诊断]
1．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。(×)
2．衰老细胞内染色质收缩影响DNA复制和转录。(√)
3．当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。(√)
4．细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。(×)
5．细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞凋亡。(√)
6．有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。(√)
1．(生命观念)衰老细胞特征的归纳
一大：细胞核变大，染色质收缩、染色加深。
一小：细胞内水分减少，体积变小，代谢速率减慢。
一多：细胞内色素逐渐积累、增多。
两低：细胞质膜的物质运输功能降低，有些酶的活性降低。
2．(科学思维)细胞衰老与细胞坏死、细胞凋亡的内容比较
比较内容
细胞衰老
细胞坏死
细胞凋亡
影响因素
基因、端粒酶等
细胞受到严重损伤
细胞内部基因调控
细胞体积
萎缩变小
肿胀变大
萎缩变小
细胞核
体积增大、核膜皱折，染色质固缩
染色质不凝集，核膜破裂等
染色质凝集，并沿核膜分布
细胞质、
细胞器
多种酶活性降低、色素积累等
线粒体膨大　
细胞器完整
细胞质膜
通透性改变　
破裂
包裹细胞器等碎片形成凋亡小体
炎症反应
无
有
无
[案例探究]
@以分析数据为情境载体考查科学思维
1．人体不同细胞的寿命和分裂能力不同(见下表)。请分析表中有关数据。(教材必修1 P124“技能训练”改编)
细胞种类
小肠上皮细胞
平滑肌细胞(分布于内脏器官)
心肌细胞
神经细胞
白细胞
寿命
1～2 d
很长
很长
很长
5～7 d
能否分裂
能
能
不能
绝大多数不能
不能
(1)细胞的寿命与其分裂能力之间有对应关系吗？
提示：细胞的寿命与其分裂能力无关。
(2)细胞凋亡速率与它们的功能有关系吗？举例说明。
提示：有关系。如白细胞的功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。
@以关注重大疾病为载体考查科学探究中的实验设计
2．白血病是一类造血干细胞的恶性克隆性疾病。据报道，我国各地区白血病的发病率在各种肿瘤中占第六位，而家庭装修中的挥发性油性涂料可能是诱发白血病的因素之一。欲探究装修所用油性涂料对小白鼠产生肿瘤的作用，请你写出实验思路、预期实验结果及结论。
提示：实验思路：将月龄、体重与性别组成相同或生理状态相同的同种健康小白鼠，分成A、B两组；A组(实验组)小白鼠生活在使用油性涂料装修的环境中，B组(对照组)小白鼠生活在没有经过油性涂料装修的环境中；对两组小白鼠进行正常的饲喂，一段时间后检测两组小白鼠肿瘤的发生率。
预期实验结果及结论：如果A组实验组小白鼠肿瘤发生率明显高于B组对照组，说明油性涂料能够诱发小白鼠产生肿瘤；如果A组(实验组)小白鼠肿瘤发生率明显低于B组(对照组)，说明油性涂料具有抑制小白鼠产生肿瘤作用；如果A、B两组小白鼠肿瘤发生率没有显著差异，说明油性涂料对小白鼠肿瘤的发生没有作用。
命题点1　围绕细胞的衰老与凋亡考查生命观念及科学思维
1．自由基学说是一种细胞衰老假说。如图是自由基学说示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．自由基可能引起细胞衰老，一定不会引起细胞癌变
B．由图可知，过程②、①的作用效果属于负反馈调节
C．若过程③攻击的是酪氨酸酶，则会引起人体患白化病
D．过程④可能导致细胞膜上蛋白质的种类或数量发生改变
解析：选D。自由基可攻击DNA，能引起细胞癌变，A错误；由图可知，过程②、①的作用效果属于正反馈调节，B错误；老年人头发变白是由酪氨酸酶活性降低引起，白化病是由于缺少酪氨酸酶基因导致，C错误；④过程使DNA分子中的基因碱基对缺失或替换，导致遗传信息发生改变，可能导致细胞膜上蛋白质种类或数量发生改变，D正确。
2．厦门大学课题组的一项研究表明，存在于人体内的一种名为RIP3的蛋白激酶，是将细胞凋亡转换成细胞坏死的分子“开关”；通过调控这个开关，就可以调控细胞的死亡方式。这一发现，被认为是为临床治疗脑缺氧、心缺血、动脉粥样硬化等与细胞坏死相关的疾病提供了新的思路和方向。下列有关叙述错误的是(　　 )
A．细胞凋亡是细胞自发的生物学过程，一般不会引起炎症反应
B．有效抑制RIP3的活性，就能在一定程度上抑制细胞坏死从而预防相应疾病
C．一些细胞的坏死对人体也有益处，比如被新冠病毒感染的细胞在免疫系统的作用下死亡
D．以上分析可知细胞坏死过程存在基因的选择性表达
解析：选C。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是细胞自发的，一般不会引起炎症反应，A正确；有效抑制RIP3的活性，细胞凋亡就不会转换成细胞坏死，在一定程度上抑制细胞坏死，从而预防相应疾病，B正确；被新冠病毒感染的细胞在免疫系统的作用下死亡，属于细胞凋亡，C错误；根据信息：“人体内的一种名为RIP3的蛋白激酶，是将细胞凋亡转换成细胞坏死的分子开关