第3讲　细胞的分化、衰老和死亡

(本讲对应学生用书P95)第3讲细胞的分化、衰老和死亡课标考情——知考向核心素养——提考能课标要求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生命观念举例说明细胞的分化、衰老、死亡等生命现象，建立细胞是一个统一整体的生物学观点社会责任分析细胞衰老、凋亡和坏死的特点，关注人体健康和科技发展目录1自主学习·巩固基础2重难探究·素养达标3典题演练·破解高考课后提能演练4［自主学习］1.细胞分化细胞分化与细胞的全能性稳定性普遍性不可逆性基因的选择性表达专门化

分化后细胞的“一同、二不同”一同：遗传物质（DNA）相同；二不同：mRNA和蛋白质不完全相同。2.细胞的全能性完整有机体全套基因细胞细胞核离体受精卵体细胞低高［自主检测］（1）分化后的细胞是否还具有全能性，为什么？

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。

（2）可否用肌细胞代替干细胞在体外培育出组织器官用于器官移植等，实现对临床疾病的治疗？

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。具有，细胞分化不会改变遗传物质。已分化的细胞仍含有保持该物种遗传性状所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞分化潜能变窄。肌细胞是高度分化的细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因而不能用肌细胞代替干细胞在体外培育组织和器官［自主学习］1.细胞衰老的特征细胞的衰老和死亡酶活性呼吸速率细胞膜通透性染色质增大2.细胞死亡基因自动结束生命细胞程序性死亡

细胞的自然更新

［自主检测］（1）老年人的白发与白化病患者白发的原因分别是

；

。

老年人的白发是由于头发基部的黑色素细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少

白化病患者是细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶，细胞中缺少酪氨酸酶所致（2）人体细胞每天的更新率为1%~2%。其中肝细胞寿命约为18个月，皮肤细胞的寿命为十多天，消化道内壁细胞寿命只有几十个小时，红细胞寿命为120天左右，白细胞寿命为5~7天，那么人体细胞数量不会随着这些细胞的死亡而减少的原因是

。

（3）细胞寿命与分裂能力

。寿命短的细胞

（填“一定”或“不一定”）能分裂，如

。

不同干细胞增殖分化产生新的细胞用于补充死亡的细胞无关不一定白细胞［深度讲解］1.“图解法”理解细胞分化过程细胞分化与细胞的全能性（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，如血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等。②细胞水平：形成了不同种类的细胞。（2）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。（3）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。2.细胞分化与全能性的比较［考向预测］（一）细胞分化的特点和实质的分析（素养目标：生命观念）1.如表为不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果，下列说法错误的是（）检测的3种细胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞++++--红细胞+++-+-胰岛细胞+++--+注：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。A.由表可说明同一生物体不同类型的细胞中，基因是相同的B.在生物体中，三种细胞合成的蛋白质都不相同C.胰岛素mRNA的形成可以体现细胞分化的实质D.生物体多种性状的形成，是以细胞分化为基础的B【解析】由表可说明同一生物体不同类型的细胞中，基因是相同的，A正确；在生物体中，有的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的，在所有细胞中都能产生，因此三种细胞中合成的蛋白质有的相同，B错误；胰岛素mRNA的形成可以体现细胞分化的实质，即基因的选择性表达，C正确；细胞分化形成特定的蛋白质，进而形成多种性状，D正确。（二）细胞全能性的分析与判断（素养目标：生命观念）2.（2024年四川乐山阶段练习）下列有关细胞全能性的说法，正确的是（）A.高度分化的植物细胞仍然具有全能性，受精卵不具有全能性B.造血干细胞可以分化形成各种类型的血细胞，体现了其具有全能性C.油桃枝条嫁接到毛桃的主干上发育成油桃树，体现了植物细胞的全能性D.细胞具有全能性的原因是细胞中含有发育成完整个体的全套遗传物质D【解析】高度分化的植物细胞仍然具有全能性，受精卵是未分化的细胞，具有全能性，A错误；造血干细胞可以分化成各种类型的血细胞，没有形成完整个体和分化成各种细胞，不能体现其具有全能性，B错误；油桃枝条嫁接到毛桃主干上发育成油桃树，属于无性生殖，没有体现植物细胞的全能性，C错误；细胞具有全能性的原因是细胞中含有发育成完整个体的全套遗传物质，D正确。“三看”法确认细胞全能性的表达。［深度讲解］1.细胞的分化、衰老、凋亡与坏死的比较细胞的分化、衰老和死亡项目实质特点结果与意义细胞分化基因的选择性表达①持久性；②普遍性；③稳定性；④不可逆性产生各种不同的组织、器官细胞衰老内因和外因共同作用的结果①酶活性降低，呼吸速率减慢；②细胞体积变小，线粒体减少；③核增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深①生物体的绝大多数细胞都经历“未分化→分化→衰老→凋亡”的过程；②细胞衰老是时刻都在发生的细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控受基因控制，对生物体有利①清除多余无用细胞；②清除完成使命的衰老细胞；③清除体内异常细胞细胞坏死电、热、冷、机械等不利因素引起的不受基因控制，对生物体不利损伤周围细胞，引发炎症2.细胞生命历程各过程中遗传物质的变化项目结果遗传物质变化细胞分化形成不同组织和器官不变细胞衰老细胞正常死亡不变细胞凋亡细胞正常死亡不变

细胞衰老、凋亡的易错易混点（1）个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中有新产生的细胞，但细胞普遍衰老会导致个体的衰老。（2）靶细胞被细胞毒性T细胞消灭的过程应属于细胞凋亡（不可看成细胞坏死）。（3）细胞凋亡与基因的选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。［考向预测］（一）细胞凋亡的分析（素养目标：社会责任）1.（2024年广东湛江一模）BCL2蛋白能阻止BIM等蛋白在细胞的线粒体上发生聚合并穿孔，从而维持线粒体的完整，起到抑制细胞凋亡的作用。据此分析错误的是

（）A.丙酮酸在线粒体内膜上氧化分解B.BIM等蛋白所参与的细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡C.细胞凋亡有利于维持机体内部环境的稳定D.使用BCL2抑制剂可以抑制肿瘤的生长A【解析】有氧呼吸第二阶段丙酮酸在线粒体基质中氧化分解释放能量，A错误；BIM等蛋白所参与的细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡，B正确；细胞凋亡是机体控制的程序性死亡，有利于维持机体内部环境的稳定，C正确；使用BCL2抑制剂导致BCL2蛋白不能阻止BIM等蛋白在细胞的线粒体上发生聚合并穿孔，不能维持线粒体的完整，从而促进了细胞凋亡，可以抑制肿瘤细胞的生长，D正确。（二）综合考查细胞的生命历程（素养目标：科学思维）2.（2024年广东湛江模拟预测）多细胞的生物会经历细胞的分裂、分化、衰老、凋亡等过程，细胞的生命历程虽短暂，却对个体的生命有一份贡献，下列关于细胞生命历程的说法，不正确的是

（）A.细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量B.细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积变大C.分化和凋亡的细胞均存在基因的选择性表达D.分化和凋亡的细胞中蛋白质的种类完全不同D【解析】细胞分裂使细胞数量增加，细胞凋亡使细胞数量减少，两者共同维持多细胞生物体的细胞数量平衡，A正确；细胞衰老时，表现为酶活性降低，细胞核体积变大，B正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞凋亡过程中也存在基因的选择性表达，C正确；分化和凋亡的细胞中基因的选择性表达情况不同，但不是蛋白质的种类完全不同，会有部分相同的蛋白质，D

错误。1.（2023年海南卷）根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞，可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚，细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是

（）A.根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质B.物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多C.根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量D.物质A引起的根边缘细胞凋亡，是该植物在胚发育时期基因表达的结果D【解析】根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”，说明边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质，A正确；根据题干信息“物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚”，说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多，B正确；细胞通过自噬，分解部分细胞中的物质和结构，获得维持生存所需的物质和能量，C正确；物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的，不是在胚发育时期基因表达的结果，D错误。2.（2023年山东卷）研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是

（）A.蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的B.敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡C.细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化D.细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化B【解析】蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡”，说明了蛋白酶L影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。3.（2021年江苏卷）下列关于人体细胞生命历程的叙述正确的是

（）A.组织细胞的更新包括细胞分裂、分化等过程B.造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞C.细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变D.凋亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫A【解析】人体内组织细胞的更新包括组织细胞的产生和凋亡，新组织细胞的形成需要经过细胞分裂、分化，A正确；造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成血细胞和淋巴细胞等，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不变，C错误；凋亡细胞被吞噬细胞清除属于非特异性免疫，D错误。4.（2021年浙江卷）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

（）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】动物细胞经过多次分裂后，细胞质的成分已经发生改变，原本能激发细胞全能性的物质已经消失，故肠细胞不能表达全能性是受到了细胞内物质的限制，A正确；“合子”第一次分裂、第二次分裂后形成的细胞仍具有全能性，B错误；“合子”发育成正常蝌蚪个体的过程中，需要通过细胞分裂增加细胞的数量，通过细胞分化增加细胞的种类，C正确；虽然细胞经过多次分裂失去了激发全能性的物质，但细胞核仍含有该物种的全套基因，故动物细胞核具有全能性，D正确。5.（2021年广东卷）研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是

（）A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究D【解析】细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，细胞凋亡是不可逆的，细胞凋亡后其功能不可恢复，A错误。细胞凋亡也称细胞程序性死亡，B错误。根据定义可知，细胞凋亡过程受基因控制，C错误。PKR激活剂可激活蛋白激酶PKR，从而诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，因此可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。易错探因很多学生以为细胞是受到病毒感染引起的死亡，属于细胞坏死，忽略了题干中“凋亡”这一关键词。A组基础巩固练1.下图为部分人体细胞的生命历程。图中Ⅰ至Ⅳ过程代表细胞的生命现象，细胞1具有水分减少、代谢减慢的特征，细胞2可以无限增殖。下列叙述正确的是

（）A.细胞1所有酶的活性都降低，细胞2和细胞1的遗传物质相同B.成体干细胞能够分化成浆细胞、肝细胞等，体现了细胞的全能性（本讲对应学生用书P350~351）A组基础巩固练1.下图为部分人体细胞的生命历程。图中Ⅰ至Ⅳ过程代表细胞的生命现象，细胞1具有水分减少、代谢减慢的特征，细胞2可以无限增殖。下列叙述正确的是

（）A.细胞1所有酶的活性都降低，细胞2和细胞1的遗传物质相同B.成体干细胞能够分化成浆细胞、肝细胞等，体现了细胞的全能性（本讲对应学生用书P350~351）C.细胞毒性T细胞作用于细胞1和细胞2使其死亡，此过程不属于细胞凋亡D.细胞2与正常肝细胞相比，代谢旺盛，DNA聚合酶和RNA聚合酶的活性更高D【解析】细胞1具有水分减少、代谢减慢的特征，说明细胞1是衰老的细胞，衰老细胞中部分酶的活性降低，而不是所有酶的活性都降低；细胞1是衰老的细胞，其遗传物质没有发生改变，细胞2可以无限增殖，是癌细胞，其形成原因是基因突变，即遗传物质发生改变，因此细胞2和细胞1的遗传物质不同，A错误。成体干细胞能够分化成浆细胞、肝细胞等，但没有形成完整的个体，因此不能体现细胞的全能性，B错误。细胞毒性T细胞作用于细胞1和细胞2使其死亡，此过程属于细胞凋亡，C错误。细胞2是癌细胞，能无限增殖，与正常肝细胞相比，DNA复制和蛋白质合成的活动旺盛，因此DNA聚合酶和RNA聚合酶的活性更高，D正确。2.壁虎自然再生出的尾巴只是一堆由脂肪、肌肉和皮肤组成的同心管，缺少了原生尾巴的脊椎、神经组织等，科研人员则通过植入胚胎干细胞的方式，帮助壁虎拥有一条接近于“原装版本”的尾巴，实现了2.5亿年来断尾壁虎都没能自行完成的“进化”。下列相关叙述错误的是

（）A.在胚胎干细胞分化为尾巴的过程中细胞中的遗传物质发生了改变B.该研究说明胚胎干细胞具有尾巴再生所需要的全套遗传物质C.肌细胞的分化程度高于受精卵，而全能性低于受精卵D.该研究可以为人类治疗难以愈合的伤口提供新途径A3.（2024年广东佛山三模）研究发现，人类基因组中包含了约8%的内源性逆转录病毒（ERV）的遗传信息，通常情况下，这些遗传信息被严密调控而处于沉默状态。在细胞衰老过程中，这些遗传信息被激活，产生的病毒颗粒被释放后经内环境传递和放大衰老信号，使年轻细胞因受“感染”而衰老。下列有关说法错误的是

（）A.年轻细胞借助细胞膜上的受体接受衰老信号B.衰老的细胞多种酶活性降低，代谢速率减慢C.细胞衰老过程中基因表达情况不发生改变D.可研制逆转录酶抑制剂来延缓年轻细胞的衰老C4.（2024年广东广州二模）急救药物A可能诱导成骨细胞凋亡，从而造成骨质疏松症。成骨细胞自噬可促进骨形成，缓解骨质疏松。研究证明，药物B可通过促进相关基因HMOX1的表达，增强细胞自噬。下列叙述，错误的是

（）A.细胞自噬可以清除受损或衰老的细胞器，维持细胞内部环境的稳定B.药物A可以提高成骨细胞中基因HMOX1的表达C.药物B能缓解使用药物A可能导致的骨质疏松症D.药物A和药物B在临床使用时需要考虑剂量和频率B【解析】细胞自噬通过溶酶体对细胞内折叠错误和受损的蛋白质、衰老受损的细胞器等进行降解，降解后的物质可再利用，维持细胞内部环境的稳定，A正确；急救药物A可能诱导成骨细胞凋亡，药物B可通过促进相关基因HMOX1的表达，增强细胞自噬，缓解骨质疏松，因此药物A可以降低成骨细胞中基因HMOX1的表达，B错误；药物B可通过促进相关基因HMOX1的表达，增强细胞自噬，缓解骨质疏松，急救药物A可能诱导成骨细胞凋亡，从而造成骨质疏松症，因此药物B能缓解使用药物A可能导致的骨质疏松症，C正确；急救药物A可能诱导成骨细胞凋亡，药物B能增强细胞自噬，药物A和药物B在临床使用时需要考虑剂量和频率，D正确。5.（2024年广东广州一模）胞葬作用是巨噬细胞清除凋亡细胞的过程。凋亡细胞释放多种可溶性因子招募巨噬细胞迁移至凋亡细胞附近，巨噬细胞通过表面受体识别并结合凋亡细胞，完成对凋亡细胞的吞噬。下列说法错误的是

（）A.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程B.从胚胎时期开始，人体内就存在胞葬作用C.巨噬细胞通过表面受体识别并吞噬凋亡细胞属于细胞自噬D.胞葬作用对于生物体维持内部环境的稳定起着非常重要的作用C【解析】细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，A正确；从胚胎时期开始，人体内就存在凋亡的细胞，所以存在胞葬作用，B正确；细胞自噬是细胞通过溶酶体吃掉自身的结构和物质的过程，巨噬细胞吞噬凋亡细胞不属于细胞自噬，C错误；胞葬作用对于生物体维持内部环境的稳定起着非常重要的作用，D正确。B组能力提升练6.细胞衰老的“端粒学说”认为，每条染色体两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒，端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，当短到一定程度时，端粒内侧正常的DNA序列会受到损伤，使细胞开始衰老。下列叙述不正确的是

（）A.每条染色体只有一端含有端粒DNAB.端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能以RNA为模板合成新的端粒，由此推测该酶中的蛋白质功能类似于逆转录酶C.无限增殖的癌细胞中端粒一般不缩短D.细胞衰老除与端粒相关外，还可能与自由基有关A【解析】端粒是线状染色体末端的DNA序列，每条染色体两端一般均含有端粒DNA，A错误；端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能以RNA为模板合成新的端粒DNA，由此推测该酶中的蛋白质功能类似于逆转录酶，B正确；癌细胞能够无限增殖，所以端粒一般不缩短，C正确；细胞衰老的机制除与端粒相关外，还可能与自由基有关，D正确。7.（2024年广东梅州一模）人的角膜是覆盖眼睛的透明组织层，主要由角膜干细胞维持。角膜干细胞通过增殖分化产生角膜上皮细胞来取代垂死的细胞，并修复较小的角膜损伤。相关研究显示，短期睡眠不足增加了角膜干细胞的增殖分化速度，长期睡眠不足会造成角膜严重受损，如角膜变薄。下列相关叙述正确的是

（）A.角膜干细胞中的染色体数目为92条时说明细胞正在进行分化B.角膜干细胞增殖分化产生角膜上皮细胞的过程体现了细胞的全能性C.短期睡眠不足能减缓角膜上皮细胞衰老的进程D.角膜上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡D【解析】角膜干细胞中的染色体数目为92条时说明细胞正在进行分裂，A错误；角膜干细胞能