细胞的分化 衰老和死亡 | 知识【高中生物必修1】
喵喵 | 5-3 细胞的分化、衰老与死亡
1️⃣细胞分化
- 定义
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. 实质：基因的选择性表达
管家基因：每个细胞都必须干的事情
3. 结果：
①分子水平的变化：细胞中蛋白质种类不同（部分蛋白质相同，部分不同）。
②细胞水平的变化：细胞形态、结构和生理功能的变化，形成不同类型的细胞，细胞逐渐失去分裂能力。
③组织、器官水平的变化：形成不同的组织、器官。
4. 特点：
①普遍性：生物界中普遍存在（多细胞生物体有细胞分化，单细胞生物体无细胞分化）。
②持久性：贯穿于生物体整个细胞历程中，胚胎时期达到最大限度。
③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。
5. 意义：
是生物个体发育的基础；使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
6. 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，这些细胞叫做干细胞。
（2）分类
①按照来源：胚胎干细胞、成体干细胞（如造血干细胞)、诱导性多能干细胞（通过人工诱导获得的多能干细胞)
②按照分化潜能：全能干细胞（能分化身体各种细胞，如胚胎干细胞)、多能干细胞（能分化多种细胞，如造血干细胞)、专能干细胞(只能分化某一类型细胞，如肌肉中成肌干细胞)
（3）应用
①为器官移植提供思路；为癫痫、糖尿病等疾病的根治带来希望。
②脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病。
例题1
下列过程不经历细胞分化的是（ ）
A. 受精卵发育成动物个体
B. 胚胎干细胞形成神经细胞
C. 水稻根毛细胞吸收水分✔
D. 蜥蜴断尾再生出新尾
例题2
一颗种子长成参天大树，离不开细胞的分裂与分化。下列关于细胞分裂、分化的叙述，不正确的是（ ）
A. 细胞的分化必然伴随着细胞的分裂，但分裂的细胞不一定发生分化
B. 细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率
C. 细胞的分裂与分化是多细胞生物个体发育的基础，并伴随在整个生命进程中
D. 细胞分化后形成的各种细胞中的蛋白质完全不同，但遗传物质相同【有管家基因】
2️⃣细胞的全能性
- 细胞全能性：
（1）定义：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）细胞具有全能性的原因：含有该生物全部遗传信息。
已分化的细胞具有全能性，未分化的细胞如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
（3）在生物的生长发育过程中，细胞并不表现出全能性，而是分化成各种组织和器官。
（4）细胞的全能性高低比较
①一般，细胞分化程度越高，全能性越低
②受精卵>生殖细胞>体细胞
③植物体细胞>动物体细胞
【体现细胞全能性的标准是已分化的细胞发育成完整个体或分化成各种细胞，否则都不是体现细胞全能性】
2. 植物细胞全能性
20世纪50年代初期，美国科学家斯蒂瓦特用悬浮培养法培养野生胡萝卜根的韧皮部细胞，通过多年的艰苦探索，终于在1958年培育出具有根、茎、叶的完整植株，首次证实了植物细胞具有全能性。
3. 动物体细胞核全能性
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“，就是将体细胞核植到去核的卵细胞中培育成的。但到目前为止，人们还没有成功地将单个已分化地动物体细胞培养成新的个体。
例题3
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【其他细胞没有体现】
C. 小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株【花粉是生殖细胞】
D. 胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株✔
例题4
科学家将4个关键基因移植到已分化的肌肉细胞中并表达，使这个细胞成为多能干细胞（iPS 细胞），过程如图。据图叙述正确的是
A. 体现了iPS细胞的全能性
B. 体现了细胞核的全能性
C. iPS细胞内蛋白质与肌肉细胞相同
D. iPS细胞内DNA与神经细胞相同✔
3️⃣细胞的衰老
【细胞衰老的特性】
形态结构上的变化：
- 染色质：加深浓缩、碎裂。
- 细胞核：体积变大，核膜内折。
- 细胞器：线粒体数量减少，细胞呼吸速率减慢。
- 细胞膜：通透性改变，物质运输功能下降。
分子水平上的变化：
- 蛋白质：合成减弱，稳定性降低。
- 水：含量减少，使细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速率减慢。
- 色素：积累，妨碍细胞内物质交流和传递。
（1）单细胞生物：个体的衰老或死亡与细胞的衰老或死亡是同步的。
（2）多细胞生物：体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态；个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
【细胞衰老的假说】
- 自由基假说
细胞代谢会不断产生大量的自由基，空气污染、辐射、某些化学物质等也可加快自由基的产生。自由基会攻击和破坏细胞内的各种生物大分子，同时产生更多的自由基，这种攻击和破坏会影响蛋白质合成、造成溶酶体损伤、改变膜的透性等，从而导致细胞衰老。
2. 端粒假说
每条染色体两端都有一段特殊的DNA序列，称作端粒，对染色体有保护作用。在体细胞染色体复制过程中端粒不能完整复制，因此DNA每复制一次，端粒就缩短一段，最终正常基因的DNA序列受到损伤，从而影响细胞的生理活动，引起细胞衰老甚至死亡。
4️⃣细胞的死亡
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，叫做细胞凋亡（细胞程序性死亡）
