2024-2025学年新教材高中生物第4章细胞增殖分化衰老和死亡第2节细胞分化衰老和死亡教案苏教版必修1

PAGE10-其次节细胞分化、苍老和死亡课标内容要求核心素养对接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，形成了困难的多细胞生物体。1．生命观念——利用结构和功能观，说明细胞分化的实质和意义，以及苍老的特征。2．科学思维——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。3．社会责任——关注我国的老龄化问题。一、细胞分化和细胞全能性1．细胞分化形成困难的多细胞生物体(1)细胞分化概念：在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上渐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。(2)细胞分化实例①骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞发生特异性变更，形成红细胞、血小板和多种白细胞。②在被子植物中，叶表皮细胞外侧有角质层，具有爱护作用；叶肉细胞内有大量的叶绿体，能进行光合作用；养分组织细胞能贮存养分物质；输导组织参加养分物质的运输。(3)细胞分化特点①细胞分化是一种长久性的变更。②一般来说，分化后的细胞将始终保持分化后的状态，直到死亡。③细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物体发育的基础。(4)细胞分化意义在个体发育中，细胞分化能增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官，执行不同的生理功能，从而有利于提高各种生命活动的效率。2．分化后的细胞仍旧具有全能性(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本物种全套遗传信息，那么，在肯定条件下应当能发育成为完整的植物体。(2)1958年，美国植物学家斯图尔德等人，证明了哈伯兰特50多年前的预言，即离体的植物细胞能发育成完整的植物体。(3)植物细胞具有全能性：高度分化的植物细胞仍旧具有发育成完整植株的实力，即植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，仍旧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。(4)高等动物已分化的体细胞的细胞核仍旧保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。二、细胞苍老和细胞死亡1．细胞苍老(1)定义：细胞苍老是一系列困难的生理生化反应过程，发生的变更最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。(2)特征①细胞萎缩，细胞内的水分削减，体积变小。②细胞核体积增大，核膜皱折，染色质固缩。③细胞质膜通透性变更，物质运输功能降低。④细胞内多种酶的活性降低，代谢速率减慢，色素渐渐积累。⑤细胞内物质交换和信息传递受阻。(3)细胞苍老机制的学说①端粒学说a．端粒是真核生物染色体末端的DNA重复序列，能维持染色体的稳定性。b．端粒酶是细胞中一种延长端粒的酶，可以延缓细胞的苍老。c．端粒学说：每次细胞分裂后，端粒DNA序列就会缩短一截，随着细胞分裂次数的增多，端粒不断缩短，当端粒长度缩短到肯定程度时，细胞就无法接着分裂，从而导致细胞苍老与死亡。②自由基学说细胞内活泼的带电分子或基团在氧化反应中会产生大量的自由基。自由基常带有未配对的电子，表现出高度的反应活跃性，会攻击和破坏细胞内各种具有正常功能的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的磷脂分子时，又会产生很多新的自由基，这些自由基将会参加攻击其他生物分子，如DNA或蛋白质分子，最终导致细胞苍老。2．细胞死亡(1)细胞程序性死亡探讨发觉，不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常状况下，细胞死亡往往受细胞内遗传机制确定的“死亡程序”限制，是一个主动而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。(2)细胞死亡方式：细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。①细胞自噬是细胞通过溶酶体(动物)或液泡(酵母菌和植物)与双层膜包袱的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程。②细胞坏死多为细胞在剧烈的理化因素或生物因素作用下受到严峻损伤，引起自身死亡的过程，表现为细胞胀大、核膜和细胞质膜裂开、细胞内容物外溢等。③细胞凋亡是由基因所确定的细胞自动结束生命的过程。(3)对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵挡外界各种因素的干扰等，细胞程序性死亡具有重要作用。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．细胞分化是一种长久性的变更，一般分化后的细胞将始终保持分化后的状态。 ()2．细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。 ()3．植物组织培育说明高度分化的植物细胞具有全能性。 ()4．干细胞具有分裂和分化实力。 ()5．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 ()6．细胞凋亡和细胞坏死的本质是一回事。 ()7．生物体都存在着细胞苍老的现象。 ()8．端粒受损可能会导致细胞苍老。 ()提示：1.√2．×细胞分化发生在整个生命进程中。3．√4.√5．×细胞凋亡是由基因限制的。6．×细胞凋亡是由基因限制的，细胞坏死是不利的因素引起的，两者的本质不同。7．√8.√细胞分化和细胞全能性1．细胞分化(1)过程①概念图②模式图(2)基础：各种细胞具有完全相同的遗传物质，即携带有本物种的全部遗传信息。(3)特点归纳①长久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中。②稳定性和不行逆性：一般来说，分化了的细胞将始终保持分化后的状态，直到死亡。③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。④不变性：分化后的细胞内的遗传物质并未发生变更。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物质，但不同细胞中遗传信息的执行状况不同，限制合成的蛋白质不同。细胞分化的实质就是基因的选择性表达。如图：2．细胞分裂和细胞分化(1)区分比较项目细胞分裂细胞分化时间从受精卵起先发生在整个生命进程中结果细胞数目增多，生成相同的细胞细胞种类增多。生成不同的细胞，形成组织和器官意义①多细胞生物个体形成以及生长发育的须要；②单细胞生物形成新个体的须要；③保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性①是生物体发育的基础；②细胞分化能增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官，执行不同的生理功能，有利于提高各种生命活动的效率(2)联系①细胞分裂是细胞分化的基础，细胞的分裂与分化往往是相伴相随的。②随着细胞分化程度的增大，细胞的分裂实力渐渐下降。3．细胞分化和细胞的全能性的比较细胞分化细胞的全能性缘由细胞内基因选择性表达含有本物种全套遗传物质特点①长久性②稳定性和不行逆性：一般来说，分化了的细胞将始终保持分化后的状态，直到死亡③普遍性：在生物界中普遍存在④不变性①高度分化的植物体细胞具有全能性②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性结果形成形态、结构、功能不同的细胞群形成新的个体大小比较细胞分化程度有凹凸之分，如体细胞＞生殖细胞＞受精卵细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵＞生殖细胞＞体细胞联系①两者的遗传物质都不发生变更②已分化的细胞仍旧保持全能性③一般状况下，分化程度越高，全能性相对越低细胞分化与细胞全能性易错辨析(1)多细胞生物的个体发育离不开细胞的分化，但细胞分化后的不同细胞中核DNA相同，蛋白质一般不同。细胞分化过程中，变更的是细胞的形态、结构、功能，不变的是细胞内的遗传物质。(2)细胞分化不变更细胞数目，却导致细胞种类增多。(3)细胞全能性的体现以产生个体为标记，若无个体产生，不能体现全能性。(4)细胞全能性表达的条件是离体、肯定的养分物质和相宜的环境条件等。4．植物组织培育的过程(1)材料：离体的细胞、组织或器官。(2)条件：①脱离母体；②肯定的养分物质(水、无机盐、糖类等物质)；③激素，主要是生长素和细胞分裂素；④相宜的环境(温度、pH等)。(3)理论基础：植物细胞的全能性。(4)过程：离体的细胞、组织或器官eq\o(→,\s\up10(脱分化))愈伤组织(未分化)eq\o(→,\s\up10(再分化))胚状体(已分化)→幼苗→新植株(1)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，细胞无固定形态。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。(2)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。1．如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程，下列相关叙述错误的是()A．a过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率提高B．b过程是细胞增殖，该过程是c过程的基础C．c过程是细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达D．三种血细胞一般不会再变成细胞③或④A[a过程引起细胞体积增大，所以为细胞生长，细胞体积变大后细胞表面积与体积的比值变小，所以细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A错误；b、c过程分别是细胞增殖与细胞分化，细胞增殖是细胞分化的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果，B、C正确；细胞分化一般是不行逆的，所以三种血细胞一般不会再变成细胞③或④，D正确。]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．小麦花粉经离体培育发育成单倍体植株D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培育发育成新植株D[细胞全能性是指已经分化的细胞，仍旧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，经组织培育后得到了完整的新植株，故D正确。]细胞苍老和细胞死亡1．对细胞苍老的理解通过以上图示更能说明组成→结构→功能的关系。苍老细胞的结构行使正常功能的实力降低。从分子水平上看，有用的功能分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。2．细胞凋亡与细胞坏死细胞坏死细胞凋亡缘由细胞在剧烈的理化因素或生物因素作用下受到严峻损伤由基因所确定的细胞自动结束生命过程染色质不发生凝集，线粒体膨大→细胞质膜破损，裂开的细胞器、染色质片段释放出去→解体后释放细胞内容物细胞凋亡起先，细胞与四周细胞脱离，染色质凝集、分别并沿核膜分布，细胞发生皱缩→凋亡中的细胞，细胞质膜反折，包袱细胞器等碎片，形成凋亡小体→凋亡小体被吞噬细胞吞噬影响或意义对四周细胞产生损害，并引发炎症反应①影响：细胞的内容物没有释放到细胞外，不会导致炎症②意义：清除被病原体感染的细胞；在生物个体发育过程中具有重要作用深化探究：1.依据自由基学说，自由基攻击磷脂分子，引发雪崩式的反应，对膜损伤比较大，据此可推断人体细胞中哪些细胞器不会受自由基的影响？提示：核糖体和中心体。2．并指形成的可能缘由是什么？提示：在胚胎发育过程中，手指细胞出现不正常的凋亡，导致出现并指。1．下图是动物体内细胞凋亡和细胞坏死的过程示意图。细胞凋亡时，细胞崩溃，分解成多个凋亡小体。下列叙述正确的是()A．坏死细胞和凋亡细胞的内容物都会释放到内环境中B．凋亡小体出现的根本缘由是细胞中相关凋亡基因的表达C．细胞凋亡和细胞坏死都受环境的影响，不受机体限制D．细胞凋亡只发生在个体发育的特定时期，而细胞坏死在任何时期都能发生B[由图示可知，凋亡细胞的内容物在凋亡小体内被溶酶体水解汲取；细胞凋亡受基因的调控，为细胞程序性死亡，凋亡小体出现的根本缘由是细胞中相关凋亡基因的表达；细胞凋亡发生在个体发育的各个阶段，细胞坏死是由外界环境因素引起的，任何时期都能发生。]2．(多选)下列关于细胞苍老的叙述，正确的是()A．细胞苍老是细胞的生理状态和化学反应发生困难变更的过程B．白化病病人的头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致C．苍老细胞的细胞质膜通透性变更，使物质运输功能降低D．苍老细胞内水分削减，体积变小，新陈代谢速率减慢ACD[细胞苍老是细胞的生理状态和化学反应发生困难变更的过程，A项正确；老年人头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致；白化病是由酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一种遗传病，患者的皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障碍，B项错误；细胞苍老的主要特征之一是细胞质膜通透性变更，使物质运输功能降低，C项正确；苍老细胞内水分削减，体积变小，新陈代谢速率减慢，D项正确。][课堂小结]学问网络构建核心语句背诵1.在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上渐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。2．高度分化的植物细胞仍旧具有发育成完整植株的实力，即植物细胞具有全能性。3．高等动物已分化的体细胞的细胞核仍旧保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。4．细胞苍老是一系列困难的生理生化反应过程，发生的变更最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。5．有关细胞苍老机制的学说有多种，如端粒学说和自由基学说。6．不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常状况下，细胞死亡往往受细胞内遗传机制确定的“死亡程序”限制，是一个主动而非被动的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。7．细胞死亡方式主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。8．对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵挡外界各种因素的干扰等，细胞程序性死亡具有重要作用。1．造血干细胞分化为血细胞的实质是()A．蛋白质种类和数目的变更B．细胞的形态、结构和功能发生变更C．基因的选择性表达D．细胞亚显微结构的变更C[细胞分化并不变更细胞原有的基因组成，表观上看是蛋白质的种类、数量，细胞器种类等发生变更，实质上是基因的选择性表达。]2．(多选)下列有关细胞分化和细胞全能性的叙述，正确的是()A．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向特地化，有利于提高生理功能的效率B．细胞分化使细胞类型和细胞数目增多C．上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，因此它们的全能性凹凸应当相同D．水稻种子萌发长成新植株不能体现植物细胞的全能性AD[细胞分化是细胞内基因的选择性表达，使多细胞生物体中的细胞趋向特地化，有利于提高生理功能的效率，A正确；细胞分化使细胞类型增多，细胞数目没有增多，B错误；上皮细胞与早期胚胎细胞遗传物质相同，但是早期胚胎细胞的全能性高于上皮细胞，C错误；水稻种子萌发长成新植株属于自然生长过程，不能体现植物细胞的全能性，D正确。]3．下列有关细胞苍老的叙述，错误的是()A．在苍老的细胞内水分削减，细胞萎缩，体积减小B．苍老的细胞新陈代谢缓慢C．苍老细胞的形态、结构和功能都发生了变更D．苍老细胞的细胞质膜选择透过性增加，物质运输功能增加D[苍老的细胞内水分削减，细胞萎缩，结果细胞体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢，A、B正确；细胞苍老是细胞的生理状态和化学反应发生困难变更的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变更，C正确；苍老细胞的细胞质膜通透性变更，使物质运输功能降低，D错误。]4．下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是()A．正常细胞会随着分裂次数的增多而渐渐苍老B．凋亡的细胞中必定没有新蛋白质合成C．清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞坏死D．造血干细胞分化成红细胞过程体现细胞的全能性A[正常细胞会随着分裂次数的增加而渐渐苍老，其一生一般能分裂50次左右，A正确；凋亡的细胞中一些水解酶