2024-2025學(xué)年新教材高中生物第4章細胞增殖分化衰老和死亡第2節(jié)細胞分化衰老和死亡教案蘇教版必修1

PAGE10-其次節(jié)細胞分化、蒼老和死亡課標內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接說明在個體發(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，形成了困難的多細胞生物體。1．生命觀念——利用結(jié)構(gòu)和功能觀，說明細胞分化的實質(zhì)和意義，以及蒼老的特征。2．科學(xué)思維——通過比較和分類，明確不同細胞全能性大小的不同，以及細胞死亡方式的不同。3．社會責任——關(guān)注我國的老齡化問題。一、細胞分化和細胞全能性1．細胞分化形成困難的多細胞生物體(1)細胞分化概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞經(jīng)細胞分裂產(chǎn)生的子代細胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上漸漸發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，稱為細胞分化。(2)細胞分化實例①骨髓中造血干細胞分裂產(chǎn)生的細胞發(fā)生特異性變更，形成紅細胞、血小板和多種白細胞。②在被子植物中，葉表皮細胞外側(cè)有角質(zhì)層，具有愛護作用；葉肉細胞內(nèi)有大量的葉綠體，能進行光合作用；養(yǎng)分組織細胞能貯存養(yǎng)分物質(zhì)；輸導(dǎo)組織參加養(yǎng)分物質(zhì)的運輸。(3)細胞分化特點①細胞分化是一種長久性的變更。②一般來說，分化后的細胞將始終保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。③細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物體發(fā)育的基礎(chǔ)。(4)細胞分化意義在個體發(fā)育中，細胞分化能增加細胞的類型，不同類型的細胞構(gòu)成了多細胞生物體的各種組織和器官，執(zhí)行不同的生理功能，從而有利于提高各種生命活動的效率。2．分化后的細胞仍舊具有全能性(1)1902年，德國植物學(xué)家哈伯蘭特預(yù)言：離體的植物細胞既然具有本物種全套遺傳信息，那么，在肯定條件下應(yīng)當能發(fā)育成為完整的植物體。(2)1958年，美國植物學(xué)家斯圖爾德等人，證明了哈伯蘭特50多年前的預(yù)言，即離體的植物細胞能發(fā)育成完整的植物體。(3)植物細胞具有全能性：高度分化的植物細胞仍舊具有發(fā)育成完整植株的實力，即植物細胞具有全能性。細胞的全能性是指細胞分裂和分化后，仍舊具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。(4)高等動物已分化的體細胞的細胞核仍舊保持著全套的遺傳物質(zhì)，是具有全能性的。二、細胞蒼老和細胞死亡1．細胞蒼老(1)定義：細胞蒼老是一系列困難的生理生化反應(yīng)過程，發(fā)生的變更最終反映在細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上。(2)特征①細胞萎縮，細胞內(nèi)的水分削減，體積變小。②細胞核體積增大，核膜皺折，染色質(zhì)固縮。③細胞質(zhì)膜通透性變更，物質(zhì)運輸功能降低。④細胞內(nèi)多種酶的活性降低，代謝速率減慢，色素漸漸積累。⑤細胞內(nèi)物質(zhì)交換和信息傳遞受阻。(3)細胞蒼老機制的學(xué)說①端粒學(xué)說a．端粒是真核生物染色體末端的DNA重復(fù)序列，能維持染色體的穩(wěn)定性。b．端粒酶是細胞中一種延長端粒的酶，可以延緩細胞的蒼老。c．端粒學(xué)說：每次細胞分裂后，端粒DNA序列就會縮短一截，隨著細胞分裂次數(shù)的增多，端粒不斷縮短，當端粒長度縮短到肯定程度時，細胞就無法接著分裂，從而導(dǎo)致細胞蒼老與死亡。②自由基學(xué)說細胞內(nèi)活潑的帶電分子或基團在氧化反應(yīng)中會產(chǎn)生大量的自由基。自由基常帶有未配對的電子，表現(xiàn)出高度的反應(yīng)活躍性，會攻擊和破壞細胞內(nèi)各種具有正常功能的生物分子。當自由基破壞生物膜成分中的磷脂分子時，又會產(chǎn)生很多新的自由基，這些自由基將會參加攻擊其他生物分子，如DNA或蛋白質(zhì)分子，最終導(dǎo)致細胞蒼老。2．細胞死亡(1)細胞程序性死亡探討發(fā)覺，不論單細胞生物還是多細胞生物，在正常狀況下，細胞死亡往往受細胞內(nèi)遺傳機制確定的“死亡程序”限制，是一個主動而非被動的生理過程，所以細胞死亡常被稱為細胞程序性死亡。(2)細胞死亡方式：細胞自噬導(dǎo)致的自噬性細胞死亡、細胞壞死和細胞凋亡。①細胞自噬是細胞通過溶酶體(動物)或液泡(酵母菌和植物)與雙層膜包袱的細胞自身物質(zhì)融合，從而降解細胞自身物質(zhì)的過程。②細胞壞死多為細胞在劇烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴峻損傷，引起自身死亡的過程，表現(xiàn)為細胞脹大、核膜和細胞質(zhì)膜裂開、細胞內(nèi)容物外溢等。③細胞凋亡是由基因所確定的細胞自動結(jié)束生命的過程。(3)對生物個體的正常發(fā)育、生命活動穩(wěn)定狀態(tài)的維持以及抵擋外界各種因素的干擾等，細胞程序性死亡具有重要作用。推斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．細胞分化是一種長久性的變更，一般分化后的細胞將始終保持分化后的狀態(tài)。 ()2．細胞分化只發(fā)生于個體發(fā)育的胚胎時期。 ()3．植物組織培育說明高度分化的植物細胞具有全能性。 ()4．干細胞具有分裂和分化實力。 ()5．細胞凋亡是各種不利因素引起的細胞死亡。 ()6．細胞凋亡和細胞壞死的本質(zhì)是一回事。 ()7．生物體都存在著細胞蒼老的現(xiàn)象。 ()8．端粒受損可能會導(dǎo)致細胞蒼老。 ()提示：1.√2．×細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。3．√4.√5．×細胞凋亡是由基因限制的。6．×細胞凋亡是由基因限制的，細胞壞死是不利的因素引起的，兩者的本質(zhì)不同。7．√8.√細胞分化和細胞全能性1．細胞分化(1)過程①概念圖②模式圖(2)基礎(chǔ)：各種細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，即攜帶有本物種的全部遺傳信息。(3)特點歸納①長久性：細胞分化貫穿于生物體整個生命進程中。②穩(wěn)定性和不行逆性：一般來說，分化了的細胞將始終保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。③普遍性：生物界中普遍存在，是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。④不變性：分化后的細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)并未發(fā)生變更。細胞分化的實質(zhì)就一個個體來說，各種細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行狀況不同，限制合成的蛋白質(zhì)不同。細胞分化的實質(zhì)就是基因的選擇性表達。如圖：2．細胞分裂和細胞分化(1)區(qū)分比較項目細胞分裂細胞分化時間從受精卵起先發(fā)生在整個生命進程中結(jié)果細胞數(shù)目增多，生成相同的細胞細胞種類增多。生成不同的細胞，形成組織和器官意義①多細胞生物個體形成以及生長發(fā)育的須要；②單細胞生物形成新個體的須要；③保持了親代和子代之間遺傳性狀的穩(wěn)定性①是生物體發(fā)育的基礎(chǔ)；②細胞分化能增加細胞的類型，不同類型的細胞構(gòu)成了多細胞生物體的各種組織和器官，執(zhí)行不同的生理功能，有利于提高各種生命活動的效率(2)聯(lián)系①細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)，細胞的分裂與分化往往是相伴相隨的。②隨著細胞分化程度的增大，細胞的分裂實力漸漸下降。3．細胞分化和細胞的全能性的比較細胞分化細胞的全能性緣由細胞內(nèi)基因選擇性表達含有本物種全套遺傳物質(zhì)特點①長久性②穩(wěn)定性和不行逆性：一般來說，分化了的細胞將始終保持分化后的狀態(tài)，直到死亡③普遍性：在生物界中普遍存在④不變性①高度分化的植物體細胞具有全能性②動物已分化的體細胞全能性受限制，但細胞核仍具有全能性結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細胞群形成新的個體大小比較細胞分化程度有凹凸之分，如體細胞＞生殖細胞＞受精卵細胞全能性表達的難易程度不同，如受精卵＞生殖細胞＞體細胞聯(lián)系①兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生變更②已分化的細胞仍舊保持全能性③一般狀況下，分化程度越高，全能性相對越低細胞分化與細胞全能性易錯辨析(1)多細胞生物的個體發(fā)育離不開細胞的分化，但細胞分化后的不同細胞中核DNA相同，蛋白質(zhì)一般不同。細胞分化過程中，變更的是細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能，不變的是細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)。(2)細胞分化不變更細胞數(shù)目，卻導(dǎo)致細胞種類增多。(3)細胞全能性的體現(xiàn)以產(chǎn)生個體為標記，若無個體產(chǎn)生，不能體現(xiàn)全能性。(4)細胞全能性表達的條件是離體、肯定的養(yǎng)分物質(zhì)和相宜的環(huán)境條件等。4．植物組織培育的過程(1)材料：離體的細胞、組織或器官。(2)條件：①脫離母體；②肯定的養(yǎng)分物質(zhì)(水、無機鹽、糖類等物質(zhì))；③激素，主要是生長素和細胞分裂素；④相宜的環(huán)境(溫度、pH等)。(3)理論基礎(chǔ)：植物細胞的全能性。(4)過程：離體的細胞、組織或器官eq\o(→,\s\up10(脫分化))愈傷組織(未分化)eq\o(→,\s\up10(再分化))胚狀體(已分化)→幼苗→新植株(1)愈傷組織：一個沒有分化的細胞團塊。愈傷組織的細胞排列疏松而無規(guī)則，液泡比較大，細胞無固定形態(tài)。愈傷組織可經(jīng)過進一步誘導(dǎo)再分化，長出根、葉、芽、莖，形成完整植株。(2)胚狀體：愈傷組織經(jīng)再分化后形成的具有類似于胚芽、胚軸、胚根的結(jié)構(gòu)，能進一步發(fā)育成完整植株。1．如圖表示人體骨髓造血干細胞的生命歷程，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．a(chǎn)過程表示細胞生長，該過程中細胞與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的效率提高B．b過程是細胞增殖，該過程是c過程的基礎(chǔ)C．c過程是細胞分化，該過程中基因進行了選擇性表達D．三種血細胞一般不會再變成細胞③或④A[a過程引起細胞體積增大，所以為細胞生長，細胞體積變大后細胞表面積與體積的比值變小，所以細胞與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的效率降低，A錯誤；b、c過程分別是細胞增殖與細胞分化，細胞增殖是細胞分化的基礎(chǔ)，細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，B、C正確；細胞分化一般是不行逆的，所以三種血細胞一般不會再變成細胞③或④，D正確。]2．下列發(fā)生了細胞分化且能體現(xiàn)體細胞全能性的生物學(xué)過程的是()A．玉米種子萌發(fā)長成新植株B．小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞C．小麥花粉經(jīng)離體培育發(fā)育成單倍體植株D．胡蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)組織培育發(fā)育成新植株D[細胞全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍舊具有發(fā)育成完整新個體的潛能。選項A所述內(nèi)容是細胞分化；全能性表達的結(jié)果是得到完整新個體；由于題干中要求體現(xiàn)的是“體細胞全能性”，花粉屬于生殖細胞；胡蘿卜根韌皮部細胞是已分化的細胞，經(jīng)組織培育后得到了完整的新植株，故D正確。]細胞蒼老和細胞死亡1．對細胞蒼老的理解通過以上圖示更能說明組成→結(jié)構(gòu)→功能的關(guān)系。蒼老細胞的結(jié)構(gòu)行使正常功能的實力降低。從分子水平上看，有用的功能分子含量降低，而色素或有害分子出現(xiàn)并增加。2．細胞凋亡與細胞壞死細胞壞死細胞凋亡緣由細胞在劇烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴峻損傷由基因所確定的細胞自動結(jié)束生命過程染色質(zhì)不發(fā)生凝集，線粒體膨大→細胞質(zhì)膜破損，裂開的細胞器、染色質(zhì)片段釋放出去→解體后釋放細胞內(nèi)容物細胞凋亡起先，細胞與四周細胞脫離，染色質(zhì)凝集、分別并沿核膜分布，細胞發(fā)生皺縮→凋亡中的細胞，細胞質(zhì)膜反折，包袱細胞器等碎片，形成凋亡小體→凋亡小體被吞噬細胞吞噬影響或意義對四周細胞產(chǎn)生損害，并引發(fā)炎癥反應(yīng)①影響：細胞的內(nèi)容物沒有釋放到細胞外，不會導(dǎo)致炎癥②意義：清除被病原體感染的細胞；在生物個體發(fā)育過程中具有重要作用深化探究：1.依據(jù)自由基學(xué)說，自由基攻擊磷脂分子，引發(fā)雪崩式的反應(yīng)，對膜損傷比較大，據(jù)此可推斷人體細胞中哪些細胞器不會受自由基的影響？提示：核糖體和中心體。2．并指形成的可能緣由是什么？提示：在胚胎發(fā)育過程中，手指細胞出現(xiàn)不正常的凋亡，導(dǎo)致出現(xiàn)并指。1．下圖是動物體內(nèi)細胞凋亡和細胞壞死的過程示意圖。細胞凋亡時，細胞崩潰，分解成多個凋亡小體。下列敘述正確的是()A．壞死細胞和凋亡細胞的內(nèi)容物都會釋放到內(nèi)環(huán)境中B．凋亡小體出現(xiàn)的根本緣由是細胞中相關(guān)凋亡基因的表達C．細胞凋亡和細胞壞死都受環(huán)境的影響，不受機體限制D．細胞凋亡只發(fā)生在個體發(fā)育的特定時期，而細胞壞死在任何時期都能發(fā)生B[由圖示可知，凋亡細胞的內(nèi)容物在凋亡小體內(nèi)被溶酶體水解汲取；細胞凋亡受基因的調(diào)控，為細胞程序性死亡，凋亡小體出現(xiàn)的根本緣由是細胞中相關(guān)凋亡基因的表達；細胞凋亡發(fā)生在個體發(fā)育的各個階段，細胞壞死是由外界環(huán)境因素引起的，任何時期都能發(fā)生。]2．(多選)下列關(guān)于細胞蒼老的敘述，正確的是()A．細胞蒼老是細胞的生理狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生困難變更的過程B．白化病病人的頭發(fā)呈白色，是毛囊中的黑色素細胞內(nèi)酪氨酸酶活性降低所致C．蒼老細胞的細胞質(zhì)膜通透性變更，使物質(zhì)運輸功能降低D．蒼老細胞內(nèi)水分削減，體積變小，新陳代謝速率減慢ACD[細胞蒼老是細胞的生理狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生困難變更的過程，A項正確；老年人頭發(fā)呈白色，是毛囊中的黑色素細胞內(nèi)酪氨酸酶活性降低所致；白化病是由酪氨酸酶缺乏或功能減退引起的一種遺傳病，患者的皮膚及附屬器官黑色素缺乏或合成障礙，B項錯誤；細胞蒼老的主要特征之一是細胞質(zhì)膜通透性變更，使物質(zhì)運輸功能降低，C項正確；蒼老細胞內(nèi)水分削減，體積變小，新陳代謝速率減慢，D項正確。][課堂小結(jié)]學(xué)問網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞經(jīng)細胞分裂產(chǎn)生的子代細胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上漸漸發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，稱為細胞分化。2．高度分化的植物細胞仍舊具有發(fā)育成完整植株的實力，即植物細胞具有全能性。3．高等動物已分化的體細胞的細胞核仍舊保持著全套的遺傳物質(zhì)，是具有全能性的。4．細胞蒼老是一系列困難的生理生化反應(yīng)過程，發(fā)生的變更最終反映在細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上。5．有關(guān)細胞蒼老機制的學(xué)說有多種，如端粒學(xué)說和自由基學(xué)說。6．不論單細胞生物還是多細胞生物，在正常狀況下，細胞死亡往往受細胞內(nèi)遺傳機制確定的“死亡程序”限制，是一個主動而非被動的生理過程，所以細胞死亡常被稱為細胞程序性死亡。7．細胞死亡方式主要包括由細胞自噬導(dǎo)致的自噬性細胞死亡、細胞壞死和細胞凋亡。8．對生物個體的正常發(fā)育、生命活動穩(wěn)定狀態(tài)的維持以及抵擋外界各種因素的干擾等，細胞程序性死亡具有重要作用。1．造血干細胞分化為血細胞的實質(zhì)是()A．蛋白質(zhì)種類和數(shù)目的變更B．細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變更C．基因的選擇性表達D．細胞亞顯微結(jié)構(gòu)的變更C[細胞分化并不變更細胞原有的基因組成，表觀上看是蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量，細胞器種類等發(fā)生變更，實質(zhì)上是基因的選擇性表達。]2．(多選)下列有關(guān)細胞分化和細胞全能性的敘述，正確的是()A．細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向特地化，有利于提高生理功能的效率B．細胞分化使細胞類型和細胞數(shù)目增多C．上皮細胞與早期胚胎細胞遺傳物質(zhì)相同，因此它們的全能性凹凸應(yīng)當相同D．水稻種子萌發(fā)長成新植株不能體現(xiàn)植物細胞的全能性AD[細胞分化是細胞內(nèi)基因的選擇性表達，使多細胞生物體中的細胞趨向特地化，有利于提高生理功能的效率，A正確；細胞分化使細胞類型增多，細胞數(shù)目沒有增多，B錯誤；上皮細胞與早期胚胎細胞遺傳物質(zhì)相同，但是早期胚胎細胞的全能性高于上皮細胞，C錯誤；水稻種子萌發(fā)長成新植株屬于自然生長過程，不能體現(xiàn)植物細胞的全能性，D正確。]3．下列有關(guān)細胞蒼老的敘述，錯誤的是()A．在蒼老的細胞內(nèi)水分削減，細胞萎縮，體積減小B．蒼老的細胞新陳代謝緩慢C．蒼老細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能都發(fā)生了變更D．蒼老細胞的細胞質(zhì)膜選擇透過性增加，物質(zhì)運輸功能增加D[蒼老的細胞內(nèi)水分削減，細胞萎縮，結(jié)果細胞體積變小，細胞新陳代謝的速度減慢，A、B正確；細胞蒼老是細胞的生理狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生困難變更的過程，最終表現(xiàn)為細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變更，C正確；蒼老細胞的細胞質(zhì)膜通透性變更，使物質(zhì)運輸功能降低，D錯誤。]4．下列關(guān)于細胞生命歷程的敘述，正確的是()A．正常細胞會隨著分裂次數(shù)的增多而漸漸蒼老B．凋亡的細胞中必定沒有新蛋白質(zhì)合成C．清除被病原體感染的細胞的過程屬于細胞壞死D．造血干細胞分化成紅細胞過程體現(xiàn)細胞的全能性A[正常細胞會隨著分裂次數(shù)的增加而漸漸蒼老，其一生一般能分裂50次左右，A正確；凋亡的細胞中一些水解酶