喵喵 | 5-3 細(xì)胞的分化、衰老與死亡

1??細(xì)胞分化

1. 定義

在個體發(fā)育中，由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。

2. 實質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)

管家基因：每個細(xì)胞都必須干的事情

3. 結(jié)果：

①分子水平的變化：細(xì)胞中蛋白質(zhì)種類不同（部分蛋白質(zhì)相同，部分不同）。

②細(xì)胞水平的變化：細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，形成不同類型的細(xì)胞，細(xì)胞逐漸失去分裂能力。

③組織、器官水平的變化：形成不同的組織、器官。

4. 特點：

①普遍性：生物界中普遍存在（多細(xì)胞生物體有細(xì)胞分化，單細(xì)胞生物體無細(xì)胞分化）。

②持久性：貫穿于生物體整個細(xì)胞歷程中，胚胎時期達(dá)到最大限度。

③穩(wěn)定性和不可逆性：一般來說，分化了的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)。

5. 意義：

是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)；使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。

6. 干細(xì)胞

（1）概念：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞，這些細(xì)胞叫做干細(xì)胞。

（2）分類

①按照來源：胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞（如造血干細(xì)胞)、誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（通過人工誘導(dǎo)獲得的多能干細(xì)胞)

②按照分化潛能：全能干細(xì)胞（能分化身體各種細(xì)胞，如胚胎干細(xì)胞)、多能干細(xì)胞（能分化多種細(xì)胞，如造血干細(xì)胞)、專能干細(xì)胞(只能分化某一類型細(xì)胞，如肌肉中成肌干細(xì)胞)

（3）應(yīng)用

①為器官移植提供思路；為癲癇、糖尿病等疾病的根治帶來希望。

②臍帶血干細(xì)胞可以用于治療血液系統(tǒng)疾病。

例題1

下列過程不經(jīng)歷細(xì)胞分化的是（ ）

A. 受精卵發(fā)育成動物個體

B. 胚胎干細(xì)胞形成神經(jīng)細(xì)胞

C. 水稻根毛細(xì)胞吸收水分?

D. 蜥蜴斷尾再生出新尾

例題2

一顆種子長成參天大樹，離不開細(xì)胞的分裂與分化。下列關(guān)于細(xì)胞分裂、分化的敘述，不正確的是（ ）

A. 細(xì)胞的分化必然伴隨著細(xì)胞的分裂，但分裂的細(xì)胞不一定發(fā)生分化

B. 細(xì)胞分化有利于提高多細(xì)胞生物各種生理功能的效率

C. 細(xì)胞的分裂與分化是多細(xì)胞生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)，并伴隨在整個生命進(jìn)程中

D. 細(xì)胞分化后形成的各種細(xì)胞中的蛋白質(zhì)完全不同，但遺傳物質(zhì)相同【有管家基因】

2??細(xì)胞的全能性

1. 細(xì)胞全能性：

（1）定義：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。

（2）細(xì)胞具有全能性的原因：含有該生物全部遺傳信息。

已分化的細(xì)胞具有全能性，未分化的細(xì)胞如受精卵、動物和人體的早期胚胎細(xì)胞、植物體的分生組織細(xì)胞也具有全能性。

（3）在生物的生長發(fā)育過程中，細(xì)胞并不表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。

（4）細(xì)胞的全能性高低比較

①一般，細(xì)胞分化程度越高，全能性越低

②受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞

③植物體細(xì)胞>動物體細(xì)胞

【體現(xiàn)細(xì)胞全能性的標(biāo)準(zhǔn)是已分化的細(xì)胞發(fā)育成完整個體或分化成各種細(xì)胞，否則都不是體現(xiàn)細(xì)胞全能性】

2. 植物細(xì)胞全能性

20世紀(jì)50年代初期，美國科學(xué)家斯蒂瓦特用懸浮培養(yǎng)法培養(yǎng)野生胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞，通過多年的艱苦探索，終于在1958年培育出具有根、莖、葉的完整植株，首次證實了植物細(xì)胞具有全能性。

3. 動物體細(xì)胞核全能性

我國科學(xué)家于2017年獲得的世界上首批體細(xì)胞克隆猴“中中“和”華華“，就是將體細(xì)胞核植到去核的卵細(xì)胞中培育成的。但到目前為止，人們還沒有成功地將單個已分化地動物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個體。

例題3

下列發(fā)生了細(xì)胞分化且能體現(xiàn)體細(xì)胞全能性的生物學(xué)過程是（ ）

A. 玉米種子萌發(fā)長成新植株

B. 小鼠骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞【其他細(xì)胞沒有體現(xiàn)】

C. 小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株【花粉是生殖細(xì)胞】

D. 胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株?

例題4

科學(xué)家將4個關(guān)鍵基因移植到已分化的肌肉細(xì)胞中并表達(dá)，使這個細(xì)胞成為多能干細(xì)胞（iPS 細(xì)胞），過程如圖。據(jù)圖敘述正確的是

A. 體現(xiàn)了iPS細(xì)胞的全能性

B. 體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性

C. iPS細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)與肌肉細(xì)胞相同

D. iPS細(xì)胞內(nèi)DNA與神經(jīng)細(xì)胞相同?

3??細(xì)胞的衰老

【細(xì)胞衰老的特性】

形態(tài)結(jié)構(gòu)上的變化：

• 染色質(zhì)：加深濃縮、碎裂。
• 細(xì)胞核：體積變大，核膜內(nèi)折。
• 細(xì)胞器：線粒體數(shù)量減少，細(xì)胞呼吸速率減慢。
• 細(xì)胞膜：通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能下降。

分子水平上的變化：

• 蛋白質(zhì)：合成減弱，穩(wěn)定性降低。
• 水：含量減少，使細(xì)胞萎縮，體積變小，新陳代謝速率減慢。
• 色素：積累，妨礙細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交流和傳遞。

（1）單細(xì)胞生物：個體的衰老或死亡與細(xì)胞的衰老或死亡是同步的。

（2）多細(xì)胞生物：體內(nèi)的細(xì)胞總是不斷地更新，總有一部分細(xì)胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)；個體衰老的過程也是組成個體的細(xì)胞普遍衰老的過程。

【細(xì)胞衰老的假說】

1. 自由基假說

細(xì)胞代謝會不斷產(chǎn)生大量的自由基，空氣污染、輻射、某些化學(xué)物質(zhì)等也可加快自由基的產(chǎn)生。自由基會攻擊和破壞細(xì)胞內(nèi)的各種生物大分子，同時產(chǎn)生更多的自由基，這種攻擊和破壞會影響蛋白質(zhì)合成、造成溶酶體損傷、改變膜的透性等，從而導(dǎo)致細(xì)胞衰老。

2. 端粒假說

每條染色體兩端都有一段特殊的DNA序列，稱作端粒，對染色體有保護(hù)作用。在體細(xì)胞染色體復(fù)制過程中端粒不能完整復(fù)制，因此DNA每復(fù)制一次，端粒就縮短一段，最終正?；虻腄NA序列受到損傷，從而影響細(xì)胞的生理活動，引起細(xì)胞衰老甚至死亡。

4??細(xì)胞的死亡

由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程，叫做細(xì)胞凋亡（細(xì)胞程序性死亡）