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1、第第2 2講細胞的分化、衰老、凋亡及癌變講細胞的分化、衰老、凋亡及癌變 展示考綱考頻1.細胞的分化()2.細胞的全能性()3.細胞的衰老和凋亡以及與人體健康的關(guān)系()4.癌細胞的主要特征及防治()一、細胞的分化與細胞的全能性1細胞的分化(1)概念：在個體發(fā)育中，由細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生 的過程。(2)時間：發(fā)生在整個生命進程中，時期達到最大限度。(3)結(jié)果：形成不同的和 。(4)特點： 、不可逆性和普遍性。(5)意義：是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)；使多細胞生物體中細胞趨向 ，有利于提高各種生理功能的效率。一個或一種一個或一種穩(wěn)定性差異穩(wěn)定性差異胚胎胚胎組織組織器官器官穩(wěn)定性穩(wěn)定

2、性持久性持久性專門化專門化(6)實質(zhì)：在個體發(fā)育過程中，不同的細胞中 的執(zhí)行情況不同，即基因的 表達，轉(zhuǎn)錄出不同的 ，控制合成出不同的。(7)標志：分子水平：合成了某種細胞特有的 ，如唾液淀粉酶、胰島素等；細胞水平：控制分化成。解惑由于基因的選擇性表達，雖然DNA都相同，但不同類型的細胞中mRNA和蛋白質(zhì)種類不完全相同，只有部分相同。(8)細胞分化圖示遺傳信息遺傳信息選擇性選擇性mRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)不同種類的細胞不同種類的細胞2細胞的全能性(1)概念：的細胞，仍然具有發(fā)育成 的潛能。(2)全能性差異：高度分化的植物細胞具有發(fā)育成的能力，說明植物細胞仍然具有全能性；實驗表明已分化的動

3、物體細胞的具有全能性。(3)實例原理分析植物組織培養(yǎng)的原理是 ；克隆羊多利培養(yǎng)原理是 。(4)干細胞：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有能力的細胞。已經(jīng)分化已經(jīng)分化完整個體完整個體完整植株完整植株細胞核細胞核植物細胞全能性植物細胞全能性動物細胞核的全能性動物細胞核的全能性分裂和分化分裂和分化二、細胞的衰老、凋亡1衰老的特征2細胞的凋亡(1)概念：由所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程。基因基因解惑細胞凋亡，即細胞編程性死亡，是一種自然生理過程；與細胞凋亡密切相關(guān)的細胞器是溶酶體。三、細胞癌變1概念：受致癌因子的作用，細胞中 發(fā)生變化，變成不受機體控制、連續(xù)進行分裂的 細胞。2癌變細胞的特點(1)適宜條件下

4、，能夠 。(2) 發(fā)生了改變，由各種各樣的形態(tài)變成 形。(3)細胞表面 等物質(zhì)減少，容易在體內(nèi) 。3癌變機理(1)內(nèi)因： 發(fā)生突變。遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)惡性增殖惡性增殖無限增殖無限增殖形態(tài)結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)糖蛋白糖蛋白球球分散和轉(zhuǎn)移分散和轉(zhuǎn)移原癌基因和抑癌基因原癌基因和抑癌基因(2)外因物理致癌因子：紫外線、X射線及其他輻射能損傷細胞內(nèi)的 ?；瘜W致癌因子：亞硝酸、堿基類似物等能改變。病毒致癌因子：某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細胞的 。4預防治療(1)預防：目前癌癥是危害人類生命的第 殺手；對于 病人，目前還缺少有效的治療手段。因此個人生活中應(yīng)注意遠離 ；保持身心健康，養(yǎng)成良好習慣。(2)診斷： 、CT、

5、核磁共振以及 等先進手段。(3)治療：有 、 和 等手段。DNA核酸的堿基核酸的堿基DNA二二晚期癌癥晚期癌癥致癌因子致癌因子病理切片的顯微觀察病理切片的顯微觀察癌基因檢測癌基因檢測手術(shù)切除手術(shù)切除化療化療放療放療思考辨析1判斷下列有關(guān)細胞分化與全能性敘述的正誤。(1)完成分化的肌肉細胞通過有絲分裂增加細胞數(shù)量形成肌纖維(2013年高考山東卷)()(2)胚胎干細胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導分化(2013年高考天津卷)()(3)同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含的基因不同(2013年高考海南卷)()(4)斷尾壁虎長出新尾巴過程中發(fā)生了細胞分化(2011年高考北京卷)()(5)玉米種子萌發(fā)長

6、成新植株體現(xiàn)了細胞的全能性(2011年高考山東卷)()2判斷下列有關(guān)細胞衰老、凋亡和癌變敘述的正誤。(1)細胞凋亡使細胞自主有序死亡，有利于生物內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定(2013年高考天津卷)()(2)原癌基因或抑癌基因發(fā)生多次變異積累可導致癌癥，因此癌癥可遺傳(2013年高考江蘇卷)()(3)成熟紅細胞衰老后控制其凋亡的基因開始表達(2013年高考四川卷)()(4)衰老細胞內(nèi)染色質(zhì)固縮影響DNA復制和轉(zhuǎn)錄(2012年高考山東卷)()(5)細胞凋亡是各種不利因素引起的細胞死亡(2012年高考山東卷)()(6)細胞凋亡受基因調(diào)控，不利于個體生長發(fā)育(2011年高考江蘇卷)()(7)細胞癌變導致細胞黏著性降

7、低，易分散轉(zhuǎn)移(2011年高考江蘇卷)()1細胞分化與全能性的比較細胞分化和細胞的全能性細胞分化和細胞的全能性知能拓展管家基因和奢侈基因(1)管家基因指所有細胞均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是維持細胞基本生命活動所必需的，如呼吸酶基因。(2)奢侈基因是指不同類型細胞特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予不同細胞特異的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。(3)細胞分化實質(zhì)：基因的選擇性表達：奢侈基因表達的結(jié)果：合成特定的蛋白質(zhì)(細胞分化分子水平的標志，如血紅蛋白合成意味著造血干細胞分化成紅細胞)。2干細胞及其在醫(yī)學上的應(yīng)用(1)概念：干細胞是一類具有自我更新和分化發(fā)育潛能的原始細胞。機體內(nèi)的各種細胞、組織和

8、器官都是由干細胞分化發(fā)育而來的。(2)類型及相互關(guān)系類型：干細胞分為3類：全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞。相互關(guān)系(以干細胞分化為紅細胞為例)： (3)醫(yī)學上的應(yīng)用：干細胞的研究為器官移植提供了新的思路，為癌癥、癲癇、糖尿病等疾病的根治帶來了希望。 方法指津與細胞生命活動有關(guān)的圖形解讀(1)、過程中，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生了穩(wěn)定性差異，這種變化叫做細胞分化。細胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生不同細胞、組織、器官，分別屬于不同的組織。(2)過程為一個細胞形成兩個細胞，這是細胞的分裂。過程為細胞的體積由小變大，這是細胞的生長。(3)三個細胞群的細胞都具有分裂能力，具有共同的特征：細胞壁薄、細胞質(zhì)濃

9、、細胞核大、液泡小或無。1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小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞C小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株D胡蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株解析：細胞具有發(fā)育成完整個體的潛能叫做細胞的全能性。種子萌發(fā)長成植株，發(fā)生了細胞分化，但沒有經(jīng)過細胞離體培養(yǎng)，故沒有體現(xiàn)出體細胞的全能性，A項不符合題意；骨髓造血干細胞形成各種血細胞，僅僅是細胞分化的過程，沒有完整個體的形成，體現(xiàn)不出細胞的全能性，B項不符合題意；花粉離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株，經(jīng)歷了細胞分化，體現(xiàn)的是花粉(生殖細胞)的全能性，沒有體現(xiàn)體細胞的全能性，C項不符合題意

10、；胡蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株，該過程既有細胞分化，又體現(xiàn)出體細胞的全能性，D項符合題意。答案：D1細胞衰老的特征“一大”：細胞核的體積增大；“一小”：細胞體積變??；“一多”：色素增多；“三低”：代謝速率、多種酶的活性、物質(zhì)運輸功能均降低。2細胞的凋亡、壞死與癌變比較細胞的衰老、凋亡和癌變細胞的衰老、凋亡和癌變3.癌細胞的主要特征(1)適宜條件下，無限增殖。(2)癌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化例如，體外培養(yǎng)中的正常的成纖維細胞呈扁平梭形，轉(zhuǎn)化成癌細胞后變成球形。(3)癌細胞的表面發(fā)生了變化由于細胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少，細胞間的黏著性顯著降低，導致癌細胞容易在體內(nèi)到處游走分散，進行分

11、裂、繁殖，形成腫塊。正常細胞相互接觸后，就會停止運動和增殖，即有接觸抑制現(xiàn)象。而癌細胞無接觸抑制現(xiàn)象，在培養(yǎng)條件下可生長成多層。3細胞癌變的機理(1)內(nèi)因：原癌基因和抑癌基因原癌基因是維持機體正?；顒铀匦璧幕颍诩毎至堰^程中它負責調(diào)節(jié)細胞周期，控制細胞生長和分裂的進程；而抑癌基因主要是阻止細胞不正常的增殖。抑癌基因和原癌基因共同對細胞的生長和分化起著調(diào)節(jié)作用。癌變是由原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變，導致細胞異常分裂，對這種異常分裂機體又無法阻止而造成的。(2)外因物理因素：紫外線、X射線及其他輻射能損傷細胞內(nèi)的DNA。化學因素：亞硝酸、堿基類似物等能改變核酸的堿基。生物因素：某些病毒的遺傳物

12、質(zhì)能影響宿主細胞的DNA。 特別提醒(1)癌細胞是一種只分裂而不能分化或畸形分化的細胞。 (2)放療、化療都可殺死部分癌細胞，同時正常體細胞也受到損傷，對人體副作用很大。早期癌癥可以通過手術(shù)治療，副作用較小。2(2012年高考山東卷)細胞衰老和凋亡對維持個體的正常生長發(fā)育及生命活動具有重要意義。下列敘述錯誤的是()A細胞普遍衰老會導致個體衰老B效應(yīng)T細胞可誘導靶細胞發(fā)生凋亡C細胞凋亡是各種不利因素引起的細胞死亡D衰老細胞內(nèi)染色質(zhì)固縮影響DNA復制和轉(zhuǎn)錄解析：本題主要考查了細胞衰老和凋亡的相關(guān)知識。多細胞生物個體的衰老是組成個體的細胞普遍衰老的過程，A正確；細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結(jié)束生

13、命的過程，效應(yīng)T細胞使靶細胞裂解死亡是機體主動進行的免疫過程，屬于細胞凋亡，B正確；各種不利因素引起的細胞死亡屬于細胞壞死，C錯誤；衰老細胞內(nèi)染色質(zhì)固縮后影響了DNA解旋，從而影響DNA復制和轉(zhuǎn)錄過程。答案：C細胞衰老、全能性及有關(guān)物質(zhì)毒性檢測的實驗設(shè)計1細胞衰老內(nèi)在因素的實驗探究及分析(1)實驗過程實驗一：分別在相同的條件下，體外培養(yǎng)胎兒、中年人和老年人的肺成纖維細胞，結(jié)果見下表： 實驗二：分別將鼠、雞、人和龜?shù)捏w細胞在體外進行培養(yǎng)，結(jié)果見下圖： 實驗三：(2)實驗分析實驗一說明細胞分裂能力隨著生物體的年齡增大而減弱。實驗二說明細胞分裂次數(shù)與物種的壽命有關(guān)，壽命越長的物種體細胞分裂的最高次數(shù)

14、越高。實驗三說明細胞核是決定細胞衰老的重要因素。特別提醒綜合上述三個實驗，說明生物的物種、年齡、細胞核是影響細胞衰老的內(nèi)在因素。2已經(jīng)分化的動物細胞全能性受到限制，但它的細胞核仍具有全能性設(shè)計實驗并證明如下：(1)方法步驟：從同一只母羊(A)身上取出乳腺上皮細胞分成兩組，編號為甲、乙。將甲組乳腺上皮細胞直接培養(yǎng)，觀察結(jié)果；將乙組乳腺上皮細胞核與另一只母羊(B)的去核卵細胞電激融合，觀察結(jié)果。將中發(fā)育形成的早期胚胎移植到第三只羊(C)的子宮內(nèi)，繼續(xù)發(fā)育，觀察最終結(jié)果。(2)實驗結(jié)果只有乙組乳腺上皮細胞核的全能性得以發(fā)揮，而甲組乳腺上皮細胞的全能性不能發(fā)揮。(3)實驗結(jié)論已經(jīng)分化的動物細胞全能性受

15、到限制，但它的細胞核仍具有全能性。3根據(jù)細胞癌變、畸形或死亡比例檢測有毒物質(zhì)的毒性主要步驟(1)配制動物細胞培養(yǎng)液，配制一系列濃度梯度的待測有毒物質(zhì)，分組后分別對應(yīng)添加。(2)選取正常的動物細胞分別進行培養(yǎng)。(3)一段時間后檢測各組中癌變細胞或畸形或死亡占所培養(yǎng)細胞的比例，推測物質(zhì)的毒性。3某醫(yī)院病理室為確診一患者的腫瘤是良性還是惡性，切取了一小塊腫瘤組織進行培養(yǎng)。請回答下列問題：(1)培養(yǎng)之前，腫瘤組織必須先用_等處理成單個細胞。(2)若開始培養(yǎng)時取一滴培養(yǎng)液觀察有100個腫瘤細胞，經(jīng)24小時培養(yǎng)后，取一滴稀釋100倍后再取一滴(設(shè)三次的“一滴”等量)觀察，發(fā)現(xiàn)有64個腫瘤細胞，此腫瘤的細胞

16、周期約_小時。(3)與正常細胞相比，在顯微鏡下看到明顯增多的細胞器是_(填兩項)。(4)某科研單位研制出一種新型藥物X，據(jù)說對此類腫瘤有良好的療效，請你設(shè)計一個方案加以驗證。解析：本題是一道對癌細胞的特點綜合分析應(yīng)用及實驗設(shè)計的題目，在解本題時應(yīng)注意：癌細胞能無限增殖，細胞表面及形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變；藥物療效實驗應(yīng)設(shè)計對照實驗，除藥物有無差別外，其他條件應(yīng)完全相同并適宜；癌變細胞的細胞周期與正常體細胞相似。答案：(1)胰蛋白酶(2)4(3)線粒體和核糖體(4)將相同的培養(yǎng)液分為相等的兩份，一份加藥物X，另一份不加；將等量的腫瘤細胞置于兩份培養(yǎng)液中；放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)，觀察腫瘤細胞生長狀況。

17、例1日本科學家山中伸彌的研究團隊報告，證實皮膚細胞經(jīng)過“基因直接重組”后可以轉(zhuǎn)化成為具有胚胎干細胞特性的細胞。他們所使用的方法都是利用病毒將四個基因送入皮膚細胞，促使普通的皮膚細胞重新發(fā)生分化，最后成為帶有胚胎干細胞性質(zhì)的細胞，稱為誘導式多功能干細胞。這項科學發(fā)現(xiàn)被美國時代周刊評為2007年十大科學發(fā)現(xiàn)之首，并且獲得了2012年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。山中伸彌的科學成果示意圖如下，下列相關(guān)敘述正確的是()細胞分化與細胞全能性細胞分化與細胞全能性A過程b是誘導式多功能干細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程B與皮膚細胞相比，經(jīng)過程a形成的誘導式多功能干細胞的全能性較低C山中伸彌的這一科學發(fā)

18、現(xiàn)糾正了動物細胞分化是“不可逆轉(zhuǎn)”的觀點D上述細胞中具有細胞周期的是誘導式多功能干細胞和神經(jīng)細胞解析細胞分化是細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，其實質(zhì)是基因選擇性表達的過程，其遺傳物質(zhì)一般不會發(fā)生變化，A項錯誤。過程a是細胞脫分化的過程，細胞脫分化形成的誘導式多功能干細胞具有胚胎干細胞的特性，屬于全能細胞，B項錯誤。過去有人認為動物細胞的“穩(wěn)定性差異是不可逆轉(zhuǎn)的”，山中伸彌的這一科學發(fā)現(xiàn)表明，已經(jīng)分化的成熟的動物細胞在一定條件下也是可以逆轉(zhuǎn)的，C項正確。神經(jīng)細胞是已經(jīng)分化成熟的體細胞，不再增殖，所以沒有細胞周期；誘導式多功能干細胞是全能性較高、分裂能力較強的細胞，具有細胞周期，D

19、項錯誤。答案C例2(2014年廈門模擬)下列對人體細胞生命歷程的描述，正確的是()A細胞生長：細胞體積增大，核糖體數(shù)量增加，染色體復制加快B細胞分化：細胞形態(tài)改變，遺傳物質(zhì)發(fā)生變異，功能趨向?qū)ｉT化C細胞衰老：細胞核體積變小，細胞膜通透性增大，色素積累增多D細胞凋亡：特定基因表達，合成新的蛋白質(zhì)，細胞自動結(jié)束生命解析染色體復制發(fā)生在細胞分裂過程中，不是發(fā)生在細胞生長過程中，A錯誤；細胞分化的機理是基因選擇性表達的結(jié)果，遺傳物質(zhì)不改變，B錯誤；細胞衰老是細胞核體積變大，細胞膜通透性減小，色素積累增多，C錯誤。答案D細胞的生命歷程細胞的生命歷程例3機體的免疫系統(tǒng)對核輻射損傷很敏感，主要表現(xiàn)在核輻射會

20、誘導免疫細胞凋亡。人白細胞介素18(IL18)能促進免疫細胞的增殖和分化，提高機體免疫功能。某科研小組開展了“IL18對核輻射誘導小鼠脾細胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下：選取若干實驗小鼠，隨機分成三組：組無輻射損傷；組輻射損傷(60Co照射，下同)；組先輻射損傷，1天后注射IL18。14天后分別取各組小鼠脾細胞進行體外培養(yǎng)，在培養(yǎng)了0 h、12 h、24 h、48 h后，進行細胞凋亡檢測，得到的細胞凋亡相對值如下表：影響細胞凋亡因素的實驗探究影響細胞凋亡因素的實驗探究 (1)選擇脾細胞作為本實驗材料，是因為脾臟是機體重要的_器官。已知IL18是一種淋巴因子，淋巴因子與 _都屬于免疫活性物質(zhì)

21、。 (2)細胞凋亡是由遺傳機制決定的_死亡。從表中數(shù)據(jù)可知，細胞凋亡相對值越小，說明發(fā)生凋亡的脾細胞數(shù)目越_；從_(填組別)兩組數(shù)據(jù)可知，IL18能夠抑制脾細胞凋亡。 (3)科研小組還設(shè)置了第組實驗，方法是先注射IL18，3天后進行輻射損傷，14天后的實驗操作同前三組。與第組相比，設(shè)置第組的目的是_。 (4)在作物育種中，可用60Co放出的射線使作物發(fā)生基因突變，從中篩選出優(yōu)良的變異類型，這種育種方法叫做_育種，其特點是_(至少答出兩點)。解析(1)脾臟是機體重要的免疫器官，含有免疫細胞；免疫活性物質(zhì)除淋巴因子外，還有抗體和溶菌酶等。(2)細胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中細胞凋亡的相對值

22、越小，表示發(fā)生凋亡的脾細胞數(shù)目越少。比較說明核輻射損傷加速小鼠脾細胞的凋亡，比較則說明IL18能抑制核輻射損傷對小鼠脾細胞凋亡的影響。(3)第組實驗與第組實驗的不同是先注射IL18再進行核輻射損傷處理，其目的是比較核輻射前注射IL18與核輻射后注射IL18對抑制脾細胞凋亡的影響。(4)用射線照射誘發(fā)基因突變，人工篩選后獲得所需要的優(yōu)良品種，這屬于誘變育種，依據(jù)的原理是基因突變，其優(yōu)點是能提高變異的頻率，大幅度改良某些性狀，從而加速育種的進程；缺點為變異的方向是不定向的，且有利的個體不多，需大量處理實驗材料。答案(1)免疫抗體(或溶菌酶)(2)編程性(或程序性)少(3)比較核輻射前后注射IL18對抑制脾細胞凋亡的影響(4)誘變(或輻射)提高變異頻率，加速育種進程；變異不定向，盲目性大；優(yōu)良變異類型少(答出兩點即可)