北京市第四中学高中生物 细胞的分化、衰老、癌变和凋亡学案 新人教版必修1.doc

细胞的分化、衰老、癌变和凋亡【学习目标】1、理解细胞分化的概念、原因及意义。2、了解细胞衰老的特征、了解细胞凋亡和细胞坏死的区别。3、理解癌细胞的主要特征和致癌因子。4、举例说明细胞全能性的概念、原因，全能性的大小、意义及应用。【要点梳理】要点一、细胞分化1、 细胞分化的概念 【高清课堂：细胞的分化、衰老、癌变和凋亡 395723 细胞分化的概念 】（1）相同来源的细胞形态、结构和功能发生稳定性差异的过程（2）细胞分化的结果形成了不同组织和器官（3）细胞分化发生在整个生命过程，胚胎期达到最大限度（4）分化的细胞遗传物质并没有改变，细胞分化是基因选择性表达的结果（5） 理论上讲，高度分化的细胞具有全能性2、细胞分化的特点（1） 持久性：细胞分化发生在整个生命过程中，在胚胎时期达到最大限度。（2） 不可逆性：受精卵可以分化为体细胞，但是体细胞不能再回到未分化的受精卵的状态。（3） 普遍性：不论高等生物还是低等生物都会发生细胞分化。（4） 差异性：高等生物细胞比低等生物细胞的分化更显著，动物细胞比植物细胞的分化更显著。单细胞生物和多细胞生物的分化形式不同：单细胞生物的细胞分化不表现为细胞间的差异，而是在生活史中有规律地发生形态和生理上的阶段性变化；多细胞生物通过细胞分化形成特定形态、结构和功能的组织、器官，各自完成特定的功能。3、细胞分裂与细胞分化的区别与联系：细胞分裂细胞分化原因细胞表面积和体积发展不平衡；细胞核与细胞质发展不平衡；增殖的需要基因的选择性表达结果生成相同的细胞生成不同的细胞意义促进多细胞个体的形成、生长和发育的需要单细胞生物形成新个体的需要组织、器官的形成组织、器官的修复特性局部性；周期性持久性；不可逆性普遍性；差异性关系细胞分裂是细胞分化的基础，细胞分裂产生了相同细胞的后代，细胞分化是相同细胞的后代发生了形态、结构和生理功能上的差异。生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成不同的细胞、组织，这是基因在特定的时间和空间条件下选择表达的结果。细胞分裂只是增加了细胞数量，细胞分化形成了具有特定形态、结构和功能的组织和器官，没有细胞的分化，多细胞生物不可能正常发育4、细胞的全能性及其全能性表达的条件（1）细胞全能性细胞全能性概念：细胞全能性是指高度分化的细胞具有形成完整个体的潜能。具有全能性的细胞种类：受精卵、生殖细胞和已分化的体细胞均具有全能性。细胞具有全能性的原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。同一个体的每一个已分化的体细胞都由受精卵经有丝分裂而来，体细胞核内基因与受精卵一样，因此都具有全能性。全能性表达由易到难的顺序为：受精卵生殖细胞体细胞；植物细胞动物细胞。全能性表达的标志：细胞形成了完整的个体。（2）全能性表达需要的条件离体。生物体内的活细胞尽管具有全能性，但受基因选择性表达的调控，一般都要进行定向的、不可逆转的细胞分化，不能表现其全能性。适宜的营养、适应的环境条件、植物激素（生长素和细胞分裂素）。（3）细胞分化与全能性细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高。要点二、细胞衰老和凋亡1、对细胞衰老的理解（1）细胞衰老的特征 细胞核：体积增大，染色加深，核膜内折形态结构上的变化 染色质：凝聚收缩，碎裂，溶解 细胞膜：黏度增加，流动性降低 细胞质：色素积累，空泡形成 dna：从总体上看dna的复制和转录在细胞衰老时均受抑制，但个别基因可能会被异常激活 rna：含量降低 分子水平上的变化 蛋白质：合成减弱，稳定性降低，易断裂 酶：活性降低，部分或完全失活 脂质：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间交联，膜的流动性降低 通过以上总结说明：衰老细胞的结构使细胞行使正常功能的能力降低，从分子水平上看，有利的功能分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。（2）个体衰老与细胞衰老关系的辨析生物种类关系单细胞生物细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡多细胞生物细胞水平：生物体内的细胞不断更新，既存在幼稚的细胞，也存在衰老或走向死亡状态的细胞个体水平：个体衰老过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程2、对细胞凋亡的理解（1）有利于消除多余细胞。在胚胎发育至某阶段时，特定区域的细胞（群）就会发生自然凋亡，清除这些“多余”的细胞有利于器官的发生。人的肢体发育中，早期的手和足形似铲子，只有当某些多余细胞凋亡后，才能形成正常的指和趾。（2）有利于清除无用细胞。如蝌蚪变成青蛙，尾的细胞凋亡退化。（3）有利于清除发育不正常的细胞。（4）有利于清除有害细胞。如某些被病毒感染的细胞和一些肿瘤细胞可以通过细胞凋亡的方式消除，作为自身的一种保护机制。（5）有利于清除已完成正常使命的衰老细胞。人的红细胞分化成熟后是无核有功能的细胞，可存活120d，然后自然死亡。（6）维持器官、组织和细胞数目的相对平衡。细胞凋亡是细胞增殖的相反过程，两者既对立又统一，相互协调。3、细胞凋亡与细胞坏死的区别区别点细胞凋亡细胞坏死起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤范围多为单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞膜内陷破损细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解细胞体积固缩变小肿胀变大调节过程受基因调控被动进行炎症反应不释放细胞内容物，无炎症反应释放细胞内容物，引发炎症要点三、细胞癌变【高清课堂：细胞的分化、衰老、癌变和凋亡 395723 细胞的癌变】1、癌细胞及其主要特征（1）癌细胞有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。（2）癌细胞的主要特征在适应的条件下，癌细胞能够无限增殖。在人的一生中，体细胞一般能够分裂5060次，而癌细胞却不受限制，它们迅速地生长、分裂，无限增殖。癌细胞的形态结构发生显著变化。例如，体外培养的正常的纤维细胞呈扁平梭形，当这种细胞转变成癌细胞后就变成球形了。癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。2、致癌因子（1）癌变的原因：引起细胞癌变的致癌因子外因。致癌因子可以分为三类：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。细胞发生癌变的自身原因内因。人和动物的染色体上本来就存在着与癌有关的基因：原癌基因和抑癌基因。原癌基因和抑癌基因原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂过程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。两者共同调控细胞周期。原癌基因和抑癌基因正常发挥作用对维持细胞的正常生长、分裂和分化有重要意义。癌变的机理失去抑制作用 不能控制 （致癌因子的作用）突变抑癌基因正常细胞癌细胞突变不受控制，恶性增殖癌基因原癌基因（2）防止癌变的策略： 尽量避免接触物理的、化学的、病毒的等致癌因子。 注意增强体质，保持心态健康，养成良好的生活习惯，从多方面积极采取防护措施。【典型例题】类型一： 细胞分化例1、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小鼠骨髓造干细胞形成各种血细胞c小麦花粉经离体培养发育志单倍体植株d胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株【答案】d【解析】玉米种子萌发长成植株的过程发生了细胞分化，但是不能体现细胞全能性，因为其是有性生殖的过程；小鼠骨髓瘤造血干细胞形成各种细胞的过程发生了细胞分化，但不能发育成个体，不能体现细胞全能性；小麦花粉是生殖细胞，经离体培养发育成单倍体植株体现了生殖细胞的全能性而不能体现体细胞的全能性；胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株发生了细胞分化，体现了体细胞全能性。【总结升华】本题考查了对细胞分化和细胞全能性的理解。【举一反三】：【变式一】下列能说明某细胞已经发生分化的是（ ）a进行atp的合成 b进行mrna的合成c存在血红蛋白 d存在纤维蛋白原基因【答案】c【解析】所有活细胞里都要进行atp合成，这不能说明细胞已分化，a项错误；活细胞都要进行蛋白质的合成，这个过程需要mrna的合成，所以b项错误；血红蛋白只存在于红细胞中，是基因选择性表达的结果，属于细胞分化，c项正确；纤维蛋白原基因存在于该生物所有细胞中，只是有的表达有的不表达的区分，所以存在这个基因不能说明细胞分化，d项错误。【变式二】下列关于细胞分化的说法错误的是 （ ）a细胞分化发生在生物体的整个生命进程中b细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象c细胞分化仅发生在胚胎时期d细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程【答案】c【变式三】下列不属于细胞分化特点的是（ ） a. 持久性 b. 稳定性 c. 仅发生于胚胎发育的早期 d. 不可逆性【答案】c类型二：细胞衰老和调亡 例2、关于细胞凋亡的叙述，不正确的是 （ ） a细胞凋亡就是细胞坏死b细胞凋亡发生在生命的各个时期c红细胞白细胞的正常死亡就是属于细胞凋亡d细胞编程性死亡，是由基因决定的自动结束生命的过程【答案】a【解析】细胞凋亡是正常的死亡，细胞坏死不是正常的死亡。【总结升华】本题考查对细胞凋亡概念的理解。【举一反三】：【变式一】关于生物个体衰老和细胞衰老的关系中，说法正确的是( ) a个体衰老导致细胞衰老b细胞的普遍衰老导致生物个体的衰老c年幼个体中很少有衰老和凋亡的细胞d老年个体几乎没有幼嫩的细胞【答案】b【变式二】下列细胞中细胞凋亡的速率最高的是( ) a白细胞 b红细胞 c心肌细胞 d癌细胞 【答案】a【变式三】在蝌蚪发育成蛙的过程中，对尾部消失起主要作用的细胞器是( )a溶酶体b中心体c线粒体d高尔基体【答案】a类型三： 细胞癌变例3、下列有关细胞癌变的叙述，正确的是( ) a基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传b石棉和黄曲霉素是不同类型的致癌因子c人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用d癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓【答案】c【解析】发生基因突变的细胞不一定是生殖细胞，如果基因突变不是发生在生殖细胞，一般都不会遗传给下一代；石棉和黄曲霉毒素都是化学致癌因子；癌变细胞的遗传物质发生改变使其代谢活动比正常细胞旺盛且酶活性不会降低；人体免疫系统除具有防御功能外，还具有监控和清除的功能：监控并清除体内已经衰老细胞及其他因素而破坏的细胞，以及癌变的细胞，从而维持稳态。【举一反三】：【变式一】下列叙述中不属于癌细胞特征的是（ ）a癌细胞在适宜的条件下只能分裂5060次b癌细胞能够无限增殖c癌细胞的形态结构发生了变化d癌细胞彼此之间的附着性减小，导致在机体内分散和转移【答案】a【变式二】人和动物细