4.3细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

第3课细胞的分化、衰老、凋亡和癌变,考点一细胞的分化与细胞的全能性【必备知识回顾】1.细胞分化：(1)概念：在个体发育中，由_细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生_的过程。,一个或一种,稳定性,差异,(2)过程图解：,(3)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中_不同(如图)，即基因的_。,遗传,信息的执行情况,选择性表达,(4)特点。普遍性：是生物界_的生命现象。持久性：细胞分化贯穿于生物体的_进程中，在_达到最大限度。稳定性和不可逆性：一般来说分化了的细胞将一直保持_的状态，直到死亡。,普遍存在,整个生命,胚胎时期,分化后,(5)结果。分子水平的变化：_种类不同_种类不同。细胞水平的变化：细胞_的变化，逐渐失去分裂能力。组织器官水平的变化：产生不同类型的细胞构成不同的_。,mRNA,蛋白质,形态、结构和生理功能,组织和器官,(6)意义。是生物_的基础。使细胞趋向专门化，有利于提高各种_的效率。,个体发育,生理功能,2.细胞分裂与细胞分化：,数目,种类,种类,数目,3.细胞的全能性：(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成_的潜能。(2)基础：每个细胞中有发育成生物体所需要的_。,完整个体,全套,遗传信息,(3)动物细胞和植物细胞全能性的差异。已分化的动物细胞的_具有全能性，在一定的条件下经过培养只能形成细胞群。植物细胞在一定的条件下经过培养可以形成植物体。,细胞核,(4)全能性高低的比较。受精卵卵细胞(精子)体细胞(同种生物)。植物体细胞动物体细胞。,4.【教材易漏知识】必修1P120“与社会的联系”：为什么可利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官？提示：因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。,【特别提醒】对细胞全能性及分化理解的三点提醒(1)种子萌发、壁虎断尾再生均不能表现细胞的全能性，因为它们的起点不是一个细胞，后来也没有产生新个体。,(2)同一个体的不同体细胞形态、结构不同的根本原因是基因的选择性表达，而不是遗传物质的不同。同一个体的所有细胞来自同一细胞的有丝分裂。(3)一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。,【核心素养提升】【典例示范】(2016全国卷)在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是()A.细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献B.哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞C.细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果D.通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株,【素养解读】本题主要考查的核心素养是科学思维，具体表现在两个角度：,【解析】选B。本题主要考查细胞分裂与分化及植物组织培养的有关知识。A项，细胞通过有丝分裂将自己的遗传物质进行复制后平均分配到两个子细胞中去，维持了生物性状的遗传，故正确。B项，哺乳动物造血干细胞属于分化程度低的细胞，故错误。C项，同一生物不同细胞内遗传物质相同，形态功能不同是因为细胞,内遗传物质中基因的表达不同，故正确。D项，高度分化的叶肉细胞仍具有发育的全能性，经过组织培养叶肉细胞可以发育成完整植株，故正确。,【母题变式】变式1图形转换下图表示人体内干细胞的增殖分化，据图分析如下：,(1)干细胞与白细胞的基因型_(填“相同”或“不同”)，原因是_。(2)干细胞与白细胞合成的mRNA和蛋白质的种类_(填“相同”或“不同”)，原因是_。,相同,白细胞由干细胞通过有丝分裂,和分化形成,不同,基因的选,择性表达,变式2结果分析【典例示范】D项的实现需经过脱分化和再分化，第二步_(填“需要”或“不需要”)光照，原因是_。,需要,再分化形成芽叶，叶绿素的形成需要光照,【方法规律】判断细胞分化的技巧(1)分化后细胞的“一同、二不同”。一同：遗传物质(DNA)相同；二不同：mRNA和蛋白质不同。,(2)细胞分化后的两个标志。分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。细胞水平：细胞形态、结构发生改变。,【高考角度全练】角度一细胞分化的特点、实质1.(2014全国卷)同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是(),A.二者所处的细胞周期不同B.二者合成的特定蛋白不同C.二者所含有的基因组不同D.二者核DNA的复制方式不同,【解析】选B。本题主要考查细胞分化的概念及实质。A项中，神经细胞与肌细胞都是高度分化的细胞，通常没有分裂能力，不存在细胞周期，错误。B项中，细胞分化是基因选择性表达的结果，在不同类型的细胞中表达的基因不一样，也就是合成的特定蛋白不同，正确。C项中，同一动物个体不同类型的体细胞都来自一个受精卵的有丝分裂，细胞分化过程中遗传物质不会,发生改变，所以基因组是相同的，错误。D项中，DNA复制方式都是半保留复制，发生在细胞分裂的间期，神经细胞与肌细胞不分裂，核DNA不复制，错误。,2.(2015江苏高考)如图所示为来自同一人体的4种细胞，下列叙述正确的是()世纪金榜导学号14120085,A.因为来自同一人体，所以各细胞中的DNA含量相同B.因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同C.虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同D.虽然各细胞的生理功能不同，但吸收葡萄糖的方式相同,【解题指南】隐含信息：神经细胞、卵细胞、白细胞和小肠上皮细胞来自同一人体，它们是由受精卵细胞分裂和分化形成的。,【解析】选C。本题主要考查对细胞分化的理解及图形的识别能力。A项，卵细胞的核DNA数量是其他体细胞核DNA数量的一半，故错误。B项，除卵细胞外，其他体细胞携带的基因相同，由于基因的选择性表达，各细胞的形态和功能不同，故错误。C项，各细胞中含量最多的化合物都是水，故正确。D项，开始肠腔中葡萄糖的浓度高于小肠上皮细胞中的葡萄糖浓度，此时葡,萄糖进入小肠上皮细胞仅需要载体，不需要消耗能量，这种运输方式称为协助扩散；当肠腔中葡萄糖的浓度低于小肠上皮细胞中的葡萄糖浓度时，才消耗能量，这时葡萄糖以主动运输的方式进入小肠上皮细胞，而其他三种细胞都是靠主动运输的方式吸收葡萄糖，故错误。,角度二细胞的全能性3.(2016海南高考)下列关于植物细胞的叙述，错误的是()A.高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能B.植物细胞在有氧条件下的呼吸终产物与无氧条件下的不同,C.种子胚根和胚芽中的所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的D.叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化的结果,【解题指南】解答本题需要注意两点：(1)比较植物细胞的有氧呼吸与无氧呼吸过程。(2)理解植物细胞具有全能性的含义。,【解析】选A。本题主要考查植物细胞的细胞呼吸、细胞全能性与细胞分化。A项，任何植物细胞都具备发育成完整植株的潜能，即具有全能性，故错误。B项，植物细胞在有氧条件下的呼吸终产物是CO2和H2O，无氧条件下的呼吸终产物是乳酸或CO2和酒精，故正确。C项，受精卵先进行有丝分裂，然后分化形成胚(胚根、,胚轴、胚芽和子叶)，故正确。D项，叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上不同，它们都是由受精卵经过分裂分化形成的，故正确。,4.(2018长沙模拟)下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是()A.分化的细胞在生物体内其全能性不能表达B.卵细胞属于未分化的细胞，分裂能力强，全能性高C.离体培养的植物细胞能表现出全能性D.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高,【解析】选B。植物细胞只有在离体的条件下，才能表现出细胞全能性，A、C正确。卵细胞属于高度分化的细胞，不能分裂，但仍具有较强的全能性，B错误；不同细胞的全能性不同，一般来说，分化程度越低的细胞，分裂能力越强，全能性越高。受精卵是未分化的细胞，在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高，D正确。,【易错提醒】本题易错选A，不选B。出错的原因包括以下两个方面：(1)忽视了细胞全能性表现的条件之一是离体条件，在生物体内的细胞由于受到生物体的调控，分化成一定形态结构和生理功能的细胞，不能表现出全能性。,(2)误认为卵细胞是未分化的细胞。卵细胞是高度分化的细胞，失去分裂能力，但是受精后或在某些特定条件下恢复分裂能力，进而发育成完整个体。,【加固训练】1.(2018太原模拟)以下不能说明细胞全能性的实验是()A.将诱变处理的番茄种子培育成植株B.将紫罗兰的叶肉细胞培育成植株C.将番茄与马铃薯细胞融合并培育成植株D.将转基因的棉花细胞培育成植株,【解析】选A。将种子培育成植株，是由生殖器官发育成个体，没有体现细胞的全能性；将紫罗兰的叶肉细胞培育成植株、将番茄与马铃薯细胞融合并培育成植株、将转基因的棉花细胞培育成植株都是由一个细胞发育成新个体，体现了细胞的全能性。,2.(2018淄博模拟)下图为某哺乳动物红细胞的形成过程示意图，据图分析回答：,(1)由造血干细胞形成系列幼红细胞的过程称为_，这是细胞内_的结果，通常情况下，某个体所有造血干细胞的遗传信息完全相同，原因是_。(2)血红蛋白的合成过程为_，图中能合成血红蛋白的细胞有中幼红细胞和_。,(3)研究发现，某毒素只能与染色质结合，导致染色质中的DNA不能解旋。在该毒素作用下，造血干细胞内的_过程受阻，从而使造血干细胞停留在细胞分裂的_。,【解析】(1)由造血干细胞形成系列幼红细胞的过程称为细胞分化，其实质是基因的选择性表达；由于造血干细胞都是来自同一个细胞的有丝分裂，因此某个体所有造血干细胞的遗传信息完全相同。(2)蛋白质是经过翻译过程形成的；由题图可知，图中能合成血红蛋白的细胞有中幼红细胞和晚幼红细胞、网织红细胞。,(3)解旋过程发生在DNA分子的复制和转录过程中，某毒素能与染色质结合，导致染色质中的DNA不能解旋，因此在该毒素作用下，造血干细胞内的核DNA的复制和转录(或染色质复制和核DNA的转录)过程受阻，而DNA的复制和转录都发生在分裂间期，因此这会使造血干细胞停留在细胞分裂的间期。,答案：(1)细胞分化基因选择性表达造血干细胞都是来自同一个细胞的有丝分裂(2)翻译晚幼红细胞、网织红细胞(3)核DNA的复制和转录(或染色质复制和核DNA的转录)间期,考点二细胞的衰老、凋亡与癌变【必备知识回顾】1.细胞的衰老：(1)个体衰老与细胞衰老的关系。单细胞生物的细胞衰老或死亡_(填“是”或“不是”)个体的衰老或死亡。,是,多细胞生物个体衰老的过程也是组成个体的细胞_的过程。,普遍衰老,(2)细胞衰老的特征。代谢的变化：,水分,多种酶的活性,呼吸速率,物质运输,色素,细胞核的变化：细胞核体积_核膜_染色质_，染色_,增大,内折,收缩,加深,(3)细胞衰老的原因。外因：自由基学说，细胞代谢产生的自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的_。内因：端粒学说。端粒：染色体两端的_。端粒的变化：在细胞分裂时_。,特殊DNA序列,端粒损伤,生物分子,2.细胞凋亡：(1)概念：由_所决定的细胞自动结束生命的过程。(2)实质：_控制的细胞编程性死亡。,基因,基因,(3)类型。个体发育中细胞_性死亡。成熟个体细胞的_。被病原体感染的细胞的_。,编程,自然更新,清除,3.细胞凋亡的意义：(1)保证多细胞生物体完成正常_。(2)维持内部环境的_。(3)抵御外界各种因素的_。,发育,稳定,干扰,4.细胞的癌变：(1)癌细胞的特征：,无限增殖,球形,糖蛋白,分散转移,(2)细胞癌变的原因：,内因：原癌基因和抑癌基因发生突变。外因：致癌因子的类型与实例(连线)：,(3)原癌基因与抑癌基因的作用。原癌基因：主要负责调节_，控制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因：主要是阻止细胞_。,细胞周期,不正常的增殖,【特别提醒】关于细胞衰老、凋亡的三点提醒(1)并非衰老的细胞内所有的酶活性都降低，如与细胞衰老有关的酶在衰老的细胞中活性会升高。,(2)细胞衰老、凋亡都是细胞正常的生命活动，对机体均是有利的，如果细胞不能正常的衰老、凋亡，就会变成癌细胞。(3)细胞的衰老、凋亡都是基因控制的细胞行为，与基因的选择性表达有关，其遗传物质不变。,【核心素养提升】【典例示范】(2015全国卷)端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是(),A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNAD.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长,【素养解读】本题主要考查的核心素养是生命观念和科学思维，具体表现在三个角度：,【解析】选C。本题考查染色体的结构及端粒酶的作用。每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒，故A错误，C正确。在细胞中端粒酶是负责端粒的延长的一种酶，是基本的核蛋白逆转录酶，可将端粒DNA加至真核细胞染色体末端，故B错误。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸，故D错误。,【母题变式】变式1细胞分化原理的理解由端粒酶的成分与功能分析，端粒酶中的蛋白质应为_酶，原因是_。,逆转录,该酶催化的反应以自身的RNA为,模板合成端粒DNA的一条链,变式2细胞分化与生活的联系(1)根据端粒学说，你认为应如何延缓细胞的衰老？提示：提高端粒酶的活性。(2)对癌症患者，应如何抑制癌细胞的增殖？提示：抑制端粒酶的活性。,【高考角度全练】角度一细胞的衰老1.(2016海南高考)下列关于人体细胞的叙述，错误的是()A.人的正常体细胞的分裂次数是有限的B.自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老C.细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除D.衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的,【解题指南】(1)隐含信息：蛋白质活性降低引起细胞生命活动减弱是细胞衰老的原因之一。(2)关键知识：衰老细胞的特点、细胞不能无限增殖、溶酶体的功能。,【解析】选D。本题主要考查细胞衰老的特点。A项，人的正常体细胞的分裂次数是有限的，细胞会随着分裂次数的增加而逐渐衰老，故正确。B项，自由基产生后，攻击蛋白质，可以使蛋白质活性下降，引起细胞衰老，故正确。C项，溶酶体中含有酸性水解酶，可以分解清除衰老的细胞器，故正确。D项，细胞衰老的特征之一是细胞内水分减少，细胞新陈代谢速率减慢，故错误。,角度二细胞的凋亡2.(2015海南高考)关于细胞凋亡的叙述，错误的是()A.细胞凋亡受细胞自身基因的调控B.细胞凋亡也称为细胞编程性死亡C.细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中D.被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除,【解析】选C。本题考查细胞凋亡的有关知识。细胞凋亡受细胞自身基因的调控，是正常的细胞生命活动，也称为细胞编程性死亡，A项、B项正确；细胞凋亡可出现在个体发育全过程中，C项错误；被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡完成的，D项正确。,角度三细胞的癌变3.(2016天津高考)在培养人食管癌细胞的实验中，加入青蒿琥酯(Art)，随着其浓度升高，凋亡蛋白Q表达量增多，癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是()世纪金榜导学号14120086,A.为初步了解Art对癌细胞的影响，可用显微镜观察癌细胞的形态变化B.在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art，可确定Art能否进入细胞C.为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，要设置不含Art的对照实验D.用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠，可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡,【解题指南】解答本题需要注意三点：(1)明确青蒿琥酯与癌细胞凋亡的关系。(2)理解同位素标记法的作用。(3)正确设计对照实验，分清实验组和对照组。,【解析】选D。本题主要考查细胞癌变、凋亡、生物实验设计。A项，癌变的细胞形态结构发生了显著变化，这些变化可用显微镜观察到，故正确。B项，用放射性同位素标记Art，在癌细胞培养液中加入该物质后，根据放射性位置可以确定Art能否进入细胞，故正确。C项，生物实验设计一般要遵循对照原则，在检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响时，要设置含Art的实验组和,不含Art的对照组，使实验结果更有说服力，故正确。D项，凋亡蛋白Q属于蛋白质，用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠，会在鼠的消化道里被消化分解成氨基酸而失去功能，故错误。,角度四细胞的衰老、凋亡和癌变综合4.(2017江苏高考)下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述，错误的是()A.细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱B.衰老细胞中各种酶的活性显著降低C.细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定D.癌细胞无接触抑制特征,【解析】选B。细胞分化程度越高，细胞分裂能力就越弱，A项正确；衰老细胞内多种酶的活性降低，不是所有酶的活性都降低，与细胞衰老相关的酶的活性升高，B项错误；细胞凋亡指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的、有序的死亡，是细胞为更好地适应生存环境而主动发生的一种死亡过程，C项正确；,癌细胞细胞膜表面的糖蛋白很少，癌细胞可以无限增殖，无接触抑制特征，D项正确。,【方法技巧】细胞衰老特征的判断之“一多、一少、一大、两低”一多：细胞内色素逐渐积累增多。一少：细胞内水分减少。一大：细胞核体积增大，染色质收缩，染色加深。两低：细胞膜的物质运输功能降低。多种酶活性降低代谢速率减慢。,【加固训练】1.(2018洛阳模拟)下图表示蝌蚪变态发育成青蛙的过程，蝌蚪尾部逐渐消失(),A.与尾部细胞衰老、坏死有关B.与尾部细胞中染色体数的改变有关C.与激素调节无关，和神经调节有关D.与尾部细胞中遗传信息的程序性表达有关,【解析】选D。蝌蚪发育过程中尾部消失属于细胞凋亡，A错误；细胞凋亡与基因的程序性表达有关，不是染色体变异的结果，B错误，D正确；蝌蚪发育过程中，体内激素种类和含量不断变化，主要与生长激素和甲状腺激素有关，C错误。,2.(2018承德模拟)细胞癌变过程中不会发生()A.细胞中核DNA结构发生改变B.细胞黏着性下降、易分散转移C.细胞膜上蛋白质种类和数量改变D.细胞水含量减少、酶活性降低,【解析】选D。细胞癌变的本质是基因突变，因此细胞中核DNA结构发生改变，A不符合题意；癌细胞表面糖蛋白减少，因此细胞黏着性下降、易分散转移，B不符合题意；癌细胞功能变化，因此细胞膜上蛋白质种类和数量改变，C不符合题意；细胞水含量减少、酶活性降低是细胞衰老的特征，D符合题意。,3.(2018唐山模拟)北大生命科学院教授邓宏魁团队使用4个小分子化合物的组合，把成年鼠的体细胞逆转为“多潜能性干细胞”。它为未来应用再生医学治疗重大疾病带来了新的可能，但是这种诱导是否会引发肿瘤或其他安全性问题还没有解决。回答下列问题：,(1)干细胞是指动物和人体内保留着的少数具有_的细胞。(2)该团队利用这种干细胞培育出多只健康的小鼠。干细胞分化过程中，随着细胞体积增大，其_减小，从而限制了细胞的长大。干细胞分化产生的各种体细胞核遗传信息相同的原理是_。,(3)如果4个小分子化合物是核糖核苷酸。采用32P对尿嘧啶核糖核苷酸进行标记，可检测到放射性的具膜细胞器为_，观察该细胞器可以使用_染色。,(4)如果这种诱导引发肿瘤，与正常体细胞相比，癌细胞具有的特征包括_(多选)。A.细胞膜上的糖蛋白减少B.细胞膜上的甲胎蛋白(AFP)减少C.含有的基因组与体细胞相同D.细胞生长、分裂迅速,【解析】(1)干细胞是指动物和人体内保留着的少数具有分裂和分化能力的细胞，其分裂能力较强，分化程度较低。(2)细胞分化过程中，细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低，这种关系限制了细胞的长大。,干细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平均分配到两个子细胞中，保持了遗传物质的稳定性。(3)32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料，动物细胞的线粒体中含DNA，能转录生成RNA，故可检测到放射性，线粒体可用活性染色剂健那绿染成蓝绿色。,(4)癌细胞的细胞膜上糖蛋白减少，导致癌细胞容易分散和转移，细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，产生甲胎蛋白(AFP)等物质，因此甲胎蛋白含量增加，由于发生基因突变，癌细胞中的遗传物质发生改变，转变成不受机体控制的恶性增殖细胞，其含有的基因组与体细胞不完全相同；癌细胞代谢旺盛，细胞生长、分裂迅速。所以A、D正确。,答案：(1)分裂和分化能力(2)相对表面积干细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平均分配到两个子细胞中(3)线粒体健那绿染液(4)A、D,科学探究系列设计实验步骤【模板构建】【典例】端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关，请完成下面的探究实验。,(1)实验目的：探究端粒酶与细胞癌变的关系。(2)实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。,(3)实验步骤：(4)结果预测及分析：若A组比B组增殖代数减少，则说明端粒酶与细胞癌变(连续分裂)有关；若A组仍然无限增殖，则说明端粒酶与细胞癌变(连续分裂)无关。,【解析】根据实验目的“探究端粒酶与细胞癌变的关系”可知本实验的变量是“端粒酶活性的有无”，据此可以确定实验组和对照组。对照实验的基本思路是：分组编号，将癌细胞分成A、B两组；实验处理，A组加入端粒酶抑制剂，B组不加；培养，在相同且适宜的条件下进行培养；结果观察，记录并比较A、B两组的增殖代数(分裂次数)。,答案：(3)将癌细胞平均分成A、B两组，分别加入等量的细胞培养液；A组加入适量端粒酶抑制剂，B组加入等量的细胞培养液；在