第3讲细胞的分化衰老凋亡与癌变

第3讲__细胞的分化、衰老、凋亡与癌变[考纲导学]1.细胞的分化(Ⅱ)2.细胞的全能性(Ⅱ)3.细胞的衰老和凋亡及与人体健康的关系(Ⅱ)4．癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)知识梳理|夯实高考双基回扣教材一、细胞的分化1．定义：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。2．时间：发生在整个生命进程，胚胎时期达到最大限度。3．结果：形成特定形态、结构和功能的组织和器官。4．特点：稳定性、持久性、普遍性和不可逆性。5．意义：①是生物个体发育的基础；②使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。6．实质：基因的选择性表达。7．标志(1)分子水平：合成某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。(2)细胞水平：形成不同种类的细胞。二、细胞的全能性1．定义：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。2．原因：生物体的每个细胞都含有本物种的全套遗传物质。3．细胞全能性表现的条件(1)离体；(2)提供适宜的营养、激素及环境条件。三、衰老与凋亡1．衰老(1)个体衰老与细胞衰老的区别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①细胞水平：生物体内的细胞不断更新，同时在幼嫩的细胞、衰老或走向死亡状态的细胞②个体水平：个体衰老过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程(2)细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。[记忆技巧]细胞衰老的特征归纳起来为“一大”细胞核的体积增大、“一小”细胞体积变小、“一多”色素增多、“三低”代谢速率、多种酶的活性、物质运输能力均降低。2．凋亡与坏死(1)细胞凋亡(细胞编程性死亡)①定义：由基因决定的细胞自动结束生命的过程。②机制：受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。③类型：a.细胞正常的自然更新。b．被病原体感染的细胞的清除。c．正常发育过程中的细胞程序性死亡。④意义：a.保证多细胞生物体完成正常发育。b．维持内部环境的稳定。c．抵御外界各种因素的干扰。(2)细胞坏死：在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损伤或中断引起的细胞损伤和死亡，如股骨头坏死、早衰等。3．细胞癌变(1)定义：受致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。(2)癌变细胞的特点①适宜条件下，能够无限增殖；②形态结构发生了改变，由各种各样的形态变成球形；③细胞表面糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，容易在体内分散和转移。(3)癌变机理①内因：原癌基因和抑癌基因发生突变。②外因a．物理致癌因子：紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA。b．化学致癌因子：亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基。c．病毒致癌因子：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。基础自测1．判断(1)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞的膜蛋白的种类和数量相同。(×)(2)造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是可逆的。(×)(3)正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长。(×)(4)胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因。(√)(5)癌变前后，细胞的形态和结构有明显差异。(√)(6)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。(×)(7)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。(√)(8)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。(×)(9)衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录。(√)(10)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。(×)2．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．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株【答案】D3．(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【解析】人的正常体细胞最大分裂次数为50次，A项正确；自由基攻击蛋白质可引起细胞衰老，B项正确；细胞中衰老的细胞器会被溶酶体清除，C项正确；衰老细胞代谢速率减慢，D项错误。【答案】D网络记忆重点突破|领悟高考方向重点1细胞的分化与全能性[典例导悟1]某实验室做了下图所示的实验研究，下列相关叙述正确的是()甲小鼠的纤维母细胞eq\o(→,\s\up10(诱导基因),\s\do15(a))诱导干细胞eq\o(→,\s\up10(b),\s\do1())肝细胞、神经细胞、上皮细胞等A．肝细胞、神经细胞、上皮细胞等细胞中都有与细胞癌变有关的基因B．与纤维母细胞相比，经过程a形成的诱导干细胞的全能性较低C．过程b是诱导干细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性差异的过程D．上述细胞中具有细胞周期的是诱导干细胞和神经细胞【解析】本题考查细胞分化、全能性、癌变的原理及分析应用能力。正常细胞中都有原癌基因和抑癌基因；诱导干细胞的全能性比纤维母细胞高；过程b是诱导干细胞的分化过程，细胞的形态、结构发生稳定性差异，遗传物质并未改变；具有细胞周期的是能进行连续分裂的细胞，神经细胞是高度分化的细胞，已失去了分裂能力。【答案】A[考点精讲]1．细胞分化的机理与过程(1)机理：相同的核DNAeq\o(→,\s\up10(基因选择),\s\do15(性表达))不同的mRNAeq\o(→,\s\up10(合成))不同的蛋白质eq\o(→,\s\up10(执行))不同的功能eq\o(→,\s\up10(表现))不同的形态结构(2)过程：受精卵各方面都相同的细胞首先出现化学成分上的不同，如酶的不同继而出现形态、结构和生理功能上的不同(染色体数、核DNA仍彼此相同)2.细胞分化和细胞的全能性比较项目细胞分化细胞的全能性原理细胞内基因选择性表达含有本物种全套遗传物质特点①持久性②普遍性③不可逆性④稳定性①高度分化的植物体细胞具有全能性②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性③全能性的体现要进行诱导和离体培养结果形成形态、结构、功能不同的细胞群形成新的个体大小比较细胞分化程度有高低之分，如①体细胞＞生殖细胞＞受精卵；②动物细胞＞植物细胞细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵＞生殖细胞＞体细胞关系①两者的遗传物质都不发生改变②已分化的细胞仍然保持全能性③一般情况下，分化程度越高，全能性相对越低[名师点睛](1)细胞全能性的体现以产生新个体为标志，若无新个体产生，不能体现全能性。(2)细胞全能性表达的条件是离体、一定的营养物质、激素和适宜的环境条件等。(3)细胞中两类基因——管家基因、奢侈基因基因细胞中表达情况功能管家基因所有细胞均要表达维持细胞基本生命活动所必需奢侈基因不同类型细胞特异性表达赋予不同细胞特异的生理功能[命题视角]视角1细胞的分化1．(2014·安徽高考)分别用β­珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见下表(注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性)。下列叙述不正确的是()探针细胞总RNAβ­珠蛋白基因卵清蛋白基因丙酮酸激酶基因成红细胞＋－＋输卵管细胞－＋＋胰岛细胞－－＋A.在成红细胞中，β­珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态B．输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β­珠蛋白基因C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关【答案】B视角2细胞的全能性2．(2014·上海高考)植物细胞具有发育为完整植株潜能的决定因素是()A．细胞膜 B．细胞核C．线粒体 D．叶绿体【答案】B[心有灵犀]细胞分化与细胞全能性的判断方法1同一来源的细胞eq\o(→,\s\up10(形成))形态、功能不同的组织细胞→细胞分化。2植物体细胞eq\o(→,\s\up10(形成))新个体→细胞全能性表达。3分化的动物细胞，在一定条件下经培养形成细胞群→不能体现细胞全能性。4“克隆”动物核移植→动物细胞核具有全能性。重点2细胞的衰老、凋亡与癌变[典例导悟2](2015·山东高考)关于细胞生命历程的叙述，正确的是()A．胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因B．原癌基因与抑癌基因在正常细胞中不表达C．真核细胞不存在无丝分裂这一细胞增殖方式D．细胞分化过程中蛋白质种类和数量未发生改变【解析】本题考查细胞凋亡、癌变、分化等原理及理解应用能力。细胞分化过程中遗传物质不变，所以胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因，A项正确；原癌基因与抑癌基因在正常细胞中均表达，B项错误；蛙的红细胞等真核细胞也会进行无丝分裂，C项错误；细胞分化过程中基因选择性表达，蛋白质的种类和数量会发生改变，D项错误。【答案】A[考点精讲]1．细胞分化、衰老、凋亡、坏死与癌变的比较实质特点结果与意义细胞分化基因的选择性表达①持久性；②普遍性；③稳定性和不可逆性产生各种不同的组织、器官细胞衰老内因和外因共同作用的结果①酶活性降低，呼吸速率减慢；②细胞体积变小，线粒体减少；③核增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深①生物体的绝大多数细胞都经历未分化→分化→衰老→死亡的过程；②细胞衰老是时刻都在发生的细胞凋亡受由遗传机制决定的程序性调控细胞膜内陷，细胞变圆，与周围细胞脱离①清除多余无用细胞；②清除完成使命的衰老细胞；③清除体内异常细胞(有害细胞被病原体感染的细胞)细胞坏死电、热、冷、机械等不利因素引起的，不受基因控制细胞膜破裂伤害周围细胞，引发炎症细胞癌变物理、化学和病毒致癌因子影响下，原癌基因和抑癌基因发生突变①恶性增殖的“不死细胞”；②形状显著改变的“变态细胞”；③黏着性降低的“扩散细胞”癌细胞出现并大量增殖2.细胞生命历程各过程中的遗传物质变化结果遗传物质变化细胞分裂单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞遗传物质复制后均分细胞分化形成不同组织和器官遗传物质不发生改变细胞癌变变成无限增殖的癌细胞遗传物质发生改变细胞衰老细胞正常死亡遗传物质不发生改变细胞凋亡细胞正常死亡遗传物质不发生改变[命题视角]视角细胞分化、衰老、凋亡、癌变的综合考查3．关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是()A．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多B．细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小C．细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育D．细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移【答案】D[心有灵犀](1)“两看法”判断细胞凋亡和细胞坏死①从方式看eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主动结束生命活动⇒细胞凋亡,被动结束生命活动⇒细胞坏死))②从结果看eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(对生物体是有利的⇒细胞凋亡,对生物体是有害的⇒细胞坏死))(2)细胞衰老和凋亡过度或不足对机体都有害，如细胞衰老过度引起儿童早衰。(3)细胞分化、衰老和凋亡对机体生命活动都有积极意义。当堂验收|提升高考考能1．(2014·新课标全国卷Ⅱ)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】A项，神经细胞与肌细胞都是高度分化的细胞，不再进行分裂，不存在细胞周期。B项，同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上不同，源于基因的选择性表达，即在不同的时间和空间条件下合成了不同的蛋白质，因此二者合成的特定蛋白不同。C项，同一动物个体的所有细胞都是通过受精卵的分裂和分化形成的，因此所含的基因组相同。D项，DNA的复制方式是半保留复制，因此二者核DNA的复制方式相同。【答案】B2．(2015·全国卷Ⅱ)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【解析】A项，端粒是染色体末端的DNA重复序列，大肠杆菌等原核生物拟核的DNA不能与蛋白质结合形成染色体，因此大肠杆菌拟核的DNA中没有端粒。B项，端粒酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链，RNA聚合酶是在转录过程中发挥作用的一种酶，RNA聚合酶催化合成的是RNA，所以端粒酶中的蛋白质不是RNA聚合酶。C项，正常人细胞的每条染色体的两端都含有端粒DNA。D项，在正常人体细胞中，端粒DNA可随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短。【答案】C3．(2016·全国甲卷)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【解析】细胞有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于细胞核中的DNA位于染色体上，DNA是生物的主要遗传物质，因而有丝分裂使细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有很大贡献