细胞的分化、衰老、凋亡与癌变

一、细胞分化及细胞全能性：1．细胞分化的机理与细胞分裂的关系：(1)细胞分化的机理：①细胞核在细胞分化中的作用。在个体发育过程中，细胞分化的实质是基因的选择性表达。同一个体的不同体细胞中核遗传物质完全相同，但由于选择性表达的基因不同，因而转录生成的mRNA及翻译生成的蛋白质不同，这是不同细胞出现形态、结构和生理功能差异的根本原因。②细胞质在细胞分化中的作用。受精卵细胞质的不均等分配在一定程度上决定着细胞分化的方向。(2)细胞分裂与细胞分化的比较：细胞分裂细胞分化原因①细胞表面积和体积发展不平衡；②细胞核与细胞质发展不平衡；③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①促进多细胞个体形成、生长和发育的需要；②单细胞生物形成新个体的需要①组织、器官的形成；②组织、器官的修复特性①局部性；②周期性①稳定性差异；②不可逆性；③渐变性；④自控性细胞分裂细胞分化关系①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，细胞分化使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，而是分化成为不同的细胞、组织，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。②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已分化的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞这种特性叫做细胞全能性。不同细胞的全能性比较受精卵(全能性最高)>卵细胞(也具有较高的潜在全能性)>体细胞(全能性较低)。未分化或分化程度低的细胞>分化程度高的体细胞。植物细胞的全能性大于动物细胞。2.细胞全能性：离体：脱离植物体的植物细胞称为外植体。在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。(3)植物细胞表达全能性的条件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本物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。一般说来，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。卵细胞是一个例外，卵细胞是高度分化的细胞，但其全能性较高。小结：细胞分化与全能性细胞的衰老、凋亡、癌变与人体健康的关系细胞衰老的特征与原因形态结构方面的特征(从外部形态结构到核中的物质逐一阐述)细胞膜：通透性增强→物质的运输功能降低。细胞核：核体积增大，核膜内折，染色质固缩，染色加深。水：水分减少(特别是自由水减少)→细胞体积缩小→代谢速率减慢。酶：酶活性降低→代谢速率减慢。色素：细胞质的色素沉着→妨碍细胞内的物质交流与传递，影响细胞的功能。(2)细胞内物质方面的变化皱纹多：水分减少，体积变小。头发白：有些酶的活性降低，如酪氨酸酶的活性降低，产生的黑色素减少。老年斑：细胞质内色素积累，如脂褐素增多。(3)根据具体的实例理解细胞的衰老自由基学说：自由基是一类含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物体内。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂质等大分子物质，对其造成损伤。1端粒学说：端粒是染色体末端的具有一段特殊序列的DNA，端粒在细胞分裂时不能被完全复制，因而随分裂次数的增加而缩短。端粒酶由RNA和蛋白质组成，RNA含有与端粒DNA重复序列互补的一个片段，是合成端粒DNA的模板，蛋白质催化端粒DNA的合成。研究表明：如果细胞中不存在端粒酶的活性，染色体将随每次分裂而变得越来越短，而且细胞的后代因必需基因的丢失，最终死亡。2(4)细胞衰老的原因分析2．细胞的凋亡、坏死与癌变的比较项目细胞凋亡细胞坏死细胞癌变与基因的关系受基因控制不受基因控制受突变基因控制细胞膜的变化内陷破裂糖蛋白等减少，黏着性降低形态变化细胞变圆，与周围细胞脱离细胞外型不规则变化呈球形影响因素受严格的由遗传机制决定的程序性调控受电、热、冷、机械等不利因素影响分为物理、化学和病毒致癌因子对机体的影响对机体有利对机体有害对机体有害[例1](2011·北京理综，1)下列生命过程中，没有发生细胞分化的是()砍伐后的树桩上长出新枝条胚胎发育中出现造血干细胞蝌蚪尾巴消失的过程断尾壁虎长出新尾巴No.1[解析]本题考查细胞分化的概念及实例。蝌蚪尾巴消失的过程属于凋亡。而壁虎断尾的再生、树枝上新生出的枝条、造血干细胞的形成都是细胞发生稳定性差异的变化过程，是基因选择性表达的结果。No.2[答案]C01020304(2010·广东理综)骨髓移植是治疗白血病常用的有效疗法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在患者体内()增殖并分化为多种细胞正常生长分泌抗体05杀死各种病原菌[答案]B[解析]本题考查造血干细胞的特点。造血干细胞为多能干细胞，可分化为各种血细胞，所以骨髓移植可以利用骨髓中的造血干细胞的增殖分化功能有效治疗白血病。[例2](2011·江苏卷，5)关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是()细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移[解析]本题考查人体细胞的分化、衰老、凋亡和癌变的相关知识。基因选择性表达导致细胞分化，A项颠倒因果，不正确；衰老细胞核体积变大，B项错误；细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用，C项错误。1[答案]D2下图为人体某细胞所经历的生长发育各个阶段示意图，图中①～⑦为不同的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程，据图分析，下列叙述正确的是()与①相比，②③④的分裂增殖能力加强，分化能力减弱⑤⑥⑦的核基因相同，细胞内的蛋白质种类和数量也相同②③④的形成过程中发生了基因分离和自由组合进入c过程的细胞，酶活性降低，代谢减慢继而出现凋亡小体[答案]D[解析]人体细胞一般只能分裂50～60次，②③④的分裂能力应低于①；细胞在分裂分化过程中遗传物质保持不变，但在分化过程中基因进行选择性表达，因此不同种类的细胞中蛋白质的种类和数量不同；基因分离和自由组合只发生于减数分裂，而①通过有丝分裂形成②③④；酶活性降低，代谢减慢是细胞衰老的特性，衰老后的细胞将逐渐形成凋亡小体而凋亡。[例3](2011·山东理综，3)下列有关细胞癌变的叙述，正确的是()基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传石棉和黄曲霉毒素是不同类型的致癌因子人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓[解析]本题考查的是细胞癌变的表现与影响。基因突变属于可遗传的变异，不同组织细胞的突变遗传情况不同，如个体体细胞突变不能直接遗传下一代，A项不正确；无机化合物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等，有机化合物如联苯胺、烯环烃、亚硝胺、黄曲霉素等都是化学致癌因子，B项不正确；免疫系统对人体本身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞有排斥清除作用，是免疫系统的功能之一，C项正确；癌变细胞分裂加速，细胞代谢加快，D项不正确。[答案]C0102从目前报纸上看，有些治疗癌症的药效在百分之九十几以上，因而，癌症的治疗并不困难由于肿瘤周围的淋巴组织中存在癌细胞，所以手术摘除肿瘤的患者有复发的可能性癌症是由癌细胞在体内恶性增殖形成恶性肿瘤及其相关症状的一种疾病，下列关于癌症的叙述，不正确的是()癌细胞是由体内正常细胞通过癌变而形成的肿瘤手术后进