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1、（探究性實驗的設計思路） 一、細胞分化 1、細胞分化、細胞全能性及相互比較細胞分化細胞全能性原理細胞內(nèi)基因選擇性表達含有本物種全套遺傳物質(zhì)特點持久性：細胞分化貫穿于生物體整個生命進程中，在胚胎期達到最大限度穩(wěn)定性和不可逆性：一般來說，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直至死亡普遍性：生物界中普遍存在，是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)高度分化的植物體細胞具有全能性，植物細胞在離體的情況下，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素和其他適宜的外界條件下，才能表現(xiàn)其全能性動物已分化的體細胞全能性受限制，但細胞核仍具有全能性。例如：動物克隆技術(shù)續(xù)表細胞分化細胞全能性結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細胞形成新的個體大小比較細胞分化程

2、度有高低之分，如體細胞生殖細胞受精卵細胞全能性有大小之分，如受精卵生殖細胞體細胞關(guān)系兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變細胞的分化程度越高，具有的全能性越小 2.干細胞及其在醫(yī)學上的應用 (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、組織和器官都是由干細胞分化發(fā)育而來的。 (2)應用：醫(yī)學上，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?！纠?】下列關(guān)于細胞分化的說法，正確的是() 分化是穩(wěn)定的，而且一般是不可逆的，一旦細胞沿一定方向分化，便不會再脫分化到原先的狀態(tài)細胞分化后，細胞中mRNA不同，tRNA相同分化的結(jié)果是賦予不同種類的

3、細胞特異的結(jié)構(gòu)和功能一般不會出現(xiàn)細胞核遺傳物質(zhì)的改變細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達 A B C DD 【解析】本題考查細胞分化的原因、特點和結(jié)果。細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，該過程中核遺傳物質(zhì)不變。由于不同細胞表達的基因不同，因此，不同細胞中的mRNA不同，但作為氨基酸的轉(zhuǎn)運工具tRNA是相同的。細胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生不同組織，具有穩(wěn)定性，一般是不可逆的。 二、細胞的衰老 1衰老細胞的特征 細胞衰老的過程是細胞內(nèi)生理狀態(tài)和化學反應發(fā)生復雜變化的過程，最終表現(xiàn)為細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。可以歸納為兩個方面，最終導致細胞功能的衰退： (1)形態(tài)結(jié)構(gòu)方面 細胞膜：通透性改變物質(zhì)的運輸功能降低

4、。 細胞核：核體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮、染色加深。 (2)細胞內(nèi)的物質(zhì)方面 水：水分減少(特別是自由水減少)細胞體積縮小代謝速率減慢。 酶：酶活性降低代謝速率減慢。 色素：細胞內(nèi)的色素沉積妨礙細胞內(nèi)的物質(zhì)交流與傳遞，影響細胞的功能。 【友情提醒】細胞衰老可以總結(jié)為“一大一小一多兩低”：一大：細胞核大，染色質(zhì)收縮，染色加深。一?。杭毎麅?nèi)水分減少，體積變小，代謝速率減慢。一多：細胞內(nèi)色素逐漸積累、增多。兩低：有些酶活性降低，膜的物質(zhì)運輸功能降低。 2個體衰老與細胞衰老關(guān)系的辨析生物種類關(guān)系單細胞生物細胞衰老或死亡就是個體的衰老和死亡多細胞生物(1)細胞水平：生物體內(nèi)的細胞不斷更新，既存在幼嫩

5、的細胞，也存在衰老或接近死亡狀態(tài)的細胞。(2)個體水平：個體的衰老過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程 3.細胞衰老與人體健康 (1)細胞的正常衰老對于實現(xiàn)有機體的自我更新非常有利。如紅細胞的快速更新，使血液中始終有足夠的新生紅細胞來運輸氧氣。 (2)細胞異常衰老會威脅人類的健康，如兒童早哀癥就是細胞過早衰老導致的一種疾病。 (3)人體衰老是生理功能下降和紊亂的綜合表現(xiàn)，是不可逆的生命過程。其基本特征為：皮膚干燥、皺縮；代謝速度減慢；細胞數(shù)目減少；器官功能下降等。 (4)衰老的控制不僅在細胞內(nèi)部，同時也與外部環(huán)境有密切的關(guān)系。良好的外部環(huán)境可以延緩細胞的衰老。對人類來說，合理的飲食結(jié)構(gòu)、良好的

6、生活習慣、適宜的體育運動和樂觀的人生態(tài)度等都有助于延緩衰老。 【例2】下列關(guān)于細胞衰老的敘述中，不正確的是() A細胞衰老是細胞生理和生化發(fā)生復雜變化的過程 B老年人出現(xiàn)老年斑是因為部分細胞凋亡后積累在皮膚部位所致 C衰老細胞的細胞膜通透性功能改變，使物質(zhì)運輸功能降低 D衰老細胞內(nèi)水分減少，體積變小，代謝速度減慢B 【解析】本題考查細胞衰老的特征。細胞衰老是細胞生理和生化發(fā)生復雜變化的過程。老年人出現(xiàn)老年斑是因為細胞內(nèi)的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累所致。 三、細胞凋亡 1. 概念：是指由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程。由于細胞凋亡受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控，所以也常常被稱為細胞編

7、程性死亡。 2. 原因：受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控。 3. 實例：蝌蚪在變態(tài)發(fā)育過程中的尾消失；胎兒手的發(fā)育過程中，手指間的細胞自動凋亡；人的胚胎發(fā)育時期，要經(jīng)歷有尾的階段，后來尾部細胞自動凋亡，尾才消失；女性月經(jīng)期子宮內(nèi)膜脫落；雞趾的形成；被病原體感染的細胞的清除。 4意義：對于多細胞生物體完成正常發(fā)育，維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，以及抵御外界各種因素的干擾起著非常重要的作用。具體表現(xiàn)在： (1)清除多余、無用的細胞。在胚胎發(fā)育至某階段時，特定區(qū)域的細胞(群)就會發(fā)生自然凋亡，消除這些“多余”的細胞，有利于器官的發(fā)育。如人的肢體發(fā)育中，早期的手和足形似漿板，只有當某些多余細胞凋亡后，才能形

8、成正常的指或趾。 (2)清除發(fā)育不正常的細胞。 (3)清除有害細胞。如某些被病原體感染的細胞和一些腫瘤細胞可以通過細胞凋亡的方式消除，作為自身的一種保護機制。 (4)清除已完成正常使命的衰老細胞。有序的細胞編程性死亡現(xiàn)象是維持個體正常生理活動及功能表達所需要的。 (5)維持器官、組織、細胞數(shù)目的相對平衡。細胞凋亡是與細胞增殖相反的過程。兩者既對立又統(tǒng)一，相互協(xié)調(diào)，有條不紊。細胞增生低或凋亡過剩，會引起器官萎縮。腫瘤發(fā)生既與細胞增殖過度有關(guān)，又與細胞凋亡不足有關(guān)。 5細胞凋亡與細胞壞死的比較項目細胞的凋亡細胞的壞死過程特點生理過程，為正常死亡的過程病理性過程與基因的關(guān)系受基因控制的不受基因控制細

9、胞膜的變化內(nèi)陷破裂形態(tài)變化細胞變圓，與周圍細胞脫離細胞外形不規(guī)則變化影響因素嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控電、熱、冷、機械等傷害性刺激反應被周圍細胞吞噬，不引起炎癥引起周圍炎癥反應對機體的影響對機體有利對機體有害 【例1】(2010安徽合肥模擬)下列各項中，不屬于細胞凋亡的是() A皮膚上皮每天都會有大量細胞死亡脫落 B骨折時造成的細胞死亡 C蝌蚪變態(tài)發(fā)育過程中尾部消失 D人的紅細胞在經(jīng)歷120天左右的壽命后死亡B 【解析】本題考查細胞凋亡和壞死的比較。細胞凋亡是受基因調(diào)控的細胞正常死亡，而細胞壞死則是受外界不良環(huán)境變化引起的細胞非正常死亡。皮膚上皮每天大量細胞死亡脫落屬于細胞凋亡；骨折時造

10、成的細胞死亡屬于非正常現(xiàn)象；蝌蚪變態(tài)發(fā)育過程中尾部消失屬于細胞凋亡；人的紅細胞在經(jīng)歷120天左右的壽命后凋亡。 四、細胞癌變細胞來源細胞周期分裂次數(shù)時間正常人肝細胞22 h506045.8 d55 d海拉的宮頸癌細胞22 h25483.61951年至今 1癌細胞的主要特征 (1)適宜條件下，無限增殖(將癌細胞和正常細胞比較) (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。癌細胞的細胞核都較正常細胞的大，有時形態(tài)也變得不規(guī)則，核仁也變大了。 (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

11、在體內(nèi)到處游走分散，進行分裂、繁殖，形成腫塊。 2細胞癌變的原因及治療 (1)細胞癌變的原因 癌癥的發(fā)生是一系列的原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結(jié)果。 (2)原癌基因和抑癌基因 原癌基因：主要負責調(diào)節(jié)細胞周期，控制細胞生長和分裂的進程。 抑癌基因：主要是阻止細胞不正常的增殖。 (3)致癌因子：物理致癌因子、化學致癌因子、病毒致癌因子。 (4)癌癥的預防及治療 預防：日常生活中遠離致癌因子；增強體質(zhì)。 治療：手術(shù)切除是目前常用的治療方法，這就需要盡可能在早期發(fā)現(xiàn)癌組織，用外科手術(shù)完全清除。然而，這種方法對癌細胞已有多處轉(zhuǎn)移的患者顯然很難實施。遇到這種情形，必須采用“化學療法”和“放射線療法”

12、輔助治療。首先使用抗癌藥物和放射線照射縮小轉(zhuǎn)移的癌組織，再對原發(fā)癌組織進行切除。 3細胞的凋亡、壞死與癌變的比較項目細胞凋亡細胞壞死細胞癌變與基因的關(guān)系受基因控制不受基因控制受突變基因控制細胞膜的變化內(nèi)陷破裂糖蛋白等減少，黏著性降低形態(tài)變化細胞變圓，與周圍細胞脫離細胞外形不規(guī)則變化呈球形或不規(guī)則變化影響因素嚴格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控電、熱、冷、機械等不利因素影響分為物理、化學和病毒致癌因子對機體的影響對機體有利對機體有害對機體有害 【例4】下列有關(guān)人體細胞的敘述，正確的是() 細胞內(nèi)水分減少，代謝速率減慢是細胞衰老的重要特征 癌變是細胞的正?；蛲蛔兂稍┗虻倪^程 寄主細胞因病毒的增殖

13、釋放而死亡不屬于細胞凋亡現(xiàn)象 癌細胞容易在體內(nèi)轉(zhuǎn)移，與其細胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少有關(guān) A B C DD 【解析】本題考查細胞衰老、癌變及凋亡的有關(guān)知識。水分減少，代謝速率減慢是細胞衰老的重要特征。癌變是細胞的原癌基因和抑癌基因突變的結(jié)果。癌細胞的細胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少，使得癌細胞容易在體內(nèi)轉(zhuǎn)移。寄主細胞因病毒的增殖、釋放而死亡不應屬細胞凋亡，而是細胞壞死。細胞的凋亡、壞死與癌變的比較續(xù)表 一、理論歸納1概述實驗步驟的設計是指在正式進行科學實驗之前，實驗者根據(jù)一定的目的和要求，運用有關(guān)的科學知識、原理，對實驗過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案的預先規(guī)劃。遵循的原則主要是對照原則和單一變量

14、原則。2注意事項(1)實驗前的準備器具、材料的選取并編號(要保證等同和等量)。自變量的確定(根據(jù)實驗目的確定自變量，如探究X射線是否會引起癌變，自變量是X射線的有無)。對照組的設置(要保證除自變量外，實驗組和對照組的其他條件完全相同)。(2)實驗過程的處理除自變量外，要保證等條件、等時間，如溫度、濕度、壓強、材料大小等相同。(充分體現(xiàn)單一變量原則)(3)結(jié)果的比較與分析對于探究性實驗來說，結(jié)果是不確定的，一般有三種可能，即正相關(guān)、不相關(guān)和負相關(guān)。(4)結(jié)論的得出對于探究性實驗來說，結(jié)論是根據(jù)實驗結(jié)果得出的，不同的結(jié)果會有不同的結(jié)論。3實驗操作步驟的設計程序近期統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，癌癥已成為我國城鄉(xiāng)居

15、民的首要死因。請根據(jù)提供的資料回答問題：二、演練二、演練(1)體外分別培養(yǎng)某癌細胞和正常體細胞，上圖中代表癌細胞生長曲線的是。在體內(nèi)，癌細胞可能侵襲周圍正常組織，說明癌細胞具有 的特性。a擴散轉(zhuǎn)移(2)細胞癌變后，膜表面會出現(xiàn)一些不同于正常細胞的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)會成為抗原，引起機體的免疫應答，在應答中直接使癌細胞裂解的免疫細胞是 。效應T細胞(3)端粒酶是與染色體末端結(jié)構(gòu)相關(guān)的一種細胞組分。表中數(shù)據(jù)顯示細胞癌變可能與端粒酶的活性有關(guān)，請完成下面的探究實驗：實驗目的：研究端粒酶與細胞癌變的關(guān)系。實驗材料：癌細胞、端粒酶抑制劑、細胞培養(yǎng)液等。實驗步驟： ； ； 。將癌細胞等分成A、B兩組記錄觀察

16、A、B兩組細胞的增殖代數(shù)(分裂次數(shù))A組加入端粒酶抑制劑，B組不加，在相同條件下培養(yǎng)實驗預測及分析： 。 A組比B組增殖代數(shù)減少，說明端粒酶與細胞癌變(連續(xù)分裂)有關(guān)；A組仍然無限增殖，說明端粒酶與細胞癌變(連續(xù)分裂)無關(guān) (4)請根據(jù)上述內(nèi)容，提出一種治療癌癥的新思路： 。抑制癌細胞中端粒酶的活性(或抑制細胞分裂)或免疫治療 (輸入淋巴因子、DNA疫苗)(1)體外分別培養(yǎng)癌細胞可以無限增殖。在體內(nèi)，癌細胞可能侵襲周圍正常組織，說明癌細胞具有易擴散轉(zhuǎn)移的特性。 (2)癌細胞的特征有三點：無限增殖、形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、細胞表面發(fā)生變化(如糖蛋白減少)。但是體細胞的分裂次數(shù)是有限的，所以癌細胞的生長

17、曲線應該是a；癌細胞的糖蛋白減少，導致癌細胞容易擴散轉(zhuǎn)移，而且細胞膜上蛋白質(zhì)的變化會使其成為抗原，引起人體發(fā)生免疫反應，產(chǎn)生免疫應答，被效應T細胞識別，激活細胞內(nèi)溶酶體酶，致使細胞裂解。 【解析】(3)分析表格就可以得知正常體細胞由于端粒酶沒有活性，所以體細胞的分裂次數(shù)是有限的，癌細胞由于端粒酶具有活性，所以可以無限增殖。因此要探究端粒酶與細胞癌變的關(guān)系，就要設置一個變量(有無端粒酶)，而其他變量保持不變，嚴格遵循對照原則才可以得出答案。實驗的一般步驟就是分組編號、對照處理、觀察記錄結(jié)果。因為是探究實驗，所以結(jié)果的預測應該是兩個方面：一個是可以影響，一個是不可以影響。(4)通過上述分析就可以得

18、知，如果可以抑制端粒酶的活性就可以抑制細胞的連續(xù)分裂，從而達到抑制癌細胞無限增殖的目的而治療癌癥。 【解析】 1.(2009天津)下面為動物機體的細胞凋亡及清除示意圖。 據(jù)圖分析，不正確的是( ) A過程表明細胞凋亡是特異性的，體現(xiàn)了生物膜的信息傳遞功能 B細胞凋亡過程中有新蛋白質(zhì)合成，體現(xiàn)了基因的選擇性表達 C過程中凋亡細胞被吞噬，表明細胞凋亡是細胞被動死亡過程 D凋亡相關(guān)基因是機體固有的，在動物生長發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用C 【解析】本題考查細胞凋亡及所起到的作用。由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程，叫做細胞凋亡。是凋亡誘導因子與膜受體發(fā)生特異性結(jié)合，表明細胞凋亡具有特異性，體現(xiàn)了生物膜的

19、信息傳遞功能；細胞凋亡過程中有新蛋白質(zhì)合成，體現(xiàn)了基因的選擇性表達；過程中凋亡細胞被吞噬，是細胞主動死亡的過程；凋亡相關(guān)基因在機體中本來就存在，是固有的，在動物生長發(fā)育過程中的不同時期表達，從而發(fā)揮重要作用。因此C不正確。 2.(2009安徽)細胞的分化、衰老和凋亡是普遍存在的生命現(xiàn)象。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A人體各種組織細胞的衰老是同步進行的 B人的早期胚胎有尾，尾部細胞隨著發(fā)育逐漸凋亡 C細胞癌變是細胞高度分化的結(jié)果 D皮膚上的“老年斑”是細胞凋亡的產(chǎn)物B 【解析】本題主要考查細胞分化、衰老和凋亡等知識。細胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老，可見人體各組織細胞的衰老不是同步進行的；環(huán)境中的

20、致癌因子損傷細胞中的DNA，使原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變，導致正常細胞的生長和分裂失控而變成癌細胞，是細胞不正常分化的結(jié)果；皮膚上的“老年斑”是細胞內(nèi)的色素隨細胞的衰老而逐漸積累的結(jié)果；人的早期胚胎有尾，尾部細胞會隨著發(fā)育逐漸凋亡。故B正確。3.(2009山東)細胞分化是奢侈基因選擇表達的結(jié)果。下列屬于奢侈基因的是( ) A血紅蛋白基因 BATP合成酶基因 CDNA解旋酶基因 D核糖體蛋白基因A 【解析】本題考查了對于基因選擇性表達概念的理解。只有在紅細胞中，控制血紅蛋白合成的基因才能選擇性的表達。而其他選項中的ATP合成酶基因、DNA解旋酶基因、核糖體蛋白基因是在每一個具有生命活動的細胞中都

21、要表達而分別合成ATP合成酶、DNA解旋酶、核糖體蛋白。4.骨髓移植是治療白血病常用的有效療法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干細胞可在患者體內(nèi)( ) A正常生長 B增殖并分化成多種細胞 C分泌抗體 D殺死各種病原菌B 【解析】骨髓中含有造血干細胞，造血干細胞為多能干細胞，可分化為多種血細胞。將正常人的骨髓移植到白血病患者體內(nèi)，其中的造血干細胞可增殖、分化形成多種血細胞，能有效治療白血病。5.(2011南京高三第一次測試)下圖為人體某細胞所經(jīng)歷的生長發(fā)育各個階段示意圖，圖中為不同的細胞，ac表示細胞所進行的生理過程。據(jù)圖分析，下列敘述正確的是( ) DA與相比，的分裂增殖能力加強，分化能力

22、減弱B的核基因相同，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量也相同C的形成過程中發(fā)生了基因分離和自由組合D進入c過程的細胞，酶活性降低，代謝減慢繼而出現(xiàn)凋亡小體【解析】人體細胞一般只能分裂5060次，的分裂能力應低于；細胞在分裂分化過程中遺傳物質(zhì)保持不變，但在分化過程中基因進行選擇性表達，因此不同種類的細胞中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不同；基因分離和自由組合只發(fā)生于減數(shù)分裂過程，而通過有絲分裂形成；酶活性降低，代謝減慢是細胞衰老的特征，衰老后的細胞將逐漸形成凋亡小體而凋亡。6.(2011北京西城4月抽樣)端粒是真核生物染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，主要由特定的DNA序列與蛋白質(zhì)構(gòu)成，其主要生物學功能是保證染色體末端完整復

23、制，使染色體的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。當端粒酶存在時，在染色體末端才能合成端粒的DNA，以保持端粒長度。端粒酶主要由三個部分構(gòu)成：端粒酶RNA、端粒酶相關(guān)蛋白和端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶。下圖為細胞分裂時，在有、無端粒酶情況下染色體結(jié)構(gòu)變化的示意圖。下列表述不正確的是( )CA端粒酶以自身的RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成端粒DNAB無端粒酶時端粒逐漸縮短可能導致細胞分裂次數(shù)有限C端粒酶的存在使細胞能長久保持分裂能力且不發(fā)生癌變D對端粒和端粒酶的研究可能有助于延長人類壽命【解析】端粒酶由端粒酶RNA、端粒酶相關(guān)蛋白和端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶三部分構(gòu)成，端粒酶以自身RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成端粒DNA，保證了端粒

24、正常長度，使染色體的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。端粒的長度決定了細胞的壽命，隨著細胞不斷地進行分裂，端粒的長度將越來越短，當達到一個臨界長度時，細胞染色體會失去穩(wěn)定性，使細胞不能再進行分裂，但端粒的存在不會使得細胞能長久保持分裂能力。細胞癌變是原癌基因和抑癌基因突變的結(jié)果。由于端粒和端粒酶與細胞的壽命有關(guān)，故對端粒和端粒酶的研究可能有助于延長人類壽命。 a過程有可能發(fā)生基因突變乙細胞不同的基因重組導致b過程產(chǎn)生不同的細胞上皮細胞與甲細胞遺傳物質(zhì)相同，因此它們的細胞內(nèi)DNA含量是相同的b過程內(nèi)遺傳信息的流動方向為DNARNA蛋白質(zhì) A B C D7.在人的早期胚胎發(fā)育過程中，存在著以下過程，下列敘述正確的是( ) A 【解析】根據(jù)圖示可知，a表示細胞分裂，b表示細胞分化?；蛲蛔円话惆l(fā)生在分裂間期。細胞分化形成了不同的組織細胞，而細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，在這個過程中基因中遺傳信息流向RNA再流向蛋白質(zhì)。上皮細胞等細胞都是甲細胞通過有絲分裂和分化形成的，一般情況下細胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)是相同的，但是細胞質(zhì)中DNA的含量往往是有差別的。