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第10講細胞的分化、衰老及凋亡,知識1細胞分化,知識2細胞癌變,知識梳理,知識3細胞衰老和凋亡,考點一細胞分化,考點二細胞癌變,,考點突破,考點三細胞衰老、凋亡與壞死,知識1細胞分化,教材研讀,1.細胞分化的概念、時間、結(jié)果概念:在個體發(fā)育中,由同一種類型的細胞經(jīng)①分裂后,逐漸在②形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生③穩(wěn)定性差異,產(chǎn)生不同的細胞類群的過程。,時間:發(fā)生于④整個生命進程,但在⑤胚胎時期達到最大限度。結(jié)果:形成不同組織和器官。,2.細胞分化的特點、意義及實質(zhì)特點:持久性、⑥不可逆性、普遍性、穩(wěn)定性。意義實質(zhì):⑨基因選擇性表達。,3.細胞的全能性,知識2細胞癌變,1.癌細胞的概念在某些①致癌因素的作用下,有的細胞會變得不受機體控制而②無限增殖,這種細胞就是癌細胞。細胞的癌變可看作是細胞③異常分化的結(jié)果。,2.癌細胞的主要特征(1)癌細胞最重要的特征是有④無限增殖的能力;(2)癌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化;(3)癌細胞容易在體內(nèi)⑤轉(zhuǎn)移。,3.致癌因子物理致癌因子(如各種⑥射線)、化學(xué)致癌因子(如吸煙時煙霧中的物質(zhì))和病毒致癌因子(如HIV)。,4.原因(1)外因:⑦致癌因子的作用。(2)內(nèi)因:⑧原癌基因和⑨抑癌基因發(fā)生突變,導(dǎo)致正常細胞生長和分裂失控而變成癌細胞。(3)機理:⑩致癌因子正常細胞生長和分裂失控癌細胞,5.預(yù)防(1)避免接觸致癌因子。(2)保持身心健康,養(yǎng)成良好習慣。,知識3細胞衰老和凋亡一、細胞的衰老,1.與個體衰老的關(guān)系(1)單細胞生物:①細胞的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡。(2)多細胞生物:個體衰老的過程也是組成個體的②細胞普遍衰老的過程。,2.特征(1)水分減少→③細胞萎縮、細胞代謝速率降低。(2)多種酶活性降低(如酪氨酸酶活性降低,頭發(fā)變白)。(3)色素沉積:如出現(xiàn)老年斑。(4)呼吸速率減慢,④細胞核體積增大,染色質(zhì)固縮。(5)膜通透性改變。,二、細胞的凋亡1.概念:由基因所決定的①細胞自動結(jié)束生命的過程。2.原因:受由遺傳機制決定的程序性調(diào)控,也因此被稱為細胞②編程性死亡。,,1.(2017浙江11月選考,2,2分)胚胎干細胞可形成神經(jīng)細胞、骨骼肌細胞等多種類型的細胞,該過程屬于(A)A.細胞分化B.細胞癌變C.細胞衰老D.細胞凋亡,解析胚胎干細胞通過細胞分化,可形成神經(jīng)細胞、骨骼肌細胞等在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上差異較大的多種類型的細胞,A正確。,2.(2016浙江10月選考,4,2分)在實驗條件下,矮牽牛葉片細胞能發(fā)育成完整的植株。這說明該細胞具有(C)A.普遍性B.統(tǒng)一性C.全能性D.特異性,解析矮牽牛葉片細胞能發(fā)育成完整的植株,說明已經(jīng)分化的植物細胞具有發(fā)育為完整新個體的潛能,即具有全能性。,3.(2016課標全國Ⅱ,1,6分)在細胞的生命歷程中,會出現(xiàn)分裂、分化等現(xiàn)象。下列敘述錯誤的是(B)A.細胞的有絲分裂對生物性狀的遺傳有貢獻B.哺乳動物的造血干細胞是未經(jīng)分化的細胞C.細胞分化是細胞內(nèi)基因選擇性表達的結(jié)果D.通過組織培養(yǎng)可將植物葉肉細胞培育成新的植株,解析有絲分裂是將親代細胞的染色體經(jīng)過復(fù)制(實質(zhì)為DNA的復(fù)制)之后,精確地平均分配到兩個子細胞中,因而在親代和子代之間保持了遺傳的穩(wěn)定性,A正確。造血干細胞是由受精卵經(jīng)分裂,并發(fā)生一定程度分化而形成的,屬于多能干細胞,B錯誤。細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果,C正確。植物葉肉細胞具有全能性,可通過組織培養(yǎng)形成新植株,D正確。,4.(2017浙江4月選考,10,2分)下列關(guān)于人體衰老細胞的敘述,正確的是(A)A.多種酶的活性降低B.線粒體數(shù)量增加C.細胞呼吸明顯加快D.細胞核體積變小,解析在人體衰老細胞中多種酶的活性降低,A正確;人體衰老細胞的線粒體數(shù)量減少,細胞呼吸減慢,細胞核的體積增大,B、C、D錯誤。,5.下列關(guān)于細胞分裂、分化、衰老和凋亡的敘述中,正確的是(A)A.細胞的衰老和凋亡是正常的生命現(xiàn)象B.細胞分化使各種細胞的遺傳物質(zhì)產(chǎn)生差異C.細胞分化僅發(fā)生于早期胚胎形成過程中D.所有體細胞都不斷地進行細胞分裂,解析細胞的衰老和凋亡是細胞正常的生命歷程,A正確;細胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達,遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化,B錯誤;細胞分化發(fā)生于個體整個生命歷程中,C錯誤;體細胞分裂結(jié)束后可能繼續(xù)分裂、可能停止分裂、可能暫停分裂,D錯誤。,6.細胞分化過程中,一般不會出現(xiàn)的是(B)A.細胞器的種類數(shù)量發(fā)生改變B.細胞內(nèi)tRNA種類改變C.細胞內(nèi)mRNA種類改變D.細胞的全能性發(fā)生改變,解析細胞分化過程會出現(xiàn)細胞器的種類數(shù)量變化,進而使細胞的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化,A不符合題意;細胞分化過程中,細胞內(nèi)tRNA種類不會發(fā)生改變,B符合題意;細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達,細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄的mRNA的種類、數(shù)量發(fā)生變化,進而導(dǎo)致翻譯形成的蛋白質(zhì)變化,C不符合題意;細胞分化程度越高,細胞的全能性越低,D不符合題意。,考點一細胞分化,考點突破,1.細胞分化的實質(zhì):基因的選擇性表達(1)細胞分化的結(jié)果:細胞后代的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生改變,但是后代細胞的核遺傳物質(zhì)與分化之前相比沒有發(fā)生變化。(2)分化的過程,(3)細胞分化的特點①持久性:細胞分化發(fā)生在整個生命進程中,在胚胎時期達到最大限度。,(2)分化的過程,②穩(wěn)定性和不可逆性:受精卵可以分化為體細胞,但是體細胞不能再回到未分化的受精卵的狀態(tài)。③普遍性:不論高等生物還是低等生物都會發(fā)生細胞的分化。(4)細胞分化的機理①在個體發(fā)育過程中,細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達。同一個體的不同體細胞中核遺傳物質(zhì)完全相同,但由于選擇性表達的基因不同,因而轉(zhuǎn)錄生成的mRNA及翻譯生成的蛋白質(zhì)不同,這是同一個體不同細胞出現(xiàn)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能差異的根本原因。,②細胞核在細胞分化中的作用:細胞核具有全能性,細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。大量科學(xué)實驗證明,高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力,即保持著細胞的全能性。在動物體中,隨著細胞分化程度的提高,細胞分化潛能減小,但它們的細胞核仍然保持著全能性。多莉羊的克隆成功就證明了動物細胞核具有全能性。,2.植物細胞全能性表達條件(1)離體(必要條件)。(2)一定的營養(yǎng)物質(zhì)(無機鹽、維生素、氨基酸、核苷酸等)。(3)激素(主要是生長素和細胞分裂素)。(4)適宜的條件(無菌、無毒、適宜的溫度、pH等)。名師點撥(1)單細胞生物與多細胞生物細胞分化形式的不同:單細胞生物的細胞分化不表現(xiàn)為細胞間的差異,而是在生活史中有規(guī)律地發(fā)生形態(tài)和生理上的階段性變化;多細胞生物通過細胞分化形成特定形態(tài)、,結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。(2)植物細胞的全能性易表達,動物細胞的全能性受限制,但動物細胞的細胞核仍具有全能性。(3)細胞全能性高低與分化的關(guān)系:細胞全能性高低與分化程度呈負相關(guān),分化程度越高,全能性越低。(4)植物的組織細胞經(jīng)過脫分化形成愈傷組織,是在人工條件下細胞分化的逆過程,是使已分化的細胞回到未分化狀態(tài)的過程,但在自然條件下,細胞分化是不可逆的。,正確理解細胞分裂和細胞分化的關(guān)系,知能拓展(1)由體細胞形成新個體,這是判斷全能性表達的標準。植物種子發(fā)育成植株不能體現(xiàn)細胞的全能性,這是植物個體發(fā)育的一個階段。(2)胚胎干細胞發(fā)育成各種組織器官(未形成個體)不能體現(xiàn)細胞的全能性。(3)動物克隆只體現(xiàn)細胞核的全能性。,典例1造血干細胞可形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的多種細胞,發(fā)生這些差異的過程稱為(A)A.細胞的分化B.細胞的增殖C.細胞的代謝D.細胞的凋亡解題關(guān)鍵細胞通過細胞分化實現(xiàn)其在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上的差異。,解析細胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過程稱為細胞分化,故選A。,1-1下列有關(guān)細胞分化的敘述,正確的是(D)A.同一生物個體不同的細胞中DNA、mRNA、蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量互不相同B.紅細胞的形成與基因表達有關(guān)而與細胞分化無關(guān)C.胡蘿卜葉肉細胞脫分化形成愈傷組織后不具有全能性D.分化是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果,解析細胞的分化使細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變,而遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化,因此同一生物個體不同的細胞中DNA相同,mRNA、蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量互不相同。紅細胞為高度分化的細胞,因此其形成與細胞分化有關(guān)。脫分化形成的植物愈傷組織細胞具有全能性。分化是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果。,1-2科學(xué)家利用胚胎干細胞在實驗室中培育出了“微型人腦”組織,該組織具備了9周胎兒大腦的發(fā)育水平,但不能獨立思考。下列相關(guān)敘述,正確的是(B)A.該培育過程體現(xiàn)了動物細胞的全能性B.該培育過程中不會發(fā)生細胞衰老C.該培育過程中遺傳物質(zhì)會發(fā)生改變引起細胞分化D.該培育過程中細胞會發(fā)生基因控制下的編程性死亡,解析由胚胎干細胞培育出了微型人腦組織,但沒有形成完整個體,因此不能體現(xiàn)動物細胞的全能性,A錯誤;由胚胎干細胞培育出微型人腦組織的過程中,發(fā)生了細胞分裂、分化、衰老過程,B錯誤;細胞分化是基因的選擇性表達,遺傳物質(zhì)不會發(fā)生改變,C錯誤;該培育過程中會發(fā)生細胞凋亡,細胞凋亡屬于基因控制下的編程性死亡,D正確。,考點二細胞癌變,1.細胞癌變的機理(1)內(nèi)因:原癌基因和抑癌基因突變。有的細胞受到致癌因子的作用,遺傳物質(zhì)發(fā)生變化導(dǎo)致生長和分裂失控而變成癌細胞。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進程。抑癌基因主要負責阻止組織細胞不正常的增殖。,,(2)外因:物理致癌因子、化學(xué)致癌因子、病毒致癌因子。,2.癌變細胞的特點(1)適宜條件下能無限增殖;(2)形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化;(3)細胞表面發(fā)生變化(細胞膜上粘連蛋白等物質(zhì)減少),極易分散轉(zhuǎn)移。知能拓展(1)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有體細胞中,并非只存在于癌細胞中,只不過在癌細胞中這兩種基因已發(fā)生突變。(2)放療、化療都能殺死部分癌細胞,同時正常體細胞也受到損傷,對人體副作用很大。早期癌癥可以通過手術(shù)治療,副作用較小。(3)細胞癌變后只是不受機體控制,但其本身的生命活動也是受自身的基因控制的。,1.細胞癌變與細胞分化的關(guān)系細胞癌變是細胞的畸形分化。細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,如細胞呈球形,細胞核大。細胞表面也發(fā)生變化,失去細胞的接觸抑制現(xiàn)象,容易分散和轉(zhuǎn)移,在機體中到處游走。正常細胞與癌細胞的圖像,,2.細胞分裂、細胞分化和細胞癌變聯(lián)系圖解細胞分裂具有周期性,細胞分裂產(chǎn)生的子細胞中,少部分子細胞可持續(xù)保持分裂能力;絕大多數(shù)子細胞失去分裂能力,進行細胞生長和分化,形成具有特定形態(tài)和功能的組織細胞;極少數(shù)子細胞受到致癌因子的作用,不能正常地完成分化,變成不受機體控制的進行連續(xù)分裂的惡性增殖細胞,即癌細胞。,典例2某種細胞能無限增殖,且易在人體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。這種細胞最可能是(C)A.衰老的細胞B.成熟的紅細胞C.癌變的細胞D.凋亡的細胞解題關(guān)鍵熟記癌細胞的兩個特點:無限增殖、易轉(zhuǎn)移。,解析能無限增殖,且易在人體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移,是癌細胞的顯著特征,故選C。,2-1在培養(yǎng)人食管癌細胞的實驗中,加入青蒿琥酯(Art),隨著其濃度升高,凋亡蛋白Q表達量增多,癌細胞凋亡率升高。下列敘述錯誤的是(D)A.為初步了解Art對癌細胞的影響,可用顯微鏡觀察癌細胞的形態(tài)變化B.在癌細胞培養(yǎng)液中加入用放射性同位素標記的Art,可確定Art能否進入細胞C.為檢測Art對凋亡蛋白Q表達的影響,需設(shè)置不含Art的對照實驗D.用凋亡蛋白Q飼喂患癌鼠,可確定該蛋白能否在動物體內(nèi)誘導(dǎo)癌細胞凋亡,解析細胞癌變后形態(tài)結(jié)構(gòu)會發(fā)生顯著變化(如變成球形),此類變化可使用顯微鏡觀察判斷,A正確;利用同位素標記法可追蹤物質(zhì)的轉(zhuǎn)移途徑,B正確;依據(jù)生物實驗設(shè)計的對照原則,為檢測Art對凋亡蛋白Q表達的影響,還必須設(shè)置不含Art的對照組,C正確;因為凋亡蛋白Q會在消化道內(nèi)被分解而失去作用,所以研究凋亡蛋白Q的作用時,應(yīng)該使用注射法,D錯誤。,2-2下列有關(guān)癌細胞的敘述,正確的是(A)A.能在體內(nèi)轉(zhuǎn)移B.是正常分化的細胞C.不能無限增殖D.會誘發(fā)艾滋病,解析癌細胞能無限增殖,細胞表面粘連蛋白減少,能在體內(nèi)轉(zhuǎn)移,是異常分化的細胞,A正確,B、C錯誤;艾滋病由艾滋病病毒感染引起,D錯誤。,考點三細胞衰老、凋亡與壞死,1.細胞衰老的特征(1)細胞內(nèi)的水分減少、細胞萎縮、體積變小、代謝速率減慢。(2)多種酶的活性降低(頭發(fā)變白)。(3)細胞內(nèi)的色素沉積(出現(xiàn)老年斑)。(4)呼吸速率減慢、細胞核體積增大。(5)細胞膜通透性改變、物質(zhì)運輸功能降低。,2.細胞凋亡:由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程。又稱細胞編程性死亡,屬于正常死亡。知能拓展(1)對于多細胞生物體,個體衰老與細胞衰老并不是總是同步的,在幼年個體中有細胞衰老,在老年個體中也有新細胞的產(chǎn)生,細胞總體衰老才會導(dǎo)致個體的衰老。(2)細胞衰老和凋亡對機體的正常發(fā)育都是有利的,細胞壞死對機體有害。(3)細胞凋亡是一種自然生理過程,該過程與基因選擇性表達有關(guān),但不屬于細胞分化過程;與細胞凋亡密切相關(guān)的細胞器是溶酶體。,3.細胞壞死:由不利因素引起的細胞非正常死亡。,4.細胞衰老、凋亡、壞死的區(qū)別,知能拓展細胞凋亡與細胞壞死不同,細胞凋亡不是病理條件下自體損傷的一種現(xiàn)象,而是為更好地適應(yīng)生存環(huán)境而主動采取的一種死亡方式。,,典例3下列有關(guān)細胞生命歷程的敘述,錯誤的是(A)A.細胞衰老與個體衰老是完全同步的B.細胞的癌變是細胞異常分化的結(jié)果C.蝌蚪尾巴的消失是通過細胞凋亡實現(xiàn)的D.人體的各種細胞都是由受精卵通過分裂、分化形成的解題關(guān)鍵細胞的生命歷程要經(jīng)歷受精卵、分化(或異常分化)、衰老、凋亡等過程,如蝌蚪尾巴的消失就是由細胞凋亡引起的。,解析對于多細胞生物而言,細胞衰老,個體不一定衰老,A錯誤;細胞的癌變是細胞異常分化的結(jié)果,B正確;蝌蚪尾巴的消失是通過細胞凋亡實現(xiàn)的,屬于程序性死亡,C正確;人體的各種細胞都是由受精卵通過分裂、分化形成的,D正確。,3-1如圖為人體細胞的分裂、分化、衰老和凋亡過程的示意圖,圖中①~⑥為各個時期的細胞,a~c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(C),A.⑤與⑥的基因型相同,蛋白質(zhì)的種類也相同B.細胞的衰老與凋亡就會引起人體衰老與死亡C.若⑤⑥已失去分裂能力,則其細胞內(nèi)遺傳信息的流動方向為DNA→RNA→蛋白質(zhì)D.與①相比,②的表面積與體積的比值增大,與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的能力增強,解析圖示a、b、c分別表示細胞生長、有絲分裂和細胞分化過程。與①相比,②的相對表面積較小,物質(zhì)運輸效率較低。⑤與⑥的基因型相同,但因表達的基因種類不完全相同,故細胞中的蛋白質(zhì)種類也不完全相同。若⑤⑥已失去分裂能力,細胞可通過轉(zhuǎn)錄和翻譯,使遺傳信息在蛋白質(zhì)中得以表達。多細胞生物體細胞普遍衰老時,個體才表現(xiàn)衰老。,3-2(2018浙江11月選考,5,2分)人體細胞凋亡和衰老是細胞生命活動的必然規(guī)律。下列敘述正確的是(D)A.細胞凋亡僅發(fā)生在衰老細胞中B.細胞凋亡由機械損傷引發(fā)C.衰老細胞中所有酶的活性降低D.衰老細胞的需氧呼吸變慢,解析人的正常發(fā)育中都有一些細胞要凋亡,如胚胎發(fā)育過程中過量的神經(jīng)細胞的部分凋亡,細胞免疫中,效應(yīng)細胞毒性T細胞將靶細胞裂解死亡,靶細胞死亡也屬于細胞凋亡,A錯誤;細胞凋亡是由某種基因引發(fā)的,編程性的細胞死亡,是不可避免的,細胞壞死是由機械損傷引起的,B錯誤;細胞衰老的過程中,許多酶的活性降低,但也有部分酶的活性增強,C錯誤;衰老細胞的線粒體數(shù)量隨著年齡增大而減少,需氧呼吸變慢,D正確。,