版高考生物第四单元细胞的生命历程第13讲细胞的分化衰老凋亡与癌变讲义.docx

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版高考生物第四单元细胞的生命历程第13讲细胞的分化衰老凋亡与癌变讲义

第13讲　细胞的分化、衰老、凋亡与癌变

[考纲要求]　1.细胞的分化（Ⅱ）。

2.细胞的全能性（Ⅱ）。

3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系（Ⅱ）。

4.癌细胞的主要特征及防治（Ⅱ）。

考点一　细胞的分化与全能性

1．细胞分化

（1）概念：

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）特点

①普遍性：

多细胞生物普遍具有。

②持久性：

贯穿于生物体整个生命进程中。

③稳定性：

已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。

④不可逆性：

一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。

（3）实质（如图所示）

在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。

（4）意义

归纳总结　细胞分化的三个关键点

（1）细胞分化的标志

①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。

②细胞水平：

形成不同种类的细胞。

（2）分化细胞表达的基因

①管家基因：

所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。

②奢侈基因：

不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。

（3）细胞分化的“变”与“不变”

①不变：

DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。

②改变：

mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。

2．细胞的全能性

3．干细胞

（1）概念：

动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。

（2）类型

项目

胚胎干细胞

成体干细胞

来源

来自早期胚胎或原始性腺组织

来自各式各样的组织

功能

可以分化成各种组织和器官

具有分化成特定功能细胞的能力

举例

来自囊胚的内细胞团细胞

骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞

1．判断关于细胞分化的叙述的正误

（1）肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同（　×　）

（2）胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体（　×　）

（3）同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同（　×　）

（4）断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化（　√　）

（5）ATP合成酶基因属于奢侈基因，在不同细胞中选择性表达（　×　）

2．判断关于细胞全能性的叙述的正误

（1）同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强（　√　）

（2）分化程度高的细胞其全能性一定低（　×　）

（3）克隆羊“多利”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性（　×　）

（4）用动物胚胎干细胞培育出组织和器官体现了动物细胞的全能性（　×　）

（5）人体内所有活细胞均具有全能性（　×　）

下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析：

（1）上述基因属于管家基因的是a，属于奢侈基因的是b、c、d。

（2）这三种细胞“血红蛋白基因”均不能表达，所以这三种细胞不包括红细胞；A细胞可产生“胰岛素”，应为胰岛B细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为垂体细胞。

（3）若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？

若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？

提示　A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针，三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。

命题点一　细胞分化的实质、特点和意义分析

1．如图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达情况，下列分析错误的是（　　）

A．此图能说明细胞分化的实质

B．基因b可能控制RNA聚合酶的合成

C．细胞中mRNA差异最大的是细胞2和4

D．一般来说，这5种细胞的核遗传物质相同

答案　C

解析　题图显示，同一个体的5种细胞中基因表达的情况有差异，说明基因在不同细胞中选择性表达，体现了细胞分化的实质，A项正确；5种细胞中都有相关基因表达，基因表达的转录过程中有RNA聚合酶参与，说明5种细胞中都有RNA聚合酶，基因b在5种细胞中都表达了，故其可能是控制RNA聚合酶合成的基因，B项正确；细胞2和4中mRNA有2种不同，而3和4中mRNA有4种不同，C项错误；5种细胞均最终来源于受精卵，故它们细胞核中的遗传物质通常相同，D项正确。

2．ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，下表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。

下列分析正确的是（　　）

果实成熟的不同阶段

叶片

雌蕊

雄蕊

根

绿果

变红

桃红

橙红

亮红

红透

－

＋

＋＋

＋＋＋＋

＋＋＋＋

＋＋＋

－

－

＋

－

注：

－表示该基因不表达，＋表示该基因表达，＋的数目越多表示表达水平越高。

A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段无差异

B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多

C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞的基因选择性表达

D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者

答案　B

解析　根据表中信息可知，番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段ACC合成酶基因的表达水平存在明显差异，A错误；橙红和亮红的果实中，ACC合成酶基因表达水平最高，故其细胞中ACC合成酶基因的转录产物可能相对较多，B正确；番茄不同的组织和果实成熟的不同阶段该基因的表达水平不同，体现了不同细胞的基因选择性表达，而不是绿果、雌蕊、叶片和根无该基因，C错误；果实中该基因的表达水平高于叶片，说明该基因进行了选择性表达，但不能说明果实的分化程度高于叶片，D错误。

3．下图表示人体造血干细胞在离体条件下，经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。

下列有关叙述正确的是（　　）

A．该图说明造血干细胞具有全能性

B．图中各细胞的遗传信息的执行情况相同

C．①过程可发生遗传信息从DNA→DNA的传递

D．②过程的实质是基因数量的变化

答案　C

解析　细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，图示内容仅得到肝细胞和神经细胞，没有得到个体，因而没有体现细胞的全能性，A项错误；细胞分化的实质是细胞内基因的选择性表达，B项错误；①过程是细胞增殖，可发生遗传信息从DNA→DNA的传递，C项正确；②过程是细胞分化，实质是基因的选择性表达，其基因种类和数量不变，mRNA和蛋白质的种类和数量发生变化，D项错误。

命题点二　辨析细胞的全能性

4．有关细胞全能性的叙述，正确的是（　　）

A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因

B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性

C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变

D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性

答案　B

解析　细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，因此同样具有全能性，A项错误；细胞表达全能性的前提是处于离体状态，B项正确；植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C项错误；种子是器官，种子发育成植株是个体正常发育的过程，不能反映全能性，D项错误。

5．2012年诺贝尔生理学或医学奖被授予英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥，以表彰他们在“细胞核重编程技术”领域做出的革命性贡献。

下图为该技术的操作流程模式图。

根据推断，以下说法正确的是（　　）

A．干细胞的叶绿体、线粒体、细胞核均具有双层膜结构

B．干细胞分化形成的表皮细胞中染色体数目发生了变化

C．干细胞分化形成各种类型的细胞体现了细胞的全能性

D．干细胞可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病

答案　D

解析　图中的细胞为动物细胞，无叶绿体，A项错误；干细胞的分化是基因选择性表达的过程，细胞中染色体数目不变，B项错误；细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，干细胞通过分化形成各种类型的细胞，但未形成一个完整的个体，不能体现细胞的全能性，C项错误；可以通过干细胞分化形成胰岛B细胞来治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病，D项正确。

考点二　细胞的衰老、凋亡与癌变

1．细胞衰老

（1）个体衰老与细胞衰老的关系

（2）细胞衰老的特征

①代谢变化

②细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。

（3）细胞衰老的假说

①自由基假说：

细胞代谢中产生的自由基会攻击生物膜、DNA和蛋白质，致使细胞衰老。

②端粒假说：

染色体两端的端粒会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致正常的DNA序列损伤，使细胞逐渐衰老。

2．细胞的凋亡

（1）概念：

由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，又称为细胞编程性死亡。

（2）类型

（3）意义

3．细胞的癌变

（1）癌细胞的概念：

正常机体细胞在致癌因子的作用下，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。

（2）癌细胞的特征

①无限增殖。

②形态结构发生显著变化，如癌变的成纤维细胞由扁平梭形变成球形。

③细胞膜表面发生变化

a．糖蛋白减少→黏着性降低→易于扩散和转移。

b．甲胎蛋白、癌胚抗原等增多。

④细胞的接触抑制丧失。

（3）癌变机理

①致癌因子的类型（连线）

②原癌基因和抑癌基因

a．原癌基因：

主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。

b．抑癌基因：

主要是阻止细胞不正常的增殖。

③细胞癌变的机理：

环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。

④特点：

癌症的发生不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5～6个基因突变，才能导致细胞癌变，细胞癌变具有累积效应。

4．细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的比较

项目

实质

结果

遗传物质

细胞衰老

内因、外因共同作用

细胞正常死亡

不发生改变

细胞凋亡

由遗传机制决定的程序性调控

自动结束生命的正常死亡

细胞坏死

受外界不利因素影响；不受基因控制

细胞膜破裂，对周围细胞造成伤害，引起发炎

细胞癌变

致癌因子诱发基因突变

形成无限增殖的癌细胞

发生改变

特别提醒　细胞生命历程中的三个“例外”

（1）除细胞癌变发生了遗传信息改变外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均未改变遗传信息。

（2）除细胞癌变与细胞坏死对生物体不利外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均对生物体有积极意义。

（3）除细胞坏死外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡、癌变均与基因有关，即受基因控制。

1．判断有关细胞衰老和凋亡的叙述的正误

（1）细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动（　×　）

（2）细胞普遍衰老会导致个体衰老（　√　）

（3）衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录（　√　）

（4）细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡（　×　）

（5）细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育（　×　）

（6）效应T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞凋亡（　√　）

2．判断有关细胞癌变的叙述的正误

（1）原癌基因或抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传（　×　）

（2）癌细胞在条件适宜时可无限增殖（　√　）

（3）癌变前后，细胞的形态和结构有明显差异（　√　）

（4）原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖（　×　）

1．据图分析细胞凋亡的机理

（1）过程A体现了生物膜的信息传递功能，说明细胞凋亡