第3讲细胞的分化衰老凋亡与癌变.docx
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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】 D
3．（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
诱导干细胞
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DNA
不同的mRNA
不同的蛋白质
不同的功能
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RNA
β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
形态、功能不同的组织细胞―→细胞分化。
（2）植物体细胞
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
②从结果看
（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】 B
2．（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DNA
D．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】 C
3．（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，A项正确。
哺乳动物的受精卵是未经分化的细胞，而哺乳动物的造血干细胞是由受精卵分化形成的，属于已分化的细胞，只是分化程度不高，仍保留分裂和分化能力，B项错误。
细胞分化的根本原因是在个体发育的过程中，同一生物的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，C项正确。
高度分化的植物细胞仍具有全能性，故通过植物组织培养技术可将离体的植物叶肉细胞培育成新的植株，D项正确。
【答案】 B
4．下图为人体对性状控制过程示意图，据图分析可得出（ ）
A．老年人细胞中不含有M2
B．过程①、②都主要在细胞核中进行
C．食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白
D．M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中
【答案】 D
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