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,第二讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变,课前自主学习,课堂互动探究,1细胞分化、细胞全能性及相互比较,细胞分化与细胞全能性及其应用,2.干细胞及其在医学上的应用(是当今热点知识) (1)概念：干细胞是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的。 (2)类型及相互关系 类型：干细胞分为3类：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。,1(2013山东高考)将小鼠myoD基因导入体外培养的未分化肌肉前体细胞，细胞分化及肌纤维形成过程如图所示。下列叙述正确的是(),A携带myoD基因的载体以协助扩散的方式进入肌肉前体细胞 B检测图中细胞核糖体蛋白基因是否表达可确定细胞分化与否 C完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维 D肌肉前体细胞比肌肉细胞在受到电离辐射时更容易发生癌变,解析：携带myoD基因的载体进入肌肉前体细胞为基因工程操作中的第三步“将目的基因导入受体细胞”，其进入细胞常用显微注射法；核糖体在所有细胞中都存在，核糖体蛋白基因是否表达不能确定细胞是否分化；完成分化的肌肉细胞不能再进行有丝分裂，而是通过结构形态的改变形成肌纤维；具有分裂能力的细胞在受到诱变因素诱导时更容易发生癌变。 答案：D,2(2013福州模拟)通过特殊方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是() A类胚胎干细胞能够分化成多种细胞 B分化的体细胞丢失了某些基因 C二者功能有差异，但形态没有差异 D二者基因组相同，且表达的基因相同,解析：类胚胎干细胞分化程度低，全能性大，可分化出多种不同的细胞。细胞分化过程中不会丢失基因；分化的体细胞和类胚胎干细胞的最终来源是同一个受精卵，其核基因组是相同的。细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，产生出不同的蛋白质，表现出不同的形态、结构和生理功能。 答案：A,1个体衰老与细胞衰老的关系 细胞的衰老与机体的衰老都是生物体正常的生命现象。 (1)单细胞生物的细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。,细胞的衰老、凋亡和癌变,(2)对多细胞生物而言，细胞的衰老不等于机体的衰老，如幼年个体中每天也有细胞的衰老；机体的衰老也不等于细胞的衰老，如老年个体中每天也有新的细胞产生。但个体衰老时，组成该个体的细胞往往表现为普遍衰老的现象。,2癌细胞的主要特征 (1)适宜条件下，无限增殖。 (2)癌细胞的形态结构发生了变化 例如，体外培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭形，转化成癌细胞后变成球形。癌细胞的细胞核都较正常细胞的大，有时形态也变得不规则，核仁也变大了，染色时，染色体的着丝点颜色也明显加深。,(3)癌细胞的表面发生了变化 由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞间的黏着性显著降低，导致癌细胞容易在体内到处游走分散，进行分裂、繁殖，形成肿块。 正常细胞相互接触后，就会停止运动和增殖，即有接触抑制现象。而癌细胞无接触抑制现象，在培养条件下可生长成多层。,3细胞癌变 (1)机理,(2)原癌基因与抑癌基因的关系 原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。只有当原癌基因突变成癌基因(或称激活、活化)后，细胞才会恶性增殖。 抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖，从而遏制肿瘤形成的基因，抑癌基因的丢失或失活，可能导致肿瘤发生。 抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。,4细胞的凋亡、坏死与癌变的比较,3(2012全国高考)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同，其原因是参与这两种蛋白质合成的() AtRNA种类不同 BmRNA碱基序列不同 C核糖体成分不同 D同一密码子所决定的氨基酸不同,解析：本题以细胞的成分为切入点，综合考查蛋白质的组成、结构、转录、翻译等过程，但比较基础，考生容易得分。在两种蛋白质合成过程中，tRNA种类、核糖体成分、同一密码子所决定的氨基酸均相同。 答案：B,4(2012安徽高考)脊椎动物有胚胎发育中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的则发生凋亡。下列叙述正确的是() A脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期 B一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接 C神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡 D神经元凋亡是由基因控制的，自动的细胞死亡,解析：细胞凋亡指由基因决定的细胞自动结束生命的过程。生物体生长发育的各个阶段都存在细胞凋亡，A项错误。从题干可知神经元的凋亡受“神经生长因子”这一环境因素的影响，所以C项错误，神经元的末梢可连接效应器的靶细胞，显然不是一个靶细胞，B项错误。D项符合细胞凋亡的概念，正确。 答案：D,5(2013南京调研)下图表示生物体发生的一系列重大生命活动，请据图回答：,(1)对于人体来说，在A、B、C、D四项生命活动中，有积极意义的是_。 (2)B过程表示一个细胞增殖的后代，在形态，结构和功能上发生_的过程。 (3)由于某种原因，正常细胞发生了D过程，细胞中的原癌基因和抑癌基因发生的变化是_ _。,(4)在真核生物中，A过程的方式可能有_ _。 (5)在细胞有丝分裂末期染色体的动态变化是指_，在高度分化的生物体细胞中基因的表达特点是_。 (6)在动物体内F到E过程的细胞信号主要来自_和内分泌系统。,解析：人体细胞分裂、分化、衰老属于正常的生命活动，具有积极意义；细胞分化是一个细胞增殖的后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程；细胞癌变是由于原癌基因和抑癌基因发生突变；真核细胞的分裂方式有有丝分裂、减数分裂和无丝分裂，在有丝分裂末期，染色体将由高度螺旋化解螺旋而成为细丝状的染色质。在高度分化的体细胞中基因的表达具有选择性。动物体内的细胞接受的信号主要来自神经和内分泌系统。,答案：(1)ABC(2)稳定性差异(3)基因突变(4)有丝分裂、无丝分裂和减数分裂(5)染色体解螺旋；形成染色质基因选择性表达(6)神经系统,实验技能提升,2已经分化的动物细胞全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性 设计实验并证明如下： (1)方法步骤： 从同一只母羊(A)身上取出乳腺上皮细胞分成两组，编号为甲、乙。 将甲组乳腺上皮细胞直接培养，观察结果：将乙组乳腺上皮细胞核与另一只母羊(B)的去核卵母细胞电激融合，观察结果。 将中发育形成的早期胚胎移植第三只羊(C)的子宫内，继续发育，观察最终结果。,(2)实验结果： 只有乙组乳腺上皮细胞核的全能性得以发挥，而甲组乳腺上皮细胞的全能性不能发挥。 (3)实验结论： 已经分化的动物细胞全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。,3科学历程启示：探索动物细胞分化发育潜能 (1)用两栖类做的细胞核移植试验 20世纪50年代里，用两栖类做的细胞核移植试验首先取得成功。从豹蛙囊胚期胚中分离单个细胞，取出细胞核，移植到预先去核的卵母细胞中，经过精心培育，这个核移植细胞居然分化发育成蝌蚪，并进而变态发育为正常可育的成体豹蛙。 后来，又有人从爪蟾的蝌蚪肠上皮细胞中提取细胞核，移入经紫外线照射破坏了染色体的未受精的卵中，所得到的核移植细胞，也分化发育长成成体爪蟾。,(2)核移植试验在哺乳类亦取得成功 20世纪80年代用试验动物小鼠做的核移植试验取得成功。把囊胚期细胞的细胞核移入到去核的受精卵中，核移植细胞在体外培育至囊胚期，再移入受体小鼠子宫内。后来生出的子鼠，其遗传特征与供给细胞核的小鼠一致。 1997年英国罗林斯研究所威尔穆特所领导的研究小组克隆羊试验的成功更引起极大的轰动。,以上介绍的核移植试验，说明两个问题： 动物细胞分化发育进程中，发育潜能的变窄并不是由于细胞核中基因的丢失。 几次实验供给核的细胞尽管在分化程度上跨度很大，从囊胚期细胞到高度分化的体细胞，但它们的细胞中都仍保持着足以分化发育成完整个体的全套基因。,决定发育潜能能否发挥出来的因子在细胞质中。因为接受细胞核一方都是未受精的或刚受精的卵细胞。用不同方法去核就是破坏核物质，关键的细胞质成分保持未变。在以后的培育中，正是接受细胞中细胞质的成分，才能够使移入的细胞核中的全套遗传信息能够“全面施展”开来。,6(2012江苏)研究表明细胞癌变是细胞从已分化转变到未分化状态的过程，下列叙述正确的是() A癌细胞具有和正常分化细胞相近的细胞类型 B癌细胞的分裂能力与分化程度成正相关 C诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略 D癌细胞类似于胚胎细胞都脱离了细胞的正常分化,解析：癌细胞形态结构发生显著改变与正常分化细胞不同，A错；分化程度越低细胞分裂能力越强，所以癌细胞的分裂能力与分化程度成负相关，B错；诱导癌细胞的正常分化，使之失去癌细胞的特性，C正确；癌细胞不能正常完成细胞分化，而胚胎细胞能完成细胞的正常分化，D错。 答案：C,A成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生二氧化碳 B网织红细胞仍然能够合成核基因编码的蛋白质 C造血干细胞与幼红细胞中基因的执行情况不同 D成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达,解析：成熟红细胞因为没有线粒体，只能进行无氧呼吸，人体细胞进行无氧呼吸产生乳酸，不会产生二氧化碳，A项正确；网织红细胞虽然没有细胞核，但仍有核糖体和转录出的mRNA，所以能通过翻译合成核基因编码的蛋白质，B项正确；在细胞分化过程中，由于基因的选择性表达，造血干细胞与幼红细胞的基因执行情况是不同的，C项正确；从幼红细胞刚产生，其凋亡基因就开始表达，D项错误。 答案：D,1下列有关细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的说法，正确的是() A衰老细胞的膜通透性降低，癌变细胞的膜黏着性增强 B细胞凋亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制 C细胞坏死时代谢停止；细胞癌变时代谢增强 D衰老、死亡的细胞可被浆细胞清除；癌细胞可被效应T细胞裂解,解析：癌变细胞的膜黏着性降低，易扩散；细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果，受基因控制；衰老、死亡的细胞可被吞噬细胞清除，效应T细胞可裂解癌细胞。 答案：C,2(2013江苏高考)关于细胞的分化、衰老、凋亡与癌变，下面选项中表述正确的是() A细胞的高度分化改变了物种的遗传信息 B细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动 C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 D良好心态有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而延缓衰老,解析：高度分化的细胞遗传物质并未改变；细胞的衰老和凋亡是正常的生命活动；原癌基因或抑癌基因发生突变可形成癌细胞，但癌症不可遗传。 答案：D,3(2013海口模拟)英国科学家约翰苏尔斯顿因发现了存在于高等生物细胞中nuc1基因(又被称为细胞凋亡基因，其编码的蛋白质能使DNA水解)而荣获诺贝尔奖。下列有关叙述中错误的是() A细胞中遗传信息缺失可能是细胞编程性死亡的原因之一 B如能激活癌细胞nuc1基因，可导致癌细胞死亡 C蝌蚪尾部的自溶现象是nuc1基因表达的具体表现 D生物发育过程中，细胞的产生和死亡的数量始终保持动态平衡,解析：由于细胞中nuc1基因编码的蛋白质能使DNA水解，使遗传信息缺失，可以导致细胞编程性死亡；如能激活癌细胞nuc1基因，使其编码蛋白质，会使癌细胞内的DNA水解，可以使癌细胞死亡；蝌蚪尾部细胞中的溶酶体将自身水解，是一种基因控制的细胞编程性死亡现象；生物发育过程中，如儿童、青少年时期，细胞产生的数量远远大于死亡的数量。 答案：D,4下图为人体细胞的形态、数目变化情况，据图分析下列说法正确的是(),A图过程中细胞的遗传信息表达过程不同 B三个过程中已经发生了基因突变的是 C过程使细胞的遗传物质有所差异，但细胞的形态和功能没有变化 D与甲相比，乙的表面积/体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强,解析：与甲相比，乙细胞群体数目增多，过程为细胞分裂；与乙细胞群体相比，丙细胞群体发生了形态结构的稳定性差异，过程为细胞分化；与丙细胞群体相比，丁细胞又变为球形，这是基因突变的结果，过程分别为细胞癌变和细胞的恶性增殖；遗传信息表达过程包括转录和翻译，过程中的遗传信息表达过程是相同的。与甲相比，乙的表面积/体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强、代谢旺盛。 答案：D,5.如右图所示干细胞的特征具有分化能力和分裂能力，据图分析正确的选项是(),A如果该干细胞存在于正常人体骨髓中，那么其分化形成的细胞中染色体都是23对 B干细胞的具有分裂、分化的能力称为细胞的全能性 C如果是胚胎干细胞，则其分裂形成的细胞不会发生突变 D细胞分化是基因选择性表达的结果,解析：人体骨髓中干细胞分化形成的成熟红细胞中细胞核退化，不存在染色体；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；基因突变具有随机性，在任何细胞的任何时期都有可能发生突变。 答案：D,6下列有关细胞癌变的叙述，错误的是 () A某些病毒可能导致细胞发生癌变 B癌变细胞黏着性降低，容易发生转移 C癌变细胞有可能被人体免疫系统清除 D癌变细胞的酶活性降低导致代谢减缓 解析：致癌因子有物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子；癌细胞的细胞膜表面的糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，容易发生转移；癌变细胞可以被人体的免疫系统清除；癌变细胞的酶活性增强，代谢活跃。 答案：D,7下列有关细胞衰老和凋亡的说法中正确的是() A健康的成人体内，每天有一定量的细胞凋亡 B细胞凋亡受环境影响大，机体难以控制 C老年人头发变白和白化病都是由酪氨酸酶活性降低引起 D胚胎发育期生物体的细胞衰老总与机体衰老同步进行,解析：衰老和凋亡是细胞的一种正常的生命现象，在健康的成人体内，每天有一定数量的细胞凋亡是正确的。细胞的凋亡是一种程序性死亡，是受机体基因组调控的细胞正常的死亡。白化病是由基因突变导致缺少合成酪氨酸酶的基因引起的。而头发变白是酪氨酸酶的活性降低导致的胚胎发育期细胞的衰老并不代表机体的衰老，从整体上看，个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 答案：A,8对于多细胞生物而言，下列有关细胞生命历程的说法正确的是() A细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变 B细胞癌变是所有细胞都要经历的一个阶段 C细胞衰老时细胞呼吸的速率减慢 D细胞死亡是细胞癌变的结果 解析：细胞分化的实质是基因进行选择性表达；细胞死亡是所有的细胞都要经历的一个阶段；细胞癌变是某些细胞原癌基因和抑癌基因突变导致的。 答案：C,9(2013启东模拟)白血病是一种恶性血液病。目前主要通过骨髓移植治疗白血病，而造血干细胞配型是骨髓移植能否成功的关键。 (1)白血病等恶性肿瘤细胞具有能够_、形态结构发生改变以及细胞膜上_等物质减少导致在体内易_等特征。 (2)据调查1930年至1990年男性肺癌的死亡率逐年提高，从人类生活习惯分析可能是由于_导致_发生突变，从而使正常细胞发生癌变。,(3)干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞能通过_和_形成各种组织器官，表明胚胎干细胞具有_性。 (4)人的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞发生程序性死亡。你认为人的表皮细胞中具有控制细胞程序性死亡的基因吗？为什么？ _。,解析：(1)恶性肿瘤细胞即为癌细胞，其可无限增殖，细胞膜上的糖蛋白减少，黏着性降低，细胞易扩散。(2)从人类生活习惯分析，导致肺癌的主要原因可能是吸烟，其中的致癌物质可使原癌基因和抑癌基因发生突变，从而使正常细胞发生癌变。(3)胚胎干细胞能通过细胞分裂和分化形成各种组织器官，这也表明胚胎干细胞具有全能性。(4)表皮细胞与神经细胞含有的基因是一样的，因为它们都是由一个共同的受精卵分裂、分化而来的。,答案：(1)无限增殖糖蛋白转移 (2)吸烟基因(原癌基因和抑癌基因) (3)细胞分裂细胞分化全能 (4)有，表皮细胞与神经细胞含有的基因是一样的，因为它们都是由一个共同的受精卵分裂、分化而来的,
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