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第二讲细胞的分化、衰老、凋亡与癌变,一、细胞分化与细胞的全能性 1细胞分化的概念理解 (1)概念：在个体发育中，一个或一种细胞增殖产生的后代，在 的过程。,知识梳理,形态、结构和生理功能上发生稳定性差异,(2)细胞分化的特点和实质。,持久性,不可逆性,基因的选择性表达,(3)(据图填空)依下图分析：,写出图中可以表示分化的过程： 。 图中a和虚线可表示 。 (3)分化的实质： 。 【解惑】由于基因的选择性表达，不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类大部分相同，只有少部分不同，DNA却都相同。,b、c,细胞增殖,基因的选择性表达,2. 细胞的全能性 (1)概念： 的细胞，仍然具有发育成 的潜能。 (2)全能性差异：高度分化的植物细胞具有发育成 的能力，说明植物细胞仍然具有全能性；实验表明已分化的动物体细胞的 具有全能性。,已经分化,完整个体,完整植株,细胞核,(3)干细胞：动物和人体内仍保留着少数具 有 的细胞，它们能够通过 不断补充到体细胞中去。,分裂和分化能力,增殖和分化,二、细胞的衰老、凋亡与癌变 1结合示意图回忆衰老的特征,减少,变小,新陈代谢,活性降低,酪氨酸,逐渐积累,体积增大,内折,收缩,加深,通透性改变,物质运输,【巧学助记】细胞衰老特征的记忆口诀,2细胞的凋亡 (1)概念：由 所决定的细胞自动结束生命的过程。,基因,编程性死亡,自然更新,正常发育,清除,内部环境,外界各种因素,【解惑】老年人头发变白与白化病的白发机理不同。老年人头发变白是酪氨酸酶活性降低，合成的黑色素减少所致；而白化病人的白发是由于病人体内缺少酪氨酸酶引起的。,3细胞的癌变 (1)癌变实质： 和 发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控。 (2)癌细胞的特征 适宜条件下，能 。 发生显著变化。 癌细胞表面发生了变化， 等物质减少，细胞之间黏着性显著降低，容易 。,原癌基因,抑癌基因,无限增殖,糖蛋白,分散和转移,形态结构,(3)致癌因子的类型与实例,1. 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二者所含有的基因组不同。(2014新课标) ( ) 2组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程。(2012天津卷) ( ),自主检测,3骨髓干细胞与胰岛细胞的基因组成不同，基因表达产物不同。(2011安徽卷) ( ) 4细胞的全能性以产生个体为标志，若无个体产生，不能体现全能性。( ) 5老化受损的细胞器融入溶酶体中。(2013北京卷) ( ),6细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物体内部环境的稳定。(2013天津卷) ( ) 7细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。(2012山东卷) ( ) 8神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡。(2012安徽卷)( ),9因创伤引起的细胞坏死属于细胞编程性死亡。(2009海南卷) ( ) 10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。(2013江苏卷)( ),考点一细胞分化与细胞的全能性,【核心突破】,1细胞分化与细胞全能性的比较,【拓展提升】管家基因：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。 奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。,2. 比较细胞分裂与细胞分化的区别和联系 (1)细胞分裂使细胞数目增多，细胞类型不变。 (2)细胞分化使细胞类型增多，数目不变。 (3)细胞分裂是细胞分化的基础。,3细胞全能性表达的4个条件 (1)离体(必要条件)。 (2)一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。 (3)激素(一定比例的生长素和细胞分裂素)。 (4)适宜的条件(适宜的温度、pH等)。,【易考明示】 有关细胞全能性的6个易错点 (1)细胞分化后的不同细胞中核DNA相同，mRNA和蛋白质一般不同。 (2)细胞分化不改变细胞数目，却导致细胞种类增多。 (3)细胞全能性以产生个体为标志，若无个体产生，不能体现全能性。,(4)植物种子发育成植株不叫全能性。 (5)胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成个体体现全能性的终点)不叫全能性。 (6)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。,【命题预测】,考向预测一细胞的分化,1分别用珠蛋白基因、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,A.在成红细胞中，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,解析 依题意，探针可用于检测细胞中是否存在互补的RNA分子，若存在说明该基因得到了表达。根据表格可知，在成红细胞中存在珠蛋白基因对应的RNA，而不存在卵清蛋白基因对应的RNA，说明细胞中珠蛋白基因处于活动状态(即发生了表达)，而卵清蛋白基因处于关闭状态，A项正确；输卵管细胞的基因组中含有个体的全部基因，也就包括了卵清蛋白基因和珠蛋白基因，B项错误,；丙酮酸激酶的基因在鸡的各个细胞中都得到了表达，说明该基因是必需表达的基因，可知该基因对于维持鸡细胞的基本生命活动很重要，C项正确；不同类型的细胞是通过细胞分化产生的，其实质是基因的选择性表达，D项正确。 答案B,考向预测二细胞的全能性与干细胞 2. (2014滨州一模)2012年10月诺贝尔生理学或医学奖被英国科学家约翰格登和日本医学教授山中伸弥夺得，他们在细胞核重新编程研究领域作出了杰出贡献。目前，山中伸弥和其研究小组已把多种组织(包括肝、胃和大脑)的细胞，转变成了诱导多功能干细胞，并让诱导多功能干细胞分化成了皮肤、肌肉、软骨、神经细胞以及可以同步搏动的心脏细胞。下列相关叙述不正确的是,A成熟细胞被重新编程的过程中细胞的分化程度逐渐降低 B诱导多功能干细胞分化成神经细胞，体现了诱导多功能干细胞的全能性 C诱导多功能干细胞与成熟细胞相比，细胞核内DNA的含量不变 D诱导多功能干细胞分化的过程不仅与基因有关，也与细胞的生活环境有关,解析 从一个细胞最终发育成一个个体体现了细胞的全能性，诱导多功能干细胞分化成神经细胞，没有体现其全能性，B错误。 答案B,【拓展应用】 干细胞的类型和在医学上的应用 (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：干细胞分为3类：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。下面以干细胞分化成红细胞的过程为例，说明它们之间的关系：,(3)应用：医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。 3(2013四川理综)哺乳动物红细胞的部分生命历程如下图所示，图中除成熟红细胞外，其余细胞中均有核基因转录的RNA。下列叙述错误的是,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,解析成熟红细胞为动物细胞，没有线粒体，只进行无氧呼吸，其代谢产物为乳酸，在此过程中无CO2 生成，故A正确；网织红细胞虽然不具有细胞核，但是幼红细胞时期合成的核基因编码的mRNA仍然可能存在，所以依然能合成相应的蛋白质，故B正确；C选项中，幼红细胞是由造血干细胞分化得到的，分化过程中基因选择性表达，故在这两个细胞内，基因执行情况不同，故C正确；D选项因为成熟红细胞已不具有细胞核与线粒体，故细胞内不可能在具有基因，也就没有控制其凋亡的基因开始表达这一过程，故D错误。 答案D,考点二细胞的衰老、凋亡、坏死与癌变,1分化、衰老、凋亡和癌变的区别,【核心突破】,2.个体衰老与细胞衰老的关系 (1)单细胞生物：个体衰老或死亡与细胞衰老或死亡同步。 (2)多细胞生物：个体衰老与细胞衰老有密切的关系。个体衰老过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程，但未衰老的个体内也有细胞衰老。,3细胞坏死与细胞凋亡 (1)细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，不利于个体的生长发育。 (2)细胞凋亡是由遗传物质所决定的细胞自动结束生命的过程，有利于个体生长发育。,4细胞分裂、细胞生长、细胞分化和细胞癌变的关系,(1)细胞分化的直接原因是蛋白质的不同，而根本原因是基因选择性表达，所以同一生物个体不同部位中细胞的核DNA相同，而mRNA和蛋白质不同。 (2)细胞分化、细胞凋亡和细胞坏死时遗传物质没有发生改变，而癌变时却发生了遗传物质的改变(基因突变)。,(3)细胞分裂是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础，而生物体的生长包括细胞数目的增加和细胞体积的增大两个方面，所以细胞分裂和细胞生长是生物体生长的细胞学基础，而生物个体发育的细胞学基础是细胞分化。,【易混易错】 与细胞癌变、衰老、凋亡有关的5个易错点 1原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中，并非只存在于癌细胞中，只不过在癌细胞中两种基因已发生突变。 2个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中有新产生的细胞，但细胞总体衰老会导致个体的衰老。,3细胞的癌变是细胞畸形分化的结果，对机体有害。 4细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的，细胞坏死对机体有害。 5细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。,【命题预测】,考向预测一细胞分化、衰老、凋亡和癌变的区别与联系,4(2013江苏单科)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 分化只是基因的选择性表达，并没有改变遗传信息，A错误；细胞的衰老和凋亡属于细胞的正常活动，为细胞的编程性死亡，B错误；原癌基因和抑癌基因的基因突变是在体细胞中发生的，因此不遗传给后代，C错误；良好心态有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，机体代谢旺盛，可以延缓衰老，D正确。 答案D,考向预测二 以流程图或模式图的方式考查细胞衰老与凋亡 5中科院近来发现一种诱导细胞凋亡的新机制。在H2O2和TNF(一种淋巴因子)等因素的诱导下，鼠肝细胞内的溶酶体释放微量的胰凝乳蛋白酶，将细胞质内的Bid蛋白分解成更小的cBid，后者与线粒体、溶酶体的膜结合，诱导内容物释放，最终导致细胞凋亡(如图所示)。请结合所学知识分析，下列叙述正确的是,A胰凝乳蛋白酶的释放增加了cBid的数量，cBid进一步引起溶酶体内容物的释放是负反馈调节 BcBid可能会引起细胞能量供应能力下降，加速细胞的凋亡 C溶酶体中胰凝乳蛋白酶的释放具有促进细胞凋亡的作用，而其他内容物释放无此功能 D线粒体与呼吸作用有关的酶等物质释放出后仍可以继续完成有氧呼吸，生成ATP,【解题关键】,解析胰凝乳蛋白酶的释放使Bid分解，增加了cBid的数量，cBid引起溶酶体内容物的释放使细胞凋亡，该过程属于正反馈调节，A错误；cBid能与线粒体膜结合，使其凋亡，导致细胞提供能量减弱，加速了细胞凋亡，B正确；溶酶体中胰凝乳蛋白酶的释放具有促进细胞凋亡的作用，而其他内容物是否有此功能不一定，C错误；由于线粒体结构被破坏，失去了相应的功能，D错误。 答案B,考向预测三细胞癌变 6(2014四川卷)TGF1Smads是一条抑制肿瘤的信号传递途径。研究表明，胞外蛋白TGF1与靶细胞膜上受体结合，激活胞内信号分子Smads，生成复合物转移到细胞核内，诱导靶基因的表达，阻止细胞异常增殖，抑制恶性肿瘤的发生。下列叙述错误的是,A恶性肿瘤细胞膜上糖蛋白减少，因此易分散转移 B从功能来看，复合物诱导的靶基因属于抑癌基因 C复合物的转移实现了细胞质向细胞核的信息传递 D若该受体蛋白基因不表达，靶细胞仍能正常凋亡,解析A恶性肿瘤细胞即癌细胞，癌细胞与正常细胞相比具有无限增殖、细胞形态改变、细胞膜表面糖蛋白减少等特征，癌细胞膜表面糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，易扩散。故A正确。B.抑癌基因是正常细胞中存在的一类调控细胞生长及周期的基因，能够抑制细胞的过度生长和增殖，抑制肿瘤发生，由题干信息可知，复合物可诱导靶基因表达，阻止细胞异常增殖。故该靶基因属于抑癌基因。B正确。C.复合物转移到细胞核内，这是细胞内信号转导的一个过程，实现了细胞质向细胞核的信息传递，故C正确。D.若该受体蛋白基因不能表达，则靶细胞抑癌信号途径受阻，靶细胞易癌变而获得不死性。故D错。 答案D, 易错易混,正确辨析细胞凋亡与细胞坏死,【典例训练】 1(2014潍坊模拟)下列关于细胞生命历程的说法，错误的是 A脑细胞缺氧而死亡是细胞坏死 B细胞代谢速率减慢是细胞衰老的主要特征之一 C细胞的正常基因突变成原癌基因是细胞癌变的原因 D老鼠胚胎时趾间有蹼出生后趾间无蹼是细胞凋亡的结果,解析脑细胞缺氧而死亡是细胞的不正常死亡，属于细胞坏死；细胞代谢速率减慢是细胞衰老的特征之一；细胞癌变是由原癌基因和抑癌基因在各种因素的影响下发生突变而引起的；细胞凋亡是生物体内一种自然的生理过程，是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，老鼠胚胎时趾间有蹼出生后趾间无蹼是通过细胞凋亡完成的。 答案C,细胞生命历程的图形信息解读 【典型图示】, 图示解读,【信息解读】 (1)细胞数目增加一倍，细胞大小几乎没变化(或略小)，该过程表示细胞分裂(有丝分裂)。 (2)细胞数目没有变化，细胞形态基本不变，但细胞体积增大，该过程表示细胞生长。,(3)和，细胞形态发生改变，是由相同形态结构功能的细胞形成了组织，所以该过程表示细胞分化。 (4)三个细胞群的细胞具有分裂能力，具有分裂能力的细胞的特征是：细胞壁薄，细胞质浓，细胞核大，液泡小或无。 (5)表示从中取出的一个细胞经过植物组织培养，获得了完整的植株，体现了植物细胞的全能性。,【典例训练】 2(2015安徽一模)图为人体某结构部分细胞的生命历程，有关叙述正确的是,高考体验,1(2013海南单科)关于细胞分化的叙述，错误的是 A白细胞和红细胞都是由造血干细胞分化来的 B基因突变可使已分化的正常细胞变成癌细胞,C同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同 D同一个体茎分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强,解析 红细胞和白细胞都是由骨髓中的造血干细胞增殖分化而来的，A项正确；正常细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变并积累到一定程度时，会变成不受机体控制的恶性增殖的癌细胞，B项正确；同一个体不同部位的体细胞都是由同一个受精卵增殖分化而来的，所含基因相同，C项错误；分生组织等分裂旺盛的细胞分化程度较低，比叶肉细胞等高度分化的细胞分裂分化能力强，D项正确。 答案C,2(2014山东卷)神经系统正常发育过程中神经细胞数量的调节机制下图所示。下列说法正确的是,A细胞程序性死亡不利于神经系统正常发育 B生存因子影响了神经细胞的基因表达 C神经细胞与靶细胞间通过电信号传递信息 D死亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫,解析细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育等起着非常重要的作用，有利于神经系统正常发育；未得到足够生存因子的神经细胞发生的程序性死亡是基因表达引起的，而生存因子可以影响相关基因的表达，相应的神经细胞不发生凋亡；神经细胞与靶细胞间是通过生存因子这种化学信号来传递信息的；吞噬细胞的吞噬作用是非特异性免疫，不是细胞免疫。 答案B,3(2009天津高考)下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。,据图分析，不正确的是 A过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能 B细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达 C过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程 D凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用,解析图中表示凋亡诱导因子与膜受体结合，这种结合具有特异性，且与信息交流有关。由图可知凋亡信号激活凋亡相关基因，从而表达出与凋亡有关的蛋白质，该过程体现了基因的选择性表达。细胞凋亡是在基因调控下的程序性死亡，是细胞主动死亡的过程。 答案C,4(2013安徽理综)近年来，有关肿瘤细胞特定分子的靶向治疗研究进展迅速。研究发现，蛋白x 是细胞膜上的一种受体，由原癌基因过量表达会持续激活细胞内的信号传导，启动细胞DNA的复制，导致细胞异常增殖，利用动物细胞融合技术制备的单克隆抗体，可用于诊断和治疗原癌基因x过量表达的肿瘤，请回答下列问题：,(1)同一个体各种体细胞来源于受精卵的分裂与分化。正常情况下，体细胞核遗传信息相同的原因是_。 (2)通过检测原癌基0因x的_和_可判断其是否转录和翻译。检测成人多种正常组织后，发现原癌基因x只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达，这说明_。,(3)根据以上信息，可推测原癌基因的主要功能是。_ (4)制备该单克隆抗体时，免疫动物的抗原可以是_。B淋巴细胞识别抗原并与之结合，之后在适当的信号作用下增殖分化为_和_。 (5)用该单克隆抗体处理原癌基因x过量表达的某肿瘤细胞株，发现其增殖能力明显下降。这是因为_。,解析(1)体细胞通过有丝分裂进行增殖；(2)转录是合成信使RNA的过程，而翻译是合成蛋白质的过程；虽然各种体细胞中都有原癌基因，但只有一定的细胞才表达，这说明原癌基因x的表达具有(组织)特异性基因的选择性表达；(3)通过题目信息可知，原癌基因是通过控制受体蛋白的合成来控制细胞内信号传导，启动DNA的复制；(4)由于原癌基因X能维持细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；B淋巴细胞受到抗原刺激后能分化产生记忆细胞和浆细胞；(5)由于抗体能与抗原(蛋白x)结合，而蛋白x为细胞膜上的受体，从而阻断了信号传导。,答案(1)亲代细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平均分配到两个子细胞中。(2)合成的mRNA蛋白x原癌基因x的表达具有(组织)特异性(3)维持细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程(4)蛋白x浆细胞记忆细胞(5)该单克隆抗体与肿瘤细胞表面的蛋白x特异性结合，从而阻断蛋白x介导的信号传导,
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