细胞的分化、衰老、凋亡及癌变.ppt

第2讲细胞的分化、衰老、凋亡及癌变,展示考纲考频1.细胞的分化()2.细胞的全能性()3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系()4.癌细胞的主要特征及防治(),一、细胞的分化与细胞的全能性 1细胞的分化 (1)概念：在个体发育中，由细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生 的过程。 (2)时间：发生在整个生命进程中，时期达到最大限度。 (3)结果：形成不同的和 。 (4)特点： 、不可逆性和普遍性。 (5)意义：是生物个体发育的基础；使多细胞生物体中细胞趋向 ，有利于提高各种生理功能的效率。,一个或一种,稳定性差异,胚胎,组织,器官,稳定性,持久性,专门化,(6)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中 的执行情况不同，即基因的 表达，转录出不同的 ，控制合成出不同的。 (7)标志：分子水平：合成了某种细胞特有的 ，如唾液淀粉酶、胰岛素等；细胞水平：控制分化成。 解惑由于基因的选择性表达，虽然DNA都相同，但不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，只有部分相同。 (8)细胞分化图示,遗传信息,选择性,mRNA,蛋白质,蛋白质,不同种类的细胞,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。 (3)实例原理分析 植物组织培养的原理是 ；克隆羊多利培养原理是 。 (4)干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有能力的细胞。,已经分化,完整个体,完整植株,细胞核,植物细胞全能性,动物细胞核的全能性,分裂和分化,二、细胞的衰老、凋亡 1衰老的特征 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,解惑细胞凋亡，即细胞编程性死亡，是一种自然生理过程；与细胞凋亡密切相关的细胞器是溶酶体。 三、细胞癌变 1概念：受致癌因子的作用，细胞中 发生变化，变成不受机体控制、连续进行分裂的 细胞。 2癌变细胞的特点 (1)适宜条件下，能够 。 (2) 发生了改变，由各种各样的形态变成 形。 (3)细胞表面 等物质减少，容易在体内 。 3癌变机理 (1)内因： 发生突变。,遗传物质,恶性增殖,无限增殖,形态结构,糖蛋白,球,分散和转移,原癌基因和抑癌基因,(2)外因 物理致癌因子：紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的 。 化学致癌因子：亚硝酸、碱基类似物等能改变。 病毒致癌因子：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的 。 4预防治疗 (1)预防：目前癌症是危害人类生命的第 杀手；对于 病人，目前还缺少有效的治疗手段。因此个人生活中应注意远离 ；保持身心健康，养成良好习惯。 (2)诊断： 、CT、核磁共振以及 等先进手段。 (3)治疗：有 、 和 等手段。,DNA,核酸的碱基,DNA,二,晚期癌症,致癌因子,病理切片的显微观察,癌基因检测,手术切除,化疗,放疗,思考辨析 1判断下列有关细胞分化与全能性叙述的正误。 (1)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(2013年高考山东卷)() (2)胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化(2013年高考天津卷)() (3)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含的基因不同(2013年高考海南卷)() (4)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化(2011年高考北京卷)() (5)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性(2011年高考山东卷)(),2判断下列有关细胞衰老、凋亡和癌变叙述的正误。 (1)细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物内部环境的稳定(2013年高考天津卷)() (2)原癌基因或抑癌基因发生多次变异积累可导致癌症，因此癌症可遗传(2013年高考江苏卷)() (3)成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达(2013年高考四川卷)() (4)衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录(2012年高考山东卷)() (5)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡(2012年高考山东卷)() (6)细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育(2011年高考江苏卷)() (7)细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移(2011年高考江苏卷)(),1细胞分化与全能性的比较,细胞分化和细胞的全能性,知能拓展管家基因和奢侈基因 (1)管家基因指所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因。 (2)奢侈基因是指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。 (3)细胞分化实质：基因的选择性表达：奢侈基因表达的结果：合成特定的蛋白质(细胞分化分子水平的标志，如血红蛋白合成意味着造血干细胞分化成红细胞)。 2干细胞及其在医学上的应用 (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。 相互关系(以干细胞分化为红细胞为例)：,(3)医学上的应用：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。 方法指津与细胞生命活动有关的图形解读,(1)、过程中，细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异，这种变化叫做细胞分化。细胞分化的结果是产生不同细胞、组织、器官，分别属于不同的组织。 (2)过程为一个细胞形成两个细胞，这是细胞的分裂。过程为细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。 (3)三个细胞群的细胞都具有分裂能力，具有共同的特征：细胞壁薄、细胞质浓、细胞核大、液泡小或无。,1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 解析：细胞具有发育成完整个体的潜能叫做细胞的全能性。种子萌发长成植株，发生了细胞分化，但没有经过细胞离体培养，故没有体现出体细胞的全能性，A项不符合题意；骨髓造血干细胞形成各种血细胞，仅仅是细胞分化的过程，没有完整个体的形成，体现不出细胞的全能性，B项不符合题意；花粉离体培养发育成单倍体植株，经历了细胞分化，体现的是花粉(生殖细胞)的全能性，没有体现体细胞的全能性，C项不符合题意；胡萝卜根韧皮部细胞经植物组织培养发育成新植株，该过程既有细胞分化，又体现出体细胞的全能性，D项符合题意。 答案：D,1细胞衰老的特征 “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、物质运输功能均降低。 2细胞的凋亡、坏死与癌变比较,细胞的衰老、凋亡和癌变,3.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。 (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细胞癌变的机理 (1)内因：原癌基因和抑癌基因 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；而抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。 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。 癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变，导致细胞异常分裂，对这种异常分裂机体又无法阻止而造成的。 (2)外因 物理因素：紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA。 化学因素：亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基。 生物因素：某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。,特别提醒(1)癌细胞是一种只分裂而不能分化或畸形分化的细胞。 (2)放疗、化疗都可杀死部分癌细胞，同时正常体细胞也受到损伤，对人体副作用很大。早期癌症可以通过手术治疗，副作用较小。,2(2012年高考山东卷)细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是() A细胞普遍衰老会导致个体衰老 B效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡 C细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡 D衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录 解析：本题主要考查了细胞衰老和凋亡的相关知识。多细胞生物个体的衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程，A正确；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，效应T细胞使靶细胞裂解死亡是机体主动进行的免疫过程，属于细胞凋亡，B正确；各种不利因素引起的细胞死亡属于细胞坏死，C错误；衰老细胞内染色质固缩后影响了DNA解旋，从而影响DNA复制和转录过程。 答案：C,细胞衰老、全能性及有关物质毒性检测的 实验设计 1细胞衰老内在因素的实验探究及分析 (1)实验过程 实验一：分别在相同的条件下，体外培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果见下表：,实验二：分别将鼠、鸡、人和龟的体细胞在体外进行培养，结果见下图： 实验三：,(2)实验分析 实验一说明细胞分裂能力随着生物体的年龄增大而减弱。 实验二说明细胞分裂次数与物种的寿命有关，寿命越长的物种体细胞分裂的最高次数越高。 实验三说明细胞核是决定细胞衰老的重要因素。 特别提醒综合上述三个实验，说明生物的物种、年龄、细胞核是影响细胞衰老的内在因素。 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)的去核卵细胞电激融合，观察结果。,将中发育形成的早期胚胎移植到第三只羊(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根据细胞癌变、畸形或死亡比例检测有毒物质的毒性主要步骤 (1)配制动物细胞培养液，配制一系列浓度梯度的待测有毒物质，分组后分别对应添加。 (2)选取正常的动物细胞分别进行培养。 (3)一段时间后检测各组中癌变细胞或畸形或死亡占所培养细胞的比例，推测物质的毒性。,3某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性还是恶性，切取了一小块肿瘤组织进行培养。请回答下列问题： (1)培养之前，肿瘤组织必须先用_等处理成单个细胞。 (2)若开始培养时取一滴培养液观察有100个肿瘤细胞，经24小时培养后，取一滴稀释100倍后再取一滴(设三次的“一滴”等量)观察，发现有64个肿瘤细胞，此肿瘤的细胞周期约_小时。 (3)与正常细胞相比，在显微镜下看到明显增多的细胞器是_(填两项)。 (4)某科研单位研制出一种新型药物X，据说对此类肿瘤有良好的疗效，请你设计一个方案加以验证。,解析：本题是一道对癌细胞的特点综合分析应用及实验设计的题目，在解本题时应注意：癌细胞能无限增殖，细胞表面及形态结构发生改变；药物疗效实验应设计对照实验，除药物有无差别外，其他条件应完全相同并适宜；癌变细胞的细胞周期与正常体细胞相似。 答案：(1)胰蛋白酶(2)4(3)线粒体和核糖体 (4)将相同的培养液分为相等的两份，一份加药物X，另一份不加；将等量的肿瘤细胞置于两份培养液中；放在相同且适宜的条件下培养，观察肿瘤细胞生长状况。,例1日本科学家山中伸弥的研究团队报告，证实皮肤细胞经过“基因直接重组”后可以转化成为具有胚胎干细胞特性的细胞。他们所使用的方法都是利用病毒将四个基因送入皮肤细胞，促使普通的皮肤细胞重新发生分化，最后成为带有胚胎干细胞性质的细胞，称为诱导式多功能干细胞。这项科学发现被美国时代周刊评为2007年十大科学发现之首，并且获得了2012年诺贝尔生理学或医学奖。山中伸弥的科学成果示意图如下，下列相关叙述正确的是(),细胞分化与细胞全能性,A过程b是诱导式多功能干细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性差异的过程 B与皮肤细胞相比，经过程a形成的诱导式多功能干细胞的全能性较低 C山中伸弥的这一科学发现纠正了动物细胞分化是“不可逆转”的观点 D上述细胞中具有细胞周期的是诱导式多功能干细胞和神经细胞,解析细胞分化是细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异的过程，其实质是基因选择性表达的过程，其遗传物质一般不会发生变化，A项错误。过程a是细胞脱分化的过程，细胞脱分化形成的诱导式多功能干细胞具有胚胎干细胞的特性，属于全能细胞，B项错误。过去有人认为动物细胞的“稳定性差异是不可逆转的”，山中伸弥的这一科学发现表明，已经分化的成熟的动物细胞在一定条件下也是可以逆转的，C项正确。神经细胞是已经分化成熟的体细胞，不再增殖，所以没有细胞周期；诱导式多功能干细胞是全能性较高、分裂能力较强的细胞，具有细胞周期，D项错误。 答案C,例2(2014年厦门模拟)下列对人体细胞生命历程的描述，正确的是() A细胞生长：细胞体积增大，核糖体数量增加，染色体复制加快 B细胞分化：细胞形态改变，遗传物质发生变异，功能趋向专门化 C细胞衰老：细胞核体积变小，细胞膜通透性增大，色素积累增多 D细胞凋亡：特定基因表达，合成新的蛋白质，细胞自动结束生命 解析染色体复制发生在细胞分裂过程中，不是发生在细胞生长过程中，A错误；细胞分化的机理是基因选择性表达的结果，遗传物质不改变，B错误；细胞衰老是细胞核体积变大，细胞膜通透性减小，色素积累增多，C错误。 答案D,细胞的生命历程,例3机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感，主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18(IL18)能促进免疫细胞的增殖和分化，提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下： 选取若干实验小鼠，随机分成三组：组无辐射损伤；组辐射损伤(60Co照射，下同)；组先辐射损伤，1天后注射IL18。14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养，在培养了0 h、12 h、24 h、48 h后，进行细胞凋亡检测，得到的细胞凋亡相对值如下表：,影响细胞凋亡因素的实验探究,(1)选择脾细胞作为本实验材料，是因为脾脏是机体重要的_器官。已知IL18是一种淋巴因子，淋巴因子与 _都属于免疫活性物质。 (2)细胞凋亡是由遗传机制决定的_死亡。从表中数据可知，细胞凋亡相对值越小，说明发生凋亡的脾细胞数目越_；从_(填组别)两组数据可知，IL18能够抑制脾细胞凋亡。 (3)科研小组还设置了第组实验，方法是先注射IL18，3天后进行辐射损伤，14天后的实验操作同前三组。与第组相比，设置第组的目的是_。 (4)在作物育种中，可用60Co放出的射线使作物发生基因突变，从中筛选出优良的变异类型，这种育种方法叫做_育种，其特点是_(至少答出两点)。,解析(1)脾脏是机体重要的免疫器官，含有免疫细胞；免疫活性物质除淋巴因子外，还有抗体和溶菌酶等。(2)细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中细胞凋亡的相对值越小，表示发生凋亡的脾细胞数目越少。比较说明核辐射损伤加速小鼠脾细胞的凋亡，比较则说明IL18能抑制核辐射损伤对小鼠脾细胞凋亡的影响。(3)第组实验与第组实验的不同是先注射IL18再进行核辐射损伤处理，其目的是比较核辐射前注射IL18与核辐射后注射IL18对抑制脾细胞凋亡的影响。(4)用射线照射诱发基因突变，人工筛选后获得所需要的优良品种，这属于诱变育种，依据的原理是基因突变，其优点是能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，从而加速育种的进程；缺点为变异的方向是不定向的，且有利的个体不多，需大量处理实验材料。,答案(1)免疫抗体(或溶菌酶)(2)编程性(或程序性)少(3)比较核辐射前后注射IL18对抑制脾细胞凋亡的影响(4)诱变(或辐射)提高变异频率，加速育种进程；变异不定向，盲目性大；优良变异类型少(答出两点即可),本小节结束 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