优化探究（新课标）高考生物一轮复习 6.2细胞的分化、衰老、凋亡及癌变课件 新人教版必修1

观考情考纲考频1.细胞的分化和细胞的全能性()3年13考2.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系()3年8考3.癌细胞的主要特征及防治()3年9考第第2讲细胞的分化、衰老、凋亡及癌变讲细胞的分化、衰老、凋亡及癌变 一、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。 细胞分化图示如下：一个或一种一个或一种稳定性差异稳定性差异 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。 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：(1)分子水平：合成了某种细胞特有的 ，如唾液淀粉酶、胰岛素等；(2)细胞水平：控制分化成 。胚胎胚胎组织组织器官器官稳定性稳定性持久性持久性专门化专门化遗传信息遗传信息选择性选择性mRNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质不同种类的细胞不同种类的细胞 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。 二、细胞的全能性 1概念： 的细胞，仍然具有发育成 的潜能。 2原因：细胞含有本物种全套的 。 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。已经分化已经分化完整个体完整个体遗传物质遗传物质植物细胞全能性植物细胞全能性动物细胞核的全能性动物细胞核的全能性分裂和分化分裂和分化 三、细胞衰老的特征 1水分 ，体积 ，代谢速率减慢。 2多种酶的活性 ：如酪氨酸酶的活性降低，产生的黑色素减少，使头发变白。 3_：如脂褐素增多，出现老年斑。 4呼吸减慢，细胞核 ，核膜内折，_收缩、染色加深。 5细胞膜的 改变，物质运输功能降低。减少减少变小变小降低降低色素积累色素积累体积增大体积增大染色质染色质通透性通透性 四、细胞凋亡 1概念：是指由 所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常被称为细胞编程性死亡。基因基因 解惑细胞凋亡与细胞坏死不同：细胞坏死是受不利因素影响的病理性死亡；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。 五、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 。遗传物质遗传物质恶性增殖恶性增殖无限增殖无限增殖形态结构形态结构球球糖蛋白糖蛋白分散和转移分散和转移 3癌变机理 (1)内因： 发生突变。 (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 。原癌基因和抑癌基因原癌基因和抑癌基因DNA核酸的碱基核酸的碱基DNA 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_的病人，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。二二晚期癌症晚期癌症致癌因子致癌因子病理切片的显微观察病理切片的显微观察癌基因检测癌基因检测手术切除手术切除化疗化疗放疗放疗 1判断下列有关细胞分化与全能性叙述的正误。 (1)不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性有关(2013年高考安徽卷)( ) (2)细胞的高度分化改变了物种的遗传信息(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)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)( ) (5)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)( ) (6)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性( ) 2判断下列有关细胞衰老、凋亡和癌变叙述的正误。 (1)恶性肿瘤细胞膜上糖蛋白减少，因此易分散转移(2014年高考四川卷)( ) (2)胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡(2014年高考江苏卷)( ) (3)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)( ) (4)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)( ) (5)良好的心态有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而延缓衰老(2013年高考江苏卷)( ) (6)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)( ) (7)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)( ) (8)神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡(2012年高考安徽卷)( ) 1细胞分化与细胞全能性的比较细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 知能拓展管家基因和奢侈基因 (3)细胞分化的实质：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)。 易错易混(1)并非所有干细胞都要发生分化 干细胞分裂增加细胞数目。一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。 (2)未脱离植物体的细胞不能表现出全能性 植物细胞全能性的表达需要一定的条件，即离体、无菌，一定的营养物质，植物激素等。未脱离植物体的细胞，其全能性受到抑制，不能发育成完整的新个体。 (3)单细胞生物与多细胞生物分化形式的不同：单细胞生物的细胞分化不表现为细胞间的差异，而是在生活中有规律地发生形态和生理上的阶段性变化。多细胞生物通过细胞分化形成特定形态、结构和功能的组织和器官。 1(2015年开封模拟)下列数据是人体部分器官中所表达基因的估计数目，有关叙述不正确的是() A.人体各器官表达的基因数目有差异是细胞内基因选择性表达的结果 B血细胞所表达的基因数目最多说明其遗传物质相对含量较高 C人体各器官表达的基因数目有差异说明细胞中所含蛋白质有差异 D不同功能的细胞表达的基因不相同，这与细胞具有的不同功能相适应 解析：人体不同器官因功能不同，所需的蛋白质会有差异，这也体现了不同细胞中基因选择性表达的特点。由于同一个体的所有细胞都是由同一个受精卵分裂、分化而来，所以每个细胞中的遗传物质是相同的。 答案：B 2.根据图示判断下列叙述不正确的是() A、的根本原因是细胞中遗传信息执行情况不同 B抑制DNA复制可使过程停止 C经变化的细胞会逐渐呈现出酶的活性降低、细胞核变大等衰老特征 D细胞经变化后，其物质运输效率提高 解析：、的根本原因是基因的选择性表达；抑制DNA复制可使过程(即细胞分裂)停止；分化的细胞都要经过细胞衰老的过程，会逐渐呈现出酶的活性降低、细胞核变大等特征；细胞体积越大，相对表面积越小，物质的运输效率越低。 答案：D 1细胞衰老的特征 衰老细胞特征的简易识记方法“一大一小，一多两低”。 (1)一大： 增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。 (2)一小：_，体积变小，代谢减慢，如老人出现皱纹。 (3)一多：_，阻碍了细胞内物质的交流和信息传递。如脂褐素增多，出现“老年斑”。 (4)两低： 通透性改变，物质运输功能降低； 的活性降低，如老年人头发变白。细胞的衰老、凋亡和癌变细胞的衰老、凋亡和癌变细胞核体积细胞核体积水分减少水分减少色素逐渐积累色素逐渐积累细胞膜细胞膜多种酶多种酶 2细胞的凋亡、坏死与癌变的比较 3.癌细胞的主要特征 (1)适宜条件下，无限增殖。 (2)癌细胞的 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 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。形态结构形态结构糖蛋白糖蛋白 (4)接触抑制现象 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。 4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 ，控制细胞 和 的进程；而抑癌基因主要是 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。细胞周期细胞周期生长生长分裂分裂阻止阻止 (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。 3下列关于细胞及其生命历程的说法正确的是() A衰老细胞具有水分减少、多种酶活性降低、细胞核体积增大等特征 B细胞凋亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制 C从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量、功能改变的结果，这是细胞分化的根本原因 D放射性治疗可以引发癌细胞凋亡 解析：细胞癌变与基因突变有关，受基因控制，B错误；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，C错误；放射性治疗杀死癌细胞属于细胞坏死，D错误。 答案：A 4(2015年蚌埠模拟)脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。发育中神经细胞数量的调节示意图如下所示。下列说法错误的是() A在发育过程中产生的神经细胞一般是过量的 B神经细胞能够存活下来可能与获得足够的生存因子有关 C细胞凋亡能够调节细胞的数量 D神经细胞的死亡与生长因子的数量有关，与基因表达无关 解析：细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是凋亡相关基因选择性表达的结果，D错误。 答案：D 实验十三细胞全能性、衰老及有关 物质毒性检测的实验设计 1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 ，但它的细胞核仍具有_。受到限制受到限制全能性全能性 2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年龄的增大而减弱。 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。 3根据细胞癌变、畸形或死亡比例检测有毒物质的毒性的主要步骤 (1)配制动物细胞培养液，配制 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、畸形或死亡细胞占所培养细胞的比例，推测物质的毒性。一系列浓度梯度一系列浓度梯度 5目前临床上治疗癌症的一般方法是手术切除肿瘤，为防止体内残留癌细胞，在手术后进行化疗。某生物兴趣小组的同学从资料上获知：二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。他们推测二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，能作为癌症的一种化疗药物，就此问题他们设计实验进行了探究。 实验材料：肝部长有肿瘤的小鼠，二氯二乙胺溶液，生理盐水，含有全部营养物质的细胞培养液，显微镜，血球计数板，试管，吸管等。 (1)其中某位同学的实验操作如下，请将实验内容补充完整。 取洁净的培养皿一个，加入适量的培养液，从小鼠肝部切取肿瘤组织，剪碎，并用胰蛋白酶处理，使其分散开来，置于培养皿中培养。 取洁净的试管5支，分别加入等量的培养液，编号为1、2、3、4、5，并在14号试管中依次加入等量的不同浓度的二氯二乙胺溶液，5号试管中加入_。 从培养皿中吸取等量的培养液置于15号试管中，振荡后，在冰箱中培养一段时间。 从静置的5支试管中吸取适量的培养液置于_内，在显微镜下计数，记录数据。 (2)请你纠正上面这位同学操作上的错误： _； _。 (3)另一位同学按照正确的方法进行实验，得到的结果如下： 在该实验中，遵循了实验设计的_原则和_原则。 根据实验结果，你能得出的结论是_ _。 解析：(1)根据实验设计的对照原则和单一变量原则可知，5号试管为对照组，所以试管中应加入等量的生理盐水；如果利用显微镜进行计数，应将培养液置于血细胞计数板内，然后再进行计数。(3)根据实验目的和表中数据可知，二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，并且在一定范围内随着二氯二乙胺浓度的增大，其抑制作用增强。 答案：(1)等量的生理盐水血球计数板(2)“冰箱中”应改为“适宜温度下”或“恒温箱中”“从静置的5支试管中吸取适量的培养液”应改为“振荡摇匀后，从5支试管中吸取适量的培养液”(3)对照单一变量二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，且在一定范围内，随着二氯二乙胺浓度的增大，抑制作用逐渐增强 例1如图为人体细胞所经历的生长发育各个阶段，图中为不同的细胞，ac表示不同的生理过程。下列叙述正确的是()细胞分化与细胞全能性细胞分化与细胞全能性 A与相比，的分裂增殖能力加强，分化能力减弱 B的形成过程中发生了基因分离和自由组合 C的核基因相同，蛋白质种类和数量相同 D进入c过程的细胞酶活性降低，代谢减慢 解析a过程属于细胞的增殖，b过程属于细胞的分化，与相比，的分裂增殖能力减弱，分化程度高，A错误；细胞形成过程中进行的分裂属于有丝分裂，不发生基因分离和自由组合，B错误；的核基因相同，但由于基因的选择性表达，细胞内的蛋白质种类和数量并不相同，C错误。 答案D 例2动物细胞中的一类基因是维持基本生命活动的，在各种细胞中都处于活动状态。另一类基因是选择性表达的基因。如图为B淋巴细胞，关于该细胞中三个基因的开闭状态，下列说法正确的是()细胞生命历程中遗传物质的变化细胞生命历程中遗传物质的变化 A其中有一个处于活动状态，即A抗体基因 B其中有一个处于活动状态，即ATP合成酶基因 C其中有号染色体上的两个处于活动状态 D三个都处于活动状态 解析胰岛素基因和A抗体基因是特定细胞选择性表达的基因，ATP合成酶基因属于维持细胞基本生命活动的基因之一，在活细胞中都可以表达，故题图中ATP合成酶基因在该细胞中是打开的。B细胞中的A抗体基因只能在受到特异性抗原刺激后才能表达，胰岛素基因只能在胰岛细胞中表达。 答案B 知识归纳细胞生命历程各过程中的遗传物质变化 例3干细胞中cMyc(原癌基因)、Klf4(抑癌基因)、Sox2和Oct3/4等基因处于活跃表达状态，Oct3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒，将Oct3/4、Sox2、cMyc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞(如图所示)。请分析回答：细胞的衰老、凋亡和癌变细胞的衰老、凋亡和癌变 (1)Oct3/4基因在高度分化的细胞中处于_状态。依据上图所示的原理，体细胞癌变是_等基因异常表达的结果；细胞凋亡是在_等基因控制下的细胞_过程。 (2)研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称为_。 解析本题主要考查细胞的生命历程，意在考查考生从题干中获取信息的能力和图文转换能力。(1)从题干中可知，Oct3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的，因此Oct3/4基因在高度分化的细胞中处于未表达(或沉默)状态。细胞癌变是原癌基因和抑癌基因异常表达的结果。当cMyc和Klf4基因使高度分化的体细胞的染色体打开后，Fas基因的表达导致细胞凋亡，因此细胞凋亡是在cMyc、Klf4和Fas等基因控制下的细胞程序性死亡过程。(2)iPS细胞经诱导获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，这种变化过程称作细胞分化。 答案(1)未表达(或沉默)cMyc和Klf4cMyc、Klf4和Fas程序性死亡(2)细胞分化 微讲座十二细胞衰老、凋亡和癌变易错易混分析 1细胞死亡、细胞凋亡与细胞坏死 (1)细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死两种形式。 (2)细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，因此又称细胞编程性死亡，其根本原因是个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。 (3)细胞凋亡与细胞坏死不同：细胞坏死是在不利因素影响下的病理性死亡，细胞凋亡是正常状态下的生理性死亡。 2细胞全能性的表达和细胞分化 (1)判断细胞全能性的表达与细胞分化的根本依据是二者的结果不同，细胞分化的结果是形成不同的组织器官，细胞全能性表达的结果是形成完整个体。 (2)植物细胞的全能性易表达，动物细胞的全能性表达受限制，但动物细胞的细胞核仍具有全能性。 (3)细胞全能性高低与分化的关系：细胞全能性高低与分化程度呈负相关，分化程度越大，全能性越低。 3细胞分裂和分化的过程中不会改变细胞内的遗传物质 同一个体的不同体细胞的DNA相同，但细胞内的mRNA和蛋白质的种类和数量不同，这是基因选择性表达(不同细胞中遗传信息执行情况不同)的结果。 4区别细胞凋亡与细胞坏死的方法 细胞凋亡是受严格的程序性调控的，是一种自然的生理过程；细胞坏死是在种种不利的因素(如病菌感染、细胞缺氧、有毒物质毒害等)影响下，由于细胞正常的代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。 (1)判断方法：主要依据是细胞的死亡对机体是否有利，若细胞的死亡对机体是有利的，则为细胞凋亡，反之则为细胞坏死。 (2)细胞凋亡的意义 清除多余、无用的细胞。如蝌蚪的尾巴按照一定程序消失，这里的蝌蚪的尾巴细胞属于多余无用的细胞。 清除完成正常使命的衰老细胞。如“脱落的人体皮肤表皮细胞”是完成正常使命的衰老细胞。 清除体内有害细胞、被病原体感染的细胞等异常细胞。如“吞噬过多的细菌导致死亡的白细胞”和癌细胞都属于此类异常细胞。 维持器官和组织中细胞数目的相对稳定。 1(2013年高考江苏卷)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原癌基因和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：本题主要考查细胞的分化、衰老、凋亡与癌变的相关知识。细胞在分化过程中，遗传物质不改变，但不同细胞中表达的基因种类不同；细胞衰老和凋亡是生物体正常的生命活动，可以维持生物体内部环境的相对稳定；癌症是体细胞中原癌基因和抑癌基因发生多次突变累积导致的，因此癌症不可以遗传给后代；良好的心态有利于人体的神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而可延续衰老，因此D正确。 答案：D 2如图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：据图分析，是凋亡诱导因子与膜受体发生特异性结合，表明细胞凋亡具有特异性，体现了生物膜的信息传递功能，A项正确；基因控制蛋白质合成，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，B项正确；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，C项错误；凋亡相关基因在机体中本来就存在，在动物生长发育过程中发挥重要作用，D项正确。 答案：C 3.右图表示蝌蚪变态发育为成蛙的过程中尾的相对长度与蛋白酶的浓度之间的关系，下列有关叙述正确的是() A尾的相对长度与尾部细胞中蛋白酶的浓度呈正相关 B尾的相对长度越短，单位时间内蛋白质水解所需的水分越少 C在蝌蚪变态发育为成蛙的过程中，涉及的生命活动有细胞分裂、分化、衰老等 D尾的消失过程与细胞坏死有关 解析：由图可知，当尾的相对长度(百分比)减小时，蛋白酶的浓度单位变大，说明两者呈负相关，A错误；尾的相对长度越短，蛋白酶的浓度越高，说明蛋白质水解速率越快，单位时间水解蛋白质所需的水分越多，B错误；尾的消失过程与细胞凋亡有关，D错误。 答案：C