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第10讲细胞的分化、衰老及凋亡,知识1细胞分化,知识2细胞癌变,知识梳理,知识3细胞衰老和凋亡,考点一细胞分化,考点二细胞癌变,考点突破,考点三细胞衰老、凋亡与坏死,知识1细胞分化,教材研读,1.细胞分化的概念、时间、结果概念:在个体发育中,由同一种类型的细胞经分裂后,逐渐在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异,产生不同的细胞类群的过程。,时间:发生于整个生命进程,但在胚胎时期达到最大限度。结果:形成不同组织和器官。,2.细胞分化的特点、意义及实质特点:持久性、不可逆性、普遍性、稳定性。意义实质:基因选择性表达。,3.细胞的全能性,知识2细胞癌变,1.癌细胞的概念在某些致癌因素的作用下,有的细胞会变得不受机体控制而无限增殖,这种细胞就是癌细胞。细胞的癌变可看作是细胞异常分化的结果。,2.癌细胞的主要特征(1)癌细胞最重要的特征是有无限增殖的能力;(2)癌细胞的形态结构发生了显著变化;(3)癌细胞容易在体内转移。,3.致癌因子物理致癌因子(如各种射线)、化学致癌因子(如吸烟时烟雾中的物质)和病毒致癌因子(如HIV)。,4.原因(1)外因:致癌因子的作用。(2)内因:原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞生长和分裂失控而变成癌细胞。(3)机理:致癌因子正常细胞生长和分裂失控癌细胞,5.预防(1)避免接触致癌因子。(2)保持身心健康,养成良好习惯。,知识3细胞衰老和凋亡一、细胞的衰老,1.与个体衰老的关系(1)单细胞生物:细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。(2)多细胞生物:个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。,2.特征(1)水分减少细胞萎缩、细胞代谢速率降低。(2)多种酶活性降低(如酪氨酸酶活性降低,头发变白)。(3)色素沉积:如出现老年斑。(4)呼吸速率减慢,细胞核体积增大,染色质固缩。(5)膜通透性改变。,二、细胞的凋亡1.概念:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。2.原因:受由遗传机制决定的程序性调控,也因此被称为细胞编程性死亡。,1.(2017浙江11月选考,2,2分)胚胎干细胞可形成神经细胞、骨骼肌细胞等多种类型的细胞,该过程属于(A)A.细胞分化B.细胞癌变C.细胞衰老D.细胞凋亡,解析胚胎干细胞通过细胞分化,可形成神经细胞、骨骼肌细胞等在形态、结构和功能上差异较大的多种类型的细胞,A正确。,2.(2016浙江10月选考,4,2分)在实验条件下,矮牵牛叶片细胞能发育成完整的植株。这说明该细胞具有(C)A.普遍性B.统一性C.全能性D.特异性,解析矮牵牛叶片细胞能发育成完整的植株,说明已经分化的植物细胞具有发育为完整新个体的潜能,即具有全能性。,3.(2016课标全国,1,6分)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(B)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,解析有丝分裂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,因而在亲代和子代之间保持了遗传的稳定性,A正确。造血干细胞是由受精卵经分裂,并发生一定程度分化而形成的,属于多能干细胞,B错误。细胞分化是基因选择性表达的结果,C正确。植物叶肉细胞具有全能性,可通过组织培养形成新植株,D正确。,4.(2017浙江4月选考,10,2分)下列关于人体衰老细胞的叙述,正确的是(A)A.多种酶的活性降低B.线粒体数量增加C.细胞呼吸明显加快D.细胞核体积变小,解析在人体衰老细胞中多种酶的活性降低,A正确;人体衰老细胞的线粒体数量减少,细胞呼吸减慢,细胞核的体积增大,B、C、D错误。,5.下列关于细胞分裂、分化、衰老和凋亡的叙述中,正确的是(A)A.细胞的衰老和凋亡是正常的生命现象B.细胞分化使各种细胞的遗传物质产生差异C.细胞分化仅发生于早期胚胎形成过程中D.所有体细胞都不断地进行细胞分裂,解析细胞的衰老和凋亡是细胞正常的生命历程,A正确;细胞分化的本质是基因的选择性表达,遗传物质没有发生变化,B错误;细胞分化发生于个体整个生命历程中,C错误;体细胞分裂结束后可能继续分裂、可能停止分裂、可能暂停分裂,D错误。,6.细胞分化过程中,一般不会出现的是(B)A.细胞器的种类数量发生改变B.细胞内tRNA种类改变C.细胞内mRNA种类改变D.细胞的全能性发生改变,解析细胞分化过程会出现细胞器的种类数量变化,进而使细胞的结构与功能发生变化,A不符合题意;细胞分化过程中,细胞内tRNA种类不会发生改变,B符合题意;细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞内转录的mRNA的种类、数量发生变化,进而导致翻译形成的蛋白质变化,C不符合题意;细胞分化程度越高,细胞的全能性越低,D不符合题意。,考点一细胞分化,考点突破,1.细胞分化的实质:基因的选择性表达(1)细胞分化的结果:细胞后代的形态、结构和生理功能发生改变,但是后代细胞的核遗传物质与分化之前相比没有发生变化。(2)分化的过程,(3)细胞分化的特点持久性:细胞分化发生在整个生命进程中,在胚胎时期达到最大限度。,(2)分化的过程,稳定性和不可逆性:受精卵可以分化为体细胞,但是体细胞不能再回到未分化的受精卵的状态。普遍性:不论高等生物还是低等生物都会发生细胞的分化。(4)细胞分化的机理在个体发育过程中,细胞分化的实质是基因的选择性表达。同一个体的不同体细胞中核遗传物质完全相同,但由于选择性表达的基因不同,因而转录生成的mRNA及翻译生成的蛋白质不同,这是同一个体不同细胞出现形态、结构和生理功能差异的根本原因。,细胞核在细胞分化中的作用:细胞核具有全能性,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。大量科学实验证明,高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,即保持着细胞的全能性。在动物体中,随着细胞分化程度的提高,细胞分化潜能减小,但它们的细胞核仍然保持着全能性。多莉羊的克隆成功就证明了动物细胞核具有全能性。,2.植物细胞全能性表达条件(1)离体(必要条件)。(2)一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等)。(3)激素(主要是生长素和细胞分裂素)。(4)适宜的条件(无菌、无毒、适宜的温度、pH等)。名师点拨(1)单细胞生物与多细胞生物细胞分化形式的不同:单细胞生物的细胞分化不表现为细胞间的差异,而是在生活史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。(2)植物细胞的全能性易表达,动物细胞的全能性受限制,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,分化程度越高,全能性越低。(4)植物的组织细胞经过脱分化形成愈伤组织,是在人工条件下细胞分化的逆过程,是使已分化的细胞回到未分化状态的过程,但在自然条件下,细胞分化是不可逆的。,正确理解细胞分裂和细胞分化的关系,知能拓展(1)由体细胞形成新个体,这是判断全能性表达的标准。植物种子发育成植株不能体现细胞的全能性,这是植物个体发育的一个阶段。(2)胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成个体)不能体现细胞的全能性。(3)动物克隆只体现细胞核的全能性。,典例1造血干细胞可形成形态、结构和功能不同的多种细胞,发生这些差异的过程称为(A)A.细胞的分化B.细胞的增殖C.细胞的代谢D.细胞的凋亡解题关键细胞通过细胞分化实现其在形态、结构和功能上的差异。,解析细胞的后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化,故选A。,1-1下列有关细胞分化的叙述,正确的是(D)A.同一生物个体不同的细胞中DNA、mRNA、蛋白质的种类和数量互不相同B.红细胞的形成与基因表达有关而与细胞分化无关C.胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后不具有全能性D.分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果,解析细胞的分化使细胞的形态、结构和功能发生改变,而遗传物质没有发生变化,因此同一生物个体不同的细胞中DNA相同,mRNA、蛋白质的种类和数量互不相同。红细胞为高度分化的细胞,因此其形成与细胞分化有关。脱分化形成的植物愈伤组织细胞具有全能性。分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。,1-2科学家利用胚胎干细胞在实验室中培育出了“微型人脑”组织,该组织具备了9周胎儿大脑的发育水平,但不能独立思考。下列相关叙述,正确的是(B)A.该培育过程体现了动物细胞的全能性B.该培育过程中不会发生细胞衰老C.该培育过程中遗传物质会发生改变引起细胞分化D.该培育过程中细胞会发生基因控制下的编程性死亡,解析由胚胎干细胞培育出了微型人脑组织,但没有形成完整个体,因此不能体现动物细胞的全能性,A错误;由胚胎干细胞培育出微型人脑组织的过程中,发生了细胞分裂、分化、衰老过程,B错误;细胞分化是基因的选择性表达,遗传物质不会发生改变,C错误;该培育过程中会发生细胞凋亡,细胞凋亡属于基因控制下的编程性死亡,D正确。,考点二细胞癌变,1.细胞癌变的机理(1)内因:原癌基因和抑癌基因突变。有的细胞受到致癌因子的作用,遗传物质发生变化导致生长和分裂失控而变成癌细胞。原癌基因主要负责调节细胞周期、控制细胞生长和分裂进程。抑癌基因主要负责阻止组织细胞不正常的增殖。,(2)外因:物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子。,2.癌变细胞的特点(1)适宜条件下能无限增殖;(2)形态结构发生显著变化;(3)细胞表面发生变化(细胞膜上粘连蛋白等物质减少),极易分散转移。知能拓展(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,只不过在癌细胞中这两种基因已发生突变。(2)放疗、化疗都能杀死部分癌细胞,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。(3)细胞癌变后只是不受机体控制,但其本身的生命活动也是受自身的基因控制的。,1.细胞癌变与细胞分化的关系细胞癌变是细胞的畸形分化。细胞形态结构发生改变,如细胞呈球形,细胞核大。细胞表面也发生变化,失去细胞的接触抑制现象,容易分散和转移,在机体中到处游走。正常细胞与癌细胞的图像,2.细胞分裂、细胞分化和细胞癌变联系图解细胞分裂具有周期性,细胞分裂产生的子细胞中,少部分子细胞可持续保持分裂能力;绝大多数子细胞失去分裂能力,进行细胞生长和分化,形成具有特定形态和功能的组织细胞;极少数子细胞受到致癌因子的作用,不能正常地完成分化,变成不受机体控制的进行连续分裂的恶性增殖细胞,即癌细胞。,典例2某种细胞能无限增殖,且易在人体内分散和转移。这种细胞最可能是(C)A.衰老的细胞B.成熟的红细胞C.癌变的细胞D.凋亡的细胞解题关键熟记癌细胞的两个特点:无限增殖、易转移。,解析能无限增殖,且易在人体内分散和转移,是癌细胞的显著特征,故选C。,2-1在培养人食管癌细胞的实验中,加入青蒿琥酯(Art),随着其浓度升高,凋亡蛋白Q表达量增多,癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是(D)A.为初步了解Art对癌细胞的影响,可用显微镜观察癌细胞的形态变化B.在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art,可确定Art能否进入细胞C.为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响,需设置不含Art的对照实验D.用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡,解析细胞癌变后形态结构会发生显著变化(如变成球形),此类变化可使用显微镜观察判断,A正确;利用同位素标记法可追踪物质的转移途径,B正确;依据生物实验设计的对照原则,为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响,还必须设置不含Art的对照组,C正确;因为凋亡蛋白Q会在消化道内被分解而失去作用,所以研究凋亡蛋白Q的作用时,应该使用注射法,D错误。,2-2下列有关癌细胞的叙述,正确的是(A)A.能在体内转移B.是正常分化的细胞C.不能无限增殖D.会诱发艾滋病,解析癌细胞能无限增殖,细胞表面粘连蛋白减少,能在体内转移,是异常分化的细胞,A正确,B、C错误;艾滋病由艾滋病病毒感染引起,D错误。,考点三细胞衰老、凋亡与坏死,1.细胞衰老的特征(1)细胞内的水分减少、细胞萎缩、体积变小、代谢速率减慢。(2)多种酶的活性降低(头发变白)。(3)细胞内的色素沉积(出现老年斑)。(4)呼吸速率减慢、细胞核体积增大。(5)细胞膜通透性改变、物质运输功能降低。,2.细胞凋亡:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。又称细胞编程性死亡,属于正常死亡。知能拓展(1)对于多细胞生物体,个体衰老与细胞衰老并不是总是同步的,在幼年个体中有细胞衰老,在老年个体中也有新细胞的产生,细胞总体衰老才会导致个体的衰老。(2)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。(3)细胞凋亡是一种自然生理过程,该过程与基因选择性表达有关,但不属于细胞分化过程;与细胞凋亡密切相关的细胞器是溶酶体。,3.细胞坏死:由不利因素引起的细胞非正常死亡。,4.细胞衰老、凋亡、坏死的区别,知能拓展细胞凋亡与细胞坏死不同,细胞凋亡不是病理条件下自体损伤的一种现象,而是为更好地适应生存环境而主动采取的一种死亡方式。,典例3下列有关细胞生命历程的叙述,错误的是(A)A.细胞衰老与个体衰老是完全同步的B.细胞的癌变是细胞异常分化的结果C.蝌蚪尾巴的消失是通过细胞凋亡实现的D.人体的各种细胞都是由受精卵通过分裂、分化形成的解题关键细胞的生命历程要经历受精卵、分化(或异常分化)、衰老、凋亡等过程,如蝌蚪尾巴的消失就是由细胞凋亡引起的。,解析对于多细胞生物而言,细胞衰老,个体不一定衰老,A错误;细胞的癌变是细胞异常分化的结果,B正确;蝌蚪尾巴的消失是通过细胞凋亡实现的,属于程序性死亡,C正确;人体的各种细胞都是由受精卵通过分裂、分化形成的,D正确。,3-1如图为人体细胞的分裂、分化、衰老和凋亡过程的示意图,图中为各个时期的细胞,ac表示细胞所进行的生理过程。据图分析,下列叙述正确的是(C),A.与的基因型相同,蛋白质的种类也相同B.细胞的衰老与凋亡就会引起人体衰老与死亡C.若已失去分裂能力,则其细胞内遗传信息的流动方向为DNARNA蛋白质D.与相比,的表面积与体积的比值增大,与外界环境进行物质交换的能力增强,解析图示a、b、c分别表示细胞生长、有丝分裂和细胞分化过程。与相比,的相对表面积较小,物质运输效率较低。与的基因型相同,但因表达的基因种类不完全相同,故细胞中的蛋白质种类也不完全相同。若已失去分裂能力,细胞可通过转录和翻译,使遗传信息在蛋白质中得以表达。多细胞生物体细胞普遍衰老时,个体才表现衰老。,3-2(2018浙江11月选考,5,2分)人体细胞凋亡和衰老是细胞生命活动的必然规律。下列叙述正确的是(D)A.细胞凋亡仅发生在衰老细胞中B.细胞凋亡由机械损伤引发C.衰老细胞中所有酶的活性降低D.衰老细胞的需氧呼吸变慢,解析人的正常发育中都有一些细胞要凋亡,如胚胎发育过程中过量的神经细胞的部分凋亡,细胞免疫中,效应细胞毒性T细胞将靶细胞裂解死亡,靶细胞死亡也属于细胞凋亡,A错误;细胞凋亡是由某种基因引发的,编程性的细胞死亡,是不可避免的,细胞坏死是由机械损伤引起的,B错误;细胞衰老的过程中,许多酶的活性降低,但也有部分酶的活性增强,C错误;衰老细胞的线粒体数量随着年龄增大而减少,需氧呼吸变慢,D正确。,
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