第3講細(xì)胞的分化衰老凋亡與癌變

第3講__細(xì)胞的分化、衰老、凋亡與癌變[考綱導(dǎo)學(xué)]1.細(xì)胞的分化(Ⅱ)2.細(xì)胞的全能性(Ⅱ)3.細(xì)胞的衰老和凋亡及與人體健康的關(guān)系(Ⅱ)4．癌細(xì)胞的主要特征及防治(Ⅱ)知識(shí)梳理|夯實(shí)高考雙基回扣教材一、細(xì)胞的分化1．定義：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。2．時(shí)間：發(fā)生在整個(gè)生命進(jìn)程，胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度。3．結(jié)果：形成特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。4．特點(diǎn)：穩(wěn)定性、持久性、普遍性和不可逆性。5．意義：①是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)；②使多細(xì)胞生物體中細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。6．實(shí)質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)。7．標(biāo)志(1)分子水平：合成某種細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)，如唾液淀粉酶、胰島素等。(2)細(xì)胞水平：形成不同種類的細(xì)胞。二、細(xì)胞的全能性1．定義：已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。2．原因：生物體的每個(gè)細(xì)胞都含有本物種的全套遺傳物質(zhì)。3．細(xì)胞全能性表現(xiàn)的條件(1)離體；(2)提供適宜的營(yíng)養(yǎng)、激素及環(huán)境條件。三、衰老與凋亡1．衰老(1)個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的區(qū)別生物種類關(guān)系單細(xì)胞生物細(xì)胞的衰老或死亡就是個(gè)體的衰老或死亡多細(xì)胞生物①細(xì)胞水平：生物體內(nèi)的細(xì)胞不斷更新，同時(shí)在幼嫩的細(xì)胞、衰老或走向死亡狀態(tài)的細(xì)胞②個(gè)體水平：個(gè)體衰老過(guò)程是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過(guò)程(2)細(xì)胞衰老是細(xì)胞的生理狀態(tài)和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生變化的過(guò)程，最終表現(xiàn)為細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。[記憶技巧]細(xì)胞衰老的特征歸納起來(lái)為“一大”細(xì)胞核的體積增大、“一小”細(xì)胞體積變小、“一多”色素增多、“三低”代謝速率、多種酶的活性、物質(zhì)運(yùn)輸能力均降低。2．凋亡與壞死(1)細(xì)胞凋亡(細(xì)胞編程性死亡)①定義：由基因決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程。②機(jī)制：受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控。③類型：a.細(xì)胞正常的自然更新。b．被病原體感染的細(xì)胞的清除。c．正常發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞程序性死亡。④意義：a.保證多細(xì)胞生物體完成正常發(fā)育。b．維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。c．抵御外界各種因素的干擾。(2)細(xì)胞壞死：在種種不利因素影響下，由于細(xì)胞正常代謝活動(dòng)受損傷或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡，如股骨頭壞死、早衰等。3．細(xì)胞癌變(1)定義：受致癌因子的作用，細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，變成不受機(jī)體控制的、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。(2)癌變細(xì)胞的特點(diǎn)①適宜條件下，能夠無(wú)限增殖；②形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，由各種各樣的形態(tài)變成球形；③細(xì)胞表面糖蛋白減少，細(xì)胞之間的黏著性降低，容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。(3)癌變機(jī)理①內(nèi)因：原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。②外因a．物理致癌因子：紫外線、X射線及其他輻射能損傷細(xì)胞內(nèi)的DNA。b．化學(xué)致癌因子：亞硝酸、堿基類似物等能改變核酸的堿基。c．病毒致癌因子：某些病毒的遺傳物質(zhì)能影響宿主細(xì)胞的DNA?；A(chǔ)自測(cè)1．判斷(1)胚胎干細(xì)胞與胰腺腺泡細(xì)胞的膜蛋白的種類和數(shù)量相同。(×)(2)造血干細(xì)胞分化為成熟紅細(xì)胞的過(guò)程是可逆的。(×)(3)正常體細(xì)胞的端粒DNA隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加而變長(zhǎng)。(×)(4)胚胎細(xì)胞中存在與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因。(√)(5)癌變前后，細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)有明顯差異。(√)(6)原癌基因的主要功能是阻止細(xì)胞發(fā)生異常增殖。(×)(7)斷尾壁虎長(zhǎng)出新尾巴過(guò)程中發(fā)生了細(xì)胞分化。(√)(8)玉米種子萌發(fā)長(zhǎng)成新植株體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。(×)(9)衰老細(xì)胞內(nèi)染色質(zhì)固縮影響DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。(√)(10)細(xì)胞凋亡是各種不利因素引起的細(xì)胞死亡。(×)2．下列發(fā)生了細(xì)胞分化且能體現(xiàn)體細(xì)胞全能性的生物學(xué)過(guò)程是()A．玉米種子萌發(fā)長(zhǎng)成新植株B．小鼠骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞C．小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株D．胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株【答案】D3．(2016·海南高考)下列關(guān)于人體細(xì)胞的敘述，錯(cuò)誤的是()A．人的正常體細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的B．自由基攻擊蛋白質(zhì)可以引起細(xì)胞衰老C．細(xì)胞中衰老的線粒體可被溶酶體分解清除D．衰老細(xì)胞代謝速率加快是細(xì)胞內(nèi)水分減少引起的【解析】人的正常體細(xì)胞最大分裂次數(shù)為50次，A項(xiàng)正確；自由基攻擊蛋白質(zhì)可引起細(xì)胞衰老，B項(xiàng)正確；細(xì)胞中衰老的細(xì)胞器會(huì)被溶酶體清除，C項(xiàng)正確；衰老細(xì)胞代謝速率減慢，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緿網(wǎng)絡(luò)記憶重點(diǎn)突破|領(lǐng)悟高考方向重點(diǎn)1細(xì)胞的分化與全能性[典例導(dǎo)悟1]某實(shí)驗(yàn)室做了下圖所示的實(shí)驗(yàn)研究，下列相關(guān)敘述正確的是()甲小鼠的纖維母細(xì)胞eq\o(→,\s\up10(誘導(dǎo)基因),\s\do15(a))誘導(dǎo)干細(xì)胞eq\o(→,\s\up10(b),\s\do1())肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、上皮細(xì)胞等A．肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、上皮細(xì)胞等細(xì)胞中都有與細(xì)胞癌變有關(guān)的基因B．與纖維母細(xì)胞相比，經(jīng)過(guò)程a形成的誘導(dǎo)干細(xì)胞的全能性較低C．過(guò)程b是誘導(dǎo)干細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程D．上述細(xì)胞中具有細(xì)胞周期的是誘導(dǎo)干細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞【解析】本題考查細(xì)胞分化、全能性、癌變的原理及分析應(yīng)用能力。正常細(xì)胞中都有原癌基因和抑癌基因；誘導(dǎo)干細(xì)胞的全能性比纖維母細(xì)胞高；過(guò)程b是誘導(dǎo)干細(xì)胞的分化過(guò)程，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定性差異，遺傳物質(zhì)并未改變；具有細(xì)胞周期的是能進(jìn)行連續(xù)分裂的細(xì)胞，神經(jīng)細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，已失去了分裂能力?！敬鸢浮緼[考點(diǎn)精講]1．細(xì)胞分化的機(jī)理與過(guò)程(1)機(jī)理：相同的核DNAeq\o(→,\s\up10(基因選擇),\s\do15(性表達(dá)))不同的mRNAeq\o(→,\s\up10(合成))不同的蛋白質(zhì)eq\o(→,\s\up10(執(zhí)行))不同的功能eq\o(→,\s\up10(表現(xiàn)))不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)(2)過(guò)程：受精卵各方面都相同的細(xì)胞首先出現(xiàn)化學(xué)成分上的不同，如酶的不同繼而出現(xiàn)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上的不同(染色體數(shù)、核DNA仍彼此相同)2.細(xì)胞分化和細(xì)胞的全能性比較項(xiàng)目細(xì)胞分化細(xì)胞的全能性原理細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)含有本物種全套遺傳物質(zhì)特點(diǎn)①持久性②普遍性③不可逆性④穩(wěn)定性①高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性②動(dòng)物已分化的體細(xì)胞全能性受限制，但細(xì)胞核仍具有全能性③全能性的體現(xiàn)要進(jìn)行誘導(dǎo)和離體培養(yǎng)結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細(xì)胞群形成新的個(gè)體大小比較細(xì)胞分化程度有高低之分，如①體細(xì)胞＞生殖細(xì)胞＞受精卵；②動(dòng)物細(xì)胞＞植物細(xì)胞細(xì)胞全能性表達(dá)的難易程度不同，如受精卵＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞關(guān)系①兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變②已分化的細(xì)胞仍然保持全能性③一般情況下，分化程度越高，全能性相對(duì)越低[名師點(diǎn)睛](1)細(xì)胞全能性的體現(xiàn)以產(chǎn)生新個(gè)體為標(biāo)志，若無(wú)新個(gè)體產(chǎn)生，不能體現(xiàn)全能性。(2)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件是離體、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素和適宜的環(huán)境條件等。(3)細(xì)胞中兩類基因——管家基因、奢侈基因基因細(xì)胞中表達(dá)情況功能管家基因所有細(xì)胞均要表達(dá)維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需奢侈基因不同類型細(xì)胞特異性表達(dá)賦予不同細(xì)胞特異的生理功能[命題視角]視角1細(xì)胞的分化1．(2014·安徽高考)分別用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(與細(xì)胞呼吸相關(guān)的酶)基因的片段為探針，與雞的成紅細(xì)胞、輸卵管細(xì)胞和胰島細(xì)胞中提取的總RNA進(jìn)行分子雜交，結(jié)果見(jiàn)下表(注：“＋”表示陽(yáng)性，“－”表示陰性)。下列敘述不正確的是()探針細(xì)胞總RNAβ-珠蛋白基因卵清蛋白基因丙酮酸激酶基因成紅細(xì)胞＋－＋輸卵管細(xì)胞－＋＋胰島細(xì)胞－－＋A.在成紅細(xì)胞中，β-珠蛋白基因處于活動(dòng)狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關(guān)閉狀態(tài)B．輸卵管細(xì)胞的基因組DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β-珠蛋白基因C．丙酮酸激酶基因的表達(dá)產(chǎn)物對(duì)維持雞細(xì)胞的基本生命活動(dòng)很重要D．上述不同類型細(xì)胞的生理功能差異與基因的選擇性表達(dá)有關(guān)【答案】B視角2細(xì)胞的全能性2．(2014·上海高考)植物細(xì)胞具有發(fā)育為完整植株潛能的決定因素是()A．細(xì)胞膜 B．細(xì)胞核C．線粒體 D．葉綠體【答案】B[心有靈犀]細(xì)胞分化與細(xì)胞全能性的判斷方法1同一來(lái)源的細(xì)胞eq\o(→,\s\up10(形成))形態(tài)、功能不同的組織細(xì)胞→細(xì)胞分化。2植物體細(xì)胞eq\o(→,\s\up10(形成))新個(gè)體→細(xì)胞全能性表達(dá)。3分化的動(dòng)物細(xì)胞，在一定條件下經(jīng)培養(yǎng)形成細(xì)胞群→不能體現(xiàn)細(xì)胞全能性。4“克隆”動(dòng)物核移植→動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。重點(diǎn)2細(xì)胞的衰老、凋亡與癌變[典例導(dǎo)悟2](2015·山東高考)關(guān)于細(xì)胞生命歷程的敘述，正確的是()A．胚胎細(xì)胞中存在與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因B．原癌基因與抑癌基因在正常細(xì)胞中不表達(dá)C．真核細(xì)胞不存在無(wú)絲分裂這一細(xì)胞增殖方式D．細(xì)胞分化過(guò)程中蛋白質(zhì)種類和數(shù)量未發(fā)生改變【解析】本題考查細(xì)胞凋亡、癌變、分化等原理及理解應(yīng)用能力。細(xì)胞分化過(guò)程中遺傳物質(zhì)不變，所以胚胎細(xì)胞中存在與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因，A項(xiàng)正確；原癌基因與抑癌基因在正常細(xì)胞中均表達(dá)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；蛙的紅細(xì)胞等真核細(xì)胞也會(huì)進(jìn)行無(wú)絲分裂，C項(xiàng)錯(cuò)誤；細(xì)胞分化過(guò)程中基因選擇性表達(dá)，蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量會(huì)發(fā)生改變，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼[考點(diǎn)精講]1．細(xì)胞分化、衰老、凋亡、壞死與癌變的比較實(shí)質(zhì)特點(diǎn)結(jié)果與意義細(xì)胞分化基因的選擇性表達(dá)①持久性；②普遍性；③穩(wěn)定性和不可逆性產(chǎn)生各種不同的組織、器官細(xì)胞衰老內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果①酶活性降低，呼吸速率減慢；②細(xì)胞體積變小，線粒體減少；③核增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮、染色加深①生物體的絕大多數(shù)細(xì)胞都經(jīng)歷未分化→分化→衰老→死亡的過(guò)程；②細(xì)胞衰老是時(shí)刻都在發(fā)生的細(xì)胞凋亡受由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控細(xì)胞膜內(nèi)陷，細(xì)胞變圓，與周圍細(xì)胞脫離①清除多余無(wú)用細(xì)胞；②清除完成使命的衰老細(xì)胞；③清除體內(nèi)異常細(xì)胞(有害細(xì)胞被病原體感染的細(xì)胞)細(xì)胞壞死電、熱、冷、機(jī)械等不利因素引起的，不受基因控制細(xì)胞膜破裂傷害周圍細(xì)胞，引發(fā)炎癥細(xì)胞癌變物理、化學(xué)和病毒致癌因子影響下，原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變①惡性增殖的“不死細(xì)胞”；②形狀顯著改變的“變態(tài)細(xì)胞”；③黏著性降低的“擴(kuò)散細(xì)胞”癌細(xì)胞出現(xiàn)并大量增殖2.細(xì)胞生命歷程各過(guò)程中的遺傳物質(zhì)變化結(jié)果遺傳物質(zhì)變化細(xì)胞分裂單細(xì)胞生物完成生殖，多細(xì)胞生物產(chǎn)生新細(xì)胞遺傳物質(zhì)復(fù)制后均分細(xì)胞分化形成不同組織和器官遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變細(xì)胞癌變變成無(wú)限增殖的癌細(xì)胞遺傳物質(zhì)發(fā)生改變細(xì)胞衰老細(xì)胞正常死亡遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變細(xì)胞凋亡細(xì)胞正常死亡遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變[命題視角]視角細(xì)胞分化、衰老、凋亡、癌變的綜合考查3．關(guān)于人體細(xì)胞分化、衰老、凋亡和癌變的敘述，正確的是()A．細(xì)胞分化導(dǎo)致基因選擇性表達(dá)，細(xì)胞種類增多B．細(xì)胞衰老表現(xiàn)為酶活性降低，細(xì)胞核體積減小C．細(xì)胞凋亡受基因控制，不利于個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育D．細(xì)胞癌變導(dǎo)致細(xì)胞黏著性降低，易分散轉(zhuǎn)移【答案】D[心有靈犀](1)“兩看法”判斷細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死①?gòu)姆绞娇磂q\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主動(dòng)結(jié)束生命活動(dòng)?細(xì)胞凋亡,被動(dòng)結(jié)束生命活動(dòng)?細(xì)胞壞死))②從結(jié)果看eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對(duì)生物體是有利的?細(xì)胞凋亡,對(duì)生物體是有害的?細(xì)胞壞死))(2)細(xì)胞衰老和凋亡過(guò)度或不足對(duì)機(jī)體都有害，如細(xì)胞衰老過(guò)度引起兒童早衰。(3)細(xì)胞分化、衰老和凋亡對(duì)機(jī)體生命活動(dòng)都有積極意義。當(dāng)堂驗(yàn)收|提升高考考能1．(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)同一動(dòng)物個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞在功能上是不同的，造成這種差異的主要原因是()A．二者所處的細(xì)胞周期不同B．二者合成的特定蛋白不同C．二者所含有的基因組不同D．二者核DNA的復(fù)制方式不同【解析】A項(xiàng)，神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞都是高度分化的細(xì)胞，不再進(jìn)行分裂，不存在細(xì)胞周期。B項(xiàng)，同一動(dòng)物個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞在功能上不同，源于基因的選擇性表達(dá)，即在不同的時(shí)間和空間條件下合成了不同的蛋白質(zhì)，因此二者合成的特定蛋白不同。C項(xiàng)，同一動(dòng)物個(gè)體的所有細(xì)胞都是通過(guò)受精卵的分裂和分化形成的，因此所含的基因組相同。D項(xiàng)，DNA的復(fù)制方式是半保留復(fù)制，因此二者核DNA的復(fù)制方式相同。【答案】B2．(2015·全國(guó)卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白質(zhì)組成，該酶能結(jié)合到端粒上，以自身的RNA為模板合成端粒DNA的一條鏈。下列敘述正確的是()A．大腸桿菌擬核的DNA中含有端粒B．端粒酶中的蛋白質(zhì)為RNA聚合酶C．正常人細(xì)胞的每條染色體兩端都含有端粒DNAD．正常體細(xì)胞的端粒DNA隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加而變長(zhǎng)【解析】A項(xiàng)，端粒是染色體末端的DNA重復(fù)序列，大腸桿菌等原核生物擬核的DNA不能與蛋白質(zhì)結(jié)合形成染色體，因此大腸桿菌擬核的DNA中沒(méi)有端粒。B項(xiàng)，端粒酶能結(jié)合到端粒上，以自身的RNA為模板合成端粒DNA的一條鏈，RNA聚合酶是在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中發(fā)揮作用的一種酶，RNA聚合酶催化合成的是RNA，所以端粒酶中的蛋白質(zhì)不是RNA聚合酶。C項(xiàng)，正常人細(xì)胞的每條染色體的兩端都含有端粒DNA。D項(xiàng)，在正常人體細(xì)胞中，端粒DNA可隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加而逐漸縮短。【答案】C3．(2016·全國(guó)甲卷)在細(xì)胞的生命歷程中，會(huì)出現(xiàn)分裂、分化等現(xiàn)象。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．細(xì)胞的有絲分裂對(duì)生物性狀的遺傳有貢獻(xiàn)B．哺乳動(dòng)物的造血干細(xì)胞是未經(jīng)分化的細(xì)胞C．細(xì)胞分化是細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)的結(jié)果D．通過(guò)組織培養(yǎng)可將植物葉肉細(xì)胞培育成新的植株【解析】細(xì)胞有絲分裂的重要意義是將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過(guò)復(fù)制(實(shí)質(zhì)為DNA的復(fù)制)之后，精確地平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。由于細(xì)胞核中的DNA位于染色體上，DNA是生物的主要遺傳物質(zhì)，因而有絲分裂使細(xì)胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性?？梢?jiàn)細(xì)胞的有絲分裂對(duì)生物性狀的遺傳有很大貢獻(xiàn)