专题9 细胞的分化、衰老、凋亡教师版

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专题9细胞的分化、衰老、凋亡[考试标准]知识内容必考要求加试要求细胞的分化(1)细胞分化的概念和意义(2)癌细胞的主要特征(3)引起细胞癌变的因素(4)癌症的防治(5)细胞的全能性bab bbabbb细胞的衰老和凋亡(1)细胞衰老的特征(2)细胞凋亡的实例(3)细胞衰老和凋亡与人体健康的关系aaaaaa 一、细胞分化1、细胞分化(1)  概念：细胞的后代在  形态、结构和功能  上发生  差异  的过程。(2)结果：增加   细胞类型  。(3)意义：细胞分化是实现  生物个体发育  的基础。2、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与分化之前相比没有发生变化。个体的生长发育就是通过细胞增殖、分化实现的。（2）细胞分化的过程：受精卵各方面都相同的细胞出现化学成分上的不同（如酶的不同）出现形态、结构和生理功能上的不同（染色体数、核DNA彼此相同）（3）细胞分化的特点：（主要持久性、不可逆性、普遍性）①持久性：细胞分化发生在整个生命进程中，无论是发育阶段、成熟阶段，还是衰老阶段都存在细胞分化，在胚胎时期达到最大限度。（如发育阶段：形成新的细胞、组织、器官；成熟衰老阶段：组织、器官的修复）②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。（时间不可逆，空间不可逆。）③ 渐变性：一个形态、结构和生理功能高度特化的细胞，其特化过程不是一蹴而就的，而是要经历一个程序化的，逐渐演变的过程。④ 普遍性：不论高等生物还是低等生物都会发生细胞分化。（4）细胞分化的机理（根本原因：基因的选择性表达；直接原因：合成特异蛋白）①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。②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。在动物细胞中，随着细胞分化程度的提高，细胞分化潜能减小，但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。3、细胞的全能性(1)含义：已经分化的细胞仍然具有  发育成完整个体  的潜能。  具有全能性的原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。(2)细胞的全能性与细胞分化程度的关系：全能性高则分化程度低。全能性最高的是受精卵，还没分化，个体发育其实就是受精卵不断分裂分化的过程，越往后细胞的分化程度越高。体细胞就是高度分化的细胞，也是全能性最低的细胞。全能性大小一般：植物细胞 > 动物细胞（细胞核具有全能性）                受精卵 > 生殖细胞（配子、精子、卵细胞） > 体细胞                体细胞分化程度低的 > 分化程度高的 如：幼嫩的 > 衰老的                细胞分裂能力强的 > 细胞分裂能力弱的(3)动、植物细胞全能性的区别：  高度分化  的植物细胞仍具有全能性；实验表明已分化的动物体细胞的细胞核  具有全能性。4、应用：植物组织培养、核移植（1）植物组织培养（原理：植物细胞的全能性）过程如右：A、植物细胞全能性表达条件①离体（必须条件）。②一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等）。③激素（主要指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值等）。B、注意事项①一般选取植物的根尖或茎尖，因为新生部位通常无毒或少毒②愈伤组织细胞的特点：高度液泡化、排列疏松无规则、薄壁、全能性高③人工种子=人工种皮+胚状体④全程须无菌：用70%的酒精消毒外植体⑤培养基成分：植物激素（生长素+细胞分裂素）⑥脱分化须无光、再分化须有光C、应用：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产等。（2）核移植（原理：动物细胞核的全能性）A、选用卵细胞的原因：卵细胞比较大，容易操作；卵细胞细胞质多，营养丰富。分化程度高的细胞的细胞质物质对细胞的全能性有抑制。B、应用  ①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁殖；②保护濒危物种，增大存活数量；③生产珍贵的医用蛋白；④作为异种移植的供体；⑤用于组织器官的移植等。注意：能否体现全能性，看是否能成长为完整个体。[诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)造血干细胞与幼红细胞中基因的执行情况不同(　√　)(2)细胞分化过程中不进行基因表达(　×　)(3)分化不会改变遗传物质，故同一个体不同细胞中遗传物质数量一定相等(　×　)(4)所有干细胞都要发生分化(　×　)(5)分化程度高的细胞其全能性一定低(　×　)2．下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请思考：(1)上述基因属于管家基因(基因产物是维持细胞基本生命活动所必需)的是a，属于奢侈基因(基因产物赋予不同细胞特异性的生理功能)的是b、c、d。(2)这三种细胞是否包括红细胞？细胞A、B分别是什么细胞？提示　这三种细胞“血红蛋白基因”均不能表达，不包括红细胞；A细胞可产生“胰岛素”，应为胰岛β细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为垂体细胞。3．请从分子和细胞水平说出细胞分化不变和改变的分别是什么？提示①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目；②改变：mRNA、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和功能。   4．细胞全能性的表达需要哪些条件？提示　(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：其中生长素与细胞分裂素对植物细胞全能性表达至关重要；(4)适宜的条件(适宜的温度、pH等)。题组一　从发生的过程与特点把握细胞分化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(　　)A．二者所处的细胞周期不同       B．二者合成的特定蛋白不同C．二者所含有的基因组不同       D．二者核DNA的复制方式不同解析　A项，神经细胞与肌细胞都是高度分化的细胞，不再进行分裂，不存在细胞周期。B项，同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上不同，源于基因的选择性表达，即在不同的时间和空间条件下合成了不同的蛋白质，因此二者合成的特定蛋白不同。C项，同一动物个体的所有体细胞都是通过受精卵的分裂和分化形成的，因此所含的基因组相同。D项，DNA的复制方式是半保留复制，因此二者核DNA的复制方式相同。答案　B2．如图表示人体部分细胞所经历的生长发育的各个阶段，有关叙述正确的是(　　)A．细胞甲的分裂能力最强，分化程度最高B．过程①②中均发生了遗传物质的改变C．T淋巴细胞与B淋巴细胞内所含的基因不同D．白细胞介素－2作用于膜受体后即被灭活解析　细胞甲的分裂能力强，分化程度低，A错误；①过程为有丝分裂，②过程为细胞分化，这两个过程中均不发生遗传物质的改变，B错误；T淋巴细胞与B淋巴细胞所含的基因相同，C错误；白细胞介素－2在发挥作用后即被灭活，D正确。答案　D3．下图所示为来自同一人体的4种细胞，下列叙述正确的是(　　)A．因为来自同一人体，所以各细胞中的DNA含量相同B．因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同C．虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同D．虽然各细胞的生理功能不同，但吸收葡萄糖的方式相同解析　A项错，卵细胞核DNA数是其他体细胞核DNA数的一半；B项错，除卵细胞外，其他体细胞携带的核基因相同，由于基因的选择性表达，各细胞的形态和功能不同；C项对，活细胞中含量最多的化合物都是水；D项错，不同细胞吸收葡萄糖的方式可能不同，有的为主动转运，有的为易化扩散。答案　C题组二　细胞全能性的判断4．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全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整新个体的潜能。A项所述内容是玉米的胚后发育过程，不能体现体细胞全能性；全能性的结果是得到完整新个体，B项错误；由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”，而花粉属于生殖细胞，故体现的是植物生殖细胞的全能性，C项错误；胡萝卜根韧皮部细胞是已分化的细胞，经组织培养后得到了完整的新植株，体现了体细胞的全能性，D正确。答案D5．某实验室做了如图所示的实验研究，下列相关叙述正确的是(　　)甲小鼠的纤维母细胞诱导干细胞肝细胞、神经细胞、上皮细胞等A．肝细胞、神经细胞、上皮细胞等细胞中都有与细胞癌变有关的基因B．与纤维母细胞相比，经过程a形成的诱导干细胞的全能性较低C．过程b是诱导干细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性差异的过程D．上述细胞中具有细胞周期的是诱导干细胞和神经细胞解析　正常细胞中都有与细胞癌变有关的基因；诱导干细胞的全能性比纤维母细胞高；过程b是诱导干细胞的分化过程，细胞的形态、结构发生稳定性差异，遗传物质并未改变；具有细胞周期的是能进行连续分裂的细胞，神经细胞是高度分化的细胞，已失去了分裂能力。答案　A1．图解法展示细胞分化的机理2．区分细胞分化与全能性的标志(1)细胞分化的标志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水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有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、血红蛋白基因可以证明细胞发生了分化。(2)判断体细胞全能性的标志由体细胞发育成一个个体能证明体细胞的全能性。判断体细胞是否具有全能性的标志是看起点和终点，起点是“已分化的体细胞”，终点是发育成“个体”。二、细胞癌变1、癌细胞的概念正常细胞发生突变而成为癌细胞的过程称为癌变。引起癌变的因素称为致癌因素。在某些致癌因素的作用下，有的细胞会变成不受控制而 无限增殖 的恶性增殖细胞，这些细胞就是癌细胞。细胞的癌变可看作是细胞异常分化的结果。2、癌细胞的主要特点①  适宜条件下能无限增殖  ；②  形态结构发生显著变化；代谢旺盛  ；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 。3、致癌因子物理致癌因子（如各种射线）、化学致癌因子（如尼古丁）、病毒致癌因子（如HIV）4、细胞癌变的机理（1）内因：原癌基因和抑癌基因发生突变（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。物理：如X射线、紫外线等；化学：无机物：石棉、砷化物、铬化物、镉化物等；有机物：黄曲霉毒素、亚硝胺、联苯胺、烯环烃等；病毒：某些肿瘤病毒或致癌病毒的核酸可以整合到寄主基因中，引发基因突变。而完整的细胞没有这个功能，所以细胞生物不是致癌因子。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。三、细胞衰老1、细胞衰老的特征（1）细胞体积变小、水分减少、细胞萎缩、代谢速率减慢。（2）多种酶的活性降低（如酪氨酸酶活性降低，头发变白）。（3）细胞内的色素沉淀（出现老年斑）。（4）线粒体体积变大，数目减少，呼吸速率变慢。（5）细胞核体积增大，染色质收缩，颜色加深，核膜不断向内折叠。（6）细胞膜通透性改变、物质运输功能降低。2、与个体衰老的关系①单细胞生物：细胞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。四、细胞凋亡（1）细胞凋亡又叫编程性细胞死亡：由  基因  所决定的细胞自动的有序的死亡。不同于病变或伤害导致的死亡，属于正常死亡，是为更好地适应生存环境而主动采取的一种死亡方式。主动死亡：基因表达结果，有序，有利。如：①蝌蚪发育过程中尾和鳃的消失。②成人骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。③被病原体感染的细胞的清除。④人对胚胎发育产生的过量神经细胞的调整。⑤女性月经期子宫内膜的脱落。⑥植物胚柄的退化、单性植物花器官的退化、通气组织的形成。（2）细胞坏死：由不利因素引起的细胞非正常死亡。被动死亡：破坏、坏死、病变等，有害。 [诊断与思考]1．判断下列叙述的正误(1)细胞衰老不一定导致个体衰老(　√　)(2)神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡(　×　)(3)被病原体感染的细胞的清除属于细胞坏死(　×　)(4)凋亡细胞内的基因表达能力全部下降，酶活性减弱(　×　)(5)癌细胞的分裂能力与分化程度成正相关(　×　)2．比较细胞凋亡、衰老、癌变、坏死的区别项目细胞凋亡细胞衰老细胞癌变细胞坏死与基因的关系受基因控制可能有关基因突变不受基因控制细胞膜的变化内陷皱缩粘连蛋白减少破裂形态变化破裂细胞萎缩呈球形外形不规则变化　影响因素受基因严格的控制，也受外界环境影响内、外因共同作用物理、化学、病毒等致癌因素电、热、冷、机械等各种不利因素对机体的影响对机体有利对机体有利对机体有害对机体有害3.比较细胞分裂、分化、癌变及衰老的区别项目结果遗传物质变化细胞分裂单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞遗传物质复制后均分细胞分化可形成不同组织、器官遗传物质不发生改变细胞癌变形成能无限增殖的癌细胞遗传物质发生改变细胞衰老细胞正常死亡遗传物质不发生改变  题组一　细胞衰老与凋亡的判断1．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．效应细胞毒性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　个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程，A项正确；被病原体感染的细胞(靶细胞)被效应细胞毒性T细胞清除属于细胞凋亡，B项正确；各种不利因素引起的细胞死亡是细胞坏死，细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，C项错误；衰老细胞的染色质固缩，DNA不易解旋，影响DNA复制和转录，D项正确。答案　C2．关于细胞凋亡的叙述，错误的是(　　)A．细胞凋亡受细胞自身基因的调控      B．细胞凋亡也称为细胞编程性死亡C．细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中    D．被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除解析　由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，A正确；由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡，B正确；人在胚胎时期，要经历有尾的阶段，后来尾部细胞自动死亡，尾才消失，所以细胞凋亡可以出现在胚胎发育过程中，C错误；在成熟的生物体中，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的，D正确。答案　C3．关于细胞衰老、凋亡与坏死的叙述，正确的是(　　)A．衰老细胞的体积和细胞核体积都缩小    B．青蛙发育过程中尾的消失属于细胞坏死现象C．细胞凋亡的根本原因是病原体感染      D．细胞衰老与凋亡是细胞正常的生理过程解析　衰老细胞的体积缩小，细胞核体积增大，A错误；青蛙发育过程中尾的消失属于细胞凋亡现象，B错误；细胞凋亡是受基因控制的主动性死亡过程，C错误。答案　D题组二　癌细胞的特征及机理分析4．TGF－β1－Smads是一条抑制肿瘤的信号传递途径。研究表明，胞外蛋白TGF－β1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．恶性肿瘤细胞膜上粘连蛋白减少，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　癌细胞膜上粘连蛋白减少，使得癌细胞彼此之间的粘连性显著降低，容易在体内分散和转移，A项正确；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，复合物诱导的靶基因是抑癌基因，B项正确；生成复合物从细胞质转移到细胞核，实现了从细胞质向细胞核的信息传递，C项正确；若该受体蛋白基因不表达，题干中的过程就不会发生，靶基因不表达，不能阻止细胞的异常增殖而导致靶细胞分化为癌细胞，癌细胞能无限增殖，D项错误。答案　D5．为探究物质P抑制癌细胞增殖的效应，研究人员使用不同浓度的物质P处理人的离体肝癌细胞，实验结果如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)A．随着物质P浓度的增加，促进肿瘤细胞凋亡作用越明显，但与处理时间无关B．随着物质P处理时间的延长，抑制癌细胞增殖作用越明显，但与浓度无关C．物质P对肿瘤细胞的作用机制，可能与调控细胞凋亡相关基因的表达有关D．通过本实验可以得出结论，物质P抑制癌细胞增殖的最适浓度为1.00g/L解析　分析图中曲线可知，物质P的浓度和处理时间都影响抑制率，A、B项错误；从实验的结果看，该药物可以有效地抑制癌细胞增殖，其作用机理很可能是调控了癌细胞内凋亡基因的表达，使癌细胞进入自动编程性死亡的程序，C项正确；本实验只是设置了物质P的部分浓度，虽然在1.00 g/L时抑制效果较另两组好，但不能确定该浓度为最佳浓度，D项错误。答案　C1．巧记细胞衰老的特征衰老细胞的特征可用“低”、“慢”、“少”、“大”“折”5字法概括，说出这“5”字的含义：(1)“低”是指多种酶的活性降低。(2)“慢”是指细胞呼吸变慢。(3)“少”是指线粒体数量减少。(4)“大”是指细胞核体积增大。(5)“折”是指核膜不断向内折叠。2．判断细胞凋亡与细胞坏死的方法(1)从方式看(2)从结果看             【基础训练】1.下列关于癌细胞的叙述，错误的是(  D  )A.癌细胞是正常细胞发生突变而形成的B.癌细胞容易转移是因为其表面的粘连蛋白很少或缺失C.癌细胞具有无限增殖的能力D.癌细胞是由于细胞直接分化而来2.下列有关细胞衰老、凋亡、癌变的叙述，不正确的是(  C  )A.细胞的凋亡受到严格的控制B.细胞凋亡，相关基因活动加强，有利于个体的生长发育C.个体衰老的过程实际上就是细胞衰老的过程D.细胞衰老，代谢减弱；细胞癌变，代谢增强3.下列有关细胞分化、衰老及凋亡的叙述，不正确的是(  C  )A.细胞凋亡过程中部分基因表达增加B.衰老细胞会出现线粒体减少、酶活性降低及细胞核变大等现象C.细胞分化发生在胚胎期，细胞衰老与凋亡发生在老年期D.被病原体感染细胞的清除，是通对细胞凋亡完成的4.下列数据是人体部分器官中所表达基因的数目，有关叙述正确的是(  D  )器官或细胞眼唾液腺皮肤甲状腺血细胞心脏所表达基因的数目193218630432381235059400A.人体各器官所表达的基因数目不同，种类也完全不同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，说明不同细胞内所含基因不同D.细胞种类不同表达的基因不同，这与细胞完成不同的功能相适应 【能力提升】1.研究发现，线粒体促凋亡蛋白Smac是细胞中一个促进细胞凋亡的关键蛋白，正常细胞中Smac存在于线粒体中，当线粒体收到释放这种蛋白质的信号时，就会将它释放到线粒体外，然后Smac与凋亡抑制蛋白(IAPs)反应，促进细胞凋亡。下列有关叙述正确的是(  C  )A.细胞凋亡时具有水分减少、代谢减慢、所有酶的活性下降等特征B.Smac从线粒体释放时不需消耗能量C.癌细胞的无限增殖，可能与细胞内IAPs基因过度表达和Smac从线粒体中释放受阻有关D.Smac与IAPs在细胞凋亡中的作用相同 【历年真题】  受精卵经多次分裂产生形态、结构和功能不同的后代细胞，发生这种差异的过程称为(  A  )A.细胞分化      B.细胞癌变      C.细胞衰老      D.细胞凋亡2.蝌科在发育过程中，尾和鳃在一定时期消失。这属于(  A  )A.细胞调亡      B.细胞癌变      C.细胞衰老      D.细胞分裂3.在实验条件下，矮牵牛叶片细胞能发育成完整植株。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4.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