2020版新一线高考生物（苏教版）一轮复习教学案：必修1第4单元第3讲　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

第3讲　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

[考纲展示]　1.细胞的分化(Ⅱ)　2.细胞的全能性(Ⅱ)　3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ)　4.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)

考点一| 细胞分化和细胞的全能性

1．细胞分化

(1)概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

(2)过程图解：

(3)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(如图)，即基因的选择性表达。

(4)特点

①普遍性：是生物界普遍存在的生命现象。

②持久性：细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。

③稳定性和不可逆性：一般来说分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。

(5)结果

①分子水平的变化：mRNA种类不同→蛋白质种类不同。

②细胞水平的变化：细胞形态、结构和生理功能的变化，逐渐失去分裂能力。

③组织器官水平的变化：产生不同类型的细胞构成不同的组织和器官。

(6)意义

①是生物个体发育的基础。

②增加细胞类型，不同类型的细胞构成生物体的组织器官，执行不同的生理功能。

2．细胞的全能性

(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)基础：每个细胞中都含有发育成生物体所需要的全套遗传信息。

(3)动物细胞和植物细胞全能性的差异。

①虽然已分化的动物细胞的细胞核具有全能性，但分化的动物细胞全能性受到了限制，在一定的条件下经过培养只能形成细胞群。

②植物细胞在一定的条件下经过培养可以形成植物体。

(4)干细胞：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。

(5)把实例和相应的原理或过程连线。

　　　实例　　　　　　　　　　依据原理或过程

①花粉培养成单倍体植株　　a．动物细胞核具有全能性

②克隆羊多利的培养        b．植物细胞具有全能性

③植物导管组织的形成      c．细胞的有丝分裂

④受精卵发育成个体        d．细胞的分化

提示：①­b　②­a　③­d　④­c、d

[判断与表述]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。(√)

(2)细胞的高度分化改变了物种的遗传信息。(×)

提示：细胞分化只是基因的选择性表达，并没有改变遗传信息。

(3)成人体内不同分化细胞的遗传信息相同。(√)

(4)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。(×)

提示：玉米种子萌发长成新植株是植物的个体发育过程。细胞的全能性是分化的细胞发育为生物新个体的过程。

(5)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同。(×)

提示：胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，具有发育的全能性；胰腺腺泡细胞是高度分化的动物细胞，其发育的全能性受到了限制。

2．思考回答(规范表述)

(1)从分子水平分析，细胞分化过程中不变和改变是什么？

提示：细胞分化过程中不变的是DNA、tRNA、rRNA等。改变的是mRNA和蛋白质的种类。

(2)植物细胞表现全能性的条件有哪些？

提示：离体、无菌、激素、营养物质、适宜的温度和pH等条件。

细胞分化与细胞的全能性的比较

◎考法1　考查细胞分化

1.(2016·全国卷Ⅱ)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(　　)

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

B　[有丝分裂使细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有很大贡献，A项正确。哺乳动物的受精卵是未经分化的细胞，而哺乳动物的造血干细胞是由受精卵分化形成的，属于已分化的细胞，只是分化程度不高，仍保留分裂和分化能力，B项错误。细胞分化的根本原因是在个体发育的过程中，同一生物的不同细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达，C项正确。高度分化的植物细胞仍具有全能性，故通过植物组织培养技术可将离体的植物叶肉细胞培育成新的植株，D项正确。]

2．下列有关细胞分化的叙述，错误的是(　　)

A．造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的

B．分化后的不同组织细胞中蛋白质种类完全不同

C．细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率

D．老年人体内仍然存在着具有分裂和分化能力的细胞

B　[细胞分化具有不可逆性；有些基因是各种细胞均表达的，这些基因的表达产物通常用以维持细胞正常的生命活动，而有些基因则是选择性表达的，表达产物使细胞结构和功能特化，因此分化后不同组织细胞中蛋白质种类不完全相同；细胞分化使各种细胞具备特定的功能，使得机体内可以同时进行多项生理活动，而不相互干扰，这样有利于提高各种生理功能的效率；多细胞生物个体衰老与细胞衰老并不是完全同步的，老人体内也有诸如造血干细胞之类的具分裂、分化能力的细胞。]

[规律总结]  细胞分化的机理及过程图解

1．细胞分化的机理

相同的核DNA不同的mRNA不同的功能不同的蛋白质不同的形态结构

2．细胞分化的过程

◎考法2　考查细胞的全能性

3．下列关于细胞全能性的叙述，正确的是(　　)

A．水稻的正常体细胞及其卵细胞均具有全能性

B．细胞的全能性是指细胞具有全面的生理功能

C．玉米种子萌发长成新植株能体现细胞全能性

D．造血干细胞形成各种血细胞能体现细胞全能性

A　[水稻正常的体细胞及其卵细胞均含有本物种全套的遗传物质，均具有全能性；细胞的全能性是指高度分化的细胞仍然具有发育为完整个体的潜能；玉米种子萌发长成新植株是正常发育的结果，不能体现细胞的全能性；造血干细胞形成各种血细胞，没有形成完整的个体，该过程不能体现细胞全能性。]

4．在下列实例中，能说明“动物细胞具有全能性”的是(　　)

A．壁虎断尾后重新长出尾部

B．蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂

C．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人

D．小鼠肝脏细胞的自我复制

B　[细胞全能性是指高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，只有离体的单个细胞发育成完整的动物体才可体现出动物细胞的全能性，蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂说明卵细胞具有全能性；A、C、D项中细胞均未发育成完整个体，不能体现细胞的全能性。]

考点二| 细胞的衰老、凋亡和癌变

1．细胞的衰老

(1)细胞衰老的特征

①代谢变化

②细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。

(2)细胞衰老的假说

①自由基假说：细胞代谢中产生的自由基会攻击生物膜、DNA和蛋白质等，致使细胞衰老。

②端粒假说：染色体两端的端粒会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致正常的DNA序列损伤，使细胞逐渐衰老。

2．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，又称为细胞编程性死亡。

(2)原因：多基因严格控制。

(3)类型

(4)意义

3．细胞的癌变

(1)癌细胞的概念：正常机体细胞在致癌因子的作用下，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。

(2)癌细胞的特征

(3)癌变机理

①致癌因子的类型(连线)

类型　　　　　  　 　实例

Ⅰ.物理致癌因子　　　　a．肝炎病毒等

Ⅱ.化学致癌因子        b．X射线、紫外线等

Ⅲ.病毒致癌因子        c．亚硝胺、黄曲霉素等

提示：Ⅰ—b　Ⅱ—c　Ⅲ—a

②原癌基因和抑癌基因

a．原癌基因：主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。

b．抑癌基因：主要是阻止细胞不正常的增殖。

③癌症的发生不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5～6个基因突变，才能导致细胞癌变，细胞癌变具有累积效应。

[判断与表述]

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。(×)

提示：细胞的衰老和凋亡是正常生命活动。

(2)细胞普遍衰老会导致个体衰老。(√)

(3)衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录。(√)

(4)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。(×)

提示：细胞凋亡是基因控制的。

(5)细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。(×)

提示：细胞凋亡对个体的生长发育是有利的。

(6)原癌基因或抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传。(×)

提示：体细胞中发生的癌变不能遗传给后代。

(7)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。(×)

提示：原癌基因的功能是调控正常的细胞周期。

(8)细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散和转移。(√)

2．思考回答(规范表述)

(1)如何区别细胞凋亡与细胞坏死？

提示：细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，也称细胞编程性死亡，对生物体是有利的。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，不受基因控制，对生物体是有害的。

(2)原癌基因和抑癌基因只存在于癌细胞中吗？

提示：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，只不过在癌细胞中两种基因已发生突变。

细胞分化、衰老、凋亡、坏死与癌变的比较

◎考法1　考查细胞的衰老和凋亡

1．(2016·海南高考)下列关于人体细胞的叙述，错误的是(　　)

A．人的正常体细胞的分裂次数是有限的

B．自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老

C．细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除

D．衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的

D　[人的正常体细胞最大分裂次数为50次，A项正确；自由基攻击蛋白质可引起细胞衰老，B项正确；细胞中衰老的细胞器会被溶酶体清除，C项正确；衰老细胞代谢速率减慢，D项错误。]

2．下列关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述中，错误的是(　　)

A．细胞凋亡是一种自然的生理过程

B．细胞坏死是一种病理性变化

C．蝌蚪尾的消失，是由基因决定的细胞自动结束生命的过程

D．被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死完成的

D　[细胞凋亡为细胞编程性死亡，是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程；细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤或死亡，是一种病理性过程；蝌蚪尾的消失是通过尾部细胞凋亡实现的；被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的。]

[技法总结] 

1．巧记细胞衰老的特征

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

◎考法2　考查细胞癌变及与人体健康的关系

3．(2018·全国卷Ⅱ)在致癌因子的作用下，正常动物细胞可转变为癌细胞，有关癌细胞特点的叙述错误的是(　　)

A．细胞中可能发生单一基因突变，细胞间黏着性增加

B．细胞中可能发生多个基因突变，细胞的形态发生变化

C．细胞中的染色体可能受到损伤，细胞的增殖失去控制 

D．细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少

A　[根据大量的病例分析，癌症的发生并不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5～6个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征，这是一种累积效应；癌细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少使得癌细胞之间的黏着性显著降低，A项错误、D项正确。癌细胞的形态结构发生显著变化，细胞中可能发生多个基因突变，B项正确。癌细胞中的染色体可能受到损伤，癌细胞具有无限增殖能力，C项正确。]

4．(2018·浙江高考改编)下列关于细胞癌变及癌细胞的叙述，正确的是(　　)

A．癌细胞的分裂失去控制，但其增殖是有限的

B．癌细胞表面糖蛋白的增加，使其易扩散转移

C．有些物理射线可诱发基因突变，导致细胞癌变

D．癌变是细胞异常分化的结果，此分化大多可逆

C　[癌细胞是由正常细胞转化而来的，最重要的特点是有无限增殖的能力，A错误。癌细胞表面的糖蛋白很少或缺失，所以癌细胞容易在组织间转移，B错误。正常细胞发生突变而成为癌细胞的过程称为癌变，细胞的癌变可看作是细胞异常分化的结果，正常情况下，细胞分化是不可逆的，D错误。]

◎考法3　细胞生命历程的综合考查

5．(2018·江苏高考改编)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，如图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同

B．MSC不断增殖分化，所以比组织细胞更易衰老

C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡

D．不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞

D　[组织细胞中的DNA与MSC细胞中的DNA相同，但是RNA不同，A错误；组织细胞是MSC细胞增殖分化形成的，因此组织细胞比MSC细胞更容易衰老，B错误；当MSC中的基因都不能表达时，说明该细胞早就已经开始凋亡了，C错误；不同诱导因素能够使MSC分化形成不同类型的细胞，D正确。]

6．(2018·菏泽期中)下列有关细胞生命历程的叙述，错误的是(　　)

A．物质运输效率随细胞的生长而降低

B．造血干细胞形成红细胞属于细胞分化

C．癌细胞中的抑癌基因的生理功能为调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程

D．细胞凋亡有利于个体的生长发育

C　[细胞的生长使细胞的体积增大，表面积与体积之比即相对表面积下降，物质交换效率降低，A正确；造血干细胞增殖后，可分化形成红细胞、B细胞、T细胞等细胞，B正确；正常细胞中存在着原癌基因和抑癌基因，原癌基因的生理功能为调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，C错误；细胞凋亡是细胞在基因的控制下主动结束生命的过程，对于多细胞生物体完成正常发育具有重要意义，有利于个体的生长发育和稳态的维持，D正确。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2018·全国卷Ⅲ)下列关于细胞的结构和生命活动的叙述，错误的是(　　)

A．成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量

B．细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素

C．两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递

D．哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆

A　[细胞增殖过程涉及很多生物化学反应，某些过程如DNA的复制等都会消耗能量，A错误；生物膜的基本支架是磷脂双分子层，其中含有磷元素，B正确；相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递，如受精作用，C正确；在生物体内，细胞分化一般是不可逆的，D正确。]

2．(2017·全国卷Ⅲ)下列与细胞相关的叙述，错误的是(　　)

A．动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递

B．叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中

C．癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞

D．细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程

C　[考查细胞间信息的交流、光合作用、细胞癌变和细胞凋亡。A对：动物体内的激素可随血液循环到达相应的靶细胞，并与靶细胞表面的相应受体结合，将信息传递给靶细胞；B对：叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中；C错：癌细胞可快速增殖，但其同化作用方式为异养，不具有自养能力；D对：细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，又称细胞编程性死亡。]

3．(2016·海南高考)下列关于植物细胞的叙述，错误的是(　　)

A．高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能

B．植物细胞在有氧条件下的呼吸终产物与无氧条件下的不同

C．种子胚根和胚芽中的所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的

D．叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化的结果

A　[高度分化的细胞含有该生物全套的遗传信息，具有发育的全能性，A项错误；植物细胞无氧条件下产生有氧条件下没有的产物酒精或乳酸，B项正确；种子中的胚由受精卵经有丝分裂、分化而来，C项正确；叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的不同是细胞分化的结果，D项正确。]

4．(2014·全国卷Ⅱ)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

B　[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。]