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第15讲细胞的分化、衰老和凋亡及癌变[考纲要求]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)。考点一细胞的分化与细胞的全能性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)特点：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。(3)实质：在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。(4)意义①生物个体发育的基础②使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率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)实例①植物组织培养实验说明植物细胞具有全能性②克隆羊多利的培育成功说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性(3)干细胞：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。(4)把实例与相应的原理或过程连线3．细胞分裂与分化的关系项目细胞分裂细胞分化原因①细胞表面积和体积发展不平衡；②细胞核与细胞质发展不平衡；③增殖的需要基因的选择性表达(或基因的差异性表达)结果生成相同的细胞生成不同的细胞意义①促进多细胞个体形成、生长和发育；②单细胞生物形成新个体①组织、器官的形成与完善；②组织、器官的修复特性①局部性(不是所有细胞都进行)；②周期性(有丝分裂具有细胞周期)①稳定性差异；②不可逆性；③渐变性；④自控性二者的联系①通常高度分化的细胞，分裂能力较差或暂时失去分裂能力；有些暂时失去分裂能力的细胞(已分化)，在特殊情况下可恢复其分裂能力；②生物的个体发育是通过细胞分裂和细胞分化过程共同实现的[深度思考](1)细胞分化在任何条件下都是不可逆的吗？提示不是，在生物体内，细胞分化是不可逆的，但在离体人工培养条件下，高度分化的细胞能够脱分化恢复全能性。(2)已分化的细胞仍然具有全能性的原因是什么？提示具有全能性的原因是分化的细胞含有发育为完整个体的全套基因。题组一细胞分化的过程、实质、特点及结果分析1．(2014·新课标Ⅱ，2)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的复制方式不同答案B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。2．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细胞与B细胞内所含的基因不同D．淋巴因子作用于膜受体后即被灭活答案D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细胞与B细胞所含的基因相同，C错误；淋巴因子在发挥作用后即被灭活，D正确。归纳提升细胞分化的机理和过程(1)细胞分化的机理相同的核DNA――→基因选择性表达不同的mRNA――→合成不同的蛋白质――→体现不同的形态结构――→执行不同的功能(2)细胞分化的过程(3)细胞分化不变DNA、tRNA、rRNA细胞的数目改变mRNA、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能题组二判断细胞的分化和细胞全能性3．下列能说明某细胞已经发生分化的是()A．进行ATP的合成B．进行mRNA的合成C．存在血红蛋白D．存在纤维蛋白原基因答案C解析ATP是生命活动的直接能源物质，活细胞里都有ATP的合成，A不符合题意；蛋白质是生命活动的主要承担者，无论是分化程度低的干细胞，还是分化程度高的细胞中都有蛋白质的合成，即有相关mRNA的合成，B不符合题意；血红蛋白只存在于高度分化的红细胞中，C符合题意；来自同一机体的所有细胞都由同一个受精卵发育而来，其中的DNA都相同，结构完整的细胞中都存在纤维蛋白原基因，D不符合题意。4．(2011·山东，2)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答案D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；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项正确。归纳提升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)判断细胞全能性的标志由种子发育成个体能证明受精卵具有全能性，不能证明体细胞的全能性；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”。题组三干细胞的特征与应用5．(2012·天津，1)下列有关干细胞的叙述，错误的是()A．自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应B．胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化C．组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程D．造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病答案B解析自体干细胞移植，由于遗传物质完全相同，通常不会引起免疫排斥反应，A项正确；胚胎干细胞在体外培养能增殖，并能被诱导分化形成新的组织细胞，B项错误；组织的细胞更新包括衰老细胞的凋亡和干细胞通过增殖分化产生新细胞等过程，C项正确；造血干细胞属于多能干细胞，具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病，D项正确。6．胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞，再进一步分化成各种不同的组织。下列叙述不正确的是()A．各种组织干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果B．胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期C．造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆转的D．胚胎干细胞和造血干细胞均是未分化的细胞答案D解析各种组织干细胞的基因组成都相同，分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果，A项正确；干细胞由于有分裂能力，都有细胞周期，高度分化的细胞没有细胞周期，如神经细胞，B项正确；细胞分化过程是不可逆的，C项正确；胚胎干细胞是未分化的细胞，造血干细胞是已分化的细胞，D项错误。归纳提升关于干细胞的2点提醒(1)干细胞就是“什么都能干、干什么都可以”的细胞，能增殖、能分化。(2)干细胞的应用：医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，因为自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应；另外，干细胞的研究为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。考点二聚焦细胞的衰老、凋亡与癌变1．细胞的衰老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。(2)类型个体发育中细胞的编程性死亡成熟个体中细胞的自然更新被病原体感染的细胞的清除(3)意义保证多细胞生物体完成正常发育维持内部环境的稳定抵御外界各种因素的干扰3．细胞的癌变(1)癌变实质：原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控。(2)癌细胞的特征①在适宜的条件下，能够无限增殖。②形态结构发生显著变化，如成纤维细胞由扁平梭形变成球形。③细胞的表面发生了变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，导致癌细胞在体内容易分散和转移。(3)致癌因子的分类(连线)[思维诊断](1)细胞衰老和凋亡是生物体异常的生命活动(2013·江苏，7B)(×)(2)细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物体内部环境的稳定(2013·天津，3D)(√)(3)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖(2012·新课标，2D)(×)(4)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡(2012·山东，3C)(×)(5)神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡(2012·安徽，3C)(×)(6)癌细胞的分裂能力与分化程度成正相关(2012·江苏，20B)(×)题组一分析细胞衰老与凋亡的特征及意义1．(2014·山东，3)神经系统正常发育过程中神经细胞数量的调节机制如图所示。下列说法正确的是()A．细胞程序性死亡不利于神经系统正常发育B．生存因子影响了神经细胞的基因表达C．神经细胞与靶细胞间通过电信号传递信息D．死亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫答案B解析细胞程序性死亡是一个正常的、生理性过程，有利于个体的正常发育，A项错误；据图可知，当神经细胞未得到足够生存因子时，神经细胞程序性死亡，该过程的实质是基因的选择性表达，B项正确；神经细胞与靶细胞(效应器)间通过化学信号(神经递质)传递信息，C项错误；死亡细胞被吞噬细胞清除属于非特异性免疫，D项错误。2．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答案D解析衰老细胞的体积缩小，细胞核体积增大；青蛙发育过程中尾的消失属于细胞凋亡现象；细胞凋亡是受基因控制的主动性死亡过程。技法提炼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)从方式看主动结束生命活动⇒细胞凋亡被动结束生命活动⇒细胞坏死(2)从结果看对生物体是有利的⇒细胞凋亡对生物体是有害的⇒细胞坏死题组二癌细胞的特征及机理分析3．(2014·四川，7)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．恶性肿瘤细胞膜上糖蛋白减少，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答案D解析癌细胞膜上糖蛋白减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，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。4．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答案C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1.00g/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。归纳提升准确理解细胞癌变机理明确癌细胞是一种畸形分化的细胞，它在形态、