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1第13讲细胞的分化、衰老、凋亡及癌变1.细胞的分化和细胞的全能性(Ⅱ)2.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ)3.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)[学生用书P92]一、细胞的分化和细胞的全能性1．细胞的分化(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：持久性、普遍性、稳定性和不可逆性。(3)分化的实质：基因的选择性表达。[解惑]由于基因的选择性表达，不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类大部分相同，只有少部分不同，DNA却都相同。(4)细胞分化的意义：形成各种不同的细胞和组织。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)分析下列实例所依据的原理①植物组织培养：植物细胞具有全能性。②克隆羊多利培养：动物体细胞核具有全能性。3．实例分析[连一连]实例依据原理或过程二、细胞的衰老和凋亡1．细胞的衰老(1)代谢速度的变化(2)细胞核的变化：体积增大、核膜内折，染色质收缩、染色加深。细胞衰老特征的记忆口诀22．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：细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。(3)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(4)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[解惑]细胞凋亡，即细胞编程性死亡，是一种自然生理过程；与细胞凋亡密切相关的细胞器是溶酶体。三、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)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)表面发生了变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，导致癌细胞容易分散和转移。3．致癌因子分类：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。细胞癌变属于可遗传的变异吗？癌症属于人类遗传病吗？提示：细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生基因突变的结果，基因突变是可遗传变异。人类体细胞的基因突变不会遗传给下一代，所以不属于遗传病。1．(必修1P123图6—14改编)如图是胎儿手的发育过程图，下列有关说法错误的是()A．胎儿手的发育过程中细胞的凋亡使得五指分开B．此时手的组成细胞中不存在衰老的细胞C．若此时受到致癌因子的影响，细胞更容易发生癌变D．此过程中存在着细胞的分化答案：B2．思维诊断(1)判断下列有关细胞分化与全能性的叙述①(2016·西安市一模T30C)细胞分化中不执行基因的表达。(×)②(2014·高考广东卷T24D)3上图体现了胚胎干细胞的分化潜能。(√)③细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。(√)④成人体内不同分化细胞的遗传信息相同。(√)⑤骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达产物不同。(×)⑥玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。(×)(2)判断下列有关细胞衰老、凋亡的叙述①(2016·北京东城区期末T11A)对于一个细胞来说，酶的种类和数量不会发生变化。(×)②老化受损的细胞器融入溶酶体中。(√)③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。(√)④细胞普遍衰老会导致个体衰老。(√)(3)判断下列有关细胞癌变的叙述①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。(×)②(新课标经典真题)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。(×)③细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散和转移。(√)考点一以概念为基础，考查细胞分化与细胞的全能性[学生用书P93]1．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――→执行不同的功能――→合成不同的蛋白质――→表现不同的形态结构。(2)细胞分化的过程2．细胞分化与细胞全能性的比较项目细胞分化细胞的全能性原理细胞内基因选择性表达含有本物种全套遗传物质特点(1)持久性；(2)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；(1)高度分化的植物体细胞具有全能性；(2)动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性4(3)普遍性：在生物界中普遍存在结果形成形态、结构、功能不同的细胞形成新的个体(2016·江苏南京一模改编)科学家将4个关键基因移植入已分化的肌肉细胞中并表达，使这个细胞成为多能干细胞(iPS细胞)。下图为该实验示意图，回答以下问题：(1)图中iPS细胞携带的遗传信息与心肌细胞________(相同、不同)。(2)神经细胞和唾液腺细胞所含有的mRNA____________(相同，不同，不完全相同)，tRNA相同，rRNA相同。(3)图示过程________(能、不能)体现iPS细胞的全能性，iPS形成多种类型细胞的现象称为________。(4)iPS细胞产生不同类型细胞的根本原因是：____________________，直接原因是构成细胞的________不完全相同。[答案](1)相同(2)不完全相同(3)不能细胞分化(4)基因的选择性表达蛋白质1．通过图示法深入理解基因选择性表达机理(1)如图所示，经过有丝分裂、分化得到的心肌细胞、神经细胞和唾液腺细胞中所含遗传物质与亲代细胞的相同(均用A、B、C、D、E代表)。分化时，心肌细胞中A、D基因处于活跃状态(能表达的状态)，神经细胞中C、D基因处于活跃状态，唾液腺细胞中E、D基因处于活跃状态。(2)由于表达的基因不同，因此指导合成的蛋白质有差异，每种细胞中含有自身特有的蛋白质，如心肌细胞中，A基因指导合成了肌动蛋白；唾液腺细胞中，E基因指导合成了唾液淀粉酶。(3)细胞中D基因都表达了，这说明D基因指导合成的蛋白质可能是细胞基础生命活动所必需的，如与呼吸作用有关的酶。2．细胞分裂和分化过程中核酸发生的变化(1)同一个体的不同体细胞中DNA的种类和数量相同(不考虑突变)。(2)不同体细胞内的mRNA种类和数量存在差异，这是基因选择性表达(不同细胞中遗传信息执行情况不同)的结果。(3)不同体细胞内可以存在相同种类的mRNA。细胞分化的过程、实质及特点51．(2016·云南高三统一检测)如图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达情况，下列分析错误的是()A．此图能说明细胞分化的实质B．基因B可能控制RNA聚合酶的合成C．细胞中mRNA差异最大的是细胞2和4D．一般来说，这5种细胞的核遗传物质相同解析：选C。题图显示，同一个体的5种细胞中基因表达的情况有差异，说明基因在不同细胞中选择性表达，体现了细胞分化的实质，A正确；5种细胞中都有相关基因表达，基因表达的转录过程中有RNA聚合酶参与，说明5种细胞中都有RNA聚合酶，基因B在5种细胞中都表达了，故其可能是控制RNA聚合酶合成的基因，B正确；细胞2和4中mRNA有2种不同，而3和4中mRNA有4种不同，C错误；5种细胞均最终来源于受精卵，故它们细胞核中的遗传物质通常相同，D正确。2．甲和乙为某一个体中的两种体细胞(如图所示)，下列叙述错误的是()A．甲为浆细胞，乙为胰岛B细胞B．甲和乙的mRNA不同导致其形态结构和功能不同C．甲和乙细胞中的蛋白质不完全相同D．在显微镜下甲和乙细胞中都能观察到染色体解析：选D。只有浆细胞能够产生抗体，所以甲是浆细胞；只有胰岛B细胞能够分泌胰岛素，所以乙是胰岛B细胞，A正确。甲和乙来自同一个体，因此二者的基因型相同，形态结构和功能不同的根本原因是基因的选择性表达，B、C正确。甲和乙细胞都是高度分化的细胞，不再进行细胞分裂，观察不到染色体，D错误。1．判断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”。6细胞的全能性及干细胞的特征3．(2016·执信中学、广雅中学、广州六中联考)下列有关植物细胞全能性的叙述，正确的是()A．只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因B．高度分化的细胞在离体状态和非离体状态时都能表现出全能性C．植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础之一D．从一粒玉米种子长成一棵植株体现了植物细胞具有全能性解析：选C。体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因；离体状态下，高度分化的细胞才可能表现出全能性；植物组织培养的理论基础之一是植物细胞的全能性；一粒玉米种子具有胚芽、胚轴、胚根，其长成一棵植株不能体现植物细胞具有全能性。4．(2016·广东华南检测)下图表示人体造血干细胞在离体条件下，经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是()A．该图说明造血干细胞具有全能性B．图中各细胞的遗传信息的执行情况相同C．①过程可发生遗传信息从DNA→DNA的传递D．②过程的实质是基因数量的变化解析：选C。细胞的全能性指已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能，图示内容仅得到肝细胞和神经细胞，没有得到个体，因而没有体现细胞的全能性，A错误；细胞分化的实质是细胞内基因选择性表达，B错误；①过程是细胞增殖，可发生遗传信息从DNA→DNA的传递，C正确；②过程是细胞分化，实质是基因选择性表达，其基因种类和数量不变，mRNA和蛋白质的种类和数量发生变化，D错误。易错点1并非所有干细胞都要发生分化[点拨]干细胞分裂增加细胞数目。一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分细胞保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。易错点2未脱离植物体的细胞不能表现出全能性[点拨]植物细胞全能性的表达需要一定的条件，即离体、无菌、一定的营养物质、植物激素等。未脱离植物体的细胞，其全能性受到抑制，不能发育成完整的新个体。考点二通过对比分析，考查细胞衰老、凋亡和癌变[学生用书P95]1．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糖蛋白减少破裂形态变化形成凋亡小体细胞萎缩呈球形外形不规则变化影响因素受基因严内、外因物理、电、热、冷、7格的控制共同作用化学、病毒等致癌因子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2.细胞凋亡机理3．癌变的机理(原创题)如图为人体某结构部分细胞的生命历程，请回答以下问题：(1)过程1和3中因____________________而有不同种类的新蛋白质合成，从而表现出不同类型的细胞。(2)过程2的细胞内________收缩，会影响DNA复制和转录。(3)细胞免疫过程中靶细胞的裂解、清除属于图中的____过程，该过程受基因控制。(4)过程4肌细胞癌变是由________损伤了其细胞内的________，使原癌基因和抑癌基因发生基因突变所致，癌变后的细胞其细胞周期会________，在癌变初期，由免疫作用可导致其发生________。[答案](1)基因选择性表达(2)染色质(3)3(4)致癌因子DNA分子缩短细胞凋亡通过过程图理清细胞分化、分裂、癌变、坏死及凋亡的关系8细胞生命历程基本知识的综合考查1．下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是()A．细胞分化使细胞功能趋向专门化，是由于遗传物质发生了改变B．对所有生物来说，细胞的衰老和个体的衰老都不是同步的C．细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程D．抑癌基因存在于机体正常细胞中，原癌基因存在于癌细胞中解析：选C。细胞分化不会导致细胞遗传物质的改变，A错误；对单细胞生物来说，细胞衰老就等于个体衰老，对多细胞生物来说，细胞衰老和个体衰老并不是同步的，B错误；细胞凋亡是基因控制的细胞自动结束生命的过程，C正确；原癌基因和抑癌基因在正常细胞中均存在，D错误。2．如图为细胞的生命历程图，其中