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细胞的分化衰老凋亡与癌变
__细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
[考纲导学] 1.细胞的分化(Ⅱ) 2.细胞的全能性(Ⅱ) 3.细胞的衰老和凋亡及与人体健康的关系(Ⅱ)4.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)
知识梳理|夯实高考双基
回扣教材
一、细胞的分化
1.定义:
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.时间:
发生在整个生命进程,胚胎时期达到最大限度。
3.结果:
形成特定形态、结构和功能的组织和器官。
4.特点:
稳定性、持久性、普遍性和不可逆性。
5.意义:
①是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。
6.实质:
基因的选择性表达。
7.标志
(1)分子水平:
合成某种细胞特有的蛋白质,如唾液淀粉酶、胰岛素等。
(2)细胞水平:
形成不同种类的细胞。
二、细胞的全能性
1.定义:
已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。
2.原因:
生物体的每个细胞都含有本物种的全套遗传物质。
3.细胞全能性表现的条件
(1)离体;
(2)提供适宜的营养、激素及环境条件。
三、衰老与凋亡
1.衰老
(1)个体衰老与细胞衰老的区别
生物种类
关系
单细胞生物
细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡
多细胞生物
①细胞水平:
生物体内的细胞不断更新,同时在幼嫩的细胞、衰老或走向死亡状态的细胞
②个体水平:
个体衰老过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程
(2)细胞衰老
是细胞的生理状态和化学反应发生变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
[记忆技巧]
细胞衰老的特征归纳起来为
“一大”(细胞核的体积增大)、“一小”(细胞体积变小)、“一多”(色素增多)、“三低”(代谢速率、多种酶的活性、物质运输能力均降低)。
2.凋亡与坏死
(1)细胞凋亡(细胞编程性死亡)
①定义:
由基因决定的细胞自动结束生命的过程。
②机制:
受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。
③类型:
a.细胞正常的自然更新。
b.被病原体感染的细胞的清除。
c.正常发育过程中的细胞程序性死亡。
④意义:
a.保证多细胞生物体完成正常发育。
b.维持内部环境的稳定。
c.抵御外界各种因素的干扰。
(2)细胞坏死:
在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损伤或中断引起的细胞损伤和死亡,如股骨头坏死、早衰等。
3.细胞癌变
(1)定义:
受致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变化,变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
(2)癌变细胞的特点
①适宜条件下,能够无限增殖;
②形态结构发生了改变,由各种各样的形态变成球形;
③细胞表面糖蛋白减少,细胞之间的黏着性降低,容易在体内分散和转移。
(3)癌变机理
①内因:
原癌基因和抑癌基因发生突变。
②外因
a.物理致癌因子:
紫外线、X射线及其他辐射能损伤细胞内的DNA。
b.化学致癌因子:
亚硝酸、碱基类似物等能改变核酸的碱基。
c.病毒致癌因子:
某些病毒的遗传物质能影响宿主细胞的DNA。
基础自测
1.判断
(1)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞的膜蛋白的种类和数量相同。
(×)
(2)造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是可逆的。
(×)
(3)正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长。
(×)
(4)胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因。
(√)
(5)癌变前后,细胞的形态和结构有明显差异。
(√)
(6)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。
(×)
(7)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。
(√)
(8)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。
(×)
(9)衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录。
(√)
(10)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。
(×)
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
3.(优质试题理·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
【解析】 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。
【答案】 D
网络记忆
重点突破|领悟高考方向
重点1 细胞的分化与全能性
[典例导悟1]
某实验室做了下图所示的实验研究,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】 本题考查细胞分化、全能性、癌变的原理及分析应用能力。
正常细胞中都有原癌基因和抑癌基因;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】 A
[考点精讲]
1.细胞分化的机理与过程
(1)机理:
相同的核DNA
不同的mRNA
不同的蛋白质
不同的功能
不同的形态结构
(2)过程:
受精卵
各方面都相同的细胞
首先出现化学成分上的不同,如酶的不同
继而出现形态、结构和生理功能上的不同(染色体数、核DNA仍彼此相同)
2.细胞分化和细胞的全能性比较
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普遍性
③不可逆性
④稳定性
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
③全能性的体现要进行诱导和离体培养
结果
形成形态、结构、功能不同的细胞群
形成新的个体
大小
比较
细胞分化程度有高低之分,如①体细胞>生殖细胞>受精卵;②动物细胞>植物细胞
细胞全能性表达的难易程度不同,如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系
①两者的遗传物质都不发生改变
②已分化的细胞仍然保持全能性
③一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低
[名师点睛]
(1)细胞全能性的体现以产生新个体为标志,若无新个体产生,不能体现全能性。
(2)细胞全能性表达的条件是离体、一定的营养物质、激素和适宜的环境条件等。
(3)细胞中两类基因——管家基因、奢侈基因
基因
细胞中表达情况
功能
管家基因
所有细胞均要表达
维持细胞基本生命活动所必需
奢侈基因
不同类型细胞特异性表达
赋予不同细胞特异的生理功能
[命题视角]
视角1 细胞的分化
1.(优质试题理·安徽高考)分别用β珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针,与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交,结果见下表(注:
“+”表示阳性,“-”表示阴性)。
下列叙述不正确的是( )
探针
细胞总RNA
β珠蛋白基因
卵清蛋白基因
丙酮酸激
酶基因
成红细胞
+
-
+
输卵管细胞
-
+
+
胰岛细胞
-
-
+
A.在成红细胞中,β珠蛋白基因处于活动状态,卵清蛋白基因处于关闭状态
B.输卵管细胞的基因组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达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D.上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
【答案】 B
视角2 细胞的全能性
2.(优质试题理·上海高考)植物细胞具有发育为完整植株潜能的决定因素是( )
A.细胞膜 B.细胞核
C.线粒体D.叶绿体
【答案】 B
[心有灵犀]细胞分化与细胞全能性的判断方法
(1)同一来源的细胞
形态、功能不同的组织细胞―→细胞分化。
(2)植物体细胞
新个体―→细胞全能性表达。
(3)分化的动物细胞,在一定条件下经培养形成细胞群―→不能体现细胞全能性。
(4)“克隆”动物(核移植)―→动物细胞核具有全能性。
重点2 细胞的衰老、凋亡与癌变
[典例导悟2]
(优质试题理·山东高考)关于细胞生命历程的叙述,正确的是( )
A.胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因
B.原癌基因与抑癌基因在正常细胞中不表达
C.真核细胞不存在无丝分裂这一细胞增殖方式
D.细胞分化过程中蛋白质种类和数量未发生改变
【解析】 本题考查细胞凋亡、癌变、分化等原理及理解应用能力。
细胞分化过程中遗传物质不变,所以胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因,A项正确;原癌基因与抑癌基因在正常细胞中均表达,B项错误;蛙的红细胞等真核细胞也会进行无丝分裂,C项错误;细胞分化过程中基因选择性表达,蛋白质的种类和数量会发生改变,D项错误。
【答案】 A
[考点精讲]
1.细胞分化、衰老、凋亡、坏死与癌变的比较
实质
特点
结果与意义
细胞
分化
基因的选择性表达
①持久性;②普遍性;③稳定性和不可逆性
产生各种不同的组织、器官
细胞
衰老
内因和外因共同作用的结果
①酶活性降低,呼吸速率减慢;②细胞体积变小,线粒体减少;③核增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深
①生物体的绝大多数细胞都经历未分化→分化→衰老→死亡的过程;②细胞衰老是时刻都在发生的
细胞
凋亡
受由遗传机制决定的程序性调控
细胞膜内陷,细胞变圆,与周围细胞脱离
①清除多余无用细胞;②清除完成使命的衰老细胞;③清除体内异常细胞(有害细胞被病原体感染的细胞)
细胞
坏死
电、热、冷、机械等不利因素引起的,不受基因控制
细胞膜破裂
伤害周围细胞,引发炎症
细胞
癌变
物理、化学和病毒致癌因子影响下,原癌基因和抑癌基因发生突变
①恶性增殖的“不死细胞”;②形状显著改变的“变态细胞”;③黏着性降低的“扩散细胞”
癌细胞出现并大量增殖
2.细胞生命历程各过程中的遗传物质变化
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
形成不同组织和器官
遗传物质不发生改变
细胞癌变
变成无限增殖的癌细胞
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
细胞凋亡
细胞正常死亡
遗传物质不发生改变
[命题视角]
视角 细胞分化、衰老、凋亡、癌变的综合考查
3.关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述,正确的是( )
A.细胞分化导致基因选择性表达,细胞种类增多
B.细胞衰老表现为酶活性降低,细胞核体积减小
C.细胞凋亡受基因控制,不利于个体生长发育
D.细胞癌变导致细胞黏着性降低,易分散转移
【答案】 D
[心有灵犀]
(1)“两看法”判断细胞凋亡和细胞坏死
①从方式看
②从结果看
(2)细胞衰老和凋亡过度或不足对机体都有害,如细胞衰老过度引起儿童早衰。
(3)细胞分化、衰老和凋亡对机体生命活动都有积极意义。
当堂验收|提升高考考能
1.(优质试题理·新课标全国卷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
【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】 B
2.(优质试题理·全国卷Ⅱ)端粒酶由RNA和蛋白质组成,该酶能结合到端粒上,以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。
下列叙述正确的是( )
A.大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒
B.端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶
C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA
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- 细胞 分化 衰老 癌变