第2讲细胞的分化.docx
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第2讲细胞的分化
第2讲 细胞的分化、衰老和凋亡、癌变
知识点一 细胞的分化与全能性
想一想：
受精卵发育成一个具有各种组织器官的生物体，其中重要的细胞活动是什么？
知识点二 细胞的衰老和凋亡
议一议：
细胞死亡主要有哪几种形式？
哪种形式对生物体是有利的？
知识点三 细胞的癌变
判断正误
1．细胞分化不会改变细胞内的遗传物质（ ）。
2．细胞分化具有普遍性、持久性和绝对不可逆性（ ）。
3．细胞分化的实质是不同细胞中基因的选择性表达（ ）。
4．理论上，活细胞都具有全能性（ ）。
5．细胞凋亡是由于细胞衰老的缘故（ ）。
6．被病原体感染的细胞的清除属于细胞坏死（ ）。
7．不是只有癌细胞中才存在原癌基因和抑癌基因，正常细胞中也存在（ ）。
8．原癌基因和抑癌基因的作用不是简单的拮抗关系，二者共同对细胞的生长和分化起着调节作用（ ）。
9．在任何条件下，癌细胞都能无限增殖（ ）。
10．细胞衰老和癌变都能引起细胞膜成分或功能的改变，且原因相同（ ）。
人体衰老的特征
一个癌变的脑部细胞
自我校对：
①一个或一种细胞 ②稳定性差异 ③普遍性、持久性 ④个体发育 ⑤专门化 ⑥遗传信息 ⑦完整个体 ⑧愈伤组织 ⑨再分化
分裂和分化 ⑪细胞萎缩 ⑫降低 ⑬增大 ⑭改变 ⑮自动结束生命 ⑯内部环境 ⑰遗传物质 ⑱恶性增殖 ⑲无限增殖 ⑳形态结构
细胞膜上的糖蛋白
病毒
原癌基因
抑癌基因
细胞周期
不正常
想一想：
细胞分裂和细胞分化。
议一议：
细胞死亡主要有细胞凋亡和细胞坏死。
细胞凋亡对于多细胞生物个体是有利的。
看一看：
根本原因是细胞内遗传物质发生了改变。
判断正误：
1.√ 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.× 7.√ 8.√ 9.× 10.×
细胞分化与细胞全能性及其应用
1．细胞分化、细胞全能性的比较
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因的选择性表达
含有本物种全套遗传信息
特
点
1持久性：
细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度
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
③普遍性：
生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础
①高度分化的植物细胞具有全能性。
植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性
②动物已分化的体细胞全能性受到限制，但细胞核仍具有全能性。
例如，动物克隆技术
结果
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成新的个体
大小比较
细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有大小之分，如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系
1两者的遗传物质一般都不发生变化
②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
2.干细胞的类型和在医学上的应用
（1）概念
干细胞是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。
机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的。
（2）类型
干细胞分为3类：
全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
下面以干细胞分化成红细胞的过程为例，说明它们之间的关系：
（3）应用
医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
【疑难辨析】
1．细胞分化的不可逆性及脱分化
（1）在生物体内，细胞分化是一种稳定的程序性变化，这种变化一般是不可逆转的。
（2）但在人工实验条件下，分化的组织细胞能脱分化，脱分化的组织细胞由于含有发育成完整生物体的全部遗传物质，因而经一定人工培养后理论上可发育成一个完整生物体。
2．个体发育、细胞分化、基因表达三者之间的关系
（1）个体发育是以细胞的分裂和分化为基础，因为只有通过细胞分裂，才能增加细胞的数目；只有通过细胞的分化，才能形成不同的组织、器官和系统。
细胞分化是个体发育中的主要过程：
受精卵
成熟的生物个体
（2）细胞的分裂和细胞的分化是以基因的表达为基础的，特别是细胞分化，它是细胞内的遗传信息（基因）有序表达的结果。
如红细胞的形成是以控制血红蛋白合成为主的基因表达的结果。
（3）从上述三者之间的关系可以看出，个体水平上的发育是以细胞水平的分裂与分化为基础的，细胞水平的分裂与分化是以分子水平的基因表达为基础的。
★★★ 本考点是历年高考命题的重点，考查内容不仅局限于教材上的基本概念和原理，往往结合社会（科技）热点或生活实例考查学生提取、处理信息并灵活应用的能力，考查形式多以选择题为主。
【典例1】►（2011·安徽卷）干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床技术。
自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。
下列叙述正确的是（ ）。
A．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
B．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达产物不同
C．胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失，分化成为胰岛样细胞
D．胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响，分化是由基因决定的
解析 考察细胞分化。
由信息知胰岛样细胞由自体骨髓干细胞分化而来，胰腺组织是体细胞有丝分裂、分化的细胞，基因与体细胞相同，所以骨髓干细胞与胰岛样细胞及胰腺组织的基因组成相同，但基因选择性表达产物不同。
答案 B
【训练1】►（2011·全国卷）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
解析 本题考查细胞的分化相关知识。
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体现者；无论是分化程度低的干细胞，还是分化程度高的特化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特化的红细胞中，C符合题意。
来自同一机体的所有细胞都由同一个受精卵经过有丝分裂而来，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。
答案 C
特别提醒 同一生物体不同部位细胞的DNA、基因、tRNA相同，但mRNA和蛋白质不同。
拓展提升 管家基因：
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。
奢侈基因：
只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、血红蛋白基因等。
【训练2】►下列对于细胞分化不同水平的分析，不正确的是（ ）。
A．从细胞水平分析，细胞分化是细胞的形态、结构和功能改变的结果
B．从细胞的亚显微结构水平分析，细胞分化是细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果
C．从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量、功能改变的结果，这是细胞分化的根本原因
D．从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果
解析 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，叫做细胞分化。
从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。
答案 C
细胞的衰老、凋亡和癌变
1．个体衰老与细胞衰老的关系
（1）单细胞生物的细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
（2）多细胞生物体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，但从整体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2．癌细胞的特征与癌变机理
（1）特征分析
①不死性：
条件适宜时，癌细胞可以无限增殖，而且分裂迅速，细胞内的核糖体数目大量增加，代谢异常活跃。
②迁移性：
癌细胞分泌一些酶类分解细胞表面的某些结构，导致癌细胞黏着性降低，易于扩散。
③失去接触抑制性：
正常细胞贴壁生长汇合成单层后停止生长，称为接触抑制。
而癌细胞即使堆积成群，仍然可以生长。
如下图：
（2）癌变机理
（3）原癌基因与抑癌基因的关系
①原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；而抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
②抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。
③癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变，导致细胞异常分裂，对这种异常分裂机体又无法阻止而造成的。
3．细胞的凋亡、坏死与癌变的比较
项目
细胞凋亡
细胞坏死
细胞癌变
与基因
的关系
受基因控制
不受基因控制
受突变基因控制
细胞膜
的变化
内 陷
破 裂
糖蛋白等减
少，黏着性降低
形态
变化
细胞变圆，与周围细胞脱离
细胞外形不规则变化
呈球形
影响
因素
受严格的由遗传机制决定的程序性调控
电、热、
冷、机械等不利因素影响
分为物理、化学和病毒致癌因子
对机体
的影响
对机体有利
对机体有害
对机体有害
知识归纳 细胞分化、分裂、癌变及凋亡的关系
★★★ 本考点触及两个层面：
①癌变、衰老、凋亡是现代生理学研究的热点，②延缓衰老、防治癌变是与人类健康相关的生活热点。
决定了该考点年年命题频率高、信息类题多。
复习时要高度重视。
【典例2】►（2011·山东卷）下列有关细胞癌变的叙述，正确的是（ ）。
A．基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传
B．石棉和黄曲霉素是不同类型的致癌因子
C．人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用
D．癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓
解析 本题考查有关细胞癌变的相关知识。
细胞癌变是基因突变的结果，是原癌基因和抑癌基因突变引起的，通常是物理、化学或病毒作用的结果。
基因突变如果是体细胞不能遗传给子代，如果是生殖细胞可以遗传给子代，所以A选项是错误的；石棉和黄曲霉素都是化学致癌因子，所以B选项是错误的；C选项中病变的细胞是抗原，人体的免疫系统把其清除过程就是免疫，所以C选项是正确的；癌变细胞内酶活性提高，因为细胞代谢增强变成只分裂不分化的细胞，所以D选项是错误的。
答案 C
题后反思 本考点中考查基础知识题偏多，新信息类试题，往往也是“高起点”，“低落点（考基础）”，因此对癌变、衰老、凋亡的机理、特征等要准确记忆。
【训练3】►细胞凋亡又称细胞编程性死亡，其大致过程如图所示。
下列有关叙述不正确的是（ ）。
细胞凋亡过程
A．细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B．细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量
C．细胞凋亡发生过程中，细胞内容物不释放出来
D．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
解析 细胞凋亡是由基因调控的细胞自动结束生命的过程。
答案 A
【训练4】►（原创题）下列有关细胞凋亡、坏死与癌变的说法，正确的是（ ）。
A．细胞凋亡受基因控制；细胞癌变不受基因控制
B．细胞坏死，代谢停止；细胞癌变，代谢增强
C．细胞坏死，膜通透性降低；细胞癌变，膜黏着性增强
D．细胞癌变，细胞周期延长；细胞凋亡，细胞周期变短
解析 癌变细胞的遗传物质和细胞功能都发生改变，故细胞癌变受基因控制；细胞癌变，膜黏着性减弱；细胞坏死，膜通透性增加；细胞癌变，细胞周期缩短，凋亡的细胞没有细胞周期。
答案 B
细胞分化与全能性的考查
1．判断正误
（1）（2009·江苏生物－B）免疫系统中的记忆细胞既有分化潜能又有自我更新能力（ ）。
（2）（2009·安徽理综－C）细胞癌变是细胞高度分化的结果（ ）。
（3）（2007·江苏生物－A）细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变（ ）。
（4）（2010·四川卷改编）某实验室做了下图所示的实验研究
A．与纤维母细胞相比，过程①形成的诱导干细胞的全能性较低（ ）。
B．过程②是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异的过程（ ）。
解析
（1）记忆细胞在二次免疫中，在接受到抗原的再次刺激后会迅速增殖分化成相应的效应细胞和记忆细胞，具有分化和自我更新能力。
（2）环境中的致癌因子损伤细胞中的DNA，使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而变成癌细胞，是细胞不正常分化的结果。
（3）细胞分化不会引起细胞内遗传物质的改变。
（4）本题考查细胞分化及细胞工程相关知识，考查学生的综合应用能力。
过程1形成的诱导干细胞全能性高，A错。
过程2是细胞的分化过程，分化时遗传物质不会发生变化，B错。
答案
（1）√
（2）× （3）× （4）A.× B．×
2．（2011·北京卷）下列生命过程中，没有发生细胞分化的是（ ）。
A．断尾壁虎长出新尾巴B．砍伐后的树桩上长出新枝条
C．蝌蚪尾巴消失的过程D．胚胎发育中出现造血干细胞
解析 蝌蚪尾巴消失的过程是细胞凋亡造成的。
答案 C
3．（2011·山东卷）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 本题考查有关细胞分化和全能性的相关知识。
细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果。
细胞全能性是指已分化的细胞具有发育成个体的潜能，全能性的体现必须发育成一个个体；A选项玉米种子本身就是已经分化的胚，该过程能体现细胞分化，但不能体现细胞的全能性；B选项中小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞体现了细胞分化，但没有发育成个体，没有体现出全能性；C选项中小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，小麦花粉是配子，能发育成一个个体，体现了生殖细胞的全能性，所以C错误；D选项中胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株，先进行了脱分化而后再分化，最后发育成一个个体，所以D正确。
答案 D
4．（2009·宁夏理综，41）下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。
请回答下列问题。
（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至________期的内细胞团或胎儿的________中分离得到的一类细胞。
（2）图中分化程度最低的干细胞是________。
在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
（3）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因________的结果。
（4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓的治疗的实质是将图中的________细胞移植到患者体内。
（5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的________，其原因是_______________________________________。
（6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的________期。
（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌________的杂交瘤细胞。
解析
（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺细胞中分离得到的，发育至囊胚阶段的内细胞团细胞可分离得到胚胎干细胞。
（2）图中胚胎干细胞分化程度最低、全能性最高，在体外培养条件下，在培养液中加入分化诱导因子，可使其分化成不同类型的组织细胞。
（3）细胞分化是基因选择性表达的结果。
（4）骨髓是人体的造血组织，存在造血功能干细胞，骨髓的治疗的实质是将上图的造血干细胞移植到患者体内。
（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。
（6）DNA分子的复制在细胞分裂间期进行。
（7）单克隆抗体由效应（或已免疫的）B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞分泌得到。
答案
（1）囊胚 原始性腺细胞
（2）胚胎干细胞 分化诱导 （3）选择性表达 （4）造血干 （5）红细胞 细胞中无细胞核 （6）间 （7）效应（或已免疫的）B淋巴 特异性抗体
细胞的衰老、凋亡、癌变
5.（2011·天津理综，5）土壤农杆菌能将自身Ti质粒的T DNA整合到植物染色体DNA上，诱发植物形成肿瘤。
T DNA中含有植物生长素合成酶基因（S）和细胞分裂素合成酶基因（R），它们的表达与否能影响相应植物激素的含量，进而调节肿瘤组织的生长与分化。
据图分析，下列叙述错误的是（ ）。
A．当细胞分裂素与生长素的比值升高时，诱发肿瘤生芽
B．清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后，肿瘤不再生长与分化
C．图中肿瘤组织可在不含细胞分裂素与生长素的培养基中生长
D．基因通过控制酶的合成控制代谢，进而控制肿瘤组织生长与分化
解析 由题中信息知，基因S不表达，基因R表达，细胞分裂素与生长素比值升高，诱发了肿瘤生芽。
土壤农杆菌将自身Ti质粒的T DNA整合到植物染色体上，诱发了植物肿瘤的形成，故清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后，肿瘤仍可继续生长、分化。
含有细胞分裂素与生长素的培养基影响着肿瘤的分化，不影响肿瘤组织的生长；S（R）是通过控制生长素（细胞分裂素）合成酶控制生长素（细胞分裂素）的合成。
故D正确。
答案 B
6．（2011·江苏卷）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
解析 由于基因选择性表达导致细胞分化，细胞的种类增加；衰老的细胞中大多数酶的活性降低，细胞核体积增大，细胞的体积变小；细胞凋亡属正常的生命现象，受基因控制，对机体是有积极意义的；癌细胞膜表面糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，使癌细胞容易分散转移。
答案 D
7．（2009·安徽卷）细胞的分化、衰老和凋亡是普遍存在的生命现象。
下列有关叙述正确的是（ ）。
A．人体各种组织细胞的衰老是同步进行的
B．人的早期胚胎有尾，尾部细胞随着发育逐渐凋亡
C．细胞癌变是细胞高度分化的结果
D．皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物
解析 在人体内，生物体与细胞的衰老不是同步的，同时，不同组织细胞之间的衰老也不是同步的。
细胞癌变是基因突变导致细胞畸形分化的结果；细胞凋亡是受基因控制的细胞编程性死亡，“老年斑”的出现是细胞衰老的特征，而非细胞凋亡的结果。
答案 B
8．（2009·天津理综，4）下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。
据图分析，不正确的是（ ）。
―→
激活
执行
A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能
B．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程
D．凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用
解析 ①是凋亡诱导因子与膜受体发生特异性结合，表明细胞凋亡具有特异性，体现了生物膜的信息传递功能；细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，是基因选择性表达的结果；②过程中凋亡细胞被吞噬，是细胞主动死亡的过程，C错；凋亡相关基因是机体本来就有的，只是在特定时期才会表达、发挥作用。
答案 C
考向借鉴——他山之石
9．（2011·上海单科，15）关于哺乳动物细胞体外培养的难易程度，下列表述正确的是（ ）。
A．乳腺癌细胞易于乳腺细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞
B．乳腺细胞易于乳腺癌细胞；胚胎细胞易于脂肪细胞
C．乳腺细胞易于乳腺癌细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞
D．乳腺癌细胞易于乳腺细胞；脂肪细胞易于胚胎细胞
解析 哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞，体外培养难度大，乳腺癌细胞能够恶性增殖，容易进行体外培养，胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力，容易进行体外培养，故A正确。
答案 A
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