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第14课时 细胞的分化、衰老、凋亡、癌变
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基础梳理
一、细胞的分化
1、细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞产生的后代，在__________、__________和____________上发生稳定性差异的过程。
2、细胞分化的意义是：使多细胞生物体的细胞趋向专门化，有利于__________________________________。
3、细胞分化的原因：在个体发育过程中，不同细胞的遗传信息的执行情况不同，有的处于_________状态，有的处于_________状态，即________________________。
4、细胞的全能性是指已分化的细胞，仍然具有_______ ___________________________。
二、细胞的衰老和凋亡
1、对单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是________的衰老或死亡。而对多细胞生物来说，个体生命活动的任何一个时期总有_______的衰老与死亡，而细胞会随着_________的增多而衰老。
2、衰老细胞的特征有：细胞内水分_________，导致细胞________，体积__________，新陈代谢_________；细胞内酶的活性_________；细胞内色素__________，阻碍细胞内物质的__________和_________；细胞呼吸速率____，细胞核的体积_______，染色质染色__________，细胞膜通透性_________。
3、细胞凋亡是由_________决定的__________________的过程，也称为_________________。
三、细胞的癌变
1、癌细胞的特点：
（1）___________；
（2）______________发生显著变化；
（3）细胞表面发生变化，主要是_______________减少。
2、致癌因子可分为三类：_________致癌因子、_________致癌因子和_________致癌因子。
3、癌变的原因是在致癌因子的作用下，________________ ________发生了突变，从而导致______________失控。
考点突破
一、关于细胞的分化
1、细胞的分化是多细胞生物的特征，单细胞生物没有分化。如果一个多细胞生物体内的不同细胞有不同的形态、结构、功能，是因为细胞分化的结构，而一种单细胞生物的不同细胞（个体）间存在差异，则应是发生了突变；而两种不同生物体的同种细胞具有不同的形态，原因是这两种生物的遗传物质本身就存在差异。
2、分化是基因的选择性表达。同一多细胞生物体内基因表达的情况不同，如胰岛A细胞中胰高血糖素基因表达，胰岛素基因不表达，反之在胰岛B细胞中，胰岛素基因表达而胰高血糖素基因不表达。这样，我们可以比较胰岛A细胞和胰岛B细胞，两种细胞的DNA相同，mRNA不同，蛋白质也不同。
3、细胞的分化与分裂紧密相连。分裂是分化的基础，在多细胞生物体内，总是细胞先进行分裂形成多个子细胞，然后这些子细胞再发生分化形成多种类型的细胞。分化程度越高，分裂能力越弱，高度分化的细胞一般就不会分裂了。在高等生物体内，还存在着具有分裂、分化能力的细胞，这些细胞称为干细胞，如造血干细胞，它可以分裂、分化产生红细胞、白细胞、血小板等血细胞。
4、细胞的全能性是指细胞的一种潜能，这种潜能在生物体内是不会发挥出来的，只有当离开生物体时才会发生。其次，这个潜能专指发育成一个完整个体，而不仅仅是细胞可以分裂、分化，形成细胞团或一种组织一种器官，必须是发育成一个完整个体。
5、细胞的全能性与分裂、分化能力的关系。细胞分裂次数越少、分化程度越低，全能性就越高，反之，细胞的分裂次数越多，分化程度越高，全能性就越低。
例1、下列过程不属于细胞分化的是
A、B淋巴细胞形成浆细胞　　　B、胚胎干细胞形成神经细胞 C、质壁分离植物细胞的复原　 D、蜥蜴断尾再生
【解析】本题考查细胞分化的概念，细胞分化指的是一个细胞的后代细胞在形态、结构、功能上的差异，植物细胞质壁分离后复原还是原来的细胞，没有产生它的后代细胞，细胞的结构和功能没有发生改变。
【答案】C
变式1下表表示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况：
基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛B细胞 √ √ √ √ √ √
浆细胞 √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
下列有关说法不正确的是 (　　)
A.甲基因可能是控制胰岛素合成的基因
B.丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因
C.三种细胞不同的根本原因是细胞中遗传信息不同
D.三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是人体细胞都来源于同一个受精卵
【解析】三种细胞不同是因为细胞分化、基因的选择性表达，细胞内的遗传信息在DNA上，DNA是相同的。
【答案】C
二、关于细胞的衰老和凋亡
1、细胞的衰老和凋亡是细胞生命活动的正常规律，随着细胞的生长、代谢，细胞内发生着很多变化，这些变化很多是不利的，会最终导致细胞衰老。
2、细胞凋亡发生在个体发育的各个时期，如蛙的个体发育中出现的尾的消失，人的个体发育中出现这种现象，都是通过细胞凋亡实现的。当然在个体成熟后，细胞要随着衰老而凋亡，体内细胞的更新也要通过凋亡实现。要注意一个特例：被病原体感染的细胞被免疫系统清除，是一个细胞凋亡的过程，原因它是在人的调节下进行的，目的对人体是有利的，通过这个过程可以保持内环境的稳定。
例2、下列关于动物细胞编程性死亡的叙述，正确的是
A．细胞癌变属于细胞编程性死亡
B. 细胞编程性死亡属于正常生理过程
C．细胞编程性死亡属于细胞分化过程
D．细胞编程性死亡与基因表达无关
【解析】本题考查细胞凋亡的概念，细胞编程性死亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种正常的生理过程，既然是由基因决定的，就与基因表达有关。而细胞癌变是由于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所致。因此，B正确。
【答案】B
变式2、下列现象中属于细胞编程性死亡的是
A. 噬菌体裂解细菌的过程
B. 因创伤引起的细胞坏死
C. 造血干细胞产生红细胞的过程
D. 蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡
【解析】编程性死亡即细胞凋亡，是生物体有控制地有选择性地让某些细胞死亡的过程。
【答案】D
三、关于细胞的癌变
1、癌细胞容易发生转移，与癌细胞表面的糖蛋白减少有关。糖蛋白减少后，细胞之间的黏着性降低，造成易于分散，同时转移到其它器官，不易被其它器官细胞识别，从而转移到其它器官后就在那里“安家”并增殖，而正常细胞若偶然转移到其它器官会被识别为“异已”而被排斥。
2、物理和化学致癌因子的作用导致的基因突变即常见的碱基对的增添、缺失或改变。而病毒致癌因子的作用是，主要是病毒基因组插入到人的基因中，从而诱发人的细胞癌变。
3、原癌基因和抑癌基因是人体细胞中的正常基因，原癌基因的作用保持细胞正常的细胞周期，而抑癌基因的作用是阻止不正常的细胞增殖。原癌基因和抑癌基因中若只有一种基因发生突变，细胞是不会发生癌变的。而原癌因基因和抑癌基因都不止一个，都有多个，实验证明，在一个细胞中至少有5—6个基因突变时，细胞才会癌变。因此，细胞癌变的几率是很低的。
4、细胞发生癌变，人体不一定会患癌症，因为还有最后一关，人体的免疫系统在保护，人体的免疫系统会及时识别癌变的细胞，并将其杀灭，从而避免癌症的发生。因此，癌症的发生还与免疫系统的功能有关。
例3、下列有关细胞生理状态的叙述，正确的是
A 衰老的生物体中，所有的细胞都处于衰老状态
B 细胞凋亡时，细胞生命周期变短是细胞癌变的结果
C .细胞分化既能使细胞数量增加，也能使细胞种类增加
D. 细胞坏死后，代谢停止；细胞癌变，则其代谢增强
【解析】衰老的生物体中，也有新产生的细胞， 癌变的细胞是那些没有细胞凋亡程序的细胞，故B选项错误。细胞分化不能使细胞数量增加，但能使细胞种类增加，因此A、B、C选项错误。
【答案】D
变式3、下列关于癌细胞的叙述，错误的是
A. 癌细胞具有无限增殖的能力
B. 细胞癌变可以由病毒感染引发
C. 原癌基因只存在于癌细胞中
D. 癌细胞的转移与细胞间黏着性下降有关
【解析】原癌基因存在于任何细胞中，癌细胞和正常细胞中都有。
【答案】C
课时作业
1．下列过程不属于细胞分化的是（ ）
A．B淋巴细胞形成浆细胞
B．胚胎干细胞形成神经细胞
C．质壁分离的植物细胞的复原
D．蜥蜴断尾再生
【解析】质壁分离植物细胞的复原只是细胞内部形式发生了一些变化，没有形成新类型的组织细胞，不符合细胞分化定义。
【答案】C
2.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，正确的是（ ）
A.细胞①②③中所含细胞器的种类和数量都相同
B.细胞①②③的细胞核中基因的种类和数量有差异
C.a、b、c过程中都有DNA的复制和转录过程
D.细胞①在体外培养成细胞系，遗传物质将发生改变
【解析】由图中信息可知，a是细胞增殖，b、c是细胞分化过程，干细胞分化成的不同细胞内细胞器含量有差异。干细胞经增殖或分化后，细胞内基因的种类或数量不变。b、c过程为细胞的分化，不进行增殖，无DNA的复制过程。细胞在体外培养成细胞系，遗传物质发生改变。
【答案】D
3.下表表示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况：
基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛B细胞 √ √] √ √ √ √
眼晶状体细胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
下列有关说法不正确的是（ ）
A.甲基因可能是控制胰岛素合成的基因
B.丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因
C.三种细胞不同的根本原因是细胞中遗传信息不同
D.三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是人体细胞都来源于同一个受精卵
【解析】三种细胞都含有甲、乙、丙、丁几种基因，甲、乙、丙基因分别只在胰岛B细胞、眼晶状体细胞、神经细胞中选择表达，丁基因在几种细胞中都可以表达，说明几种细胞功能不同。同时，也存在着共同的生理过程，而它们共同生理过程有可能就是细胞呼吸。三种细胞来自同一人体，都由同一个受精卵发育而来，因此细胞中的遗传信息相同。
【答案】C
4.细胞的全能性是指（ ）
A.已经分化的细胞全部能进一步分化
B.已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能
C.细胞既能分化，也能恢复到分化前的状态
D.细胞具有全面的生理功能
【解析】细胞表现全能性的最后结果应该是成为一个完整个体。
【答案】B
5．在不断增长的癌组织中，癌细胞（ ）
A．通过减数分裂不断增殖B．都有染色单体
C．都在合成蛋白质D．DNA含量都相等
【解析】癌细胞的特点之一是能无限增殖，即具有细胞周期。而进行减数分裂的细胞是没有细胞周期的，故排除A项。在有丝分裂后期，染色单体变为染色体，故排除B项。有丝分裂末期的细胞的DNA含量与分裂前、中、后期的细胞的DNA含量是不相等的，故排除D项。只要是活细胞，就能合成蛋白质。
【答案】C
6.癌症是威胁人类健康的一类重要疾病。人们对它进行了大量的研究，以下是有关癌细胞结构及生理的描述，你认为正确的是（ ）
①每个癌细胞都有数目相同的染色体组
②新陈代谢速度减慢，细胞萎缩
③每个癌细胞的DNA含量不一定相等
④都具有两个中心体，且分别位于细胞的两极
⑤在某些病毒的诱导下能产生原癌基因
⑥细胞内的色素逐渐积累
⑦失去控制，无限增殖
A.①②③⑦ B.①②④ C.②⑤⑥⑦ D.③⑦
【解析】不同的癌细胞处在不同的细胞周期，因此其染色体数目不同，DNA含量也不一定相同；癌细胞的代谢速度快，细胞没有萎缩；细胞分裂的前、中、后期细胞中有两个中心体，末期、间期有一个中心体；原癌基因在细胞中本来就存在，但是不表达，在病毒的诱导下会被激活；色素增加是衰老细胞的特点，癌细胞的特点之一是能无限增殖，不受机体的控制。
【答案】D
7.科学家通过对前列腺癌细胞系的研究发现，绿茶中的多酚可减少BCL－XL蛋白，而这种蛋白有抑制癌细胞凋亡的作用，这表明绿茶具有抗癌作用的原因是由于生活的绿茶细胞中具有（ ）
A.分解多酚的酶的基因B.合成多酚的酶的基因
C.BCL－XL蛋白D.BCL－XL蛋白酶
【解析】BCL－XL蛋白的作用是抑制癌细胞凋亡，即该物质较多则癌细胞更不容易凋亡。多酚的作用是使BCL－XL蛋白减少，所以多酚具有抗癌作用。绿茶中多酚含量较多的原因是多酚合成过程旺盛，而合成过程需要酶，酶是基因表达的结果，所以绿茶具有抗癌作用的原因是细胞中含有合成多酚的酶的基因。
【答案】B
8.下列有关衰老细胞主要特征的描述错误而且属于形态改变的是（ ）
A.细胞核体积增大，染色质固缩
B.细胞内多种酶活性降低
C.细胞通透性改变，使物质运输功能降低
D.衰老细胞体积变大
【解析】在细胞衰老的过程中，细胞的生理状态和化学反应发生了复杂的变化，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生了变化。衰老细胞的五个特征就是以上三个方面的体现。细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积减小属于形态的改变。细胞内多种酶的活性降低属于功能的改变。细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和信息的传递，属于细胞功能的改变。细胞内呼吸速率减慢属于功能改变。细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深属于形态改变。细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低属于功能的改变。
【答案】D
9．蝌蚪在变态发育过程中，尾部逐渐消失。下列有关叙述中错误的是（ ）
A．与甲状腺激素的调节有关
B．与基因突变改变遗传信息有关
C．与尾部细胞中的溶酶体有关
D．与有关基因程序性地表达有关
【解析】蝌蚪在变态发育中，尾部消失是细胞凋亡的结果，是由有关基因程序性表达引起的，细胞凋亡时，细胞内的溶酶体裂解，将内部的酶释放出来，将细胞分解；蝌蚪的发育过程受甲状腺激素的调节；在此过程中遗传信息没有改变。
【答案】B
10．下列有关细胞分裂、生长和分化的说法，不正确的是（ ）
A．抑制癌细胞的DNA复制可以有效控制癌细胞增殖
B．随着细胞的生长，细胞表面积与体积的比值越来越大
C．细胞分化是基因选择性表达的结果，所以骨骼肌细胞与肌细胞的蛋白质种类和数量不同
D．细胞分裂和细胞重复生长是多细胞生物由小到大的主要原因
【解析】随着细胞的生长，细胞表面积与体积的比值越来越小，物质的运输效率越来越低。
【答案】B
11．下图是细胞重大生命活动的图示，请据图完成下列问题。
(1)该图表示的是________、________生物细胞重大生命活动图示。
(2)细胞识别是细胞信号传导的前提，它是通过________实现的，细胞识别物质基础是该结构上有________。
(3)在A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在______，基因选择性表达的过程则发生在________，对于生物体有积极意义的过程是________。
(4)细胞分化过程中，如果由于某种因子的作用，就有可能使________从抑制状态转变为激活状态，从而使正常细胞发生癌变转化为癌细胞。
(5)图中细胞增殖的主要方式是________________。
【解析】多细胞真核生物的细胞能进行增殖、分化；细胞识别与细胞膜上的受体(糖被)有关；在有丝分裂的过程中发生了染色体的动态变化；在细胞分化的过程中发生基因的选择性表达；细胞的分裂、分化、衰老、凋亡都对生物体有积极意义；癌细胞是由于原癌基因突变从抑制状态变为激活状态；在生物体的生长发育过程中主要发生有丝分裂。
【答案】(1)真核多细胞
(2)细胞膜糖被
(3)A B A、B、C、D
(4)原癌基因
(5)有丝分裂
12.如图所示的是有关胚胎干细胞的部分去向示意图，①～③表示不同的过程，a～d表示不同的细胞。请据图回答：
(1)图中①表示_______________过程，a和b分别是___________和_______________细胞，其中，③过程是在什么情况下出现的？___________________________________。
(2)个体发育过程中最原始的干细胞是_____________，图中涉及的三类干细胞中，细胞分化程度由高至低的顺序是________________________________。
(3)近年来研究发现，造血干细胞还有可能分化成为其他组织的细胞，说明动物细胞也可能具有___________，从理论上解释是因为__________________________________________________________________。
(4)研究干细胞的目的包括________________。
A.对某些疾病进行治疗
B.医学上的组织修复
C.研究细胞的分化机制
D.实现细胞全能性
【解析】图中①表示胚胎干细胞分裂和分化过程，a和b分别是浆细胞和记忆B细胞，在抗原刺激下，机体可发生体液免疫或细胞免疫，即发生③的过程；个体发育过程中最原始的干细胞是受精卵，图中涉及的三类干细胞中，细胞分化程度由高至低的顺序是神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞；造血干细胞还有可能分化成为其他组织的细胞，说明动物细胞也可能具有全能性，因为每个细胞都是由受精卵发育而来的，都具有全套的遗传物质；人们对干细胞的研究可以对某些疾病进行治疗，可以进行医学上的组织修复，还可以帮助人们了解细胞的分化机制。
【答案】(1)分裂、分化浆细胞记忆B在抗原刺激下
(2)受精卵神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞
(3)全能性每个细胞都是由受精卵发育而来的，都具有全套的遗传物质
(4)ABC
13.癌症已成为危害人类健康的最大因素之一，请根据提供的资料回答问题：
(1)体外分别培养某种癌细胞和正常体细胞，图中代表癌细胞生长曲线的是_____________。在体内，癌细胞可能侵袭周围正常组织，说明癌细胞具有_________________的特征。
(2)细胞癌变后，膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为_____________，引起机体的免疫应答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是_______________。
(3)2009年10月5日，美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克因“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”而被授予2009年度诺贝尔生物学或医学奖。端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关，请完成下面的探究实验：
细胞类型 增殖代数 端粒酶活性
正常体细胞 50～60 无
癌细胞 无限 有
实验目的：探究端粒酶活性与细胞癌变的关系。
实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。
实验步骤：
①_________________________________________________；
②_________________________________________________；
③_________________________________________________。
结果预测及分析：_________________________________________________________________________________________________。
(4)请根据上述内容，提出一种治疗癌症的新思路：_________________________________________________________________。
【解析】(1)癌细胞具有无限增殖的特性，所以图中代表癌细胞生长曲线的为a。癌细胞由于细胞膜上糖蛋白的减少，所以具有易扩散、转移的特性。(2)这些不同于正常细胞的蛋白质，能引起机体免疫应答，所以这些蛋白质会成为抗原；裂解靶细胞的为效应T细胞。(3)实验目的：研究端粒酶活性与细胞癌变的关系，由此可知，实验变量为端粒酶活性的有无，因此可确定实验组别。第一步分组标号，第二步强调两组之间的实验变量，其他因素相同，第三步记录处理实验结果。由相应结果推测相应结论。(4)治疗癌症的新思路：由(2)题可知，可从特异性免疫角度回答，由(3)题可知，可从抑制癌细胞中端粒酶的活性角度回答。
【答案】(1)a扩(分)散转移
(2)抗原效应T细胞
(3)实验步骤：①将癌细胞分成A、B两组
②A组加入端粒酶抑制剂，B组不加，进行培养
③记录并比较A、B两组的增殖代数(分裂次数)
结果预测及分析：A组比B组增殖代数减少，说明端粒酶活性与细胞癌变(连续分裂)有关；A组仍然无限增殖，说明端粒酶活性与细胞癌变(连续分裂)无关
(4)抑制癌细胞中端粒酶的活性(或抑制细胞分裂)或免疫治疗(输入淋巴因子、DNA疫苗)
第五单元 遗传因子的发现和伴性遗传
课标考纲要求
课标要求 考纲说明
分析孟德尔遗传实验的科学方法阐明基因的分离定律和自由组合定律概述伴性遗传 理解孟德尔实验的思路掌握对分离现象和自由组合现象的解释和验证学会孟德尔遗传定律在育种和人类医学实践中的应用简述孟德尔选用豌豆作实验材料取得成功的原因简述基因位于染色体上的理论假说的实验证据用细胞遗传学的观点解释孟德尔遗传定律的实质概述位于性染色体上的基因的传递和表现的特殊性
考纲分析解读和复习指导
1、本单元内容是在19世纪—20世纪初期科学家对遗传现象的早期研究，复习时应注意结合当时科学发展的水平理解研究者的思路。
2、假说—演绎法是孟德尔研究分离和自由组合现象的基本方法，也是摩尔根为基因在染色体上的假说提供实验证据的重要方法，类比推理法是萨顿提出基因在染色体上的方法，复习过程中应注意理解、比较。能用假说演绎法解释分离、自由组合现象，以及果蝇的遗传实验现象。
3、测交是验证假说的基本方法，对分离、自由组合现象的验证，对基因在染色体上假说的验证都是通过测交实验验证的，要掌握测交实验的设计方案。
4、遗传图解的写法是本单元的基础能力要求，要规范地写出一对基因、两对基因、伴性遗传基因的遗传图解。
5、遗传定律和伴性遗传的应用是本单元复习的重点，要求会在表现型基础上分析基因型、分析显隐性关系、确定基因位置，根据分析判断结果，进行相关的概率计算。
6、遗传题中变化较多，但再变化也离不开最基本的分离和自由组合定律，要注意题型的变化与基本规律之间的关系

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