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第2节 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
【高考目标定位】
1、细胞的分化
2、细胞的全能性
3、细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系
4、癌细胞的主要特征及防治
【考纲知识梳理】
一、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：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性
3、意义[来源:21世纪教育网
（1）细胞分化是生物个体发育的基础。
（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
4、实质：一个个体的各种细胞具有完全相同的遗传信息，但是，在个体发育中，不同细胞的遗传信息的执行情况不同。
二、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：已分化的植物细胞具有发育成完整个体的全能；高度分化的动物细胞无全能性，但细胞核具有全能性。
3、干细胞：动物和人体内保留着少量具有分裂和分化能力的细胞。
三、衰老细胞的特征
1、细胞内水分减少；
2、有些酶活性下降；
3、细胞呼吸速度减慢，细胞核体积大，染色质固缩、染色加深
4、色素积累；
5、细胞膜通透性下改变，使物质运输功能降低
四、细胞凋亡
1、 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程
2.、意义：对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都有非常关键的作用
3、细胞死亡：包括细胞凋亡和细胞坏死，细胞凋亡是细胞程序性死亡，是正常死亡；而细胞坏死是细胞外界因素的作用的死亡，是非正常的细胞死亡。
五、细胞的癌变
1、概念：有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中的遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、联系分裂的恶性增殖细胞。是细胞畸形分化的结果
2、癌细胞的主要特征：
（1）适宜条件下，无限增殖
（2）细胞的形态发生显著变化
（3）癌细胞的表面发生了变化：糖蛋白减少，癌细胞之间黏着性显著降低，容易分散和转移。
3、致癌因子：
（1）物理致癌因子：紫外线、X射线等[来源:21世纪教育网
（2）化学致癌因子：亚硝胺、黄曲霉毒素
（3）生物致癌因子：如Rous内瘤病毒等
4.、细胞癌变的原因：
（1）致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变.21世纪教育网
（2）原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞的生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞的不正常的增殖。
【要点名师精解】
一、细胞分化与细胞全能性及其应用
1、细胞分化、细胞全能性及相互比较
细胞分化 细胞全能性
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：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度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，直至死亡③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物体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 ①两者的遗传物质都不发生改变②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
2、干细胞类型及在医学上的应用
（1）类型及相互关系
①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。
②相互关系（以干细胞分化为红细胞为例）：
（2）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。
【例1】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，错误的是（ ）
　　A．a过程表示干细胞能自我更新
　　B．b、c过程表示干细胞具有分化能力
　　C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
　　D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用
　　【解析】：干细胞是生物体内具有分裂分化能力的一类细胞。从图中可以看出干细胞在分裂分化时，始终有一部分不发生分化，而是继续保持分裂能力，也就是a、b、c过程则说明了干细胞向着不同的方向分化。细胞分化的实质是基因的选择性表达，也就是C项描述内容。通过干细胞培育形成组织，组织结合才能进一步形成器官。
　　【答案】D
二、细胞的衰老、凋亡和癌变
1、细胞衰老与个体衰老的关系：单细胞生物细胞衰老即为个体的衰老；多细胞生物，细胞衰老不代表个体的衰老，只有绝大多数细胞衰老，生物体才衰老。
2、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21世纪教育网 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 细胞外型不规则变化 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
【例2】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[来源:21世纪教育网
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】细胞会随着分裂次数的增多而衰老，可见人体各组织细胞的衰老不是同步进行的；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；皮肤上的老年斑是细胞内的色素随细胞的衰老而逐渐积累的结果；人的早期胚胎有尾，尾部细胞会随着发育逐渐凋亡。故B正确。
【答案】B
【感悟高考真题】
（2010·广东高考）3. 骨髓移植是治疗白血病常用的有效方法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在患者体内
A.正常生长 B. 增殖并分化成多种细胞
C.分泌抗体 D. 杀死各种病原菌
【解析】考查学生的理解能力。白血病又称血癌，病人产生大量的异常白细胞，而正常的白细胞、红细胞和血小板产生量减少。移植骨髓中的造血干细胞可以增殖分化形成各种血细胞和淋巴细胞，因此骨髓移植是目前治疗白血病的一种比较有效的方法。
【答案】B
（2010·四川高考）5、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
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
C．每个Y细胞只产生一种抗体，故过程③不需要选择性培养基进行筛选
D．过程④产生的单抗，不需细胞膜上载体蛋白的协助就能释放到细胞外
【解析】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。过程3要用选择培养基才能选出杂交瘤细胞，C错。过程4分泌抗体蛋白，是外排过程，不需载体蛋白协助，D正确。
【答案】D
(2009·山东高考)细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是
A.血红蛋白基因 B.ATP合成酶基因
C.DNA解旋酶基因 D.核糖体蛋白基因
【解析】基因选择性表达是在基因在特定细胞内的表达，血红蛋白基因只有在红细胞中才能表达是选择性的表达。ATP合成酶基因、DNA解旋酶基因、核糖体蛋白基因是在每一个具有生命活动的细胞中都要表达的，因而不是在特定细胞内的表达。
【答案】A。
（2009·广东高考）大多数老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内（多选）
A.物质转运加速
B.新陈代谢变缓
C.呼吸速率加快
D.与黑色素合成相关的酶活性降低
【解析】 生物的基因控制性状，可通过控制酶的合成控制代谢进而控制性状，头发变白是因为黑色素无法形成，与黑色素合成相关的酶活性降低，酶活性降低导致新陈代谢变缓，致使老年人头发变白。
【答案】BD。
(2009·辽宁高考)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】细胞癌变是细胞的畸形分化，不是细胞死亡的过程，A错；细胞编程性死亡是细胞死亡的过程，是一种自然的生理过程，B对、C错；细胞编程性死亡是基因程序性表达的结果，D错。
【答案】B。21世纪教育网
(2009·天津高考)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
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。
(2009·海南高考)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】A、D两项为癌细胞的无限增殖和细胞膜表面变化等特征，B项考查引发细胞癌变的原因——生物致癌因素（病毒）；原癌基因存在于所有细胞，只是在癌细胞中被激活，C错。
【答案】C。
(2009·安徽高考)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】细胞会随着分裂次数的增多而衰老，可见人体各组织细胞的衰老不是同步进行的；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；皮肤上的老年斑是细胞内的色素随细胞的衰老而逐渐积累的结果；人的早期胚胎有尾，尾部细胞会随着发育逐渐凋亡。故B正确。
【答案】B。
（2008·山东高考）通过特定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是
A.人类胚胎干细胞能够分化成多种细胞
B.分化的体细胞丢失了某些基因
C.二者功能有差异，但形态没有差异
D.二者基因组相同，且表达的基因相同
【解析】胚胎干细胞具有分化的潜能，能够分化成为多种细胞，细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞分化前后遗传物质不变，但形态结构往往发生很大变化，功能也更加专一。
【答案】A。
(2008·广东高考)老年人皮肤色素沉积出现“老年斑”，原因是（多选）
A.细胞呼吸速率加快
B.细胞中抗氧化作用的酶活性降低
C.细胞膜通透性改变
D.紫外线照射引起色素沉积
【解析】考查衰老细胞的特点。
【答案】BC。
（2008·广东高考）癌症是严重威胁人类健康的疾病之一，下列有关描述正确的是（ ）
　　A．长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加
　　B．癌症是致癌因子引发的，患病几率与年龄无关
　　C．艾滋病患者与正常人患癌症的几率相同
　　D．亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌
　【解析】癌症是由于物理因素或化学因素、生物因素导致，并不是传染病，因此与癌症患者接触没有影响。癌症与细胞的分裂有关，因此与人的年龄有关。艾滋病患者由于自身的免疫能力降低，受外界影响的可能性增大。亚硝酸盐是一种化学致癌因子，可能引发基因突变而导致癌变。
　【答案】D
（2008·海南高考）下列有关细胞癌变的叙述，错误的是
A.细胞癌变后细胞膜表面糖蛋白减少
B.癌症病人染色体上无抑癌基因
C.经常食用腌熏制品易导致细胞的癌变
D.癌症的发生与个人的身心状况有关
【解析】癌症发病的原因是病人体内的原癌基因和抑癌基因发生突变。
【答案】B。
【考点精题精练】
1. 关于细胞分化的叙述，正确的是 （ D ）
A．已分化的细胞都是不可逆转的 ，遗传物质发生了改变。
B．细胞分化是不同细胞处在不同环境中造成的
C．细胞分化只发生在胚胎时期 ，其他的时期不会出现
D．细胞分化是基因的选择性表达造成的
2. （2010·广东省佛山市高三二模拟）科学家已成功地利用人体表皮细胞制造出了具备胚胎干细胞功能的细胞(即类胚胎干 细胞)，有关叙述错误的是 D
A.表皮细胞是高度分化的细胞
B.类胚胎干细胞能够分化成多种细胞
C.表皮细胞和类胚胎干细胞具有相同的基因组
D.表皮细胞在形成过程中丢失了某些基因
3. 细胞全能性的描述，正确的是 （ AD ）
A、受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B、生物体内已分化的细胞也表达出了全能性
C、卵细胞与受精卵要一样，细胞未分化，全能性很高
D、植物细胞离体培养，在一定条件下能表现出全能性
4. 下列属于细胞衰老特征的是（　C　）　　　　　　
①细胞无限分裂　　②水分减少，体积变小　　③畸形改变　　④酶活性降低
⑤色素逐渐积累　　⑥易分散转移　　⑦呼吸速度减慢　　⑧膜透性改变
A、①③⑥ B、①②⑤⑦ 　 C、②④⑤⑦⑧ D、②④⑥⑧
5. 下列关于细胞衰老的叙述中，错误的是（ D ）
A、细胞的衰老是一种正常的生命现象
B、衰老细胞的体积缩小，核体积增大
C、衰老的细胞内部物质的交流和信息的传递速率减慢
D、衰老细胞的新陈代谢加快，导致脂褐素等色素的大量积存
6. 下列各项不属于细胞凋亡的是（ C ）
A．皮肤和消化道上皮每天都会有大量细胞死亡脱落21世纪教育网
B．衰老的细胞死亡
C．癌症病人化疗过程中大量白细胞死亡
D．人的红细胞在达到120天左右的寿命后死亡
7. （2010·苏北四市高三二模）关于细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述中，错误的是 B
A．癌变是正常细胞发生基因突变的结果
B．个体发育过程中细胞的衰老对于生物体是有害的
C．细胞分化将造成不同细胞间蛋白质种类的差异
D．细胞凋亡对生物的个体发育、机体稳态的维持等有着重要作用
8. 右图是胚胎发育过程中人手形成的过程示意图，请结合图解分析：下列选项不正确的是 A
A．手形成过程中，手指出现的原因是指间细胞的坏死
B．手形成过程中，手指之间细胞的死亡属于细胞凋亡
C．蝌蚪发育过程中，尾消失的原理和人手手指形成的细胞原理一致
D．手指形成过程中，细胞的死亡受细胞中遗传物质控制
9. （2010·山东省日照市高三一模）研究人员发现了一种名为的基因，该基因有助于避免癌细胞扩散，携带该基因的癌细胞会失去转移能力。该基因的作用最可能是C
A．在癌细胞中表达产生一种糖蛋白，使癌细胞迅速衰老
B．在癌细胞中表达产生一种糖蛋白，使癌细胞迅速凋亡
C．在癌细胞中表达产生一种糖蛋白，阻止癌细胞入侵其他组织器官
D．在癌细胞中表达产生一种糖蛋白，使癌细胞分化为其他组织器官
10. 下列细胞中，可能已发生癌变的是 A
A.细胞膜上糖蛋白减少的细胞
B.细胞核增大的细胞
C.自由水含量减少的细胞
D.被细菌侵染的细胞
11. 癌症是严重威胁人类健康的疾病之一，下列有关描述正确的是 D
A．长期接触癌症患者的人细胞癌变几率增加
B．癌症是致癌因子引发的，患癌的几率与年龄无关
C．艾滋病患者与正常人患癌的几率相同
D．亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌
12. （2010·东北三校高三一模）端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列，随细胞分裂次数的增加而变短；癌细胞中因存在延长染色体端粒的端粒酶而可以无限增殖。据此推断 C
A．正常细胞不含有端粒 B．正常细胞缺少组成端粒的原料
C．端粒与细胞分裂次数有关 D．含有端粒酶是细胞癌变的根本原因
13. 癌细胞在人体内容易分散和转移，原因是癌细胞（ C ）
A．能无限增殖
B．形态结构发生变化，常变为球形
C．细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使细胞彼此间的黏着性减少
D．畸形分化，细胞体积变小
14. 下列有关细胞生命活动的叙述，正确的是 B
A.分裂期的细胞不进行DNA复制和蛋白质合成
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
C.凋亡细胞内的基因表达都下降,酶活性减弱
D.原癌基因突变促使细胞癌变,抑癌基因突变抑制细胞癌变
15. 对于多细胞生物而言，下列有关细胞生命历程的说法正确的是
A.细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变
B.细胞癌变是所有细胞都要经历的一个阶段
C.细胞衰老时细胞呼吸的速率减慢
D.细胞死亡是细胞癌变的结果
16. 右图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：
（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______细胞与骨髓细胞融合，经多交筛选最终得到能分泌______的杂交瘤细胞。
答案:⑴囊胚/原始性腺细胞；⑵胚胎干细胞/分化诱导；⑶选择性表达；⑷造血干；⑸红细胞/细胞中无细胞核；⑹间；⑺B淋巴/特异性抗体。
17. 近期统计数据显示，癌症已成为我国城乡居民的首要死因。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 的特性。
（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）端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。下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21世纪教育网 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：研究端粒酶与细胞癌变的关系。
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 。
实验预测及分析： 。
（4）请根据上述内容，提出一种治疗癌症的新思路： 。
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)实验预测及分析：A组比B组增殖代数减少，说明端粒酶与细胞癌变(连续分裂)有关；A组仍然无限增殖，说明端粒酶与细胞癌变(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)。
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