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第二课时 细胞的分化、衰老、调亡和癌变
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一、细胞的分化
1．概念：在个体发育中，由________增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生________差异的过程。
2．特点：持久性、稳定性和不可逆性。
3．实质：个体发育过程中，基因选择性表达的结果。
4．意义
(1)细胞分化是生物________的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向________，有利于提高各种________的效率。
二、细胞的全能性
1．概念：指已________的细胞仍具有发育成完整个体的________。
2．实例
(1)植物组织培养的实验证明已分化的植物细胞仍具有__。
(2)克隆羊多利的培育成功说明已分化的动物细胞的____。
3．干细胞：动物和人体内保留着的少数具有________能力的细胞。
三、细胞的衰老
1．概念：细胞衰老的过程是细胞的________和化学反应发生复杂变化的过程。
2．特征
(1)细胞内________减少，细胞萎缩，体积变小，________速率减慢。
(2)细胞内多种________降低。
(3)细胞内的________逐渐积累。
(4)细胞内呼吸速率________，细胞核体积________，核膜________，染色质________，染色________。
(5)细胞膜________改变，物质运输功能________。
四、细胞凋亡
1．概念：由________所决定的______________的过程。
2．意义：对于多细胞生物体完成__________，维持________的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
五、细胞癌变
1．概念
有的细胞受到________因子的作用，细胞中的________发生变化，变成不受机体控制的、连续进行________的恶性增殖细胞。
2．主要特征
(1)适宜条件下，能够________。
(2)________发生显著变化。
(3)癌细胞________发生了变化，________等物质减少，细胞之间________显著降低，容易________。
3．致癌因子：大致分为________致癌因子、________致癌因子、________致癌因子三类。
4．细胞癌变的原因
(1)致癌因子使________和________发生突变。
(2)原癌基因主要负责调节________，控制细胞的________进程；抑癌基因主要是阻止细胞________。
答案：
一、1.一个或一种细胞　稳定性　4.(1)个体发育　(2)专门化　生理功能
二、1.分化　潜能　2.(1)全能性　(2)细胞核具有全能性
3．分裂和分化
三、1.生理状态　2.(1)水分　新陈代谢　(2)酶的活性　(3)色素　(4)减慢　增大　内折　收缩　加深 (5)通透性　降低
四、1.基因　细胞自动结束生命　2.正常发育　内部环境
五、1.致癌　遗传物质　分裂　2.(1)无限增殖　(2)形态结构　(3)表面　糖蛋白　黏着性　分散和转移　3.物理　化学　病毒　4.(1)原癌基因　抑癌基因　(2)细胞周期　生长和分裂　不正确的增殖
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
1．细胞分裂：是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
(1)使单细胞生物产生新的个体。
(2)使多细胞生物产生新细胞，使生物幼体由小长大。
(3)通过分裂将复制的遗传物质平均分配到两个子细胞中。
2．细胞生长：生物体的生长包括细胞数目的增加和细胞体积的增大两个方面。细胞分裂和细胞生长都是生物体生长的细胞学基础。
3．细胞分化：是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础，经细胞分化，多细胞生物形成不同的细胞和组织。
4．细胞癌变：是受致癌因子的作用，细胞连续进行分裂从而超过最高分裂次数无限增殖的现象。
5．四者的联系
(1)细胞分裂是细胞分化的基础。
(2)仅有细胞分裂、生物体不能进行正常的生长发育。
(3)细胞正常分化能抑制细胞癌变，细胞癌变是细胞的畸形分化。
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
1．机理
2．原癌基因与抑癌基因的关系
原癌基因与抑癌基因不是简单地相互拮抗。
(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。只有当原癌基因突变成癌基因(或称激活、活化)后，细胞才会恶性增殖。
(2)抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖，从而遏制肿瘤形成的基因，抑癌基因的丢失或失活，可能导致肿瘤发生。
(3)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。对原癌基因和抑癌基因的研究，将使人类有可能真正从根本上治疗癌症。
例一 花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法在培养基上培育成单倍体植株。这一成果是利用于细胞的 (　　)
A．应激性　　B．全能性　　C. 变异性　　D．适应性
解析：花药离体培养是组织培养的新技术，对研究生物的遗传起重要作用。与植物的其他细胞一样，花药细胞也具有全能性。
答案：B
人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，那么胰岛细胞中 (　　)
A．只有胰岛素基因
B．比人受精卵的基因要少
C．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因
D．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因
答案：C
解析：人胰岛细胞是已经高度分化的细胞，虽然不产生血红蛋白，但由于它是由受精卵细胞经过多次有丝分裂产生的，细胞中含有与受精卵细胞相同的基因，既含有胰岛素基因，也含有血红蛋白基因和其他基因。
例二 细胞衰老是一种正常的生命现象。人的细胞在衰老过程中不会出现的变化是 (　　)
A．细胞内有些酶活性降低
B．细胞内色素减少
C．细胞内水分减少
D．细胞内呼吸速度减慢
解析：考查了细胞衰老的特征。细胞的衰老主要有以下特征：①衰老细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢；②衰老的细胞内，有些酶的活性降低；③细胞内的色素会随细胞衰老而逐渐积累；④衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质收缩、染色加深；⑤细胞膜的通透性改变，使物质运输功能降低。
答案：B
(2010·银川模拟)蝌蚪变态成青蛙时，尾部消失的机制是 (　　)
A．青蛙个体大，尾部相对小
B．青蛙上岸后，尾部组织脱水萎缩
C．尾部功能被四肢代替
D．尾部细胞产生水解酶，细胞自溶
答案：D
解析：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，叫细胞凋亡，细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。蝌蚪变态成青蛙时尾部的消失，其直接原因是细胞产生水解酶，细胞自溶的结果。
例三 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量都相等
解析：癌细胞的增殖是有丝分裂，染色单体是分裂前期、中期出现的结构，在有丝分裂的不同时期，某细胞中的DNA含量不相等，但每个细胞都能合成蛋白质。考查有关癌细胞的知识。
答案：C
下列细胞可能发生癌变的是 (　　)
A．游离组织形态改变
B．核增大，染色质固缩
C．膜通透性增大，运输功能降低
D．酶的活性降低
答案：A
解析：癌细胞由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得细胞彼此之间的黏着性减小，容易在有机体内分散和转移，即游离组织。除此之外，还表现出形态结构上发生畸形变化，衰老的细胞只是本身发生衰变，不会形成游离组织。
1．下列关于细胞分化的叙述，哪项是错误的 (　　)
A．仅在高等动物中普遍存在 B．细胞分化是一种持久性的变化
C．单细胞生物没有细胞分化 D．分化后的细胞与最初所出现的状态有显著不同
答案：A
解析：本题易错选C。细胞分化普遍存在于动物细胞中。细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，在细胞分裂的基础上，相同细胞后代在形态、结构、功能上发生稳定性差异，是一种持久性的变化，一般是不可逆的。故正确答案为A。
2．下列实例中能体现细胞全能性的是 (　　)
①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养出了可育植株　②植物用种子进行繁殖后代　③用烟草组织培养的单个组织培养成了可育的完整植株
A．①②　　　B．①③　　　C．②③　　　D．①②③
答案：B
解析：用植物种子来繁殖后代，实际上就是由一个受精卵(未发生分化的细胞)通过细胞增殖和分化发育成新个体，不属于细胞全能性。故正确答案为B。
3．下列说法不正确的是 (　　)
A．对单细胞而言，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡
B．对多细胞生物来说，细胞衰老必然导致生物个体衰老
C．对多细胞生物来说，细胞会随着分裂次数的增多而衰老
D．对多细胞生物来说，体内总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态
答案：B
解析：对于单细胞生物而言，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡并不意味着个体的衰老和死亡，多细胞生物体内每天都有衰老和死亡的细胞；正常细胞的分裂次数是有限制的，细胞的寿命与细胞的分裂次数有关。
4．衰老的红细胞不具有下列哪些特征 (　　)
A．水分减少，细胞萎缩 B．某些酶的活性降低
C．细胞核体积增大 D．细胞膜的通透性功能改变
答案：C
解析：核增大，染色质收缩，细胞膜通透性改变和酶的活性降低。这都是细胞衰老的主要特征，但红细胞没有细胞核，所以不会发生核体积增大的现象。
5．(2009·上海生物)下图所示的细胞类型转换过程为 (　　)
A．细胞融合 B．细胞生长
C．细胞分裂 D．细胞分化
答案：D
解析：本题主要考查细胞的分化。由图示可知是细胞的形态功能发生变化的过程，应为细胞分化。
6．癌细胞通常是由正常细胞的基因发生改变后形成的。癌细胞的特征包括细胞的无休止和无序的分裂，并有侵袭性和转移性。在过去的几十年中出现了许多种治疗癌症的方法，主要包括手术治疗、放疗、化疗、激素治疗和基因治疗、免疫治疗等。请回答下列一组有关癌症及其治疗的问题。
(1)通常能够引起基因改变的因素可能有 (　　)
A．紫外线　B．甘油　C．肝炎病毒　D．煤焦油及其衍生物苯　E．葡萄糖　F．尼古丁　G．丙酮酸　H．核辐射
(2)上述因素使正常细胞中的________由________状态转变成________状态，从而导致癌变的发生。
(3)放疗是利用放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞的一种方法，放疗与化疗相比，对患者全身正常细胞影响较小的是________。
答案：(1)ACDFH
(2)原癌基因　抑制　激活
(3)放疗
解析：正常细胞中的原癌基因在外界物理、化学、病毒等致癌因子作用下被激活，正常细胞转变成无限增殖的癌细胞。癌细胞不断进行有丝分裂，在分裂间期进行DNA复制和RNA及蛋白质的合成。通过利用药物作用在分裂间期，使DNA复制受阻，从而使癌细胞的恶性增殖受阻，延长患者的生命。
7．一般情况下，下列细胞中分化程度由高到低的顺序依次是 (　　)
①卵细胞　　②受精卵　　③胚胎干细胞
④造血干细胞　　⑤神经细胞
A．⑤①②③④ B．⑤③①②④
C．⑤①④②③ D．⑤①④③②
答案：D
解析：多细胞生物体一般是由一个受精卵通过细胞增殖和分化发育而成的，可见受精卵的分化程度最低；分化程度越高增殖分化能力就越小，神经细胞终生不再增殖分化，可见其分化程度最高；胚胎干细胞比造血干细胞更能分化成多种细胞，说明分化程度更小；卵细胞虽然分化程度很高，但有少量的生物是由卵细胞直接发育而成，说明卵细胞还没有完全分化。
8．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．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．二者基因相同，且表达的基因相同
答案：A
解析：本题将科技发展新信息与细胞分化知识揉合在一起，考查获取并处理新信息的能力。细胞分化过程中不会丢失基因，所以B错误；已分化的体细胞转化成类胚胎干细胞，类似于植物细胞培养过程中的脱分化，脱分化前后的细胞形态和功能都会发生改变，所以C错误；造成细胞形态、功能不同的原因是细胞内基因的选择性表达，所以D错误。
9．下列细胞中，可能已发生癌变的是 (　　)
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
答案：A
解析：本题考查癌变细胞的特点。无限增殖、细胞膜表面糖蛋白减少、细胞形态结构发生改变等是癌变细胞的特点。细胞核增大、自由水减少都是细胞衰老的特点。
10．下列叙述正确的是 (　　)
A．多细胞生物细胞的衰老和机体的衰老总是同步的
B．老年人体内也有幼嫩的细胞
C. 年轻人体内无衰老细胞
D．克隆“多利”羊用的乳腺细胞核与去核卵细胞融合的杂交细胞和受精卵正常发育时，细胞分裂次数是相等的
答案：B
解析：对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事，多细胞生物体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞产生、生长、成熟，也总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。因此，无论是老年人体内还是年轻人体内都有幼嫩细胞也有衰老细胞。然而从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞的普遍衰老的过程。
11．(2010·济宁模拟)卫生部发布的《苏丹红危险性报告评估》中提到苏丹红是一种工业染料，主要应用于油彩、汽油等产品的染色，共分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号，它在人体内代谢生成相应的胺类。某校学生拟对苏丹红Ⅳ号的致癌作用进行检测，但他们没有形成具体的实施方案，请你帮助完成：
(1)实验思路：用“动物细胞培养技术”对其致癌性进行检测。如果细胞发生了癌变，则这些细胞的特点是：____________________________。(至少写出两个)
如果按照你的设计思路，应该以________________作为鉴别苏丹红Ⅳ号是否引起动物细胞癌变的依据。
(2)材料和用具：小鼠肝脏组织、培养瓶若干、生理盐水、苏丹红Ⅳ号、动物细胞培养液、显微镜等。
(3)实验步骤：
第一步：剪取一定量的小鼠肝脏组织细胞，进行动物细胞培养，形成细胞群。
第二步：_________________________________。
第三步：向1号瓶中加入适量的生理盐水，向2～6号瓶中加入________________________，将6只培养瓶置于适宜条件下培养一段时间。
第四步：__________________________，
记录形态变异的细胞数目。
(4)假若下表为你记录的结果：
培养瓶编号 1 2 3 4 5 6
添加瓶中苏丹红Ⅳ号浓度(mg·L－1) 0 10 50 100 200 400
变异细胞比例 0 0 1/106 5/106 6/106 9/106
据此可得出结论为：________________________________
答案：(1)能够无限增殖；形态结构发生了变化；细胞的表面发生了变化(细胞膜上的糖蛋白减少，黏着性降低，易分散转移)　形态变异的细胞数目占全部培养细胞的百分数
(3)第二步：取大小相同的六只培养瓶依次编号为1～6，加入等量的细胞培养液，再分别加入上步骤中培养的离体肝细胞
第三步：等量生理盐水配制的不同浓度的苏丹红Ⅳ号溶液
第四步：取样制作临时装片进行显微观察
(4)低浓度的致癌性很小，100 mg·L－1以上致癌明显
解析：根据“研究苏丹红Ⅳ号与动物细胞癌变的关系”，可以确定本实验是探究性的，并可进一步确定实验目的是苏丹红Ⅳ号对细胞有没有致癌作用、致癌的具体效果如何。明确了实验目的，在实验步骤的设计上，要体现实验的对照原则、单一变量原则和重复原则。变量的确定，即实验处理的关键因素是否接受苏丹红Ⅳ号处理以及处理的剂量问题。
12．(2010·广东理综)骨髓移植是治疗白血病常用的有效疗法之一，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
答案：B
解析：本题主要考查造血干细胞的功能。造血干细胞具有很高的全能性，
13．(2010·山东理综)下列实例与基因的作用无关的是 (　　)
A．细胞分裂素延迟植物衰老
B．极端低温导致细胞膜破裂
C．过量紫外线辐射导致皮肤癌
D．细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞
答案：B
解析：细胞分裂素能够促进细胞分裂，细胞分裂过程中有DNA的复制、转录和翻译等；极端低温会破坏细胞膜的结构，使细胞失去选择透过性，这一变化与基因无关；紫外线辐射导致皮肤癌是因为皮肤细胞中的原癌基因和抑癌基因发生了基因突变；细胞感染引起免疫反应，B淋巴细胞增殖分化，形成效应B(浆)细胞，产生针对该细菌的特异性抗体(基因表达)。

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