主干知识回扣 第二讲 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变 一、细胞分化与细胞的全能性 1．细胞分化 (1)实质：是 的结果，遗传物质没有发生改变。 第二讲　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变 主干知识回扣 一、细胞分化与细胞的全能性 1．细胞分化 (1)实质：是 的结果，遗传物质没有发生改变。 (2)结果：一个或一种细胞增殖产生的后代细胞在 上发生稳定性差异，功能进一步特异化。 (3)特点 ①生物界中普遍存在； ② ； ③一般说来，细胞分化是 。 基因选择性表达 形态、结构和生理功能 持久性 不可逆的

2．细胞的全能性 (1)高度分化的细胞仍然具有本物种的全套 ，即具有发育成完整个体的潜能。 (2)已分化的植物细胞和 的全能性已得到了证实。 二、细胞的衰老和凋亡 1．衰老细胞的特征 (1)结构方面 ①细胞体积 ，而细胞核体积 。 ②细胞膜 改变。 ③核膜内折， 收缩，染色加深。 遗传物质 动物细胞核 变小 变大 通透性 染色质

(2)代谢方面 ①水分 ，酶活性降低，新陈代谢速率减慢。 ②物质运输速率 ，色素积累。 2．细胞凋亡和细胞坏死 (1)细胞凋亡是细胞在严格的 控制下实现的自动结束生命的过程，也称为 。 (2)细胞坏死是在种种 影响下，由于细胞 受损或中断引起的细胞损伤和死亡。 减少 降低 遗传机制 细胞编程性死亡 不利因素 正常代谢活动

三、细胞癌变与癌细胞的特征 1．癌变机理： 发生突变。 2．致癌因子： (如X射线、紫外线)、化学致癌因子(如亚硝胺、尼古丁)、 (如Rous肉瘤病毒)。 3．癌细胞的主要特征 (1) ；(2)形态结构发生改变；(3)表面发生改变，易于 。 原癌基因和抑癌基因 物理致癌因子 病毒致癌因子 无限增殖 分散和转移

核心要点突破 一、细胞的全能性及其表达 核心整合 要点突破 1．细胞具有全能性的原因是细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。 2．细胞全能性的证明实例 (1)植物组织培养证明了植物细胞具有全能性。 (2)克隆动物证明了高度分化的动物细胞核也具有发育的潜能。

(3)可作为证明细胞全能性的实例必须同时满足以下三个条件： ①起点：高度分化的细胞； ②终点：形成完整的个体； ③外部条件：离体、营养物质等。 3．细胞全能性比较 (1)动物与植物：植物细胞>动物细胞 (2)同一个体：受精卵>生殖细胞>体细胞 (3)同一细胞：刚产生的细胞>成熟细胞>衰老细胞。

二、细胞分裂、分化与细胞衰老、凋亡及癌变的关系 核心整合

细胞的凋亡、坏死与癌变的比较 [名师点睛]　细胞凋亡和细胞坏死遗传物质没有发生改变，但癌变时却发生了遗传物质的改变。

要点突破 1．细胞的分裂、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命历程，而癌变则是细胞畸形分化的结果。 2．生物的个体发育从细胞角度分析是细胞分裂、分化的结果；从分子水平分析则是基因选择性表达的结果。 3．有丝分裂、细胞分化不改变细胞的遗传物质；而减数分裂发生基因重组，癌变是基因突变，都会导致遗传物质发生改变。

4．细胞衰老而导致的细胞自然更新是细胞凋亡的一个方面，除此之外，被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。细胞衰老的学说如下： (1)自由基学说：自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂质等大分子物质，造成损伤。 (2)端粒学说：端粒是染色体末端的具有一段特殊序列的DNA，端粒在细胞分裂时不能被完全复制，因而随分裂次数的增加而缩短。端粒酶由RNA和蛋白质组成，RNA含有与端粒DNA重复序列互补的一个片段，是合成端粒DNA的模板，蛋白质催化端粒DNA的合成。研究表明：如果细胞中不存在端粒酶的活性，染色体将随每次分裂而变得越来越短，而且细胞的后代因必需基因的丢失，最终死亡。

5．判断细胞凋亡和细胞坏死的主要依据是细胞的死亡对机体是否有利，若细胞的死亡对机体是有利的，则为细胞凋亡，反之则为细胞坏死。细胞凋亡的实例如下： (1)清除多余、无用的细胞。如蝌蚪的尾巴按照一定程序消失，这里的“蝌蚪的尾巴”属于多余无用的细胞。 (2)清除完成正常使命的衰老细胞。如“脱落的人体皮肤表皮细胞”是完成正常使命的衰老细胞，应当凋亡。 (3)清除体内有害细胞、被病原体感染的细胞等异常细胞。如“白细胞吞噬过多的细菌导致死亡”和癌细胞的清除都属于此类。 (4)维持器官和组织中细胞数目的相对稳定的细胞凋亡。

热点考向探究 　　细胞分化与干细胞 　(2010年烟台模拟)科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——iPS细胞，人类iPS细胞可以形成神经元等人体多种组织细胞。以下有关说法正确的是(　　) A．iPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性 B．iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期 C．iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明iPS细胞在分裂时很容易发生突变 D．iPS细胞可分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因 【解析】　iPS细胞分化为神经细胞只是基因的选择性表达，并未发育为完整个体，因此未实现细胞全能性。iPS细胞是连续分裂的细胞，具有细胞周期。神经细胞是高度分化的细胞，不具有细胞周期，细胞分化的结果是形成多种不同类型的细胞，并未发生基因突变。iPS细胞的基因组成与其他细胞相同。 【答案】　B

　　细胞凋亡原理 (2009年高考天津理综)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】　由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，叫细胞凋亡。①过程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，体现了基因的选择性表达；②过程中凋亡细胞被吞噬，是细胞主动死亡的过程；凋亡相关基因在机体中本来就存在，在动物生长发育过程中的不同时期表达，从而维持内部环境的稳定。因此C项不正确。 【答案】　C

　　细胞癌变的原理 　据科技日报消息，美国弗吉尼亚大学研究人员在最新一期癌症研究杂志上发表论文，被他们发现了一种命名为RhoGD12的基因，该基因有助于避免癌细胞扩散，带有该基因的癌细胞会失去转移能力。对该基因的作用最可能的解释是(　　) A．在癌细胞中表达产生一种糖蛋白，由此阻止癌细胞入侵其他组织器官 B．在癌细胞中表达产生一种蛋白质，由此使癌细胞迅速分化为其他组织器官 C．在癌细胞中表达产生一种蛋白质，使癌细胞迅速衰老 D．在癌细胞中表达产生一种蛋白质，使癌细胞迅速凋亡 【解析】　癌细胞容易扩散是由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性降低。若RhoGD12基因能使癌细胞失去转移能力，最可能是由于癌细胞产生了糖蛋白使其无法转移。 【答案】　A

癌细胞的特点及实验探究 近期统计数据显示，癌症已经成为我国城乡居民的首要死因。请根据提供的材料回答问题： (1)体外分别培养某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。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、端粒酶活性抑制剂、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】　癌细胞能无限增殖，且形态发生改变，易分散和转移，能侵袭周围正常组织。癌细胞表面的蛋白质发生变化后成为抗原，引起机体的细胞免疫，效应T细胞可直接导致癌细胞裂解死亡。(3)题属于探究性实验，实验变量为端粒酶抑制剂，设计时注意排除无关变量以得出预测结果。

【答案】　(1)a　易分散转移 (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组加入端粒酶活性抑制剂，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组仍然能无限增殖，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疫苗等)

高考真题体验 1．(2010年高考广东卷)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( ) 1．(2010年高考广东卷)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 解析：骨髓中含有造血干细胞，造血干细胞为多能干细胞，可分化为多种血细胞。将正常人的骨髓移植到白化病患者体内，其中的造血干细胞可增殖、分化形成多种血细胞，能有效治疗白血病。 答案：B

2．(2009年高考海南卷)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：考查细胞凋亡概念的理解。细胞编程性死亡即细胞凋亡，是由基因决定的细胞自动结束生命的过程。噬菌体通过产生特定的酶，快速裂解细菌细胞壁，从而杀死细菌，A项不符合；因创伤引起的细胞坏死，是由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，与凋亡不同，B项不符合；造血干细胞产生红细胞为细胞分化，C项不符合；蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡，是通过细胞凋亡清除多余的细胞，D项符合。 答案：D

3．(2009年高考宁夏、辽宁理综)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：考查细胞的凋亡。由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，叫细胞凋亡。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。细胞编程性死亡属于正常生理过程，B项正确；细胞癌变是细胞中遗传物质发生改变，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，A项错误；细胞分化是指在个体发育中，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，故C项错误；细胞编程性死亡与基因表达有关，D项错误。 答案：B

4．(2009年高考山东理综)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：本题以“奢侈基因”为素材，考查同学们理解和判断能力。细胞内表达的基因分为两类：一类是维持细胞基本生命活动所必需的，称管家基因。另一类是指导合成组织特异性蛋白的基因，对分化有重要作用，称奢侈基因。血红蛋白基因控制合成的血红蛋白是红细胞特有的蛋白质，所以属于奢侈基因，A项正确；ATP合成酶基因控制合成的酶是细胞进行生命活动所必需的，属于管家基因，故B项错误；DNA解旋酶基因控制合成的DNA解旋酶是转录必需的，核糖体蛋白基因控制合成的核糖体蛋白是翻译所必需的，转录和翻译都是活细胞基本生命活动所必需的，故C、D项错误。 答案：A

5．(2009年高考安徽理综)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：考查细胞的分化、衰老、凋亡和癌变及其之间的区别。各种组织细胞的衰老是不同步的，例如神经细胞与红细胞的衰老等。人的早期胚胎有尾，但是随着个体的发育，尾部细胞逐渐发生细胞凋亡，尾部最终消失。细胞癌变是细胞在受到致癌因子的作用后发生的畸形改变。皮肤上的“老年斑”是细胞衰老的过程中细胞中的色素逐渐积累的结果。 答案：B

6．(2010年广州模拟)如下图是有关生物细胞生活史的概括，请据图分析回答问题。 (1)③所示的变化，在生物学上称为__，其根本原因是____。 (2)目前认为引起⑤过程的因子，根据其属性不同可分为__、___、____三类。 (3)F→G→H过程的技术，在植物学上叫______，其理论基础是____。该植株的产生与“克隆羊”的产生都属于___繁殖。 (4)⑥所示的过程叫______。 (5)假如A细胞的分裂只有①、②过程，那么该细胞的分裂方式是___，其遗传物质分配的特点是_______________。

解析：(1)③所示来自同一细胞的后代具有了不同形态、结构，应为细胞分化过程；根本原因应从遗传物质角度考虑。 (2)⑤为已分化的细胞恢复了无限增殖能力，应为癌变。 (3)①、②过程可以是有丝分裂也可以是减数分裂，若只有①、②过程，说明是减数分裂。 答案：(1)细胞分化　遗传信息的选择性表达的结果 (2)物理致癌因子　化学致癌因子　病毒致癌因子 (3)组织培养　细胞的全能性　无性 (4)脱分化 (5)减数分裂　子细胞的染色体数是母细胞的一半

高效素能测评

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