2021高考生物一輪復習第四單元細胞的生命歷程第13講細胞的分化衰老凋亡和癌變教案新人教版

1、第13講細胞的分化、衰老、凋亡和癌變考點一細胞的分化與全能性1.細胞分化(1)概念:在個體發(fā)育中,由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。(2)過程圖解(3)實質(zhì):在個體發(fā)育過程中,不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同,即基因的選擇性表達。(4)特點普遍性:是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象。持久性:細胞分化貫穿于生物體的整個生命進程中,在胚胎時期達到最大限度。穩(wěn)定性和不可逆性:一般來說分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(5)結(jié)果分子水平的變化:mrna種類不同蛋白質(zhì)種類不同。細胞水平的變化:細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化,逐漸失去分裂能力。組織器官水

2、平的變化:產(chǎn)生不同類型的細胞構(gòu)成不同的組織和器官。(6)意義是生物個體發(fā)育的基礎。使細胞趨向?qū)ｉT化,有利于提高各種生理功能的效率。2.細胞的全能性(1)概念:已經(jīng)分化的細胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。(2)基礎:每個細胞中有發(fā)育成生物體所需要的全套遺傳信息。(3)動物細胞和植物細胞全能性的差異已分化的動物細胞的細胞核具有全能性,在一定的條件下經(jīng)過培養(yǎng)只能形成細胞群。植物細胞在一定的條件下經(jīng)過培養(yǎng)可以形成植物體。(4)把實例和相應的原理或過程連線實例依據(jù)原理或過程花粉培養(yǎng)成單倍體植株a.動物細胞核具有全能性克隆羊多利的培養(yǎng)b.植物細胞具有全能性植物導管組織的形成c.細胞的有絲分裂受精卵發(fā)育成

3、個體d.細胞的分化提示:badc、d糾誤診斷 (1)斷尾壁虎長出新尾巴過程中發(fā)生了細胞分化。()(2)同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含基因不同。()提示:同一個體不同的細胞所含有的基因相同。(3)同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞中表達的基因都不相同。()提示:同一個體不同的細胞表達的基因不完全相同。(4)克隆羊“多利”的誕生證明了動物體細胞仍然具有全能性。()提示:動物細胞的細胞核仍具有全能性。(5)用動物胚胎干細胞培育出組織和器官體現(xiàn)了動物細胞的全能性。()提示:細胞全能性的體現(xiàn)是發(fā)育成完整的個體。(6)玉米種子萌發(fā)長成新植株體現(xiàn)了細胞的全能性。()提示:細胞全能性是指已經(jīng)分化的細胞

4、,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能,玉米種子是器官。1.如圖是人體三種細胞內(nèi)的部分基因及它們的活動狀態(tài),據(jù)圖思考探究:(1)上述基因?qū)儆诠芗一?基因產(chǎn)物是維持細胞基本生命活動所必需)的是a,屬于奢侈基因(基因產(chǎn)物賦予不同細胞特異性的生理功能)的是b、c、d。(2)這三種細胞是否包括紅細胞?細胞a、b分別是什么細胞?提示:不包括紅細胞,因為這三種細胞“血紅蛋白基因”均不能表達;細胞a可產(chǎn)生“胰島素”,應為胰島b細胞;細胞b可產(chǎn)生“生長激素”,應為垂體細胞。(3)若用胰島素基因作探針檢測a、b、c三類細胞的dna分子,則其雜交帶狀況如何?若用該探針檢測胰島素基因的mrna,其雜交帶狀況如何?提示:a

5、、b、c三類細胞中均含胰島素基因,但該基因只有在細胞a中才能轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mrna,用胰島素基因作探針,三類細胞均可形成雜交帶,但改為檢測胰島素基因的mrna,則只有細胞a能產(chǎn)生雜交帶。(4)請從分子水平和細胞水平分別說明細胞分化后,細胞發(fā)生改變和不發(fā)生改變的分別是什么?提示:2.比較細胞分化與細胞的全能性細胞分化細胞的全能性原因細胞內(nèi)基因選擇性表達含有本物種全套遺傳信息特點普遍性持久性穩(wěn)定性和不可逆性高度分化的植物體細胞具有全能性動物已分化的體細胞全能性受限制,但細胞核仍具有全能性結(jié)果形成具有特定形態(tài)功能的細胞形成新個體區(qū)分標志特定的細胞中基因進行了選擇性表達由已分化的細胞形成了新個體大小比較細胞

6、分化程度有高低之分,如體細胞生殖細胞受精卵(填“”或“生殖細胞體細胞(填“”或“”)聯(lián)系兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變已分化的細胞仍然保持全能性一般情況下,分化程度越高,全能性相對越低 深度思考 與體細胞相比生殖細胞中的遺傳物質(zhì)減少了一半,是否還具有全能性?為什么?提示:生殖細胞仍然具有全能性。在生物的體細胞中染色體是成對的,基因也是成對的。生殖細胞中的染色體數(shù)目減少了一半,基因也減少了一半,但基因的種類沒有少,仍然含有控制生長發(fā)育的全部遺傳信息,因此仍然具有全能性。題型一考查細胞分化1.(2016全國卷)在細胞的生命歷程中,會出現(xiàn)分裂、分化等現(xiàn)象。下列敘述錯誤的是(b)a.細胞的有絲分裂對生物性

7、狀的遺傳有貢獻b.哺乳動物的造血干細胞是未經(jīng)分化的細胞c.細胞分化是細胞內(nèi)基因選擇性表達的結(jié)果d.通過組織培養(yǎng)可將植物葉肉細胞培育成新的植株解析:有絲分裂是將親代細胞的染色體經(jīng)過復制(實質(zhì)為dna的復制)之后,精確地平均分配到兩個子細胞中,因而在親代和子代細胞之間保持了遺傳的穩(wěn)定性,可見細胞的有絲分裂對生物性狀的遺傳具有很大的貢獻;哺乳動物的造血干細胞是由受精卵分裂分化而來的,屬于已分化的細胞,只是分化程度不高,仍保留了分裂和分化能力;細胞分化的根本原因是在個體發(fā)育的過程中,同一生物的不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同,即基因的選擇性表達;高度分化的植物細胞仍具有全能性,故通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)可

8、將離體的植物葉肉細胞培育成新的植株。2.(2019河北衡水中學檢測)下列關(guān)于人體內(nèi)細胞分化的敘述,錯誤的是(d)a.細胞分化是基因在不同時間或空間選擇性表達的結(jié)果b.細胞分化使細胞功能專門化,提高了各項生理功能的效率c.細胞內(nèi)合成了血紅蛋白是造血干細胞分化為紅細胞的標志d.胚胎干細胞、成肌細胞及造血干細胞的分化程度依次降低解析:細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果;細胞分化形成不同組織,使多細胞生物體中的細胞功能趨向?qū)ｉT化,有利于提高各項生理功能的效率;紅細胞來源于造血干細胞的增殖分化,紅細胞分化的標志是合成了其特有的血紅蛋白;胚胎干細胞是全能干細胞,造血干細胞是多能干細胞,成肌細胞是專能干細胞,可

9、見,成肌細胞、造血干細胞及胚胎干細胞的分化程度依次降低。題型二考查細胞的全能性3.下列關(guān)于細胞全能性的敘述,正確的是(a)a.水稻的正常體細胞及其卵細胞均具有全能性b.細胞的全能性是指細胞具有全面的生理功能c.玉米種子萌發(fā)長成新植株能體現(xiàn)細胞全能性d.造血干細胞形成各種血細胞能體現(xiàn)細胞全能性解析:水稻正常的體細胞及其卵細胞均含有本物種全套的遺傳物質(zhì),均具有全能性;細胞的全能性是指高度分化的細胞仍然具有發(fā)育為完整個體的潛能;玉米種子萌發(fā)長成新植株是正常發(fā)育的結(jié)果,不能體現(xiàn)細胞的全能性;造血干細胞形成各種血細胞,沒有形成完整的個體,該過程不能體現(xiàn)細胞全能性。4.在下列實例中,能說明“動物細胞具有全

10、能性”的是(b)a.壁虎斷尾后重新長出尾部b.蜜蜂未受精的卵細胞發(fā)育成雄蜂c.用體外培養(yǎng)的皮膚治療燒傷病人d.小鼠肝臟細胞的自我復制解析:細胞全能性是指高度分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能。只有離體的單個細胞發(fā)育成完整的動物體才可體現(xiàn)出動物細胞的全能性。蜜蜂未受精的卵細胞發(fā)育成雄蜂說明卵細胞具有全能性;a、c、d項中細胞均未發(fā)育成完整個體,不能體現(xiàn)細胞的全能性。考點二細胞的衰老、凋亡和癌變 1.細胞衰老(1)個體衰老與細胞衰老的關(guān)系(2)細胞衰老的特征代謝變化細胞核體積增大,染色質(zhì)收縮,核膜向內(nèi)折疊。(3)細胞衰老的假說自由基假說:細胞代謝中產(chǎn)生的自由基會攻擊生物膜、dna和蛋白質(zhì),致使細

11、胞衰老。端粒假說:染色體兩端的端粒會隨著細胞分裂次數(shù)的增加而縮短,導致正常的dna序列損傷,使細胞逐漸衰老。2.細胞凋亡(1)概念:由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程。(2)類型(3)意義3.細胞的癌變(1)癌細胞的概念:正常機體細胞在致癌因子的作用下,細胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化,就變成不受機體控制的、連續(xù)進行分裂的惡性增殖細胞,這種細胞就是癌細胞。(2)癌細胞的特征(3)癌變機理致癌因子的類型(連線)類型實例.物理致癌因子a.肝炎病毒等.化學致癌因子b.x射線、紫外線等.病毒致癌因子c.亞硝胺、黃曲霉素等提示:bca原癌基因和抑癌基因a.原癌基因:主要負責調(diào)節(jié)細胞周期,控制細胞生長和分裂的進程

12、。b.抑癌基因:主要是阻止細胞不正常的增殖。細胞癌變的機理:環(huán)境中的致癌因子會損傷細胞中的dna分子,使原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變,導致正常細胞的生長和分裂失控而變成癌細胞。特點:癌癥的發(fā)生不是單一基因突變的結(jié)果,至少在一個細胞中發(fā)生56個基因突變,才能導致細胞癌變,細胞癌變具有累積效應。糾誤診斷 (1)細胞的衰老和凋亡是生物體異常的生命活動。()提示:細胞的衰老和凋亡是正常生命活動。(2)細胞普遍衰老會導致個體衰老。()(3)衰老細胞內(nèi)染色質(zhì)固縮影響dna復制和轉(zhuǎn)錄。()(4)細胞凋亡是各種不利因素引起的細胞死亡。()提示:細胞凋亡是基因控制的。(5)細胞凋亡受基因調(diào)控,不利于個體生長發(fā)育。

13、()提示:細胞凋亡對個體的生長發(fā)育是有利的。(6)原癌基因或抑癌基因發(fā)生多次變異累積可導致癌癥,因此癌癥可遺傳。()提示:體細胞中發(fā)生的癌變不能遺傳給后代。(7)原癌基因的主要功能是阻止細胞發(fā)生異常增殖。()提示:原癌基因的功能是調(diào)節(jié)細胞周期,控制細胞生長和分裂的進程。1.細胞分化、衰老、凋亡、壞死與癌變的比較實質(zhì)遺傳物質(zhì)的變化結(jié)果對機體的影響細胞分化基因的選擇性表達遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變形成不同組織、器官有利細胞衰老內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果遺傳物質(zhì)可能發(fā)生改變細胞走向死亡有利細胞凋亡由遺傳機制決定的程序性調(diào)控遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變細胞走向死亡有利細胞壞死電、熱、冷、機械等不利因素引起的,不受基因控制

14、遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變細胞走向死亡有害細胞癌變物理、化學和病毒致癌因子影響下,原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變遺傳物質(zhì)發(fā)生改變形成無限增殖的癌細胞,引發(fā)惡性腫瘤有害2.實驗室中有癌細胞、細胞培養(yǎng)液,如何通過實驗驗證某種抗癌藥物x的抗癌作用,請寫出實驗思路。提示:將癌細胞分成兩組用培養(yǎng)液進行培養(yǎng)。實驗組培養(yǎng)液中加入抗癌藥物x,對照組不加,一段時間后記錄并比較兩組癌細胞的增殖代數(shù)(分裂次數(shù))。實驗組比對照組增殖代數(shù)少,則證明藥物x具有抗癌作用。3.研究人員試圖通過動物細胞培養(yǎng)實驗,探究葡萄糖和乳酸中的哪一種是肺癌細胞的主要營養(yǎng)來源?，F(xiàn)在實驗室提供肺癌細胞和必備的實驗材料,請你寫出簡要的實驗思路。提示:在適宜

15、的條件下,用等量的、分別以葡萄糖和乳酸為營養(yǎng)物質(zhì)的細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)等量的肺癌細胞,一段時間后,統(tǒng)計兩組中肺癌細胞的數(shù)量(要體現(xiàn)出等量原則和對照原則,空白對照組可設可不設)。名師點撥:(1)細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程,也稱細胞編程性死亡,對生物體是有利的。細胞壞死是在種種不利因素影響下,由于細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡,不受基因控制,對生物體是有害的。(2)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有體細胞中,并非只存在于癌細胞中,只不過在癌細胞中兩種基因已發(fā)生突變。題型一細胞衰老和凋亡的特征及機理1.(2019全國卷)細胞凋亡是細胞死亡的一種類型,下列關(guān)于人體中細胞凋亡

16、的敘述,正確的是(b)a.胎兒手的發(fā)育過程中不會發(fā)生細胞凋亡b.小腸上皮細胞的自然更新過程中存在細胞凋亡現(xiàn)象c.清除被病原體感染細胞的過程中不存在細胞凋亡現(xiàn)象d.細胞凋亡是基因決定的細胞死亡過程,屬于細胞壞死解析:胎兒手發(fā)育的過程中,手指間隙的細胞會發(fā)生細胞凋亡;小腸上皮細胞中衰老的細胞將會發(fā)生細胞凋亡,不斷完成細胞的自然更新;被病原體感染的細胞屬于靶細胞,機體通過細胞免疫將靶細胞裂解,釋放抗原,屬于細胞凋亡;細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結(jié)束生命的過程,細胞壞死是在種種不利因素的影響下,由于細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。2.某研究小組發(fā)現(xiàn),血液中含有一種名為gdf11的蛋白

17、質(zhì),其含量減少可導致神經(jīng)干細胞中端粒酶的活性下降。因端粒酶在細胞中可以將端粒修復延長,而讓端粒不因細胞分裂而有所損耗,使細胞分裂次數(shù)增加,所以gdf11含量減少會導致細胞分裂能力下降,下列分析錯誤的是(c)a.gdf11可能與人體神經(jīng)干細胞的衰老有關(guān)b.血液中g(shù)df11含量減少可導致神經(jīng)干細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)發(fā)生改變c.控制gdf11合成的基因發(fā)生突變,可導致神經(jīng)干細胞發(fā)生癌變d.細胞的衰老和癌變都與基因的調(diào)控有關(guān)解析:gdf11含量減少可導致神經(jīng)干細胞中端粒酶的活性下降,從而抑制端粒的修復延長,使細胞衰老;衰老的細胞會發(fā)生細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的改變;控制gdf11合成的基因發(fā)生突變,則機體無法合

18、成gdf11,可能會加速細胞衰老,但不會導致神經(jīng)干細胞發(fā)生癌變;血液中g(shù)df11含量受基因的調(diào)控,細胞癌變與原癌基因和抑癌基因的突變有關(guān),因此細胞的衰老和癌變都與基因的調(diào)控有關(guān)。題型二癌細胞的特點及對癌細胞的相關(guān)研究3.(2018全國卷)在致癌因子的作用下,正常動物細胞可轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎?。有關(guān)癌細胞特點的敘述錯誤的是(a)a.細胞中可能發(fā)生單一基因突變,細胞間黏著性增加b.細胞中可能發(fā)生多個基因突變,細胞的形態(tài)發(fā)生變化c.細胞中的染色體可能受到損傷,細胞的增殖失去控制d.細胞中遺傳物質(zhì)可能受到損傷,細胞表面的糖蛋白減少解析:正常細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎⒉皇菃我换蛲蛔兊慕Y(jié)果,至少在一個細胞中發(fā)生56個基

19、因突變,才能賦予癌細胞所有的特征,癌細胞膜上的糖蛋白減少,從而使癌細胞之間的黏著性降低;癌細胞是原癌基因和抑癌基因突變的累積效應,癌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化,例如,體外培養(yǎng)的呈扁平梭形的正常成纖維細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎笞兂汕蛐?環(huán)境中的致癌因子會損傷細胞中的染色體,使正常細胞成為不受機體控制的惡性增殖細胞;細胞癌變的內(nèi)因是原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變,即細胞中的遺傳物質(zhì)可能受到損傷,使細胞表面的糖蛋白減少。4.(2019河北衡水中學二調(diào))科研人員在研究外源性plce1基因的作用時,將導入plce1基因并高度表達的結(jié)腸癌細胞注入裸小鼠體內(nèi),與對照組相比,實驗組裸小鼠形成的腫瘤較小,癌細胞被大量阻滯在

20、分裂間期,部分癌細胞死亡。下列分析正確的是(a)a.對癌癥患者的治療選擇腫瘤藥物,其作用的時間最好是細胞分裂間期b.實驗表明plce1基因具有原癌基因的功能c.對照組的裸小鼠應不做任何處理d.實驗組的裸小鼠體內(nèi)大量癌細胞的細胞周期會變短解析:絕大多數(shù)抗腫瘤藥物抗癌的原理是通過不同的方式抑制細胞增殖;因為抑制了細胞增殖,相當于抑制了腫瘤的生長與擴散,從而達到抗腫瘤的效果。其作用的時間最好是細胞分裂間期,抑制dna的復制,使細胞停滯在分裂間期,不能完成細胞周期;實驗表明:plce1基因的表達產(chǎn)物能抑制癌細胞的增殖,所以plce1基因具有抑癌基因的功能;根據(jù)單一變量的原則,對照組的裸小鼠應注入不含plce1基因的結(jié)腸癌細胞;根據(jù)題意實驗組裸小鼠形成的腫瘤較小,癌細胞大量阻滯在分裂間期,部分癌細胞死亡,所以實驗組的裸小鼠大量癌細胞的細胞周期受影響,但不會變短。題型三細胞生命歷程的綜合考查5.(2019江蘇卷)下列關(guān)于細胞生命活動的敘述,錯誤的是(d)a.細胞分裂間期既有基因表達又有dna復制b.細胞分化要通過基因的選擇性表達來實現(xiàn)c.細胞凋亡由程序性死亡相關(guān)基因的表達所啟動d.細胞癌變由與癌有關(guān)基因的顯性突變引起解析:細胞分裂間期會進行染色質(zhì)的復制(dna的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的