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1、第第1414讲讲 细胞的分化、衰老、细胞的分化、衰老、 凋亡和癌变凋亡和癌变 （探究性实验的设计思路） 一、细胞分化 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 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 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 普遍性：生物界中普遍存 在，是生物个体发育的基础 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 动物已分化的体细胞 全能性受限制，但细
2、胞 核仍具有全能性。例如： 动物克隆技术 续表 细胞分化细胞全能性 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 两者的遗传 物质都不发生改变 细胞的分化程度越高，具有的全能性越小 2.干细胞及其在医学上的应用 (1)概念：干细胞是一类具有自我更新和分化发 育潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器 官都是由干细胞分化发育而来的。 (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】下列关于细胞分化的说
3、法，正确的是( ) 分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一旦细 胞沿一定方向分化，便不会再脱分化到原先的状态 细胞分化后，细胞中mRNA不同，tRNA相同 分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功 能 一般不会出现细胞核遗传物质的改变 细 胞分化的实质是基因选择性表达 A B C D D 【解析】本题考查细胞分化的原因、特点和结果 。细胞分化是基因选择性表达的结果，该过程中核遗 传物质不变。由于不同细胞表达的基因不同，因此， 不同细胞中的mRNA不同，但作为氨基酸的转运工具 tRNA是相同的。细胞分化的结果是产生不同组织， 具有稳定性，一般是不可逆的。 二、细胞的衰老 1衰老细胞的特征 细胞
4、衰老的过程是细胞内生理状态和化学反应 发生复杂变化的过程，最终表现为细 胞的形态、 结构和功能发生变化。可以归纳为 两个方面，最 终导致细胞功能的衰退： (1)形态结构方面 细胞膜：通透性改变物质的运输功能降低 。 细胞核：核体积增大，核膜内折，染色质收 缩、染色加深。 (2)细胞内的物质方面 水：水分减少(特别是自由水减少)细胞体积 缩小代谢速率减慢。 酶：酶活性降低代谢速率减慢。 色素：细胞内的色素沉积妨碍细胞内的物质 交流与传递，影响细胞的功能。 【友情提醒】细胞衰老可以总结为“一大一小一 多两低”：一大：细胞核大，染色质收缩，染色加 深。一小：细胞内水分减少，体积变小，代谢速率 减慢。
5、一多：细胞内色素逐渐积累、增多。两低 ：有些酶活性降低，膜的物质运输功能降低。 2个体衰老与细胞衰老关系的辨析 生物种类关系 单细胞生物细胞衰老或死亡就是个体的衰老和死亡 多细胞生物 (1)细胞水平：生物体内的细胞不断更新，既 存在幼嫩的细胞，也存在衰老或接近死亡状 态的细胞。(2)个体水平：个体的衰老过程也 是组成个体的细胞普遍衰老的过程 3.细胞衰老与人体健康 (1)细胞的正常衰老对于实现 有机体的自我更新非常 有利。如红细 胞的快速更新，使血液中始终有足够的新 生红细 胞来运输氧气。 (2)细胞异常衰老会威胁人类的健康，如儿童早哀症 就是细胞过早衰老导致的一种疾病。 (3)人体衰老是生理
6、功能下降和紊乱的综合表现，是 不可逆的生命过程。其基本特征为：皮肤干燥、皱缩 ； 代谢速度减慢；细胞数目减少；器官功能下降等。 (4)衰老的控制不仅在细胞内部，同时也与外部环境 有密切的关系。良好的外部环境可以延缓细 胞的衰老。 对人类来说，合理的饮食结构、良好的生活习惯 、适宜 的体育运动和乐观 的人生态度等都有助于延缓衰老。 【例2】下列关于细胞衰老的叙述中，不正确的是 ( ) A细胞衰老是细胞生理和生化发生复杂变化的 过程 B老年人出现老年斑是因为部分细胞凋亡后积 累在皮肤部位所致 C衰老细胞的细胞膜通透性功能改变，使物质 运输功能降低 D衰老细胞内水分减少，体积变小，代谢速度 减慢 B
7、 【解析】本题考查细胞衰老的特征。细胞衰老是 细胞生理和生化发生复杂变化的过程。老年人出现老 年斑是因为细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累 所致。 三、细胞凋亡 1. 概念：是指由基因所决定的细胞自动结束生 命的过程。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。 2. 原因：受到严格的由遗传机制决定的程序性 调控。 3. 实例：蝌蚪在变态发 育过程中的尾消失；胎 儿手的发育过程中，手指间的细胞自动凋亡；人的 胚胎发育时期，要经历有尾的阶段，后来尾部细胞 自动凋亡，尾才消失；女性月经期子宫内膜脱落； 鸡趾的形成；被病原体感染的细胞的清除。 4意义：对于
8、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 起着非常重要的作用。具体表现在： (1)清除多余、无用的细胞。在胚胎发育至某阶 段时，特定区域的细胞(群)就会发生自然凋亡，消除 这些“多余”的细胞，有利于器官的发育。如人的 肢体发育中，早期的手和足形似浆板，只有当某些多 余细胞凋亡后，才能形成正常的指或趾。 (2)清除发育不正常的细胞。 (3)清除有害细胞。如某些被病原体感染的细胞 和一些肿瘤细胞可以通过细胞凋亡的方式消除，作 为自身的一种保护机制。 (4)清除已完成正常使命的衰老细胞。有序的细 胞编程性死亡现象是维持个体正常生理活动及功能 表达所需要的。 (5)维
9、持器官、组织、细胞数目的相对平衡。细 胞凋亡是与细胞增殖相反的过程。两者既对立又统 一，相互协调，有条不紊。细胞增生低或凋亡过剩 ，会引起器官萎缩。肿瘤发生既与细胞增殖过度有 关，又与细胞凋亡不足有关。 5细胞凋亡与细胞坏死的比较 项目细胞的凋亡细胞的坏死 过程特点 生理过程，为正常死亡 的过程 病理性过程 与基因的 关系 受基因控制的不受基因控制 细胞膜的 变化 内陷破裂 形态变化 细胞变圆，与周围细胞 脱离 细胞外形不规则变 化 影响因素 严格的由遗传机制决定 的程序性调控 电、热、冷、机械等 伤害性刺激 反应 被周围细胞吞噬，不引 起炎症 引起周围炎症反应 对机体的 影响 对机体有利对机
10、体有害 【例1】(2010安徽合肥模拟)下列各项中，不属 于细胞凋亡的是( ) A皮肤上皮每天都会有大量细胞死亡脱落 B骨折时造成的细胞死亡 C蝌蚪变态发 育过程中尾部消失 D人的红细胞在经历120天左右的寿命后死亡 B 【解析】本题考查细胞凋亡和坏死的比较。细胞 凋亡是受基因调控的细胞正常死亡，而细胞坏死则是 受外界不良环境变化引起的细胞非正常死亡。皮肤上 皮每天大量细胞死亡脱落属于细胞凋亡；骨折时造成 的细胞死亡属于非正常现象；蝌蚪变态发育过程中尾 部消失属于细胞凋亡；人的红细胞在经历120天左右 的寿命后凋亡。 四、细胞癌变 细胞来源细胞周期分裂次数时间 正常人肝细胞22 h506045
11、.8 d55 d 海拉的宫颈癌细胞22 h25483.61951年至今 1癌细胞的主要特征 (1)适宜条件下，无限增殖(将癌细胞和正常细胞 比较) (2)癌细胞的形态结构发生了变化 例如，体外培养中的正常的成纤维细 胞呈扁平 梭形，转化成癌细胞后变成球形。癌细胞的细胞核 都较正常细胞的大，有时形态也变得不规则，核仁 也变大了。 (3)癌细胞的表面发生了变化 由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，细胞间的黏着 性显著降低，导致癌细胞容易在体内到处游走分散 ，进行分裂、繁殖，形成肿块。 2细胞癌变的原因及治疗 (1)细胞癌变的原因 癌症的发生是一系列的原癌基因与抑癌基因的突 变逐渐积累的结果。 (2)原癌
12、基因和抑癌基因 原癌基因：主要负责调节细 胞周期，控制细胞 生长和分裂的进程。 抑癌基因：主要是阻止细胞不正常的增殖。 (3)致癌因子：物理致癌因子、化学致癌因子、病 毒致癌因子。 (4)癌症的预防及治疗 预防：日常生活中远离致癌因子；增强体质 。 治疗：手术切除是目前常用的治疗方法，这 就需要尽可能在早期发现癌组织，用外科手术完全 清除。然而，这种方法对癌细胞已有多处转移的患 者显然很难实施。遇到这种情形，必须采用“化学 疗法”和“放射线疗法”辅助治疗。首先使用抗癌 药物和放射线照射缩小转移的癌组织，再对原发癌 组织进 行切除。 3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
13、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 细胞外形不规 则变化 呈球形或不规 则变化 影响 因素 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4】下列有关人体细胞的叙述，正确的是( ) 细胞内水分减少，代谢速率减慢是细胞衰老的 重要特征 癌变是细胞的正常基因突变成原癌基因的过程 寄主细胞因病毒的增殖释放而死亡不属于细胞 凋亡现象 癌细胞容易在体内转移，与其细胞膜上糖蛋白
14、等物质减少有关 A B C D D 【解析】本题考查细胞衰老、癌变及凋亡的有关 知识。水分减少，代谢速率减慢是细胞衰老的重要特 征。癌变是细胞的原癌基因和抑癌基因突变的结果。 癌细胞的细胞膜上糖蛋白等物质减少，使得癌细胞容 易在体内转移。寄主细胞因病毒的增殖、释放而死亡 不应属细胞凋亡，而是细胞坏死。 细胞的凋亡、坏死与癌变的比较 续表 一、理论归纳 1概述 实验步骤的设计是指在正式进行科学实验之前， 实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知 识、原理，对实验过 程中的材料、手段、方法、步 骤等全部方案的预先规划。遵循的原则主要是对照 原则和单一变量原则。 2注意事项 (1)实验前的准备
15、器具、材料的选取并编号(要保证等同和等量)。 自变量的确定(根据实验目的确定自变量，如探 究X射线是否会引起癌变，自变量是X射线的有无) 。 对照组的设置(要保证除自变量外，实验组 和对照 组的其他条件完全相同)。 (2)实验过 程的处理 除自变量外，要保证等条件、等时间，如温度、湿度 、压强、材料大小等相同。(充分体现单一变量原则) (3)结果的比较与分析 对于探究性实验来说，结果是不确定的，一般有三种 可能，即正相关、不相关和负相关。 (4)结论的得出 对于探究性实验来说，结论是根据实验结 果得出的， 不同的结果会有不同的结论。 3实验操作步骤的设计程序 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： 二、演练 (1)体外分别培养某癌细胞和正常体细胞，上图中代表 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。 a 扩散转移 (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，
