2020年苏教版高中生物一轮复习学案: 第15讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
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1、第第 15 讲讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变细胞的分化、衰老、凋亡与癌变 考纲要求 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()。 考点一考点一 细胞的分化与全能性细胞的分化与全能性 1.细胞分化 (1)概念:在个体发育中,由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代,在形态结构和生理功 能上逐渐发生稳定性差异的过程。 (2)特点 普遍性:多细胞生物普遍具有。 持久性:贯穿于生物体整个生命进程中。 稳定性:已分化的细胞将一直保持分化后的状态,直至死亡。 不可逆性: 一般来说, 细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞,
2、不能反向进行。 (3)实质(如图所示) 在个体发育过程中,不同细胞中遗传信息的执行情况不同,即基因的选择性表达。 (4)意义 生物个体发育的基础 使多细胞生物体中细胞趋向专门化,有利于 提高各种生理功能的效率 拓展提升 分化细胞表达的基因 管家基因: 所有细胞均表达的一类基因, 基因产物是维持细胞基本生命活动所必需的基因, 如呼吸酶基因、ATP 水解酶基因。 奢侈基因: 不同类型细胞特异性表达的一类基因, 其产物赋予不同细胞特异性的生理功能, 如血红蛋白基因、胰岛素基因。 2.细胞的全能性 1.判断关于细胞分化的叙述的正误 (1)肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同( ) (2)胰岛
3、 B 细胞有胰岛素基因而无抗体基因,故可以产生胰岛素而不能产生抗体( ) (3)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同( ) (4)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化( ) (5)ATP 合成酶基因属于奢侈基因,在不同细胞中选择性表达( ) 2.判断关于细胞全能性的叙述的正误 (1)同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强( ) (2)分化程度高的细胞其全能性一定低( ) (3)克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性( ) (4)用动物胚胎干细胞培育出组织和器官体现了动物细胞的全能性( ) (5)人体内所有活细胞均具有全能性( ) 下图是人体三种细胞内的部分基因
4、及它们的活动状态,请据图分析: (1)上述基因属于管家基因的是 a,属于奢侈基因的是 b、c、d。 (2)这三种细胞“血红蛋白基因”均不能表达,所以这三种细胞不包括红细胞;A 细胞可产 生“胰岛素”,应为胰岛 B 细胞;B 细胞可产生“生长激素”,应为垂体细胞。 (3)若用胰岛素基因作探针检测 A、B、C 三类细胞的 DNA 分子,则其杂交带状况如何?若 将探针改作检测胰岛素基因的 mRNA,其杂交带状况如何? 提示 A、 B、 C 三类细胞中均含胰岛素基因, 但该基因只有在 A 细胞中才能转录产生 mRNA, 故用胰岛素基因作探针,三类细胞均可形成杂交带,但改为检测胰岛素基因的 mRNA,则
5、 只有 A 细胞能产生杂交带。 命题点一 细胞分化的实质、特点和意义分析 1.如图表示同一个体的 5 种细胞中 5 种基因的表达情况,下列分析错误的是( ) A.此图能说明细胞分化的实质 B.基因 b 可能控制 RNA 聚合酶的合成 C.细胞中 mRNA 差异最大的是细胞 2 和 4 D.一般来说,这 5 种细胞的核遗传物质相同 答案 C 解析 题图显示, 同一个体的 5 种细胞中基因表达的情况有差异, 说明基因在不同细胞中选 择性表达,体现了细胞分化的实质,A 项正确;5 种细胞中都有相关基因表达,基因表达的 转录过程中有 RNA 聚合酶参与,说明 5 种细胞中都有 RNA 聚合酶,基因 b
6、 在 5 种细胞中 都表达了,故其可能是控制 RNA 聚合酶合成的基因,B 项正确;细胞 2 和 4 中 mRNA 有 2 种不同,而 3 和 4 中 mRNA 有 4 种不同,C 项错误;5 种细胞均最终来源于受精卵,故它 们细胞核中的遗传物质通常相同,D 项正确。 2.ACC 合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶, 下表是科学家以番茄 ACC 合成酶基因为探针, 研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列分析正确的是( ) 果实成熟的不同阶段 叶片 雌蕊 雄蕊 根 绿果 变红 桃红 橙红 亮红 红透 注:“”表示该基因不表达,“”表示该基因表达,“”的数目越多表示表达水平越 高
7、。 A.该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段无差异 B.橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多 C.绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物,体现了细胞的基因选择性表达 D.果实中该基因表达水平高于叶片,说明前者的分化程度高于后者 答案 B 解析 根据表中信息可知,番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段 ACC 合成酶基因的表 达水平存在明显差异,A 错误;橙红和亮红的果实中,ACC 合成酶基因表达水平最高,故 其细胞中 ACC 合成酶基因的转录产物可能相对较多,B 正确;番茄不同的组织和果实成熟 的不同阶段该基因的表达水平不同, 体现了不同细胞的基因选择性表达, 而不是
8、绿果、 雌蕊、 叶片和根无该基因,C 错误;果实中该基因的表达水平高于叶片,说明该基因进行了选择性 表达,但不能说明果实的分化程度高于叶片,D 错误。 3.下图表示人体造血干细胞在离体条件下,经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关 叙述正确的是( ) A.该图说明造血干细胞具有全能性 B.图中各细胞的遗传信息的执行情况相同 C.过程可发生遗传信息从 DNADNA 的传递 D.过程的实质是基因数量的变化 答案 C 解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞, 仍然具有发育成完整个体的潜能, 图示内容仅得 到肝细胞和神经细胞,没有得到个体,因而没有体现细胞的全能性,A 项错误;细胞分化的 实质是细胞
9、内基因的选择性表达,B 项错误;过程是细胞增殖,可发生遗传信息从 DNADNA 的传递,C 项正确;过程是细胞分化,实质是基因的选择性表达,其基因种 类和数量不变,mRNA 和蛋白质的种类和数量发生变化,D 项错误。 生命观念 细胞分化的三个关键点 (1)细胞分化的标志 分子水平:合成了某种细胞特有的蛋白质,如唾液淀粉酶、胰岛素等。 细胞水平:形成不同种类的细胞。 (2)分化细胞表达的基因 管家基因:所有细胞均表达的一类基因,其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的, 如呼吸酶基因、ATP 水解酶基因。 奢侈基因: 不同类型细胞特异性表达的一类基因, 其产物赋予不同细胞特异性的生理功能, 如血
10、红蛋白基因、胰岛素基因。 (3)细胞分化的“变”与“不变” 不变:DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。 改变:mRNA、蛋白质的种类,细胞的形态、结构和功能。 命题点二 辨析细胞的全能性 4.有关细胞全能性的叙述,正确的是( ) A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原因是所含基因发生了改变 D.紫色糯性玉米种子培育成植株,这反映植物种子具有全能性 答案 B 解析 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因, 而配子也具有 这样的全套基因, 因此同样
11、具有全能性, A 项错误; 细胞表达全能性的前提是处于离体状态, B 项正确; 植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表 达的结果,C 项错误;种子是器官,种子发育成植株是个体正常发育的过程,不能反映全能 性,D 项错误。 5.2012 年诺贝尔生理学或医学奖被授予英国科学家约翰 格登和日本医学教授山中伸弥,以 表彰他们在“细胞核重编程技术”领域做出的革命性贡献。下图为该技术的操作流程模式图。 根据推断,以下说法正确的是( ) A.干细胞的叶绿体、线粒体、细胞核均具有双层膜结构 B.干细胞分化形成的表皮细胞中染色体数目发生了变化 C.干细胞分化形成各种类型的细胞体
12、现了细胞的全能性 D.干细胞可用于治疗因胰岛 B 细胞受损而引起的糖尿病 答案 D 解析 图中的细胞为动物细胞,无叶绿体,A 项错误;干细胞的分化是基因选择性表达的过 程,细胞中染色体数目不变,B 项错误;细胞全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成 完整个体的潜能,干细胞通过分化形成各种类型的细胞,但未形成一个完整的个体,不能体 现细胞的全能性,C 项错误;可以通过干细胞分化形成胰岛 B 细胞来治疗因胰岛 B 细胞受 损而引起的糖尿病,D 项正确。 考点二考点二 细胞的衰老细胞的衰老、凋亡与癌变凋亡与癌变 1.细胞衰老 (1)细胞衰老的特征 代谢变化 细胞核体积增大,染色质固缩,核膜向内折叠
13、。 (2)细胞衰老的假说 自由基假说:细胞代谢中产生的自由基会攻击生物膜、DNA 和蛋白质,致使细胞衰老。 端粒假说:染色体两端的端粒会随着细胞分裂次数的增加而缩短,导致正常的 DNA 序列 损伤,使细胞逐渐衰老。 2.细胞的凋亡 (1)概念:是一个主动地由基因决定的自行结束细胞生命的过程,又称为细胞程序性死亡。 (2)类型 个体发育中细胞的编程性死亡 成熟个体中细胞的自然更新 被病原体感染的细胞的清除 (3)意义 保证多细胞生物体完成正常发育 维持内部环境的稳定 抵御外界各种因素的干扰 拓展延伸 细胞凋亡和细胞坏死的区别 从方式看 主动结束生命活动细胞凋亡 被动结束生命活动细胞坏死 从结果看
14、 对生物体是有利的细胞凋亡 对生物体是有害的细胞坏死 3.细胞的癌变 (1)癌细胞的特征 无限增殖。 形态结构发生显著变化,如癌变的成纤维细胞由扁平梭形变成球形。 细胞膜表面发生变化 糖蛋白减少黏着性降低易于扩散和转移。 细胞的接触抑制丧失。 (2)癌变机理 致癌因子的类型(连线) 原癌基因和抑癌基因 a.原癌基因:主要负责调控细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。 b.抑癌基因:主要是阻止细胞不正常的增殖。 细胞癌变的机理:环境中的致癌因子会损伤细胞中的 DNA 分子,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。 特点:癌症的发生不是单一基因突变的结果,至少在一个
15、细胞中发生 56 个基因突变, 才能导致细胞癌变,细胞癌变具有累积效应。 4.细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的比较 项目 实质 结果 遗传物质 细胞衰老 内因、外因共同作用 细胞正常死亡 不发生改变 细胞凋亡 由遗传机制决定的程序性 调控 自动结束生命的正常死亡 细胞坏死 受外界不利因素影响; 不受 基因控制 细胞膜破裂,对周围细胞造成 伤害,引起发炎 细胞癌变 致癌因子诱发基因突变 形成无限增殖的癌细胞 发生改变 特别提醒 细胞生命历程中的三个“例外” (1)除细胞癌变发生了遗传信息改变外,细胞分裂、分化、衰老、凋亡均未改变遗传信息。 (2)除细胞癌变与细胞坏死对生物体不利外,细胞分裂、分化、衰
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