细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

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第2、3、4节细胞的分化、衰老、凋亡和癌变 高考纵览考纲要求三年考情细胞的分化和细胞的全能2013山东22012天津1性Ⅱ2011山东22011江苏52011北京12011安徽2细胞的衰老和凋亡以及2012山东32012安徽3与人体健康的关系2011江苏52011天津3Ⅱ2011福建26癌细胞的主要特征及防治2012全国课标22012江Ⅱ苏202011江苏5 一、细胞分化①一个或一种细胞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②稳定性差异的过程2．特征：具有③持久性、稳定性和不可逆性④个体发育3．意义：是生物的基础；细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种⑤生理功能的效率 4．原因：不同的细胞形态、结构的功能不同，是因为不⑥遗传信息的执行情况不同同细胞中5．细胞的全能性⑦发育成完整个体(1)概念：已经分化的细胞仍然具有的潜能。(2)实例植物组织培养：分化的组织细胞(植物)愈伤组织新的植物体动物克隆：核移植动物干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有⑧分裂和分化能力的细胞 1．细胞分化过程中遗传物质是否发生了变化？已分化的细胞可否自动恢复未分化状态？细胞分化过程中遗传物质并未发生变化，细胞分化一般是不可逆的，已分化的细胞不可自动恢复未分化状态。 二、细胞衰老1．特征(1)细胞内⑨水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢(2)细胞内多种⑩酶的活性降低(3)随着细胞的衰老，细胞内的色素会逐渐积累(4)细胞内⑪呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深(5)细胞膜⑫通透性改变，使物质运输功能降低2．原因(1)⑬自由基学说(2)端粒学说 2．老年人头发变白与白化病人的白发机理相同吗？不同，老年人头发变白是酪氨酸酶活性降低，合成黑色素减少，而白化病人的白发是病人体内缺少酪氨酸酶。 三、细胞凋亡⑭基因1．概念：由所决定的细胞自动结束生命的过程2．原因：严格的由遗传机制决定的程序性调控(细胞编程性死亡)3．意义：对于多细胞生物体完成正常发育，维持⑮内环境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。 3．细胞凋亡与细胞坏死有什么区别？细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的过程；细胞坏死是由外界因素造成的细胞急速死亡，是被动性死亡，不受基因控制。 四、细胞癌变1．癌细胞：细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常地完成细胞分化，而变成⑯不受机体控的制细胞，这种细胞就是癌细胞。(1)在适宜的条件下，癌细胞能够无限⑰增殖⑱形态结构(2)癌细胞的发生显著变化(3)癌细胞的表面发生了变化。如⑲糖蛋白减少，使癌细胞彼此之间黏着性显著降低，使癌细胞在机体内容易分散和转移 3．致癌因子有：①物理致癌因子，②化学致癌因子，③病毒致癌因子4．细胞癌变的原因(1)致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变。(2)原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞的⑳生长和分裂进程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。 一、细胞分化与细胞全能性及其应用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①高度分化的植物体细胞具有全能①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个性生命进程中，在胚胎期达到最大限度植物细胞在离体的情况下，在一定②稳定性和不可逆性：一般来说，分化的营养物质、激素和其他适宜的外特点了的细胞将一直保持分化后的状态，直界条件下，才能表现其全能性到死亡②动物已分化的体细胞全能性受限③普遍性：生物界中普遍存在，是生物制，但细胞核仍具有全能性。例如，动物克隆技术个体发育的基础结果形成形态、结构、功能不同的细胞形成新的个体细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞全能性有大小之分，如受大小比较细胞>受精卵精卵>生殖细胞>体细胞①两者的遗传物质都不发生变化关系②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小 判断(1)细胞全能性是植物组织培养的理论基础，早期胚胎细胞和干细胞都具有明显的全能性。（）(2)细胞分化是在特定的时间和空间条件下基因选择性表达的结果（）（3）在同一生物体内，不同部位的细胞核的遗传物质都是一样的，但是在个体发育的不同时期，细胞内表达的基因是不相同的，合成的蛋白质分子也不一样，从而形成了不同的组织器官。（） 1．下图为人体某细胞所经历的生长发育各个阶段示意图，图中①—⑥为各个时期的细胞，a—c表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述正确的是()A．①—⑥各个时期的细胞中，⑥的全能性最高B．与②相比，③的分裂增殖能力加强，分化能力减弱C．与④相比，⑥的分裂增殖能力减弱，分化能力增强D．⑤与⑥的基因组成相同，细胞内的蛋白质种类不完全相同【答案】D 2．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对如下图的相关叙述中，错误的是()A．a过程表示干细胞能自我更新B．b、c过程表示干细胞具有分化能力C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用 【解析】本题考查对细胞分化的理解。①干细胞经a过程形成的细胞，从形态上与它自身相同，该过程实现了干细胞的自我更新。②干细胞经b、c两过程形成的细胞与干细胞形态不同，是细胞分化的结果，表明干细胞具有分化能力。③经a、b、c三个过程形成的三种形态各异的细胞内，mRNA、蛋白质不同，这表明它们的遗传信息表达情况不同。④b过程形成的细胞先形成组织，再进一步形成器官。【答案】D 二、细胞的衰老、凋亡和癌变1．个体衰老与细胞衰老的关系(1)单细胞生物的细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。(2)多细胞生物体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，但从整体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 2．细胞的癌变(1)癌细胞的特征①在适宜条件下，能够无限增殖；②癌细胞的形态结构发生显著变化；③癌细胞的表面发生了变化。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显著降低，容易在体内分散和转移。(2)癌变的机理 (3)原癌基因与抑癌基因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。②抑癌基因是一类抵制细胞过度生长、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．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与基因受突变基因控受基因控制不受基因控制的关系制细胞膜糖蛋白等减少内陷破裂的变化，黏着性降低形态变细胞变圆，与细胞外形不规呈球形化周围细胞脱离则变化受严格的由遗电、热、冷、分为物理、化影响因传机制决定的机械等不利因学和病毒致癌素程序性调控素影响因子对机体对机体有利对机体有害对机体有害的影响 判断(1)癌细胞的形成是畸形分化；而癌细胞不再分化。（）(2)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中，并非只存在于癌细胞中，只不过在癌细胞中两种基因已发生突变。（）(3)个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中有新产生的细胞。（）(4)细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的。（） 3.控制细胞分裂次数的时钟是位于染色体两端名为端粒的结构，它会随着细胞分裂而变短。而癌细胞中有延长端粒的端粒酶。据此你认为体细胞不能无限分裂的根本原因是()A．缺少合成端粒酶的氨基酸B．缺少控制端粒酶合成的基因C．控制端粒酶合成的基因没有表达D．体细胞中没有端粒酶【答案】C 4．下列有关细胞凋亡、坏死与癌变的说法，正确的是()A．细胞凋亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制B．细胞坏死，代谢停止；细胞癌变，代谢增强C．细胞坏死，膜通透性降低；细胞癌变，膜黏着性增强D．细胞癌变，细胞周期延长；细胞凋亡，细胞周期变短【答案】B 细胞分化是奢侈基因选择表达的结果。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】本题考查了对于基因选择性表达概念的理解。只有在红细胞中，控制血红蛋白合成的基因才能选择性的表达。而其他选项中的ATP合成酶基因、DNA解旋酶基因、核糖体蛋白基因是在每一个具有生命活动的细胞中都要表达而分别合成ATP合成酶、DNA解旋酶、核糖体蛋白。【答案】A 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】细胞编程性死亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种正常的生理过程。而细胞癌变是由于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所致。因此，B正确。【答案】B (2009年海南卷)下列关于癌细胞的叙述，错误的是()A．癌细胞具有无限增殖的能力B．细胞癌变可以由病毒感染引发C．原癌基因只存在于癌细胞中D．癌细胞的转移与细胞间黏着性下降有关【答案】C 1．根据细胞癌变比例检测有毒物质的毒性(1)利用待测物质配制成动物细胞培养液。(2)选取正常的动物细胞进行培养。(3)一段时间后检测癌变细胞占所培养细胞的比例，推测物质的毒性。 2．动物细胞的细胞核具有全能性(1)方法步骤①从同一只母羊(A)身上取出乳腺上皮细胞分成两组，分别编号为甲、乙。②将甲组乳腺上皮细胞直接培养，观察结果；将乙组乳腺上皮细胞核与另一只母羊(B)的去核卵细胞电激融合，观察结果。③将②中发育形成的早期胚胎移植到第三只母羊(C)的子宫内，继续发育，观察最终结果。 (2)实验结果只有乙组乳腺上皮细胞核的全能性得以发挥，而甲组乳腺上皮细胞的全能性不能发挥。(3)实验结论已经分化的动物细胞全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。 1．阅读材料，完成相关实验。材料一吃了香蕉会致癌！这一流言让2007年我国的蕉农损失巨大。有人声称，海南甚至全国的香蕉大面积感染了“蕉癌”——巴拿马病，“香蕉有致癌物残留，成了毒水果”。这个传闻起源于3月中旬的一篇报道：广东、海南的香蕉林患了一种叫做“巴拿马病”的病害。由于此病没有有效的治疗方法，植物专家把它称为“香蕉癌症”。可是，这话传到市场上，却变成“吃香蕉会得癌症”。 材料二2007年4月7日，农业部新闻办公室发布消息，称香蕉“巴拿马病”与食用香蕉的安全性没有任何关联。材料三香蕉“巴拿马病”学名为香蕉枯萎病，又名链胞菌萎凋病，是植物病原菌引起的，在香蕉树的维管束内繁殖，香蕉树感染这种病原菌，轻者长不大，不挂果，重者香蕉树枯死。病原菌不能进入香蕉果内，也不会对人体、动物体产生危害。这种植物病原菌最早于1874年在澳大利亚被发现；上世纪60年代在我国台湾大面积流行；目前在我国广东、海南香蕉产区有不同程度的发生，对香蕉产业造成了较大危害，但目前没有发现一例对人体或动物产生危害的，消费者可放心食用香蕉。 请根据上述材料，设计实验探究“蕉癌病毒”是否可能诱导动物致癌，请设计和预测实验结果并分析(普通香蕉无致癌作用)。(1)实验题目：探究“蕉癌病毒”是否可能诱导大鼠致癌。(2)材料用具：大鼠若干只；普通饲料；两种香蕉叶——普通正常香蕉叶和患蕉癌病的香蕉叶。其他所需条件均满足。(3)步骤设计：(请简要写出)第一步：第二步：____________________________________；第三步：___________________________；第四步：两年后，检查大鼠的健康状况，统计各组大鼠癌病的发生率。(4)实验结果预测与分析：①________________________________；②________________________________。 【答案】(3)第一步：选取身体健康、发育正常、体重相当的大鼠若干，随机平均分成两组，并编号甲、乙，分别饲养第二步：甲组每天饲喂普通饲料，添加一定量普通香蕉叶；乙组每天饲喂普通饲料，添加与甲等量的蕉癌香蕉叶，两个组每天饲喂等量的饲料且适量第三步：在相同且适宜的条件下饲养 (4)实验结果预测与分析：①如果两个组的大鼠致癌病发生率相近，说明蕉癌病毒不会诱导大鼠癌病的发生②如果两个组的大鼠癌病的发生率乙明显高于甲，说明蕉癌病毒会诱导大鼠癌病的发生(其他合理的预测与分析也可) 2．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：(1)体外分别培养某种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，癌细胞分别侵袭周围正常组织，证明癌细胞具有________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，这些蛋白质称为________，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： 实验目的：研究端粒酶活性与细胞癌变的关系。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材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、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：____________________________________。 【答案】(1)a易分散和转移(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组加入端粒酶抑制剂，B组加入等量蒸馏水，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) 1.（2012·山东高考）细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是A.细胞普遍衰老会导致个体衰老B.效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡C.细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡D.衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录 1.（2013山东2）、将小鼠myoD基因导入体外培养的未分化肌肉前体细胞，细胞分化及肌纤维形成过程如图所示，下列叙述正确的是A．携带myoD基因的载体以协助扩散的方式进入肌肉前体细胞B．检测图中细胞核糖体蛋白基因是否表达可确定细胞分化与否C．完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维D．肌肉前体细胞比肌肉细胞在受到电离辐射时更容易发生癌变 6．（2011·江苏高考）关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是（）。A．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多B．细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小C．细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育D．细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移 2.（2012·安徽高考）脊椎动物在胚胎发育过程中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的则发生凋亡，下列叙述正确的是A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期B.一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接C.神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡D.神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡 3.（2012江苏）20．研究表明细胞癌变是细胞从已分化转变到未分化状态的过程，下列叙述正确的是A．癌细胞具有和正常分化细胞相近的细胞类型B．癌细胞的分裂能力与分化程度成正相关C．诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略D．癌细胞类似于胚胎细胞都脱离了细胞的正常分化 4.（2011·山东高考）下列有关细胞癌变的叙述，正确的是（）。A．基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传B．石棉和黄曲霉素是不同类型的致癌因子C．人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用D．癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓 5.（2011·安徽高考）干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是（）。A．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达产物不同B．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达产物不同C．胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失，分化成为胰岛样细胞D．胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响，分化是由基因决定的 1．(2009年天津卷)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，叫做细胞凋亡。①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，是固有的，在动物生长发育过程中的不同时期表达，从而发挥重要作用。因此C不正确。【答案】C