【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、理解細(xì)胞分化的概念、原因及意義。
2、了解細(xì)胞衰老的特征、了解細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別。
3、理解癌細(xì)胞的主要特征和致癌因子。
4、舉例說(shuō)明細(xì)胞全能性的概念、原因,全能性的大小、意義及應(yīng)用。
【要點(diǎn)梳理】
要點(diǎn)一、細(xì)胞分化
細(xì)胞分化的概念
(1)相同來(lái)源的細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程
(2)細(xì)胞分化的結(jié)果形成了不同組織和器官
(3)細(xì)胞分化發(fā)生在整個(gè)生命過(guò)程,胚胎期達(dá)到最大限度
(4)分化的細(xì)胞遺傳物質(zhì)并沒(méi)有改變,細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果
(5) 理論上講,高度分化的細(xì)胞具有全能性
2、細(xì)胞分化的特點(diǎn)
持久性:細(xì)胞分化發(fā)生在整個(gè)生命過(guò)程中,在胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度。
不可逆性:受精卵可以分化為體細(xì)胞,但是體細(xì)胞不能再回到未分化的受精卵的狀態(tài)。
普遍性:不論高等生物還是低等生物都會(huì)發(fā)生細(xì)胞分化。
差異性:高等生物細(xì)胞比低等生物細(xì)胞的分化更顯著,動(dòng)物細(xì)胞比植物細(xì)胞的分化更顯著。單細(xì)胞生物
和多細(xì)胞生物的分化形式不同:?jiǎn)渭?xì)胞生物的細(xì)胞分化不表現(xiàn)為細(xì)胞間的差異,而是在生活史中有規(guī)律地發(fā)生形態(tài)和生理上的階段性變化;多細(xì)胞生物通過(guò)細(xì)胞分化形成特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織、器官,各自完成特定的功能。
3、細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的區(qū)別與聯(lián)系:
4、細(xì)胞的全能性及其全能性表達(dá)的條件
(1)細(xì)胞全能性
①細(xì)胞全能性概念:細(xì)胞全能性是指高度分化的細(xì)胞具有形成完整個(gè)體的潛能。
②具有全能性的細(xì)胞種類(lèi):受精卵、生殖細(xì)胞和已分化的體細(xì)胞均具有全能性。
③細(xì)胞具有全能性的原因:細(xì)胞內(nèi)含有形成完整個(gè)體所需的全套基因。同一個(gè)體的每一個(gè)已分化的體細(xì)胞都由受精卵經(jīng)有絲分裂而來(lái),體細(xì)胞核內(nèi)基因與受精卵一樣,因此都具有全能性。
④全能性表達(dá)由易到難的順序?yàn)椋菏芫雪兩臣?xì)胞﹥體細(xì)胞;植物細(xì)胞﹥動(dòng)物細(xì)胞。
⑤全能性表達(dá)的標(biāo)志:細(xì)胞形成了完整的個(gè)體。
(2)全能性表達(dá)需要的條件
①離體。生物體內(nèi)的活細(xì)胞盡管具有全能性,但受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控,一般都要進(jìn)行定向的、不可逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞分化,不能表現(xiàn)其全能性。
②適宜的營(yíng)養(yǎng)、適應(yīng)的環(huán)境條件、植物激素(生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素)。
(3)細(xì)胞分化與全能性
①細(xì)胞分化不會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變,已分化的細(xì)胞都含有保持物種遺傳性所需要的全套遺傳物質(zhì),因而都具有全能性。
②一般來(lái)說(shuō),細(xì)胞分化程度越高,全能性越難以實(shí)現(xiàn),細(xì)胞分化程度越低,全能性就越高。
要點(diǎn)二、細(xì)胞衰老和凋亡
1、對(duì)細(xì)胞衰老的理解
(1)細(xì)胞衰老的特征
細(xì)胞核:體積增大,染色加深,核膜內(nèi)折
形態(tài)結(jié)構(gòu)上的變化 染色質(zhì):凝聚收縮,碎裂,溶解
細(xì)胞膜:黏度增加,流動(dòng)性降低
細(xì)胞質(zhì):色素積累,空泡形成
DNA:從總體上看DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞衰老時(shí)均受抑制,但個(gè)別基因可能會(huì)被
異常激活
RNA:含量降低
分子水平上的變化 蛋白質(zhì):合成減弱,穩(wěn)定性降低,易斷裂
酶:活性降低,部分或完全失活
脂質(zhì):不飽和脂肪酸被氧化,引起膜脂之間交聯(lián),膜的流動(dòng)性降低

通過(guò)以上總結(jié)說(shuō)明:衰老細(xì)胞的結(jié)構(gòu)使細(xì)胞行使正常功能的能力降低,從分子水平上看,有利的功能分子
含量降低,而色素或有害分子出現(xiàn)并增加。
(2)個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老關(guān)系的辨析
2、對(duì)細(xì)胞凋亡的理解
(1)有利于消除多余細(xì)胞。在胚胎發(fā)育至某階段時(shí),特定區(qū)域的細(xì)胞(群)就會(huì)發(fā)生自然凋亡,清除這些“多余”的細(xì)胞有利于器官的發(fā)生。人的肢體發(fā)育中,早期的手和足形似鏟子,只有當(dāng)某些多余細(xì)胞凋亡后,才能形成正常的指和趾。
(2)有利于清除無(wú)用細(xì)胞。如蝌蚪變成青蛙,尾的細(xì)胞凋亡退化。
(3)有利于清除發(fā)育不正常的細(xì)胞。
(4)有利于清除有害細(xì)胞。如某些被病毒感染的細(xì)胞和一些腫瘤細(xì)胞可以通過(guò)細(xì)胞凋亡的方式消除,作為自身的一種保護(hù)機(jī)制。
(5)有利于清除已完成正常使命的衰老細(xì)胞。人的紅細(xì)胞分化成熟后是無(wú)核有功能的細(xì)胞,可存活120d,然后自然死亡。
(6)維持器官、組織和細(xì)胞數(shù)目的相對(duì)平衡。細(xì)胞凋亡是細(xì)胞增殖的相反過(guò)程,兩者既對(duì)立又統(tǒng)一,相互協(xié)調(diào)。
3、細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別
要點(diǎn)三、細(xì)胞癌變
1、癌細(xì)胞及其主要特征
(1)癌細(xì)胞
有的細(xì)胞受到致癌因子的作用,細(xì)胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生變化,就變成不受機(jī)體控制、連續(xù)進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞,這種細(xì)胞就是癌細(xì)胞。
(2)癌細(xì)胞的主要特征
①在適應(yīng)的條件下,癌細(xì)胞能夠無(wú)限增殖。
②在人的一生中,體細(xì)胞一般能夠分裂50~60次,而癌細(xì)胞卻不受限制,它們迅速地生長(zhǎng)、分裂,無(wú)限增殖。
③癌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。例如,體外培養(yǎng)的正常的纖維細(xì)胞呈扁平梭形,當(dāng)這種細(xì)胞轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞后就變成球形了。
④癌細(xì)胞的表面發(fā)生了變化。由于細(xì)胞膜上的糖蛋白等物質(zhì)減少,使得癌細(xì)胞彼此之間的黏著性顯著降低,容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移。
2、致癌因子
(1)癌變的原因:引起細(xì)胞癌變的致癌因子——外因。致癌因子可以分為三類(lèi):物理致癌因子、化學(xué)致癌因子和病毒致癌因子。細(xì)胞發(fā)生癌變的自身原因——內(nèi)因。人和動(dòng)物的染色體上本來(lái)就存在著與癌有關(guān)的基因:原癌基因和抑癌基因。
①原癌基因和抑癌基因
原癌基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,控制細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂過(guò)程;抑癌基因主要是阻止細(xì)胞不正常的增殖。兩者共同調(diào)控細(xì)胞周期。原癌基因和抑癌基因正常發(fā)揮作用對(duì)維持細(xì)胞的正常生長(zhǎng)、分裂和分化有重要意義。
②癌變的機(jī)理
失去抑制作用
不能控制
(致癌因子的作用)
突變
抑癌基因
正常細(xì)胞
癌細(xì)胞
突變
不受控制,惡性增殖
癌基因
原癌基因
(2)防止癌變的策略:
①盡量避免接觸物理的、化學(xué)的、病毒的等致癌因子。
②注意增強(qiáng)體質(zhì),保持心態(tài)健康,養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣,從多方面積極采取防護(hù)措施。
【典型例題】
類(lèi)型一: 細(xì)胞分化
例1、(2016年山西晉城質(zhì)檢考)下列關(guān)于細(xì)胞全能性的敘述,不正確的是( )
A.具有全部遺傳信息是細(xì)胞全能性的基礎(chǔ)
B.是指細(xì)胞具有分裂分化成完整個(gè)體的潛能
C.細(xì)胞全能性隨著細(xì)胞分化程度增高而降低
D.種子萌發(fā)成幼苗體現(xiàn)了植物細(xì)胞全能性
【答案】D
【解析】A.細(xì)胞全能性的基礎(chǔ)是細(xì)胞包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì),A正確;B.細(xì)胞全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能,B正確;C.細(xì)胞全能性隨著細(xì)胞分化程度增高而降低,C正確;D.種子本身就有已經(jīng)分化的胚,形成幼苗屬于是正常生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程,并沒(méi)有體現(xiàn)全能性,D錯(cuò)誤。故選D。
【總結(jié)升華】本題主要考查細(xì)胞分化及全能性的相關(guān)知識(shí)。
【舉一反三】:
【變式一】
下列能說(shuō)明某細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化的是( )
A.進(jìn)行ATP的合成 B.進(jìn)行mRNA的合成
C.存在血紅蛋白 D.存在纖維蛋白原基因
【答案】C
【解析】所有活細(xì)胞里都要進(jìn)行ATP合成,這不能說(shuō)明細(xì)胞已分化,A項(xiàng)錯(cuò)誤;活細(xì)胞都要進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成,這個(gè)過(guò)程需要mRNA的合成,所以B項(xiàng)錯(cuò)誤;血紅蛋白只存在于紅細(xì)胞中,是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,屬于細(xì)胞分化,C項(xiàng)正確;纖維蛋白原基因存在于該生物所有細(xì)胞中,只是有的表達(dá)有的不表達(dá)的區(qū)分,所以存在這個(gè)基因不能說(shuō)明細(xì)胞分化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
【變式二】
下列關(guān)于細(xì)胞分化的說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A.細(xì)胞分化發(fā)生在生物體的整個(gè)生命進(jìn)程中
B.細(xì)胞分化是生物界的一種普遍存在的生命現(xiàn)象
C.細(xì)胞分化僅發(fā)生在胚胎時(shí)期
D.細(xì)胞分化是細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程
【答案】C
【變式三】
下列不屬于細(xì)胞分化特點(diǎn)的是( )
A. 持久性 B. 穩(wěn)定性 C. 僅發(fā)生于胚胎發(fā)育的早期 D. 不可逆性
【答案】C
類(lèi)型二:細(xì)胞衰老和調(diào)亡
例2、(2015山東理綜)關(guān)于細(xì)胞生命歷程的敘述,正確的是( )
A.胚胎細(xì)胞中存在與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因
B.原癌基因與抑癌基因在正常細(xì)胞中不表達(dá)
C.真核細(xì)胞不存在無(wú)絲分裂這一細(xì)胞增殖方式
D.細(xì)胞分化過(guò)程中蛋白質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量未發(fā)生改變
【答案】A
【解析】胚胎發(fā)育過(guò)程中,也在進(jìn)行新舊細(xì)胞的更新代謝,也會(huì)發(fā)生細(xì)胞凋亡,所以胚胎細(xì)胞中存在與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因,A正確。我們的每個(gè)細(xì)胞中都存在原癌基因和抑癌基因,其中原癌基因控制細(xì)胞生長(zhǎng)和分裂,抑癌基因阻止細(xì)胞不正常分裂,所以在正常細(xì)胞中原癌基因和抑癌基因都有表達(dá),B錯(cuò)誤。蛙的紅細(xì)胞是真核細(xì)胞,增殖方式為無(wú)絲分裂,C錯(cuò)誤。細(xì)胞分化中,基因選擇性表達(dá),形成的新細(xì)胞會(huì)合成不同的蛋白質(zhì),所以D錯(cuò)誤。
【總結(jié)升華】本題考查對(duì)細(xì)胞各個(gè)生命歷程的理解。
【舉一反三】:
【變式一】
關(guān)于生物個(gè)體衰老和細(xì)胞衰老的關(guān)系中,說(shuō)法正確的是( )
A.個(gè)體衰老導(dǎo)致細(xì)胞衰老
B.細(xì)胞的普遍衰老導(dǎo)致生物個(gè)體的衰老
C.年幼個(gè)體中很少有衰老和凋亡的細(xì)胞
D.老年個(gè)體幾乎沒(méi)有幼嫩的細(xì)胞
【答案】B
【變式二】
下列細(xì)胞中細(xì)胞凋亡的速率最高的是( )
A.白細(xì)胞 B.紅細(xì)胞 C.心肌細(xì)胞 D.癌細(xì)胞
【答案】A
【變式三】
在蝌蚪發(fā)育成蛙的過(guò)程中,對(duì)尾部消失起主要作用的細(xì)胞器是( )
A.溶酶體 B.中心體 C.線粒體 D.高爾基體
【答案】A
類(lèi)型三: 細(xì)胞癌變
例3、下列有關(guān)細(xì)胞癌變的敘述,正確的是( )
A.基因突變導(dǎo)致的各種細(xì)胞癌變均可遺傳
B.石棉和黃曲霉素是不同類(lèi)型的致癌因子
C.人體的免疫系統(tǒng)對(duì)癌變細(xì)胞具有清除作用
D.癌變細(xì)胞內(nèi)酶活性降低導(dǎo)致細(xì)胞代謝減緩
【答案】C
【解析】發(fā)生基因突變的細(xì)胞不一定是生殖細(xì)胞,如果基因突變不是發(fā)生在生殖細(xì)胞,一般都不會(huì)遺傳給下一代;石棉和黃曲霉毒素都是化學(xué)致癌因子;癌變細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變使其代謝活動(dòng)比正常細(xì)胞旺盛且酶活性不會(huì)降低;人體免疫系統(tǒng)除具有防御功能外,還具有監(jiān)控和清除的功能:監(jiān)控并清除體內(nèi)已經(jīng)衰老細(xì)胞及其他因素而破壞的細(xì)胞,以及癌變的細(xì)胞,從而維持穩(wěn)態(tài)。
【舉一反三】:
【變式一】
下列敘述中不屬于癌細(xì)胞特征的是( )
A.癌細(xì)胞在適宜的條件下只能分裂50~60次
B.癌細(xì)胞能夠無(wú)限增殖
C.癌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化
D.癌細(xì)胞彼此之間的附著性減小,導(dǎo)致在機(jī)體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移
【答案】A
【變式二】
人和動(dòng)物細(xì)胞的染色體上與癌有關(guān)的基因,下列敘述不正確的是 ( )
A.原癌基因是誘發(fā)致癌的基因
B.抑癌基因是阻止細(xì)胞無(wú)限增殖的基因
C.原癌基因是調(diào)節(jié)細(xì)胞周期,控制細(xì)胞生長(zhǎng)分裂的基因
D.正常細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)失控則變成癌細(xì)胞
【答案】A
【變式三】
癌癥又叫惡性腫瘤,是由癌細(xì)胞的無(wú)限增殖而引起的,而且機(jī)體內(nèi)的癌細(xì)胞容易在體內(nèi)分散和轉(zhuǎn)移,這主要是由于 ( )
A.癌細(xì)胞的細(xì)胞膜具有流動(dòng)性 B.癌細(xì)胞多為球形
C.癌細(xì)胞上的糖蛋白等物質(zhì)減少,使細(xì)胞間的粘著性減少 D.癌細(xì)胞的體積變小
【答案】C細(xì)胞分裂
細(xì)胞分化
原因
①細(xì)胞表面積和體積發(fā)展不平衡;
②細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)發(fā)展不平衡;
③增殖的需要
基因的選擇性表達(dá)
結(jié)果
生成相同的細(xì)胞
生成不同的細(xì)胞
意義
①促進(jìn)多細(xì)胞個(gè)體的形成、生長(zhǎng)和發(fā)育的需要
②單細(xì)胞生物形成新個(gè)體的需要
①組織、器官的形成
②組織、器官的修復(fù)
特性
①局部性;②周期性
①持久性;②不可逆性
③普遍性;④差異性
關(guān)系
①細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ),細(xì)胞分裂產(chǎn)生了相同細(xì)胞的后代,細(xì)胞分化是相同細(xì)胞的后代發(fā)生了形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上的差異。生物體內(nèi)細(xì)胞并沒(méi)有表現(xiàn)出全能性,而是分化成不同的細(xì)胞、組織,這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇表達(dá)的結(jié)果。
②細(xì)胞分裂只是增加了細(xì)胞數(shù)量,細(xì)胞分化形成了具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官,沒(méi)有細(xì)胞的分化,多細(xì)胞生物不可能正常發(fā)育
生物種類(lèi)
關(guān)系
單細(xì)胞生物
細(xì)胞的衰老或死亡就是個(gè)體的衰老或死亡
多細(xì)胞生物
細(xì)胞水平:生物體內(nèi)的細(xì)胞不斷更新,既存在幼稚的細(xì)胞,也存在衰老或走向死亡狀態(tài)的細(xì)胞
個(gè)體水平:個(gè)體衰老過(guò)程也是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過(guò)程
區(qū)別點(diǎn)
細(xì)胞凋亡
細(xì)胞壞死
起因
生理或病理性
病理性變化或劇烈損傷
范圍
多為單個(gè)散在細(xì)胞
大片組織或成群細(xì)胞
細(xì)胞膜
內(nèi)陷
破損
細(xì)胞器
無(wú)明顯變化
腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解
細(xì)胞體積
固縮變小
腫脹變大
調(diào)節(jié)過(guò)程
受基因調(diào)控
被動(dòng)進(jìn)行
炎癥反應(yīng)
不釋放細(xì)胞內(nèi)容物,無(wú)炎癥反應(yīng)
釋放細(xì)胞內(nèi)容物,引發(fā)炎癥

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》電子課本

第2節(jié) 細(xì)胞的分化

版本: 人教版 (2019)

年級(jí): 必修1《分子與細(xì)胞》

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