分化、衰老、凋亡和癌變

1、細胞的分化、衰老、凋亡和癌變,一、細胞的分化與細胞的全能性：（一）細胞的分化：1.概念：在個體發(fā)育中，由 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 的過程。2.時間：發(fā)生在整個生命過程中， 時期達到最大限度。3.結(jié)果：形成不同的 。4.特點：普遍性、 、穩(wěn)定性和 。5.意義： （1）細胞分化是生物

2、 的基礎(chǔ)。 （2）細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向 ，有利于 提高各種生理功能的效率。6.實質(zhì)： 。7.細胞分化程度的高低：體細胞 生殖細胞 受精卵8.細胞分裂與細胞分化的區(qū)別和聯(lián)系：,一個或一種細胞,穩(wěn)定性差異,不可逆性,個體發(fā)育,專門化,基因的選擇性表達,細胞的分化、衰老、凋亡和癌變,胚胎,組織和器官,細胞分裂導致細胞數(shù)目增多；細胞生長導致細胞

3、體積增大；細胞分化導致細胞種類增多。,持久性,細胞分裂與細胞分化的區(qū)別和聯(lián)系,保持了親子代間遺傳性狀的穩(wěn)定性,保證了生物體的正常發(fā)育,細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)，兩者往往是相伴相隨的，分化程度大，分裂能力則逐漸下降,細胞種類增多,細胞數(shù)目增多,發(fā)生在整個生命過程中,從受精卵開始,細胞分化后，其全能性降低；高度分化的細胞一般不再具有分裂能力。,細胞分化的實質(zhì)（根本原因）是基因的選擇性表達，所以同一生物體不同類型的細胞內(nèi)DNA相同，mRNA

4、和蛋白質(zhì)不同。但準確地說，大多數(shù)mRNA和蛋白質(zhì)相同，部分不同。這是因為分化細胞基因組表達的基因可分為以下兩種類型。1.管家基因：在所有細胞中都表達的基因，其產(chǎn)物是維持細胞生命活動所必需的。與細胞分化無關(guān)，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。2.奢侈基因：只在特定細胞中選擇性表達的基因，其產(chǎn)物賦予不同細胞特異的生理功能。控制細胞分化，如胰島素基因、血紅蛋白基因等。,細胞分裂,含全套基因（包括A、B、C）,表達基因（A、C）,細胞的

5、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同,,,,表達基因（B、C）,,細胞分化,,1.受精卵發(fā)育成一個具有各種組織器官的生物體，其中重要的細胞活動是細胞分裂和細胞分化。分化的細胞是通過有絲分裂產(chǎn)生的，其核內(nèi)遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變。2.同一生物體內(nèi)的不同細胞中核DNA、基因、tRNA相同，mRNA、蛋白質(zhì)不同；各種細胞均表達的基因稱為管家基因，不同細胞特異性表達的基因稱為奢侈基因。3.同一生物體內(nèi)的不同細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是細胞中mRNA不同

6、,不同的直接原因是細胞中蛋白質(zhì)不同。4.一般來說，細胞分化是不可逆的，但在離體狀態(tài)、人工條件下，高度分化的細胞能夠脫分化。5.并非所有干細胞都要發(fā)生分化：干細胞分裂增加細胞數(shù)目。一部分細胞發(fā)生分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細胞本身的自我更新。6.單細胞生物與多細胞生物分化形式的不同：單細胞生物的細胞分化不表現(xiàn)為細胞間的差異，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。多細胞生物通過細胞分化

7、形成特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。,（二）細胞的全能性：1.含義： 的細胞,仍然具有發(fā)育成 的潛能。2.實例：植物組織培養(yǎng)、動物克隆技術(shù)等。3.全能性差異：高度分化的植物細胞具有發(fā)育成 的能 力，說明植物細胞仍然具有全能性；實驗表明已分化的動物體 細胞的 具有全能性。 植物細胞的全能性易表達，動物細胞的全能性表達受到限制， 但動物細胞的細胞核仍具有

8、全能性。4.全能性大小比較： ①受精卵（未分化）＞精子或卵細胞（高度分化）＞體細胞 ②植物體細胞＞動物體細胞 ③胚胎干細胞（全能干細胞）＞造血干細胞（多能干細胞）＞ 皮膚生發(fā)層干細胞（專能干細胞） 細胞全能性高低與分化程度呈負相關(guān)，分化程度越大，全能性 越低。5.原因：細胞含有本物種全套的 。,已經(jīng)分化,完整植株,細胞核,完整個體,遺傳物質(zhì),,6.條件：離體；無菌；營養(yǎng)和激素；適宜外部條

9、件——光照、溫 度、pH等。7.干細胞：動物和人體內(nèi)仍保留著的少數(shù)具有 能力 的細胞。8.骨髓中的 能夠通過 ，不斷產(chǎn)生各種血 細胞。通過 可以有效地治療白血病。,分裂和分化,骨髓移植,增殖和分化,造血干細胞,1、同一來源的細胞形成形態(tài)、功能不同的組織細胞

10、 2、植物體細胞形成新個體3、分化的動物細胞，在一定條件下經(jīng)培養(yǎng)形成細胞群,細胞分化和全能性的判斷,,,細胞分化,全能性表達,,不能體現(xiàn)細胞全能性，但動物細胞的細胞核具有全能性。,歸納：判斷細胞全能性的表達與細胞分化的依據(jù)是二者的終點不同，細胞分化的終點是組織、器官；細胞全能性表達的終點是完整個體。,細胞分化和全能性的比較,細胞分化不會導致遺傳物質(zhì)改變，已分化的細胞都含有保持物種遺傳特性所需要的全套

11、遺傳物質(zhì)，因而都具有全能性；一般來說，細胞分化程度越高，全能性越難以表達，細胞分化程度越低，全能性就越高。,一、細胞的分化與細胞的全能性：（一）細胞的分化：1.概念：在個體發(fā)育中，由 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 的過程。2.時間：發(fā)生在整個生命過程中， 時期達到最大限度。3.結(jié)果：形成不同的 。4.特點：普遍性、

12、 、穩(wěn)定性和 。5.意義： （1）細胞分化是生物 的基礎(chǔ)。 （2）細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向 ，有利于 提高各種生理功能的效率。6.實質(zhì)： 。7.細胞分化程度的高低：體細胞 生殖細胞 受精卵8.細胞分裂與細胞分化的區(qū)別和聯(lián)系：,一個或一種細胞,穩(wěn)定性差異,不可逆性,個體發(fā)育,專門化,基因的選擇性表達,細胞的分化、

13、衰老、凋亡和癌變,胚胎,組織和器官,細胞分裂導致細胞數(shù)目增多；細胞生長導致細胞體積增大；細胞分化導致細胞種類增多。,持久性,（二）細胞的全能性：1.含義： 的細胞,仍然具有發(fā)育成 的潛能。2.實例：植物組織培養(yǎng)、動物克隆技術(shù)等。3.全能性差異：高度分化的植物細胞具有發(fā)育成 的能 力，說明植物細胞仍然具有全能性；實驗表明已分化的動物體 細胞的 具有全能性。

14、 植物細胞的全能性易表達，動物細胞的全能性表達受到限制， 但動物細胞的細胞核仍具有全能性。4.全能性大小比較： ①受精卵（未分化）＞精子或卵細胞（高度分化）＞體細胞 ②植物體細胞＞動物體細胞 ③胚胎干細胞（全能干細胞）＞造血干細胞（多能干細胞）＞ 皮膚生發(fā)層干細胞（專能干細胞） 細胞全能性高低與分化程度呈負相關(guān)，分化程度越大，全能性 越低。5.原因：細胞含有本物種全套的 。,已經(jīng)分化

15、,完整植株,細胞核,完整個體,遺傳物質(zhì),,6.條件：離體；無菌；營養(yǎng)和激素；適宜外部條件——光照、溫 度、pH等。7.干細胞：動物和人體內(nèi)仍保留著的少數(shù)具有 能力 的細胞。8.骨髓中的 能夠通過 ，不斷產(chǎn)生各種血 細胞。通過 可以有效地治療白血病。,分裂和分化,骨髓移植,增殖和分化,造血干細胞,1、同一來源的細胞形

16、成形態(tài)、功能不同的組織細胞 2、植物體細胞形成新個體3、分化的動物細胞，在一定條件下經(jīng)培養(yǎng)形成細胞群,細胞分化和全能性的判斷,,,細胞分化,全能性表達,,不能體現(xiàn)細胞全能性，但動物細胞的細胞核具有全能性。,歸納：判斷細胞全能性的表達與細胞分化的依據(jù)是二者的終點不同，細胞分化的終點是組織、器官；細胞全能性表達的終點是完整個體。,1、同一生物不

17、同部位的細胞如人的胰島B細胞和唾液腺細胞，下 列結(jié)構(gòu)或物質(zhì)是否相同？ ①染色體 ② DNA ③基因 ④ mRNA ⑤蛋白質(zhì)2、（2009·山東卷，2）細胞分化是奢侈基因選擇性表達的結(jié)果。下列屬于奢侈基因的是（ ） A.血紅蛋白基因 B.ATP合成酶基因 C.DNA解旋酶基因 D.核糖體蛋白基因3.（2008·江蘇卷，6）動物和人體內(nèi)具有

18、分裂和分化能力的細胞稱為干細胞。對下圖的相關(guān)敘述中，錯誤的是（ ）,A,A. a過程表示干細胞能自我更新B. b、c過程表示干細胞具有分化能力C. a、b、c過程中細胞的遺傳信息表達情 況不同D. b過程形成的細胞直接組成器官，可供 器官移植使用,D,4.如圖表示同一人體內(nèi)的幾種正常細胞，這些細胞的（ ）,A.全能性相同 B.細胞器的種類和數(shù)量相同C.基因組成相同 D.mRNA的種類和數(shù)量

19、相同,C,二、細胞的衰老和凋亡：,（一）細胞衰老：1、個體衰老與細胞衰老的關(guān)系：（1）個體衰老與細胞衰老都是生物體正常的生命現(xiàn)象。（2）對于單細胞生物體來說，細胞的衰老或死亡就是個體的衰 老或死亡。（3）對于多細胞生物體來說，細胞的衰老和死亡不等于個體的 衰老和死亡。2、衰老的特征：皺紋、頭發(fā)花白、老年斑等。（二）細胞凋亡：1、概念： 2、類型：

20、（1）個體發(fā)育中細胞的編程性死亡； （2）成熟個體中細胞自然更新； （3）被病原體感染的細胞的清除。3、細胞凋亡與細胞壞死不同： 細胞壞死是受不利因素影響的病理性死亡；細胞凋亡是正常 狀態(tài)下的生理性死亡。,細胞凋亡和細胞壞死,基因,程序,性,不利,有利,被動性,有害,,,,三、細胞癌變1.概念：受致癌因子的作用，細胞中 發(fā)生變化，成為不 受 控制的、連續(xù)進行分裂的

21、 細胞。2.主要特征 （1）適宜條件下，能夠 。 （2） 發(fā)生了改變，通常形態(tài)變成 形。 （3）癌細胞表面發(fā)生了變化。 等物質(zhì)減少，癌細胞之間 顯著降低，容易分散和轉(zhuǎn)移。3.致癌因子：大致分為 致癌因子、 致癌因子、 致癌因子三類。4.細胞癌變的原因： （1）致癌因子使

22、 和 發(fā)生突變。 （2）原癌基因主要負責調(diào)節(jié) ，控制細胞生長和分裂 的進程；抑癌基因主要是 。癌癥 就是一系列原癌基因與抑癌基因的突變逐漸積累的結(jié)果。,遺傳物質(zhì),機體,惡性增殖,無限增殖,形態(tài)結(jié)構(gòu),糖蛋白,黏著性,球,物理,化學,病毒,原癌基因,抑癌基因,細胞周期,阻止細胞不正常的增殖,5.與分化的關(guān)系：細胞癌變是

23、 分化的結(jié)果。6.癌基因位置：不只存在于 體內(nèi)，正常的細胞也有。7.機理：,異常,癌細胞,8.癌癥的預防、診斷與治療：,②治療目前用于腫瘤治療的主要手段有手術(shù)、放療、化療。手術(shù)冶療就是直接切除癌腫塊。放療和化療是從癌細胞分裂的特征入手，人為地控制間期DNA復制或有關(guān)蛋白質(zhì)合成。放療是使用高能X射線或γ射線集中照射患病部位，殺死癌細胞，這里利用的是射線對DNA的損傷作用。放射性療法不適于病灶范圍已經(jīng)擴大的患者。化療

24、主要是利用抗癌劑殺死癌細胞。常用的抗癌劑包括細胞分裂抑制劑、細胞增殖蛋白合成抑制劑等。多種抗癌劑混合使用往往可以獲得較好的療效。,能力提升 在細胞分化、衰老、癌變過程中都有細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)的改變，但三者的原因不同，細胞分化過程中細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)改變是由于基因的選擇性表達，形態(tài)一般由球形或近似球形等變?yōu)槠渌厥庑螒B(tài)；細胞衰老過程中的細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)改變往往表現(xiàn)為細胞皺縮，原因是細胞內(nèi)水分減少；細胞癌變是由于遺傳物質(zhì)改變，細胞形態(tài)往往由特

25、殊形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌螒B(tài)，如成纖維細胞癌變時會由扁平梭形變成球形。,,1.細胞分化過程中遺傳物質(zhì)未改變，只是基因選擇性表達。2.細胞全能性必須由細胞發(fā)育成完整個體才能體現(xiàn)，若發(fā)育成某個 器官不叫全能性。3.精子、卵細胞是高度分化的細胞，但全能性很高。4.目前，沒有任何實驗證明動物細胞全能性，只是證明動物細胞核 全能性。5.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

26、。6.個體衰老與細胞衰老并不總是同步的,在幼年個體中有衰老的細 胞，老年個體中有新產(chǎn)生的細胞，但細胞總體衰老會導致個體的 衰老。7.細胞的癌變是細胞畸形分化的結(jié)果,對機體有害。8.細胞衰老和凋亡對機體的正常發(fā)育都是有利的，細胞壞死對機體 有害。9.哺乳動物紅細胞衰老時不具備“細胞核體積增大”這一特征，因 為已無細胞核。,易錯易混點,1、如圖是與細胞增殖和分化有關(guān)的圖解，據(jù)圖回答下列問題：,（1）甲圖A表示的是

27、 過程，B表示的是 過程。 乙圖處于有絲分裂的 期。（2）甲圖中b、c、d、e具有相同的 。（3）甲圖中，若e能合成血紅蛋白，則b、c、d都 （不能 或能）合成，其主要原因是 。（4）若a為植物細胞，而d能在體外條件下培養(yǎng)成一個植物體， 說明d具有 性。（5）

28、甲圖中的a、b、c、d、e這五個細胞相比，哪一個細胞的全 能性最大？ 。,細胞分裂,細胞分化,后,遺傳信息或染色體數(shù),不能,控制合成血紅蛋白的基因處于關(guān)閉狀態(tài),全能,a,,（6）乙圖中細胞有染色體 條，①和⑤兩條染色體是經(jīng)過分 裂間期 形成的。（7）丙圖是某生物細胞有絲分裂過程中染色體組數(shù)目變化的數(shù)學模型，請在丙圖中畫出c-f段細胞中DNA分子相對數(shù)目的變化曲線。,8,復制,（1

29、）若b細胞已經(jīng)衰老，則細胞內(nèi) 積累會導致“老年斑”出現(xiàn)；c細胞代表人個體發(fā)育中尾部的細胞，則發(fā)育到一定階段該細胞會凋亡的原因是 ；d細胞若是異常分化產(chǎn)生的癌細胞，則癌變的根本原因是 。 （2）b、c、d、e細胞不同的根本原因是 （物質(zhì)）不同，直接原因是 （物質(zhì)）不同。,色素,基因控制的程序性死亡,原癌基因和抑癌基因突變,mRNA,

30、蛋白質(zhì),2.科學家為了探究影響細胞衰老的因素，進行了如下實驗。一、實驗Ⅰ：分別在相同的條件下，體外培養(yǎng)胎兒、中年人和老年人的肺成纖維細胞，結(jié)果如下表：,實驗Ⅱ：分別將鼠、雞、人和龜?shù)捏w細胞在體外培養(yǎng)，結(jié)果如右上圖：,實驗Ⅲ：將年輕人體細胞去核后與老年人細胞核融合；將老年人體細胞去核后與年輕人的細胞核融合，分別在體外培養(yǎng)，結(jié)果前者不分裂，后者旺盛分裂。,（1）每個實驗可以得出的結(jié)論是：實驗Ⅰ：

31、 ；實驗Ⅱ： ； 實驗Ⅲ： 。,細胞分裂能力隨著生物體的年齡增大而減弱,細胞分裂次數(shù)與物種的特異性有關(guān)，一般來講，壽命越大的物種體細胞分裂的最高次數(shù)越高,細胞核是決定細胞衰老的重要因素,二、細胞衰老可能與端

32、粒截短有關(guān)，每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA即端粒。人體細胞分裂的次數(shù)與特異性染色體端粒的長短有關(guān)。隨著每一次分裂，端粒的長度都要縮短一些，一旦達到“關(guān)鍵長度”，細胞增殖就結(jié)束。然而,人的骨髓細胞和癌細胞，在端粒酶的作用下,會伸長已縮短的染色體末端。因此,這些染色體就能快速地進行細胞分裂而不會達到“關(guān)鍵長度”，細胞就持續(xù)增殖。細胞衰老可能是在端粒DNA序列“截短”后，端粒內(nèi)側(cè)正常基因的DNA序列受到損傷,結(jié)果使細胞活動漸趨異常。

33、（2）請指出端粒酶、端粒長度和細胞分裂次數(shù)的關(guān)系： 。（3）癌癥發(fā)病的原因是原癌基因在致癌因子的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榘┗?。請結(jié)合端粒的有關(guān)知識,指出癌基因使細胞無限增殖的可能途徑： 。（4）請利用上述材料描述兩種延緩細胞衰老的方法：

34、 。,端粒酶可使端粒伸長，于是細胞可繼續(xù)分裂,癌基因指導合成端粒酶，端粒酶使已縮短的染色體末端伸長（即修復端粒）,從而使染色體不會達到“關(guān)鍵長度”，細胞就持續(xù)增殖,①利用基因工程對產(chǎn)生端粒酶基因進行修飾,使之在部分或全部細胞中表達高活性的端粒酶②用脂質(zhì)體包裹高活性端粒酶導入到某些細胞中去，延緩其細胞衰老 ③利用蛋白質(zhì)工程修飾已有的端粒酶使其保持