分化、衰老、凋亡和癌變

1、細(xì)胞的分化、衰老、凋亡和癌變,一、細(xì)胞的分化與細(xì)胞的全能性：（一）細(xì)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(dá)到最大限度。3.結(jié)果：形成不同的 。4.特點(diǎn)：普遍性、 、穩(wěn)定性和 。5.意義： （1）細(xì)胞分化是生物

2、 的基礎(chǔ)。 （2）細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向 ，有利于 提高各種生理功能的效率。6.實(shí)質(zhì)： 。7.細(xì)胞分化程度的高低：體細(xì)胞 生殖細(xì)胞 受精卵8.細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的區(qū)別和聯(lián)系：,一個或一種細(xì)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(dá),細(xì)胞的分化、衰老、凋亡和癌變,胚胎,組織和器官,細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)目增多；細(xì)胞生長導(dǎo)致細(xì)胞

3、體積增大；細(xì)胞分化導(dǎo)致細(xì)胞種類增多。,持久性,細(xì)胞分裂與細(xì)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(xì)胞分裂是細(xì)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(xì)胞種類增多,細(xì)胞數(shù)目增多,發(fā)生在整個生命過程中,從受精卵開始,細(xì)胞分化后，其全能性降低；高度分化的細(xì)胞一般不再具有分裂能力。,細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)（根本原因）是基因的選擇性表達(dá)，所以同一生物體不同類型的細(xì)胞內(nèi)DNA相同，mRNA

4、和蛋白質(zhì)不同。但準(zhǔn)確地說，大多數(shù)mRNA和蛋白質(zhì)相同，部分不同。這是因?yàn)榉只?xì)胞基因組表達(dá)的基因可分為以下兩種類型。1.管家基因：在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，其產(chǎn)物是維持細(xì)胞生命活動所必需的。與細(xì)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(xì)胞中選擇性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予不同細(xì)胞特異的生理功能。控制細(xì)胞分化，如胰島素基因、血紅蛋白基因等。,細(xì)胞分裂,含全套基因（包括A、B、C）,表達(dá)基因（A、C）,細(xì)胞的

5、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同,,,,表達(dá)基因（B、C）,,細(xì)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(xì)胞活動是細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化。分化的細(xì)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(xì)胞中核DNA、基因、tRNA相同，mRNA、蛋白質(zhì)不同；各種細(xì)胞均表達(dá)的基因稱為管家基因，不同細(xì)胞特異性表達(dá)的基因稱為奢侈基因。3.同一生物體內(nèi)的不同細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是細(xì)胞中mRNA不同

6、,不同的直接原因是細(xì)胞中蛋白質(zhì)不同。4.一般來說，細(xì)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(xì)胞能夠脫分化。5.并非所有干細(xì)胞都要發(fā)生分化：干細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)目。一部分細(xì)胞發(fā)生分化，成為具有特定功能的組織細(xì)胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細(xì)胞本身的自我更新。6.單細(xì)胞生物與多細(xì)胞生物分化形式的不同：單細(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)胞生物通過細(xì)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(xì)胞的全能性：1.含義： 的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成 的潛能。2.實(shí)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(xì)胞具有發(fā)育成 的能 力，說明植物細(xì)胞仍然具有全能性；實(shí)驗(yàn)表明已分化的動物體 細(xì)胞的 具有全能性。 植物細(xì)胞的全能性易表達(dá)，動物細(xì)胞的全能性表達(dá)受到限制， 但動物細(xì)胞的細(xì)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(xì)胞（高度分化）＞體細(xì)胞 ②植物體細(xì)胞＞動物體細(xì)胞 ③胚胎干細(xì)胞（全能干細(xì)胞）＞造血干細(xì)胞（多能干細(xì)胞）＞ 皮膚生發(fā)層干細(xì)胞（專能干細(xì)胞） 細(xì)胞全能性高低與分化程度呈負(fù)相關(guān)，分化程度越大，全能性 越低。5.原因：細(xì)胞含有本物種全套的 。,已經(jīng)分化,完整植株,細(xì)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(xì)胞：動物和人體內(nèi)仍保留著的少數(shù)具有 能力 的細(xì)胞。8.骨髓中的 能夠通過 ，不斷產(chǎn)生各種血 細(xì)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(xì)胞,1、同一來源的細(xì)胞形成形態(tài)、功能不同的組織細(xì)胞

10、 2、植物體細(xì)胞形成新個體3、分化的動物細(xì)胞，在一定條件下經(jīng)培養(yǎng)形成細(xì)胞群,細(xì)胞分化和全能性的判斷,,,細(xì)胞分化,全能性表達(dá),,不能體現(xiàn)細(xì)胞全能性，但動物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。,歸納：判斷細(xì)胞全能性的表達(dá)與細(xì)胞分化的依據(jù)是二者的終點(diǎn)不同，細(xì)胞分化的終點(diǎn)是組織、器官；細(xì)胞全能性表達(dá)的終點(diǎn)是完整個體。,細(xì)胞分化和全能性的比較,細(xì)胞分化不會導(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(xì)胞分化程度越高，全能性越難以表達(dá)，細(xì)胞分化程度越低，全能性就越高。,一、細(xì)胞的分化與細(xì)胞的全能性：（一）細(xì)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(dá)到最大限度。3.結(jié)果：形成不同的 。4.特點(diǎn)：普遍性、

12、 、穩(wěn)定性和 。5.意義： （1）細(xì)胞分化是生物 的基礎(chǔ)。 （2）細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向 ，有利于 提高各種生理功能的效率。6.實(shí)質(zhì)： 。7.細(xì)胞分化程度的高低：體細(xì)胞 生殖細(xì)胞 受精卵8.細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的區(qū)別和聯(lián)系：,一個或一種細(xì)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(dá),細(xì)胞的分化、

13、衰老、凋亡和癌變,胚胎,組織和器官,細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)目增多；細(xì)胞生長導(dǎo)致細(xì)胞體積增大；細(xì)胞分化導(dǎo)致細(xì)胞種類增多。,持久性,（二）細(xì)胞的全能性：1.含義： 的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成 的潛能。2.實(shí)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(xì)胞具有發(fā)育成 的能 力，說明植物細(xì)胞仍然具有全能性；實(shí)驗(yàn)表明已分化的動物體 細(xì)胞的 具有全能性。

14、 植物細(xì)胞的全能性易表達(dá)，動物細(xì)胞的全能性表達(dá)受到限制， 但動物細(xì)胞的細(xì)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(xì)胞（高度分化）＞體細(xì)胞 ②植物體細(xì)胞＞動物體細(xì)胞 ③胚胎干細(xì)胞（全能干細(xì)胞）＞造血干細(xì)胞（多能干細(xì)胞）＞ 皮膚生發(fā)層干細(xì)胞（專能干細(xì)胞） 細(xì)胞全能性高低與分化程度呈負(fù)相關(guān)，分化程度越大，全能性 越低。5.原因：細(xì)胞含有本物種全套的 。,已經(jīng)分化

15、,完整植株,細(xì)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(xì)胞：動物和人體內(nèi)仍保留著的少數(shù)具有 能力 的細(xì)胞。8.骨髓中的 能夠通過 ，不斷產(chǎn)生各種血 細(xì)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(xì)胞,1、同一來源的細(xì)胞形

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

17、同部位的細(xì)胞如人的胰島B細(xì)胞和唾液腺細(xì)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(xì)胞分化是奢侈基因選擇性表達(dá)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(xì)胞稱為干細(xì)胞。對下圖的相關(guān)敘述中，錯誤的是（ ）,A,A. a過程表示干細(xì)胞能自我更新B. b、c過程表示干細(xì)胞具有分化能力C. a、b、c過程中細(xì)胞的遺傳信息表達(dá)情 況不同D. b過程形成的細(xì)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(xì)胞，這些細(xì)胞的（ ）,A.全能性相同 B.細(xì)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(xì)胞的衰老和凋亡：,（一）細(xì)胞衰老：1、個體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系：（1）個體衰老與細(xì)胞衰老都是生物體正常的生命現(xiàn)象。（2）對于單細(xì)胞生物體來說，細(xì)胞的衰老或死亡就是個體的衰 老或死亡。（3）對于多細(xì)胞生物體來說，細(xì)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(xì)胞凋亡：1、概念： 2、類型：

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

21、 細(xì)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(xì)胞表面發(fā)生了變化。 等物質(zhì)減少，癌細(xì)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(xì)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(fù)責(zé)調(diào)節(jié) ，控制細(xì)胞生長和分裂 的進(jìn)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(jī)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(xué),病毒,原癌基因,抑癌基因,細(xì)胞周期,阻止細(xì)胞不正常的增殖,5.與分化的關(guān)系：細(xì)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(xì)胞也有。7.機(jī)理：,異常,癌細(xì)胞,8.癌癥的預(yù)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(xì)胞分裂的特征入手，人為地控制間期DNA復(fù)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(xì)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(kuò)大的患者?；?/p>

24、主要是利用抗癌劑殺死癌細(xì)胞。常用的抗癌劑包括細(xì)胞分裂抑制劑、細(xì)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(xì)胞分化、衰老、癌變過程中都有細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)的改變，但三者的原因不同，細(xì)胞分化過程中細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)改變是由于基因的選擇性表達(dá)，形態(tài)一般由球形或近似球形等變?yōu)槠渌厥庑螒B(tài)；細(xì)胞衰老過程中的細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)改變往往表現(xiàn)為細(xì)胞皺縮，原因是細(xì)胞內(nèi)水分減少；細(xì)胞癌變是由于遺傳物質(zhì)改變，細(xì)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(xì)胞癌變時會由扁平梭形變成球形。,,1.細(xì)胞分化過程中遺傳物質(zhì)未改變，只是基因選擇性表達(dá)。2.細(xì)胞全能性必須由細(xì)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(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，但全能性很高。4.目前，沒有任何實(shí)驗(yàn)證明動物細(xì)胞全能性，只是證明動物細(xì)胞核 全能性。5.原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有體細(xì)胞中，并非只存在于癌 細(xì)胞中，只不過在癌細(xì)胞中兩種基因已發(fā)生突變

26、。6.個體衰老與細(xì)胞衰老并不總是同步的,在幼年個體中有衰老的細(xì) 胞，老年個體中有新產(chǎn)生的細(xì)胞，但細(xì)胞總體衰老會導(dǎo)致個體的 衰老。7.細(xì)胞的癌變是細(xì)胞畸形分化的結(jié)果,對機(jī)體有害。8.細(xì)胞衰老和凋亡對機(jī)體的正常發(fā)育都是有利的，細(xì)胞壞死對機(jī)體 有害。9.哺乳動物紅細(xì)胞衰老時不具備“細(xì)胞核體積增大”這一特征，因 為已無細(xì)胞核。,易錯易混點(diǎn),1、如圖是與細(xì)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(xì)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(xì)胞相比，哪一個細(xì)胞的全 能性最大？ 。,細(xì)胞分裂,細(xì)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(xì)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(xì)胞有絲分裂過程中染色體組數(shù)目變化的數(shù)學(xué)模型，請?jiān)诒麍D中畫出c-f段細(xì)胞中DNA分子相對數(shù)目的變化曲線。,8,復(fù)制,（1

29、）若b細(xì)胞已經(jīng)衰老，則細(xì)胞內(nèi) 積累會導(dǎo)致“老年斑”出現(xiàn)；c細(xì)胞代表人個體發(fā)育中尾部的細(xì)胞，則發(fā)育到一定階段該細(xì)胞會凋亡的原因是 ；d細(xì)胞若是異常分化產(chǎn)生的癌細(xì)胞，則癌變的根本原因是 。 （2）b、c、d、e細(xì)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(xué)家為了探究影響細(xì)胞衰老的因素，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。一、實(shí)驗(yàn)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(xì)胞，結(jié)果如下表：,實(shí)驗(yàn)Ⅱ：分別將鼠、雞、人和龜?shù)捏w細(xì)胞在體外培養(yǎng)，結(jié)果如右上圖：,實(shí)驗(yàn)Ⅲ：將年輕人體細(xì)胞去核后與老年人細(xì)胞核融合；將老年人體細(xì)胞去核后與年輕人的細(xì)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(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是：實(shí)驗(yàn)Ⅰ：

31、 ；實(shí)驗(yàn)Ⅱ： ； 實(shí)驗(yàn)Ⅲ： 。,細(xì)胞分裂能力隨著生物體的年齡增大而減弱,細(xì)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(xì)胞分裂的最高次數(shù)越高,細(xì)胞核是決定細(xì)胞衰老的重要因素,二、細(xì)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(xì)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(dá)到“關(guān)鍵長度”，細(xì)胞增殖就結(jié)束。然而,人的骨髓細(xì)胞和癌細(xì)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(jìn)行細(xì)胞分裂而不會達(dá)到“關(guān)鍵長度”，細(xì)胞就持續(xù)增殖。細(xì)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(xì)胞活動漸趨異常。

33、（2）請指出端粒酶、端粒長度和細(xì)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(xì)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(xì)胞衰老的方法：

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