1、细胞的分化、衰老、凋亡和癌变,一、细胞的分化与细胞的全能性：（一）细胞的分化：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 的过程。2.时间：发生在整个生命过程中， 时期达到最大限度。3.结果：形成不同的 。4.特点：普遍性、 、稳定性和 。5.意义： （1）细胞分化是生物 的基础。 （2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向 ，有利于 提高各种生理功能的效率。6.实质： 。7.细胞分化程度的高低：体细胞 生殖细胞 受精卵8.细胞分裂与细胞分化的区别和联系：,一个或一种细胞,稳定性差异,不可逆性,个体发育,专门化,基因的选择性表达,细胞的分化、衰老、凋亡和癌变,胚胎
2、,组织和器官,细胞分裂导致细胞数目增多；细胞生长导致细胞体积增大；细胞分化导致细胞种类增多。,持久性,细胞分裂与细胞分化的区别和联系,保持了亲子代间遗传性状的稳定性,保证了生物体的正常发育,细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，分化程度大，分裂能力则逐渐下降,细胞种类增多,细胞数目增多,发生在整个生命过程中,从受精卵开始,细胞分化后，其全能性降低；高度分化的细胞一般不再具有分裂能力。,细胞分化的实质（根本原因）是基因的选择性表达，所以同一生物体不同类型的细胞内DNA相同，mRNA和蛋白质不同。但准确地说，大多数mRNA和蛋白质相同，部分不同。这是因为分化细胞基因组表达的基因可分为以下
3、两种类型。1.管家基因：在所有细胞中都表达的基因，其产物是维持细胞生命活动所必需的。与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。2.奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能。控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。,细胞分裂,含全套基因（包括A、B、C）,表达基因（A、C）,细胞的形态、结构和功能不同,表达基因（B、C）,细胞分化,1.受精卵发育成一个具有各种组织器官的生物体，其中重要的细胞活动是细胞分裂和细胞分化。分化的细胞是通过有丝分裂产生的，其核内遗传物质不发生改变。2.同一生物体内的不同细胞中核DNA、基因、tRNA相同，mRNA、蛋白质不同
4、；各种细胞均表达的基因称为管家基因，不同细胞特异性表达的基因称为奢侈基因。3.同一生物体内的不同细胞形态、结构和功能不同的根本原因是细胞中mRNA不同,不同的直接原因是细胞中蛋白质不同。4.一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体状态、人工条件下，高度分化的细胞能够脱分化。5.并非所有干细胞都要发生分化：干细胞分裂增加细胞数目。一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。6.单细胞生物与多细胞生物分化形式的不同：单细胞生物的细胞分化不表现为细胞间的差异，而是在生活史中有规律地发生形态和生理上的阶段性变化。多细胞生物通过细胞分化形成特定形态、结
5、构和功能的组织和器官。,（二）细胞的全能性：1.含义： 的细胞,仍然具有发育成 的潜能。2.实例：植物组织培养、动物克隆技术等。3.全能性差异：高度分化的植物细胞具有发育成 的能 力，说明植物细胞仍然具有全能性；实验表明已分化的动物体 细胞的 具有全能性。 植物细胞的全能性易表达，动物细胞的全能性表达受到限制， 但动物细胞的细胞核仍具有全能性。4.全能性大小比较： 受精卵（未分化）精子或卵细胞（高度分化）体细胞 植物体细胞动物体细胞 胚胎干细胞（全能干细胞）造血干细胞（多能干细胞） 皮肤生发层干细胞（专能干细胞） 细胞全能性高低与分化程度呈负相关，分化程度越大，全能性 越低。5.原因：细胞含有
6、本物种全套的 。,已经分化,完整植株,细胞核,完整个体,遗传物质,6.条件：离体；无菌；营养和激素；适宜外部条件光照、温 度、pH等。7.干细胞：动物和人体内仍保留着的少数具有 能力 的细胞。8.骨髓中的 能够通过 ，不断产生各种血 细胞。通过 可以有效地治疗白血病。,分裂和分化,骨髓移植,增殖和分化,造血干细胞,1、同一来源的细胞形成形态、功能不同的组织细胞 2、植物体细胞形成新个体3、分化的动物细胞，在一定条件下经培养形成细胞群,细胞分化和全能性的判断,细胞分化,全能性表达,不能体现细胞全能性，但动物细胞的细胞核具有全能性。,归纳：判断细胞全能性的表达与细胞分化的依据是二者的终点不同，细胞
7、分化的终点是组织、器官；细胞全能性表达的终点是完整个体。,细胞分化和全能性的比较,细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性；一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性就越高。,一、细胞的分化与细胞的全能性：（一）细胞的分化：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 的过程。2.时间：发生在整个生命过程中， 时期达到最大限度。3.结果：形成不同的 。4.特点：普遍性、 、稳定性和 。5.意义： （1）细胞分化是生物 的基础。 （2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向 ，有利
8、于 提高各种生理功能的效率。6.实质： 。7.细胞分化程度的高低：体细胞 生殖细胞 受精卵8.细胞分裂与细胞分化的区别和联系：,一个或一种细胞,稳定性差异,不可逆性,个体发育,专门化,基因的选择性表达,细胞的分化、衰老、凋亡和癌变,胚胎,组织和器官,细胞分裂导致细胞数目增多；细胞生长导致细胞体积增大；细胞分化导致细胞种类增多。,持久性,（二）细胞的全能性：1.含义： 的细胞,仍然具有发育成 的潜能。2.实例：植物组织培养、动物克隆技术等。3.全能性差异：高度分化的植物细胞具有发育成 的能 力，说明植物细胞仍然具有全能性；实验表明已分化的动物体 细胞的 具有全能性。 植物细胞的全能性易表达，动物
9、细胞的全能性表达受到限制， 但动物细胞的细胞核仍具有全能性。4.全能性大小比较： 受精卵（未分化）精子或卵细胞（高度分化）体细胞 植物体细胞动物体细胞 胚胎干细胞（全能干细胞）造血干细胞（多能干细胞） 皮肤生发层干细胞（专能干细胞） 细胞全能性高低与分化程度呈负相关，分化程度越大，全能性 越低。5.原因：细胞含有本物种全套的 。,已经分化,完整植株,细胞核,完整个体,遗传物质,6.条件：离体；无菌；营养和激素；适宜外部条件光照、温 度、pH等。7.干细胞：动物和人体内仍保留着的少数具有 能力 的细胞。8.骨髓中的 能够通过 ，不断产生各种血 细胞。通过 可以有效地治疗白血病。,分裂和分化,骨髓
10、移植,增殖和分化,造血干细胞,1、同一来源的细胞形成形态、功能不同的组织细胞 2、植物体细胞形成新个体3、分化的动物细胞，在一定条件下经培养形成细胞群,细胞分化和全能性的判断,细胞分化,全能性表达,不能体现细胞全能性，但动物细胞的细胞核具有全能性。,归纳：判断细胞全能性的表达与细胞分化的依据是二者的终点不同，细胞分化的终点是组织、器官；细胞全能性表达的终点是完整个体。,1、同一生物不同部位的细胞如人的胰岛B细胞和唾液腺细胞，下 列结构或物质是否相同？ 染色体 DNA 基因 mRNA 蛋白质2、（2009山东卷，2）细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是（ ） A.血红蛋白基因
11、 B.ATP合成酶基因 C.DNA解旋酶基因 D.核糖体蛋白基因3.（2008江苏卷，6）动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是（ ）,A,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,D,4.如图表示同一人体内的几种正常细胞，这些细胞的（ ）,A.全能性相同 B.细胞器的种类和数量相同C.基因组成相同 D.mRNA的种类和数量相同,C,二、细胞的衰老和凋亡：,（一）细胞衰老：1、个体衰老与细胞衰老的关系：（1）个体衰老与细胞衰
12、老都是生物体正常的生命现象。（2）对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰 老或死亡。（3）对于多细胞生物体来说，细胞的衰老和死亡不等于个体的 衰老和死亡。2、衰老的特征：皱纹、头发花白、老年斑等。（二）细胞凋亡：1、概念： 2、类型： （1）个体发育中细胞的编程性死亡； （2）成熟个体中细胞自然更新； （3）被病原体感染的细胞的清除。3、细胞凋亡与细胞坏死不同： 细胞坏死是受不利因素影响的病理性死亡；细胞凋亡是正常 状态下的生理性死亡。,细胞凋亡和细胞坏死,基因,程序,性,不利,有利,被动性,有害,三、细胞癌变1.概念：受致癌因子的作用，细胞中 发生变化，成为不 受 控制的、连续进
13、行分裂的 细胞。2.主要特征 （1）适宜条件下，能够 。 （2） 发生了改变，通常形态变成 形。 （3）癌细胞表面发生了变化。 等物质减少，癌细胞之间 显著降低，容易分散和转移。3.致癌因子：大致分为 致癌因子、 致癌因子、 致癌因子三类。4.细胞癌变的原因： （1）致癌因子使 和 发生突变。 （2）原癌基因主要负责调节 ，控制细胞生长和分裂 的进程；抑癌基因主要是 。癌症 就是一系列原癌基因与抑癌基因的突变逐渐积累的结果。,遗传物质,机体,恶性增殖,无限增殖,形态结构,糖蛋白,黏着性,球,物理,化学,病毒,原癌基因,抑癌基因,细胞周期,阻止细胞不正常的增殖,5.与分化的关系：细胞癌变是 分化
14、的结果。6.癌基因位置：不只存在于 体内，正常的细胞也有。7.机理：,异常,癌细胞,8.癌症的预防、诊断与治疗：,治疗目前用于肿瘤治疗的主要手段有手术、放疗、化疗。手术冶疗就是直接切除癌肿块。放疗和化疗是从癌细胞分裂的特征入手，人为地控制间期DNA复制或有关蛋白质合成。放疗是使用高能X射线或射线集中照射患病部位，杀死癌细胞，这里利用的是射线对DNA的损伤作用。放射性疗法不适于病灶范围已经扩大的患者。化疗主要是利用抗癌剂杀死癌细胞。常用的抗癌剂包括细胞分裂抑制剂、细胞增殖蛋白合成抑制剂等。多种抗癌剂混合使用往往可以获得较好的疗效。,能力提升 在细胞分化、衰老、癌变过程中都有细胞形态、结构的改变，
15、但三者的原因不同，细胞分化过程中细胞形态、结构改变是由于基因的选择性表达，形态一般由球形或近似球形等变为其他特殊形态；细胞衰老过程中的细胞形态、结构改变往往表现为细胞皱缩，原因是细胞内水分减少；细胞癌变是由于遗传物质改变，细胞形态往往由特殊形态转变为其他形态，如成纤维细胞癌变时会由扁平梭形变成球形。,1.细胞分化过程中遗传物质未改变，只是基因选择性表达。2.细胞全能性必须由细胞发育成完整个体才能体现，若发育成某个 器官不叫全能性。3.精子、卵细胞是高度分化的细胞，但全能性很高。4.目前，没有任何实验证明动物细胞全能性，只是证明动物细胞核 全能性。5.原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中，并
16、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。6.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，但细胞总体衰老会导致个体的 衰老。7.细胞的癌变是细胞畸形分化的结果,对机体有害。8.细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的，细胞坏死对机体 有害。9.哺乳动物红细胞衰老时不具备“细胞核体积增大”这一特征，因 为已无细胞核。,易错易混点,1、如图是与细胞增殖和分化有关的图解，据图回答下列问题：,（1）甲图A表示的是 过程，B表示的是 过程。 乙图处于有丝分裂的 期。（2）甲图中b、c、d、e具有相同的 。（3）甲图中，若e能合成血红蛋白，则b、
17、c、d都 （不能 或能）合成，其主要原因是 。（4）若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体， 说明d具有 性。（5）甲图中的a、b、c、d、e这五个细胞相比，哪一个细胞的全 能性最大？ 。,细胞分裂,细胞分化,后,遗传信息或染色体数,不能,控制合成血红蛋白的基因处于关闭状态,全能,a,（6）乙图中细胞有染色体 条，和两条染色体是经过分 裂间期 形成的。（7）丙图是某生物细胞有丝分裂过程中染色体组数目变化的数学模型，请在丙图中画出c-f段细胞中DNA分子相对数目的变化曲线。,8,复制,（1）若b细胞已经衰老，则细胞内 积累会导致“老年斑”出现；c细胞代表人个体发育中尾部的细胞，则发育
18、到一定阶段该细胞会凋亡的原因是 ；d细胞若是异常分化产生的癌细胞，则癌变的根本原因是 。 （2）b、c、d、e细胞不同的根本原因是 （物质）不同，直接原因是 （物质）不同。,色素,基因控制的程序性死亡,原癌基因和抑癌基因突变,mRNA,蛋白质,2.科学家为了探究影响细胞衰老的因素，进行了如下实验。一、实验：分别在相同的条件下，体外培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表：,实验：分别将鼠、鸡、人和龟的体细胞在体外培养，结果如右上图：,实验：将年轻人体细胞去核后与老年人细胞核融合；将老年人体细胞去核后与年轻人的细胞核融合，分别在体外培养，结果前者不分裂，后者旺盛分裂。,（1）每个实验可
19、以得出的结论是：实验： ；实验： ； 实验： 。,细胞分裂能力随着生物体的年龄增大而减弱,细胞分裂次数与物种的特异性有关，一般来讲，寿命越大的物种体细胞分裂的最高次数越高,细胞核是决定细胞衰老的重要因素,二、细胞衰老可能与端粒截短有关，每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA即端粒。人体细胞分裂的次数与特异性染色体端粒的长短有关。随着每一次分裂，端粒的长度都要缩短一些，一旦达到“关键长度”，细胞增殖就结束。然而,人的骨髓细胞和癌细胞，在端粒酶的作用下,会伸长已缩短的染色体末端。因此,这些染色体就能快速地进行细胞分裂而不会达到“关键长度”，细胞就持续增殖。细胞衰老可能是在端粒DNA序列“截短”后
20、，端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。（2）请指出端粒酶、端粒长度和细胞分裂次数的关系： 。（3）癌症发病的原因是原癌基因在致癌因子的作用下转变为癌基因。请结合端粒的有关知识,指出癌基因使细胞无限增殖的可能途径： 。（4）请利用上述材料描述两种延缓细胞衰老的方法： 。,端粒酶可使端粒伸长，于是细胞可继续分裂,癌基因指导合成端粒酶，端粒酶使已缩短的染色体末端伸长（即修复端粒）,从而使染色体不会达到“关键长度”，细胞就持续增殖,利用基因工程对产生端粒酶基因进行修饰,使之在部分或全部细胞中表达高活性的端粒酶用脂质体包裹高活性端粒酶导入到某些细胞中去，延缓其细胞衰老 利用蛋白质工程修饰已有的端粒酶使其保持高活性 使用酶激活剂等,细胞分裂、分化和癌变的关系,细胞分裂、分化与生长发育的关系：,
