第7讲细胞的分化癌变和衰老

第一部分生命的基础第7讲细胞的分化、癌变和衰老一、考点内容全解（一）本课时考什么细胞生长到一定的时期受到细胞体积增大而相对表面积减少的制约，进入到分裂状态。绝大多数生物个体发育都是从一个受精卵开始的，按下列方式进入到其后的生命活动状态：（二）考点例析[例1]细胞分化达到最大限度的时期是A．受精卵时期B．胚胎时期C．有丝分裂时期D．细胞的增殖时期[精析]细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象。在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化。细胞分化是一个渐变过程，是一种特久的稳定变化，这与细胞分裂不同，因其不具有周期性，是不可逆的。一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵)，细胞分裂只能繁殖出许多相同的细胞，只有经过细胞的分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体。故而在胚胎时期是细胞分化最旺盛的时期。[答案]B[同类变式]癌细胞通常是由正常细胞的基因发生改变后形成的。癌细胞的特性包括细胞的无休止和无序的分裂，并有侵袭性(向周围组织浸润)和转移性。如右图所示：在过去的几十年中出现了多种治疗癌症的方法，主要包括手术治疗、放疗、化疗、激素治疗、基因治疗和免疫治疗等。请回答下列一组有关癌症及其治疗的问题。（1）通常能够引起基因改变的因素可能有。(填写序号)[来源:学科网ZXXK]A．紫外线B．甘油C．肝炎病毒D．煤焦油及其衍生物苯E．葡萄糖F．尼古丁G．丙酮酸H．核辐射（2）上述因素使正常细胞中的由状态转变成状态，从而导致癌变的发生。（3）化疗时采用的烷化剂如二氯甲二乙胺能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA分子复制的酶与DNA的相互作用。此类药品作用于癌细胞周期的期。化疗还可以采用其他药物，如5—氟尿嘧啶，它的结构与尿嘧啶非常相似，可以干扰DNA复制以及合成。（4）放疗是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞的一种方法。放疗与化疗相比，对患者全身正常细胞影响较小的是。（5）研究人员从人体的DNA中筛选克隆出内皮抑素基因，将此基因转移到双歧杆菌中，使其能够正常表达。用这样得到的双歧杆菌制成口服制剂，此制剂可以用于抑制癌症。在这种药物用于临床治疗之前，应该先进行动物实验，以确定制剂对机体内重要脏器的安全性。写出简要的实验设计方案。实验材料：转基因双歧杆菌口服制剂；健康鼠4只，性别、体重如下表所示：代号甲乙丙丁性别雌雄雌雄体重78g76g[来源:学§科§网Z§X§X§K]99g101g实验设计：①第一步：将实验鼠分为实验组、对照组，其中-----------为实验组，--------为对照组。(填写代号)②第二步：----------------------------。③第三步：饲养相同时间后，分别解剖观察实验组、对照组的鼠，检查重要脏器发生病变情况。[精析]人体细胞发生癌变对人类的健康构成严重威胁，也是人类关注的热点问题，本题围绕癌变的概念、原因、机理、癌细胞的特点以及治疗癌症的方法、原理、治疗过程的评价和相关的实验设计，全面考查学生的知识掌握情况以及运用知识分析问题、解决问题的能力。癌细胞是一种不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞，它是由正常细胞受到致癌因子的作用，使正常细胞中的原癌基因由抑制状态转化成激活状，导致细胞不能正常地完成细胞分化的结果。致癌因子通常包括物理致癌因子，如电离辐射、X射线；化学致癌因子，如砷、苯、焦油等；生物致癌因子，如150多种病毒。根据癌变的机理，人们在治疗癌症时常采用化学疗法与物理疗法，它们的机理分别是阻止癌细胞的增殖及杀死癌细胞。癌细胞在增殖过程中，必须经过DNA的复制，因此化疗时常通过化学药物抑制或阻止癌细胞的DNA复制，某些药物还可干扰癌细胞中RNA与蛋白质的合成。但化疗有明显的缺陷．即化学物质抑制癌细胞增殖的同时对正常细胞的分裂也会产生不利的影响。放疗即通过放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞。因此，放疗对患者全身正常的细胞影响小。任何一种药物在用于临床之前，均应该先进行动物实验以确定该制剂对机体内重要脏器的安全性，在动物实验中要设计实验组与对照组，要遵循单—变量因子原则，同时又要保证实验组与对照组的动物能够进行基本的新陈代谢，完成生长与发育，以免实验动物在中途死亡而使实验失败。[答案](1)A、C、D、F、H(2)原癌基因抑制激活(3)间RNA和蛋白质(4)放疗(5)①甲与丁(乙与丙)乙与丙(甲与丁)②每日为小鼠提供相同的食物、水；给实验组定时服用双歧杆菌制剂，同时给对照组服用等量的水[特别提示]本题的阅读量大，要从众多信息中发掘解题线索，即具有收集和处理信息的能力也往往成为考查学生素质的一种标志。本题中重点要抓住癌细胞的特点和常规实验要求进行。二、能力提升技巧[来源:学科网]本部分内容与人体健康密切相关，主要是要能从提供的信息提取有用的信息。并能针对癌细胞的特点解释或制定相应的治疗措施。1.从癌细胞分裂的特征入手，治疗的选择应为控制间期DNA复制或蛋白质合成。而预防癌症的主要方法则是尽量避免接触有可能诱发原癌基因激活的致癌因子。2.对最新科技成就的关注：本部分内容是新教材的一大特色：注重理论与实际的结合，培养收集和处理信息的能力和获取新知识的能力。这类试题往往题干很长，但基本原理并不复杂，有起点高落点低的特点。平和的心态是取胜的法宝。[例2]2002年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。下图示癌细胞内的相关变化和及某种药物治疗导致癌细胞死亡的过程．请回答下列问题：(1)细胞的衰老和死亡是一种正常的生命观象。下列属于衰老红细胞特征的是①水分减少，细胞萎缩②新陈代谢的速度减慢③某些酶的活性降低④呼吸速率上升⑤色素积累增多⑥细胞的呼吸速率减慢⑦细胞核体积增大⑧细胞膜的通透性改变A．①②③④⑤⑥B．①②③⑤⑥⑦⑧C．①②③⑥⑧D．①②③④⑤⑧(2)人的受精卵开始分裂，逐渐形成大量功能不同的细胞，从分子水平看，这是的结果。[来源:学科网](3)人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，从细胞水平看，这是由于。(4)后来的科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类：一类是控制细胞死亡；另一类是启动或促进细胞死亡。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，就会患病，如癌症、艾滋病等。请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。[精析]细胞的衰老和死亡是一种正常的生命现象，如何延缓细胞的衰老是人们关注的热点之一。本题围绕细胞的衰老、死亡及基因调控的知识，考查学生从材料中提取信息、解释有关现象及解决有关问题的能力。(1)衰老的细胞一般具有以下5项特征：1．在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速度减慢；Ⅱ．衰老的细胞内，有些酶的活性降低；Ⅲ．细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累；Ⅳ．衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，颜色加深；V．细胞膜通透性功能改变。根据上述特征可判断①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，由于衰老的红细胞没有细胞核，也不含有色素，因此，还应除去⑤⑦，故选C。(2)人的受精卵分裂，逐步形成大量的功能不同的细胞，这些功能不同的细胞表现出来的形态特征或生理特性是由不同的基因控制的，而由受精卵分裂产生的体细胞中遗传物质相同，基因也相同，因此从分子水平看，是基因选择性表达的结果。(3)人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，尾是由许多细胞构成的。那么尾哪里去了呢?从细胞水平看，这是由于组成尾的细胞在胚胎发育过程中进行了程序性死亡。(4)根据科学家们的研究，我们知道人类的癌症、艾滋病等就是由于该死亡的细胞没有死亡，而不该死亡的细胞大批死亡所形成的病患。根据“程序性细胞死亡”的理论，我们对癌症、艾滋病的治疗可进行下列设想：首先找到与癌症、艾滋病相关的所有调控基因，分析其功能。然后，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，就可以让癌细胞加速自杀死亡，从而达到治疗癌症的目的。同时，提高免疫细胞的生命力，以达到根治爱滋病的目的。[答案]见精析。.[例3](2002年广东题)2001年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家。这三位科学家发现了调控细胞周期的一系列基因，以及相关的酶和蛋白质。这项工作对肿瘤研究等领域产生了重大影响。请回答下列问题：(1)同种生物不同类型细胞之间的细胞周期持续时间有差异。蛙胚卵裂期动物半球细胞的细胞周期持续时间比植物半球细胞的------。(2)测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时，通常需要考虑温度因素。这是因为--------。(3)有人称恶性肿瘤为细胞周期病，其根据是调控细胞周期的基因发生---------，导致细胞周期失控，癌细胞无限增殖。(4)治疗恶性肿瘤的途径之一，是用药物抑制---------的合成，从而将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期。如用药物抑制纺锤体的形成，则癌细胞的细胞周期将阻断在------期。[精析]不同生物及同一生物的不同细胞，细胞周期所需时间的长短不同，蛙胚卵裂期，动物半球细胞分裂得快，植物半球分裂得慢，所以动物半球细胞的细胞周期时间短；细胞分裂是在一系列酶的作用下完成的，酶的活性受到温度的影响，因此，测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时，通常需要考虑温度因素；恶性肿瘤表现为细胞无限增殖，从基因角度考虑则是由于基因突变；现在对癌症晚期病人所采用的“放疗”，“化疗”则是通过物理、化学因素影响细胞分裂，对于绝大多数药物则是抑制DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，从而使癌细胞停留在分裂间期，若用药物抑制细胞纺锤体的形成，则细胞停留在分裂期。[来源:学科网ZXXK][答案](1)短(2)细胞周期受酶的影响，酶的活性受温度的影响(3)突变(4)DNA的复制和有关蛋白质分裂三、基础能力测试1.在细胞分化过程中，遗传物质将A.发生改变B．部分改变C．不改变D．是随机的2.检测某一植物组织细胞，发现分解有机物缓慢，酶的催化效率极低。则该细胞正在A.分化B．分裂C．衰老D．癌变3.癌细胞形成的根本原因是A．物理致癌因子的刺激B．化学致癌因子的刺激C．病毒致癌因子的刺激D．细胞内原癌基因的激活4.动物体内各种类型的细胞中具有最高全能性的细胞是A.皮肤生发层细胞B．胚胎干细胞C．肝细胞D．生殖细胞5.大剂量电离辐射使动物产生放射病，其原因是①细胞膜被破坏②破坏催化基本代谢过程的酶③杀死了消化道中的共生细菌，从而导致一些种类的维生素供应不足④破坏DNA，干扰细胞增殖A.①②B．③④C．①②③D．①②③④6.能克服有性杂交的不亲和性的技术是A．组织培养B．细胞融合C．动物胚胎移植D.克隆技术7.与人类和动植物的寿命直接相关的细胞变化是A．细胞增殖B．细胞分化C．细胞衰老D．细胞癌变8.皮肤癌一般发生于皮肤哪一层细胞的哪一时期A．表皮细胞有丝分裂期B．生发层细胞有丝分裂S期C．真皮细胞有丝分裂G1期D．生发层细胞有丝分裂G2期四、潜能挑战测试9．下列哪一种恶性肿瘤在人类中发生的平均年龄较小A．胃癌B．肝癌C．膀胱癌D．白血病10．根据下图回答（1）①→②、①→④的过程叫做----------。（2）①→③的过程叫做---------。（3）③→⑤的过程叫做---------。（4）组成②、③、④的细胞的、、不同，因此它属于不同的。（5）①→④所示各组细胞群中，具有分裂能力的是标号所示细胞群。（6）据图分析，该细胞应为细胞，细胞的全能性主要是指细胞结构中的具有全能性。（7）将①中的两个细胞分离开，并置于试管内的培养基上培养，经等过程也发育为一个生物新个体，这种技术称为。[来源:学_科_网Z_X_X_K]11.动物的淋巴细胞(脾细胞)虽然能够合成特异性抗体，但可惜它不能够在体外繁殖，所以始终只是一份“自身之物”，没有多大作为