专题五细胞的生命历程

高二生物学业水平考试复习学案（制作：张亚均审核：高二生物组使用：2010年12月）专题五细胞的增殖、分化、衰老和凋亡一．知识体系二．考点链接1．细胞周期（1）具有细胞周期的前提条件：①连续分裂的细胞②具有分裂能力的细胞注意：早期胚胎细胞具有较强的分裂能力，细胞分裂能力与细胞分化程度成反比，成熟的细胞一般不分裂，不具分裂能力。减数分裂不具有细胞周期。（2）细胞周期的两个阶段及表示方法①两个阶段分裂间期是细胞周期的开始，经历的时间长，占细胞周期的90%~95%。（因此光镜下间期细胞多）主要变化：DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。分裂期占细胞周期的5%~10%，经历的时间短。是一个连续的过程，人为的分为：前期、中期、后期和末期。②a.常规表示方法（扇形图、直线图、曲线图）b.柱形图表示方法应用细胞的生命历程形成举例皱缩正常变形细胞癌变细胞增殖细胞分化细胞衰老失控变形无丝分裂有丝分裂减数分裂蛙的红细胞细胞周期分裂期分裂间期有性生殖细胞定义特征致癌因子定义特点细胞的全能性细胞工程主要特征假说机制细胞凋亡乙甲abcd方法一分裂间期方法二分裂期4n2n分裂间期分裂期核DNA的数量变化时间方法三0★B组DNA含量在2C~4C之间，说明细胞正处于复制DNA时期；C组细胞中的DNA已经加倍说明细胞处于分裂期。（3）为了便于观察细胞的有丝分裂过程中各个时期的特征：一般选用细胞周期时间相对短些，且分裂间期/分裂期的比值较小的一组实验材料。2．有丝分裂完成下表（体细胞核中染色体数为2N，DNA数为2n为例）时期间期分裂期前期中期后期末期分裂相主要特征DNA分子的复制和有关蛋白质的合成染色质→染色体纺锤丝→纺锤体核仁解体、核膜消失着丝点排在赤道板上（数目和形态最清晰）着丝点分裂，姐妹染色单体分开变成子染色体，在纺锤体的牵引下移向两极染色体解螺旋成染色质，纺锤体消失，出现细胞板，核膜、核仁（植物细胞出现细胞板）染色体行为变化复制出现排板分裂平均分配染色体数目变化2N2N2N4N2NDNA的数目变化2n→4n4n4n4n4n→2n染色单体的数目变化0→4n4n4n00同源染色体的数目变化NNN2NN染色体组的数目变化22242应用治疗癌症诱变育种多倍体育种观察染色体数目和形态的最佳时期∕破坏植物细胞中的高尔基体，可以形成多核细胞或多倍体细胞注意：★卵裂期细胞总体积略有减小或基本不变，每个细胞的体积是减小的。此时，细胞中的有机物的总量减少，但种类增多。★研究间期的DNA分子的复制和蛋白质合成的的时期所用的方法可以用同位素示踪法★染色体、染色单体、DNA的数量有一定的相关性当有染色单体存在时，染色体：染色单体：DNA=1：2：2当无染色单体时，染色体：DNA=1：1从以上数目的相关性，可以说明染色体是DNA的载体。★对某二倍体生物，体细胞有丝分裂各个时期都有同源染色体存在，只不过未发生联会、四分体、分离等现象。★若某生物体细胞基因型为AaBb（两对同源染色体），则在有丝分裂后期发生的是复制后形成的姐妹染色单体分开而形成的子染色体的分离，（在不考虑基因突变的情况下）发生的是A与A、a与a、B与B、b与b相同基因的分离，所以形成的子细胞的遗传物质没有改变。假设某二倍体生物的基因型为AaBb（两对同源染色体）试出有丝分裂各时期的基因型的变化细胞数2C2C~4C4CDNA相对含量（C）ABCABC细胞数2C4CDNA相对含量（C）间期前期中期后期末期AaBb→AAaaBBbbAAaaBBbbAAaaBBbbAAaaBBbbAaBb★处于不断分裂状态的细胞，易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变，如：植物组织培养过程中突变体的出现以及人们在愈伤组织时期对其用射线处理，均会获得较好的效果。★动物细胞培养利用的原理就是细胞增殖，其主要增殖方式为有丝分裂（有的是无丝分裂）。分为两大过程：原代培养和传代培养。3．植物细胞与动物细胞有丝分裂的区别名称项目不同点相同点前期纺锤体形成末期子细胞的分开1间期、中期后期的变化情况相同2染色体都要经过自我复制，然后平均的分配到两个子细胞的核中，使每个子细胞具有一套数目和形状完全相同的染色体。植物细胞细胞两极发出纺锤丝，形成纺锤体。在赤道板部分出现细胞板并由中央向四周扩展形成细胞壁。动物细胞由已经复制的，移向两极的两组中心粒发出星射线，形成纺锤体。分隔成两个细胞不形成细胞板，而是细胞中部的细胞膜内陷缢裂成两个细胞★细胞分裂与细胞器动、植物细胞有丝分裂过程的区别表现在两个阶段：这两个阶段与两种细胞器密切相关：前期：纺锤体的形成方式不同——动物细胞有中心体参与末期：细胞的分裂方式不同——植物细胞有高尔基体参与。4．在坐标图中画出有丝分裂过程中相关量的变化①核DNA的数量变化曲线②染色体的数量变化曲线③每条染色体上DNA的数量变化曲线5．细胞分裂、细胞生长、细胞分化和细胞癌变的关系（1）细胞分裂：是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。（2）细胞生长：多细胞生物体的生长包括细胞数目的增加和细胞体积的增大两个方面。细胞分裂和细胞生长都是生物体生长的细胞学基础。（3）细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生后代，在形态、结构和生理功能发生稳定性差异的过程。一般情况下是不可逆的。实质：基因的选择性表达。是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。（4）细胞癌变：是受致癌因子的作用，使细胞连续分裂从而超过最高分裂次数无限增殖的现象。如：体外传代培养的细胞部分可以克服细胞寿命的自然极限，获得不死性。（5）四者之间的联系：①细胞分裂是细胞分化的基础②仅有细胞分裂和生长，而没有细胞分化，生物体不能正常的生长发育③细胞的正常分化能抑制细胞癌变，细胞癌变是细胞的畸形分化（6）细胞分裂与细胞分化的比较细胞分裂细胞分化4n2n间期前期中期后期末期核DNA的数量变化时期04n2n间期前期中期后期末期染色体的数量变化时期04n2n间期前期中期后期末期每条染色体上DNA的数量时期0原因①细胞表面积和体积发展不平衡②细胞核与细胞质发展不平衡③增殖的需要基因的选择性表达结果生成相同的细胞生成不同的细胞意义①促进多细胞个体形成、生长和发育的需要②单细胞生物形成新个体的需要①组织、器官的形成与完整②组织、器官的修复特性①局部性②周期性①稳定性差异②不可逆性（一般情况下）③渐变性注：★细胞分裂和细胞分化细胞内的遗传物质没有发生改变。分化必须建立在分裂的基础上，即分化必然伴随着分裂，但分裂的细胞不一定就分化。分化程度越高，分裂的能力也就越差。如胚胎干细胞在体外培养的条件下，就可以增殖而不发生分化。★植物组织培养利用了离体条件下的外植体的脱分化和再分化。★不同的组织器官中执行不同的功能，是基因选择性表达的结果。★胚胎干细胞是研究体外细胞分化的理想材料，在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入诱导因子，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供有效的手段。6．细胞的凋亡、坏死与癌变的比较细胞凋亡细胞坏死细胞癌变与基因的关系是基因控制不受基因控制受基因突变控制细胞膜的变化内陷破裂糖蛋白等减少，黏着性降低形态变化细胞变圆、与周围细胞脱离细胞外型不规则变化呈球形影响因素受严格的由遗传机制决定的程序性调控电、热、冷、机械等不利因素影响分为物理、化学和病毒致癌因子对机体的影响对机体有利对机体有害对机体有害注：★细胞凋亡和细胞坏死遗传物质没有发生改变，但癌变时却发生了遗传物质的改变。★动物细胞培养过程中，癌细胞没有接触抑制现象。★原癌基因与抑癌基因不是简单的相互拮抗。★癌症的治疗：手术切除、化疗和放疗（其中放疗副作用相对较小），单克隆抗体（借助于单克隆抗体的导向作用，将药物定向带到癌细胞所在的位置。优点：在原位杀死癌细胞，但不损伤正常细胞，又减少了剂量）7．细胞的全能性（1）理论基础：体细胞都是由受精卵有丝分裂的后代细胞，具有与受精卵相同的遗传物质，即具有本物种特有的全套遗传物质，具有完成个体发育所需要的全部基因，因而活的细胞都具有发育成完整个体的潜能。（2）生物体细胞不能完全表达其全能性（3）离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜外界条件下，细胞才能表现其全能性（4）植物细胞的全能性容易表现，动物体细胞核的全能性也较易表现。（5）受精卵细胞的全能性最大，其次是生殖细胞；再次是体细胞；植物细胞〉动物细胞（6）细胞全能性是植物细胞工程和动物克隆的理论基础（7）基因工程中受精卵作为受体细胞的原因：利用的是它的全能性最高（8）胚胎干细胞是全能干细胞三．题型探究与高考链接【例2】（06·江苏）菠菜根的分生区细胞不断分裂使根向远处生长，在分裂过程中不．会出现的是A．细胞分裂间期，中心体的两个中心粒各自产生一个新的中心粒B．细胞分裂中期，染色体形态较固定、数目较清晰细胞分裂间期分裂期细胞周期十二指肠细胞13.51.815.3肿瘤细胞18.00.518.5C．细胞分裂前期，核膜和核仁逐渐消失D．细胞分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成【解】菠菜属于高等植物，所以其细胞中不会含有中心体，则在间期不会出现中心粒的复制。此外特殊的就是植物细胞在有丝分裂末期会形成细胞板，即新的细胞壁，此过程与高尔基体有关。故本题答案为A。【例3】（06·广东）癌症是严重威胁人类健康的疾病之一。引起细胞癌变的内在因素是A．细胞中酪氨酸酶活性降低B．致癌因子激活原癌基因C．长期受到电离辐射或X射线照射D．霉变或熏制食物中所含有的致癌物质【解】细胞癌变的根本原因是细胞内的原癌基因从抑制状态变为激活状态，即是细胞癌变的内因；而致癌因子的作用是外因，C属于物理致癌因子，D属于化学致癌因子，故C、D错误，B项正确；酪氨酸酶活性降低，将使黑色素的合成出现障碍，导致白化病或老年人出现白发，A项错误；故本题答案为B。【例4】(07·江苏)对于多细胞生物而言，下列有关细胞生命历程的说法正确的是A．细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变B．细胞癌变是所有细胞都要经历的一个阶段C．细胞衰老时细胞呼吸的速率减慢D．细胞死亡是细胞癌变的结果【解】细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞死亡是所有细胞都要经历的阶段，细胞癌变是某些细胞原癌基因激活所致的。故本题答案为C。【例5】(07·广东)鼻咽癌是种族差异非常明显的恶性肿瘤，我国南方几省特别是珠江三角洲地区的鼻咽癌发病率居全球首位。下列关于鼻咽癌发病诱因及防治方法的叙述，正确的是A．食用咸鱼过多有可能是诱发鼻咽癌的重要因素B．致癌相关基因在家族中的稳定遗传可能是鼻咽癌高危家族存在的原因C．细胞膜上糖蛋白增加，导致癌细胞易发生转移D．鼻咽癌的化疗主要是利用药物作用于癌细胞周期的间期【解】腌制食品含有亚硝酸盐，亚硝酸盐为致癌因子。鼻咽癌高危家族存在致癌相关基因并能稳定遗传。化疗利用药物抑制DNA复制。而癌变的细胞其细胞膜表面的糖蛋白减少，导致癌细胞易扩散和转移。故本题答案为ABD。本题答案为C。【例7】（07·山东）近期统计数据显示，癌症已经成为我国城乡居民的首要死因。请根据提供法的材料回答问题：（1）体外分别培养某癌细胞和正常体细胞，图中代表癌细胞生长曲线的是。在体内，癌细胞可能侵袭周围正常组织，说明癌细胞具有的特性。（2）细胞癌变后，膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为，引起机体的免疫应答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是。（3）端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶的活性有关，请完成下面的探究实验：实验目的：探究端粒酶与细胞癌变的关系。实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。实验步骤：①______________________②_____________③________________________结果预测及分析：_____________________________。（4）请根据上述内容，提出一种治疗癌症的新思路：_________________。【答案】（1）a扩（分）散转移（2）抗原效应