自主梳理
一、細(xì)胞分化
1．概念：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，叫做細(xì)胞分化。
2．意義：21世紀(jì)教育網(wǎng)
(1)細(xì)胞分 化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。
(2)細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。
(3)細(xì)胞分化是一種持久性的變化。
3．實(shí)質(zhì)：一個(gè)個(gè)體的各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳信息，但是在個(gè)體發(fā)育中，不同細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。
二、細(xì)胞的全能性
1．概念：已分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。
2．原因：細(xì)胞含有本物種全套的遺傳物質(zhì)。
3．植物組織培養(yǎng)：(如胡蘿卜韌皮部細(xì)胞→植株)所利用的生物學(xué)原理是植物細(xì)胞的全能性，在培養(yǎng)基中加入植物激素、無機(jī)鹽和糖類等物質(zhì)，結(jié)果，這些細(xì)胞進(jìn)行分裂和分化，形成一個(gè)細(xì)胞團(tuán)，再分化出根、莖、葉→植株。
4．植物組織培養(yǎng)的意義：①快速繁殖花卉和蔬菜；②拯救珍稀瀕危物種；③與基因工程相結(jié)合培育作物新類型。
5．干細(xì)胞：動(dòng)物和人體內(nèi)保留著的少量具有分裂和分化能力的細(xì)胞。
[互動(dòng)探究] 1.同一受精卵分化的不同細(xì)胞內(nèi)DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)“完全”相同 嗎？
2．全能性最強(qiáng)的細(xì)胞是什么細(xì)胞？動(dòng)物細(xì)胞有沒有全能性？
[提示] 1.DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)相同，只是不同細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的情況不同。
2.受精卵；動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。
2．受精卵；動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。
(1)細(xì)胞分化的概念：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，稱為細(xì)胞分化。
(2)細(xì)胞分化的特點(diǎn)
①持久性：細(xì)胞分化貫穿于生物體整個(gè)生命進(jìn)程中，在胚胎期達(dá)到最大限度。
②穩(wěn)定性和不可逆性：一般地說，分化了的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。
③普遍性：細(xì)胞分化在生物界中普遍存在，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。
④不變性：分化后的細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)并未發(fā)生變化。
(3)細(xì)胞分化的原因
①基礎(chǔ)：各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，即攜帶有本物種的全部遺傳信息。
②實(shí)質(zhì)：不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同，控制合成不同的蛋白質(zhì)。
③結(jié)果：形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能都有很大差異的組織和器官。
(4)細(xì)胞分化 的意義
①經(jīng)過細(xì)胞分化，在多細(xì)胞生物體內(nèi)形成各種不同的細(xì)胞和組織，例如黑色素細(xì)胞能合成黑色素，肌肉細(xì)胞合成肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白，紅細(xì)胞能夠合成血紅蛋白等，都是在特定時(shí)間和特定地點(diǎn)合成的，而鄰近的其他細(xì)胞都不能合成這些蛋白質(zhì)。這種細(xì)胞的穩(wěn)定性差異是不可逆轉(zhuǎn)的。
②一般多細(xì)胞生物體的發(fā)育起點(diǎn)是一個(gè)細(xì)胞(受精卵)，細(xì)胞的分裂只能繁殖出許多相同的細(xì)胞，只有經(jīng)過細(xì)胞分化才能形成各種組織、器官和系統(tǒng)，才能形成胚胎、幼體，并發(fā)育成成體，因此，細(xì)胞的分化是生物體發(fā)育的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。
2．細(xì)胞的全能性
(1)細(xì)胞全能性的概念：已分化的細(xì)胞，仍具有發(fā)育成完整生物個(gè)體的潛能，稱為細(xì)胞的全能性。
(2)細(xì)胞全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)：生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成整個(gè)個(gè)體的全套基因。即分化的細(xì)胞仍具有全能性。由于體細(xì)胞一般是通過有絲分裂產(chǎn)生的，根據(jù)有絲分裂的特征可知，一般分化的細(xì)胞都有一整套與受精卵相同的染色體，都攜帶決定本物種性狀的DNA分子，因此高度分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整新個(gè)體的 潛能。
(3)實(shí)現(xiàn)全能性的條件及應(yīng)用
①高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性
a．植物細(xì)胞全能性表現(xiàn)的條件：在離體的情況下，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他適宜的外界條件下，細(xì)胞才能表現(xiàn)其全能性。
b．應(yīng)用：利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，進(jìn)行快速繁殖，拯球?yàn)l危物種，培育轉(zhuǎn)基因植物等。
②已分化的動(dòng)物體細(xì)胞全能性受限制，但細(xì)胞核仍具有全能性。例如，動(dòng)物克隆技術(shù)。
感悟拓展
1．細(xì)胞分化、細(xì)胞全能性及相互比較
細(xì)胞分化細(xì)胞全能性
原理細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)含有本物種全套遺傳物質(zhì)
特點(diǎn)①持久性；②穩(wěn)定性；③不可逆性；④普遍性①高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性
②動(dòng)物已分化的體細(xì)胞全能性受限制，但細(xì)胞核仍具有全能性
結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細(xì)胞形成新的個(gè)體
大小比較細(xì)胞分化程度有高低之分，如體細(xì)胞>生殖細(xì)胞>受精卵細(xì)胞全能性有大小之分，如受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞
關(guān)系①兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變
②細(xì)胞的分化程度越高，具有的全能性越小
2.植物組織培養(yǎng)的過程：已分化的細(xì)胞??→脫分化愈傷組織??→再分化根、莖、葉→植株。
3．早期胚胎細(xì)胞和干細(xì)胞都具有明顯的全能性。
典例導(dǎo)悟
1花藥離體培養(yǎng)是指把分裂旺盛的花藥細(xì)胞用人工的方法在培養(yǎng)基上培育成單倍體植株。這一成果是利用了細(xì)胞的( )
A．應(yīng)激性 B．全能性
C．變異性 D．適應(yīng)性
解析 花藥離體培養(yǎng)是組織培養(yǎng)的新技術(shù)，對研究生物的遺傳起重要作用。與植物的其他細(xì)胞一樣，花藥細(xì)胞也具有全能性。
答案 B
人胰島細(xì)胞能產(chǎn)生胰島素，但不能產(chǎn)生血紅蛋白，那么胰島細(xì)胞中( )
A．只有胰島素基因
B．比人受精卵的基因要少21世紀(jì)教育網(wǎng)
C．既有胰島素基因，也有血紅蛋白基因和其他基因
D．有胰島素基因和其他基因，但沒有血紅蛋白基因
答案 C
解析 人胰島細(xì)胞是已經(jīng)高度分化的細(xì)胞，雖然不產(chǎn)生血紅蛋白，但由于它是由受精卵細(xì)胞經(jīng)過多次有絲分裂產(chǎn)生的，細(xì)胞中含有與受精卵細(xì)胞相同的基因，既含有胰島素基因，也含有血紅蛋白基因和其他基因。
自主梳理
一、細(xì)胞衰老的特征
1．細(xì)胞內(nèi)水分減少，細(xì)胞萎縮，體積變小，新陳代謝速率減慢。
2 ．細(xì)胞內(nèi)酶活性降低。
3．色素在細(xì)胞內(nèi)積累。
4．細(xì)胞呼吸速率減慢，細(xì)胞核體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮，染色加深。
5．細(xì)胞膜通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低 。
二、細(xì)胞的凋亡
1．概念：由基因所 決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程。
2．意義：對于生物個(gè)體正常發(fā)育、維持內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定、以及抵御外界各種因素的干擾起著非常關(guān)鍵的作用。
要點(diǎn)歸納
1．個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系
細(xì)胞的衰老與機(jī)體的衰老都是生物體正常的生命現(xiàn)象。對多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的衰老不等于機(jī)體的衰老，如幼年個(gè)體中每天也有細(xì)胞的衰老；機(jī)體的衰老也不等于細(xì)胞 的衰老，如老年個(gè)體中每天也有新的細(xì)胞產(chǎn)生。但個(gè)體衰老時(shí)，組成該個(gè)體的細(xì)胞往往表現(xiàn)為普遍衰老的現(xiàn)象。
[提醒] 雖然細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老不同，但個(gè)體的衰老是由細(xì)胞衰老決定的，衰老的個(gè)體內(nèi)衰老的細(xì)胞較多。
2．細(xì)胞衰老的特征
(1)一大：細(xì)胞核變大，染色質(zhì)收縮、染色加深。
(2)一�。杭�(xì)胞內(nèi)水分減小、萎縮變小，代謝速率減慢。
(3)一多：細(xì)胞內(nèi)色素逐漸積累、增多。
(4)兩低：膜的物質(zhì)運(yùn)輸功能降低，多種酶的活性降低。21世紀(jì)教育網(wǎng)21世紀(jì)教育網(wǎng)
3．細(xì)胞衰老和凋亡與人體健康的關(guān)系
(1)衰老的控制不僅在細(xì)胞內(nèi)部，同時(shí)也與外部環(huán)境有密切的關(guān)系。良好的外部環(huán)境可以延緩細(xì)胞的衰老。對人類來說，合理的飲食結(jié)構(gòu)、良好的生活習(xí)慣、適當(dāng)?shù)捏w育運(yùn)動(dòng)和樂觀的人生態(tài)度等都有益于延緩衰老。
(2)正常的細(xì)胞凋亡可以保證人體的正常發(fā)育和身體各個(gè)器官功能的正常發(fā)揮，而不正常的細(xì)胞凋亡會(huì)導(dǎo)致許多疾病。腫瘤的發(fā)生、自身免疫疾病等與細(xì)胞凋亡不足有關(guān)，而帕金森氏綜合癥，、再生障礙性貧血等與細(xì)胞凋亡過盛有關(guān)。
感悟拓展
細(xì)胞的凋亡、壞死與癌變的比較
項(xiàng)目21世紀(jì)教育網(wǎng)細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死細(xì)胞癌變
與基因的關(guān)系[來源:21世紀(jì)教育網(wǎng)]是基因控制的不受基因控制受突變基因控制
細(xì)胞膜的變化內(nèi)陷破裂糖蛋白等減少，黏著性降低
形態(tài)變化細(xì)胞變圓，與周圍細(xì)胞脫離細(xì)胞外型不規(guī)則變化呈球形
影響因素[來源:21世紀(jì)教育網(wǎng)]嚴(yán)格的受由遺傳機(jī)制決定 的程序性調(diào)控電、熱、冷、機(jī)械等不利因素影響分為物理、化學(xué)和病毒致癌因子21世紀(jì)教育網(wǎng)
對機(jī)體的影響對機(jī)體有利對機(jī)體有害對機(jī)體有害
典例導(dǎo)悟
2細(xì)胞衰老是一種正常的生命現(xiàn)象。人的細(xì)胞在衰老過程中不會(huì)出現(xiàn)的變化是( )
A．細(xì)胞內(nèi)有些酶活性降低
B．細(xì)胞內(nèi)色素減少
C．細(xì)胞內(nèi)水分減少
D．細(xì)胞內(nèi)呼吸速率減慢
解析 考查了細(xì)胞衰老的特征。細(xì)胞的衰老主要有以下特征：①衰老細(xì)胞內(nèi)水分減少，結(jié)果使細(xì)胞萎縮，體積變小，細(xì)胞新陳代謝的速率減慢；②衰老的細(xì)胞內(nèi)，有些酶的活性降低；③細(xì)胞內(nèi)的色素會(huì)隨 細(xì)胞衰老而逐漸積累；④衰老的細(xì)胞內(nèi)呼吸速率減慢，細(xì)胞核體積增大，染色質(zhì)收縮、染色加深；⑤細(xì)胞膜的通透性改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能降低。
答案 B
蝌蚪變態(tài)成青蛙時(shí)，尾部消失的機(jī)制是( )
A．青蛙個(gè)體大，尾部相對小 B．青蛙上岸后，尾部組織脫水萎縮
C．尾部功能被四肢代替 D．尾部細(xì)胞產(chǎn)生水解酶，細(xì)胞自溶
答案 D
解析 由基因決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程，叫細(xì)胞凋亡，細(xì)胞凋亡受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控。蝌蚪變態(tài)成青蛙時(shí)尾部的消失，其直接原因是細(xì)胞產(chǎn)生水解酶，細(xì)胞自溶的結(jié)果。
自主梳理
1．概念
有的細(xì)胞受到致癌因子的作用，細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)發(fā)生變化，就變成不受機(jī)體控制的、進(jìn)行分裂的惡性增殖細(xì)胞。
2．主要特征
(1)適宜條件下，無限連續(xù)增殖。
(2) 形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。
(3)癌細(xì)胞的表面發(fā)生了變化。[來源:21世紀(jì)教育網(wǎng)]
3．致癌因子
(1)物理致癌因子，主要指輻射，如紫外線、X射線等。
(2)化學(xué)致癌因子，如亞硝胺 、黃曲霉毒素等。
(3)病毒致癌因子，如Rous肉瘤病毒等。
4．細(xì)胞癌變的原因
(1)致癌因子使原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。
(2)原癌基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，控制細(xì)胞生長和分裂的進(jìn)程，抑癌基因主要是阻止細(xì)胞不正常的增殖。
要點(diǎn)歸納
1．癌細(xì)胞的主要特征
(1)適宜條件下 ，無限增殖(將癌細(xì)胞和正常細(xì)胞比較)
細(xì)胞來源細(xì)胞周期分裂次數(shù)時(shí)間
正常人肝細(xì)胞22h50～6045.8～55d
海拉的宮頸癌細(xì)胞22h∞≈25 483.61951年至今
[注意] 1951年科學(xué)家將黑人婦女海拉的宮頸癌細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培養(yǎng)，至今仍在分裂，而且還將繼續(xù)分裂下去。
(2)癌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化
例如，體外培養(yǎng)中的正常的成纖維細(xì)胞呈扁平梭形，轉(zhuǎn)化成癌細(xì)胞后變成球形。癌細(xì)胞的細(xì)胞核都較正常細(xì)胞的大，有時(shí)形態(tài)也變得不規(guī)則，核仁也變大了，染色時(shí)，核的著色也明顯加深。
(3)癌細(xì)胞的表面發(fā)生了變化
由于細(xì)胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少，細(xì)胞間的黏著性顯著降低，導(dǎo)致癌細(xì)胞容易在體內(nèi)到處游走擴(kuò)散，進(jìn)行分裂、繁殖，形成腫塊。
21世紀(jì)教育網(wǎng)
[注意] 正常細(xì)胞相互接觸后，就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)和增殖，即有接觸抑制現(xiàn)象。而癌細(xì)胞無接觸抑制現(xiàn)象，在培養(yǎng)條件下可生長成多層。
2．癌變的機(jī)理
(1)原癌基因與抑癌基因
原癌基因主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，控制細(xì)胞生長和分裂的進(jìn)程；抑癌基因主要是阻止細(xì)胞不正常的增殖。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。
(2)機(jī)理
(3)原癌基因與抑癌基因不是簡單地相互拮抗
①原癌基因是維持機(jī)體正常活動(dòng)所必需的基因，在細(xì)胞分裂過程中它負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，控制細(xì)胞生長和分裂的進(jìn)程。只有當(dāng)原癌基因突變成癌基因(或稱激活、活化)后，細(xì)胞才會(huì)惡性增殖。
②抑癌基因是一類抑制細(xì)胞過度生長、增殖，從而遏制腫瘤形成的基因，抑癌基因的丟失或失活，可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。
③抑癌基因和原癌基因共同對細(xì)胞的生長和分化起著調(diào)節(jié)作用。對原癌基因和抗癌基因的研究，將使人類有可能真正從根本上治療癌癥。
感悟拓展
細(xì)胞分裂、細(xì)胞生長、細(xì)胞分化和細(xì)胞癌變的關(guān)系
1．細(xì)胞分裂：是生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎(chǔ)。
(1)使單細(xì)胞生物產(chǎn)生新的個(gè)體。
(2)使多細(xì)胞生物產(chǎn)生新細(xì)胞，使生物幼體由小長大。
(3)通過分裂將復(fù)制的遺傳物質(zhì)平均分配到兩 個(gè)子細(xì)胞中。
2．細(xì)胞生長：生物體的生長包括細(xì)胞數(shù)目的增加和細(xì)胞體積 的增大兩個(gè)方面。細(xì)胞分裂和細(xì)胞生長都是生物體生長的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。
3．細(xì)胞分化：是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，經(jīng)細(xì)胞分化，多細(xì)胞生物形成不同的細(xì)胞和組織。
4．細(xì)胞癌變：是受致癌因子的影響，導(dǎo)致細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行分裂從而超過最高分裂次數(shù)的無限增殖現(xiàn)象。
5．四者的聯(lián)系
(1)細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。
(2)僅有細(xì)胞分裂，生物體不能進(jìn)行正常的生長發(fā)育。
(3)細(xì)胞正常分化能抑制細(xì)胞癌變，細(xì)胞癌變是細(xì)胞的畸形分化。
典例導(dǎo)悟
3在不斷增長的癌組織中，癌細(xì)胞( )
A．通過減數(shù)分裂不斷增殖
B．都有染色單體
C．都在合成蛋白質(zhì)
D．DNA量都相等
解析 癌細(xì)胞的增殖是有絲分裂，染色單體是分裂前期、中期出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，在有絲分裂的不同時(shí)期，某細(xì)胞中的DNA含量不相等，但每個(gè)細(xì)胞都能合成蛋白質(zhì)�？疾橛嘘P(guān)癌細(xì)胞的知識。
答案 C
下列細(xì)胞可能發(fā)生癌變的是( )
A．游離組織形態(tài)改變
B．核增大，染色質(zhì)固縮
C．膜通透性增大，運(yùn)輸功能降低
D．酶的活性降低
答案 A
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