生物步步高 13.细胞的分化、衰老、凋亡与癌变

• 细胞分化

  • 概念：个体发育中，一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

  • 时间：发生在整个生命进程中，， 胚胎时期达到最大限度。

  • 结果：形成不同的组织和器官。

  • 特点：

    • 持久性：贯穿于生物体整个生命历程中。

    • 不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态。

    • 普遍性：生物界中普遍存在。

  • 意义：

    • 细胞分化是生物个体发育的基础。

    • 使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。

  • 原因：在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。（或基因的选择性表达）

判断：细胞分化是生物个体发育的基础。 正确。

受精卵经细胞分裂和细胞分化形成了多种细胞，这些细胞中的核 DNA 相同，细胞质中的 mRNA 和蛋白质的种类[1]不完全相同。

如何从分子水平判断一个细胞是否是分化的细胞？ 合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。

• 细胞的全能性

  • 概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

  • 原因：细胞内含有形成完整个体所需的全部遗传信息。

  • 证明：

    • 植物组织培养：植物细胞具有全能性。

    • 动物克隆：动物细胞核具有全能性。

  • 条件：离体、适宜营养、激素等。

• 干细胞

  • 概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。

  • 类型

    • 胚胎干细胞

      • 来源：早期胚胎或原始性腺

      • 功能：分化成各种组织和器官。

      • 例子：囊胚的内细胞团细胞。

    • 成体干细胞

      • 来源：各式各样的组织。

      • 功能：分化成特定功能细胞。

      • 例子：骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞。

为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官？ 因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。

判断：蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果。 错误，基因选择性表达必须是同一个体。

判断：种子发育成完整个体体现了细胞的全能性。 错误。 全能性定义：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

判断：造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性。 错误。 全能性定义：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

判断：细胞分化程度越高，其全能性一定越低。 错误，例如精原细胞。

判断：当某细胞中的基因发生选择性表达时，则该细胞必在发生细胞分化。 错误。 例如某一细胞的不同时期也可以有不同的基因表达。

判断：高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性。 正确。

• 细胞衰老

  • 个体衰老与细胞衰老的关系

    • 单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。

    • 多细胞生物：细胞的衰老或死亡并不等于个体的衰老或死亡。个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

  • 特征

    • 代谢变化

      • [1]水分减少。

      • [1]多种酶的活性降低。

      • [1]呼吸速率减慢。

      • [1]细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。

      • [1]色素积累，妨碍细胞内物质交流和传递。

    • 细胞核体积增大，[2]核膜内折，[2]染色质收缩，染色加深。

自由基学说：细胞代谢中产生的自由基会攻击和破坏生物膜、DNA、蛋白质等，致使细胞衰老。

端粒学说：端粒位于染色体两端，其化学本质是 DNA。端粒会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致正常基因的 DNA 序列损伤，使细胞逐渐衰老。

• 细胞凋亡

  • 概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，又称为细胞编程性死亡。

  • 类型

    • 个体发育中细胞的[3]编程性死亡。

    • 成熟个体中细胞的[3]自然更新。

    • [3]被病原体感染的细胞的清除。

  • 意义

    • [4]保证多细胞生物体完成正常发育。

    • [4]维持内部环境的稳定。

    • [4]抵御外界各种因素的干扰。

• 细胞凋亡与细胞坏死的比较

  • 实质：

    • 细胞凋亡：由遗传机制决定的程序性调控。

    • 细胞坏死：受外界不利因素影响，不受基因控制。

  • 结果：

    • 细胞凋亡：自动结束生命的正常死亡，对生物体有利。

    • 细胞坏死：细胞膜破裂，对周围细胞造成伤害，引起发炎，多数是有害的。

• 细胞癌变

  • 癌细胞概念：正常机体细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。

  • 特征

    • 在适宜的条件下，能够无限增殖。

    • 形态结构发生显著变化，如癌变的成纤维细胞由扁平梭形变成球形。

    • 细胞膜表面发生变化。

      • 糖蛋白等物质减少，导致 细胞间黏着性降低，易于分散和转移。

      • 甲胎蛋白、癌胚抗原等增多。

    • 细胞的接触抑制丧失。

  • 致癌因子和癌变机理

    • 致癌因子类型

      • 物理致癌因子：X 射线、紫外线等。

      • 化学致癌因子：亚硝胺、黄曲霉素等。

      • 病毒致癌因子：肝炎病毒等。

    • 原癌基因和抑癌基因

      • 原癌基因：主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。

      • 抑癌基因：主要是阻止细胞不正常增殖。

    • 细胞癌变的机理：环境中的致癌因子会损伤细胞中的 DNA 分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。

癌症的发生是不是单一基因突变的结果？为什么？不是。至少在一个细胞中发生 5～6 个基因突变，才能导致细胞癌变，细胞癌变具有累积效应。

判断：衰老细胞内染色质收缩影响 DNA 的复制和转录。 正确。

判断：效应 T 细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞凋亡。 正确。

判断：原癌基因或抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传。 错误，不在生殖细胞中。

判断：癌变前后，细胞的形态和结构有明显差异。 正确。

判断：不是只有癌细胞内才有原癌基因与抑癌基因，正常细胞中也存在原癌基因与抑癌基因。 正确。

判断：衰老的细胞相对表面积变大，但物质交换效率降低。 正确。

判断：细胞癌变发生了遗传信息的改变。 正确。

判断：细胞坏死与基因无关。 正确。

老年人的白发与白化病患者白发的原因相同吗？为什么？ 不同。 老年人的白发是由于细胞衰老，细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少所致； 白化病患者是由于细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶所致。

判断：端粒是真核细胞特有的结构，原核细胞中没有。 正确，端粒位于染色体末端，真核生物才有染色体。

抗体属于信息分子吗？ 不属于。 抗体是与抗原特异性结合，并没有在细胞间或细胞内传递信息，故抗体不属于信息分子。

判断：细胞分化并不改变细胞的遗传信息。 正确。

细胞分化的实质是？ 基因的选择性表达。

致癌病毒能够引起细胞发生癌变，主要是因为？它们含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列。

判断：人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因。 正确。

判断：正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老。 正确。

判断：高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖。 正确。

判断：细胞中合成了胰岛素，说明细胞已发生分化。 正确。

判断：在植物发育过程中，导管的原始细胞经细胞伸长，细胞壁加厚等，最后形成了木质部导管。在该过程中发生了细胞凋亡。 正确。 在植物发育过程中，导管的形成是导管原始细胞凋亡的结果。

判断：在体外使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，使其不断生长和分裂，从而阻止细胞坏死。 错误。 细胞坏死是由于外界不利因素导致细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤或死亡，是病理性的，不受细胞生长和分裂的影响。

判断：细胞凋亡需要消耗能量。 正确。 细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量。

判断：“老年斑”的出现表明细胞内物质的交流和传递受到影响。 正确。 衰老细胞的代谢速度慢，色素逐渐积累，所以“老年斑”的出现表明细胞内物质的交流和传递受到影响。

判断：凋亡细胞的细胞核体积变小，细胞膜破裂。 错误。 凋亡的细胞最终会被吞噬细胞吞噬，细胞膜保持完整不会破裂。

癌细胞的分裂方式？ 有丝分裂。

人体细胞的正常生命历程包括？ 细胞的增殖、分化、衰老和凋亡。