一轮复习必修I，细胞的分化衰老凋亡

一、细胞分化

1．概念

（1）在个体发育中：发生在整个生命过程中；胚胎时期达到最大限度

（）由一个或一种细胞：最初来源-受精卵

（3）增殖产生的后代：分化的基础，二者都是个体生长发育的基础；个体发育是细胞分裂+分化的结果

（4）在形态、结构和生理功能：涉及细胞器的数目，及细胞质基质成分和功能的改变→蛋白质种类、数量的改变

（5）上发生稳定性差异的过程：特点一；根本原因：特定基因选择性表达→直接原因：形成特异性蛋白质。结果，细胞种类的改变、增多→进而形成不同的组织和器官

．特点

（1）持久性：发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度

（）不可逆性：一般来说，分化了的细胞，不会再演变成原始的细胞，将一直保持分化后的状态，直到死亡；但是在离体人工培养条件下，高度分化的细胞能够脱分化

（3）稳定性：分化后的遗传物质不发生改变

（4）普遍性：在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础

3．过程

（1）细胞长大：为增殖提供基础

（）细胞增殖：产生后代→分化的基础；使细胞数目增多，但细胞类型不变

（3）细胞分化：形态、结构和生理功能发生改变→使细胞类型增多，但细胞数目不变

（4）形成组织：相同或相似的细胞有序地集合在一起，形成执行某种特定功能的组织

4．实质

（1）基因的选择性表达：

①分化的体细胞具有本物种个体发育所需的全部基因；同一个体的遗传物质相同，除哺乳动物成熟的红细胞

②遗传信息的执行情况不同→遗传信息不改变

③多细胞生物不同类型的细胞中mRNA种类不完全相同→形成特异性蛋白质

5．标志

（1）分子水平：产生某些特定的mRNA→合成某种细胞特有的蛋白质

（）细胞水平：形成不同种类的细胞（尤其是细胞器种类和数量差异大）

6．意义

（1）细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础

（）使细胞生物体内的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率

二、概念比较

1．分化限度：胚胎时期分化达到最大限度，即分化为个体所需要的所有细胞

．分化程度：

（1）分化程度与个体发育的关系：个体发育时期越早，细胞分化的程度就越低；个体发育时期越晚，细胞分化的程度就越高；分化程度越高，其细胞的功能越专门化，从而使分裂能力减弱

3．分化能力

（1）分化程度越高的细胞，其分化能力一般越弱，特例生殖细胞

（）一般情况下，高度分化的动物细胞不再具有分裂能力，特例生殖细胞

4．分化能力与分裂能力

（1）分裂能力较强的细胞，其分化能力一般较强

（）但，癌细胞分裂能力强，却失去了分化能力

三、细胞的全能性

1．概念：已经分化的细胞（起点），具有发育成完整个体（终点）的潜能

．条件

（1）离体（生物体内，∵细胞分化，∴全能性不能表达）、适宜营养、激素、环境因素等

（）要求适宜条件，联想微生物的培养

3．比较

（1）具有全能性：理论上所有细胞，除哺乳动物成熟的红细胞；除病毒，无细胞结构

（）体现全能性：发育成完整个体

4．原因：已分化的细胞或细胞核具有本物种个体发育所需要的全部基因

5．标志：细胞形成了完整的个体

6．体现

（1）分化程度与全能性成反比：分化程度越高，全能性越低，分裂能力弱；分化程度越低，全能性越高，分裂能力强

（）在离体情况下，提供适宜条件，细胞才能表现全能性

（3）是细胞分裂、分化的结果

（4）全能性排序

①植物细胞动物细胞

②受精卵（未分化）卵细胞（生殖细胞）（高度分化但全能性高）胚胎干细胞（未分化）体细胞

③未分化分化程度低分化程度高的体细胞

④分生区成熟区

⑤细胞核具有全能性：核移植实验

7．应用

（1）植物组织培养：斯图尔德

①条件：脱离母体；适宜的营养，如水，无机盐，植物激素，糖类等；外界条件，如光照，温度等

②理论基础：植物体细胞的全能性

③过程

④意义

1）快速繁殖花卉和蔬菜等作物

）拯救珍稀濒危物种

3）与基因工程相结合，培育作物新品种

（）核移植/克隆

①理论基础：动物细胞的细胞核具有全能性

②过程：

1）甲的体细胞的细胞核

）移植到乙的未受精的去核的卵细胞中

3）体外培养形成胚胎后移植到丙的子宫中

4）发育成的个体为甲的性状

③缺陷

1）虽易于取材，但克隆动物个体常表现出严重的生理或免疫缺陷，且多为致使性的

）伦理问题

④意义：拯救濒危动物；与基因工程相结合培育新品种

⑤注意：目前为止，没有将单个已经分化的动物体细胞培养成新的个体；可以培养成细胞、组织、器官

（3）花粉离体培养发育成单倍体植株→植物生殖细胞的全能性

四、干细胞

1．概念：动物和人体内，少数具有分裂和分化能力的细胞

．作用：机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的；一类具有自我更新（通过有丝分裂）和分化潜能的细胞

3．类型

（1）根据干细胞的分化潜能

①全能干细胞：具有无限分化潜能，能分化成各种组织和器官。如胚胎干细胞（未分化的细胞，存在于胚胎分化前）

②多能干细胞：具有分化出多种组织细胞的潜能。如多能骨髓造血干细胞

③专能干细胞：由多能干细胞分化而来，只能分化成某一类型的细胞。如专能骨髓造血干细胞，即红细胞（终端分化细胞）

（）根据所处的发育阶段

①胚胎干细胞

②成体干细胞

4．应用：医学上，为器官移植提供新的思路，无生理排斥

五、扩展

1．管家基因

（1）指导所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的

（）如呼吸酶基因等

．奢侈基因

（1）指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能

（）如血红蛋白基因、胰岛素基因等

六、联系

1．个体发育是以细胞的分裂和分化为基础的

（1）因为只有通过细胞分裂，才能增加细胞数目

（）只有通过细胞分化，才能形成不同的组织、器官和系统

（3）细胞分化是个体发育的主要过程

（4）细胞分裂是细胞分化的基础

（5）但具有分裂能力的细胞不一定具有分化能力，如蛙的红细胞的无丝分裂、癌细胞的无限增殖、单细胞生物的繁殖

．细胞分裂和细胞分化是以基因的表达为基础的

（1）特别是细胞分化，它是细胞内遗传信息有序表达的结果

（）如红细胞的形成是以控制血红蛋白合成主为的基因表达的结果

3．个体水平上的发育是以细胞水平的分裂与分化为基础的

4．细胞水平的分裂与分化是以分子水平的基因表达为基础的

一、衰老

1．概念：细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。是正常的生理过程、生命现象

．个体衰老与细胞衰老的关系

（1）单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；同步

（）多细胞生物：不同步

①多细胞生物体内的细胞总是不断更新，总有一部分衰老或死亡；更新的细胞，如精原细胞和造血干细胞。衰老的细胞，如皮肤表皮细胞→角质

②总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程，但未衰老的个体内也有细胞衰老

③正常情况下，细胞会因分裂次数增多而丧失正常的功能而加速衰老。如老年人骨折愈合慢

④非正常情况，癌细胞的无限增殖

3．特征

（1）形态结构方面

①细胞核：核体积增大，核膜内折→对细胞的代谢、遗传控制减弱；染色质收缩、染色加深→影响DNA复制和转录。除哺乳动物成熟的红细胞

②细胞膜：通透性改变→使物质运输功能降低。实例，老年人吸收能力下降

③高尔基体：碎裂

（）物质方面

①水分减少(特别是自由水)：使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢速率减慢。实例，皮肤干燥、皱纹的形成

②多种酶活性降低：导致化学反应减慢，呼吸速率减慢，引起代谢速率减慢。溶酶体的水解酶活性增高→水解衰老的细胞器及结构。实例，头发基部的黑色素细胞衰老，酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发变白

③色素增加：妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能。实例，老年斑的形成。抗氧化的酶活性降低，使脂肪氧化形成褐色素；细胞膜的运输功能降低，使色素沉积；加速老化，形成老年斑

④糖原减少，脂肪积聚，蛋白质合成减少

（3）细胞内呼吸速率减慢：线粒体数量减少。实例，无力

（4）与衰老相关的基因表达能力增强

4．原因：内因和外因共同作用的结果，外因可促使衰老相关基因表达加强

（1）自由基学说

①概念：异常活泼的带电分子或基团

②过程：来自细胞的氧化反应、辐射及有害物质刺激细胞产生自由基；产生后，攻击和破坏细胞；攻击磷脂分子→产生更多自由基→继续攻击→雪崩式反应；攻击DNA→引起基因突变；攻击蛋白质→使活性下降，致使细胞衰老

（）端粒学说

①概念：染色体两端的一段特殊序列的DNA

②过程：在每次细胞分裂后会缩短一截；分裂多次后，正常基因的NDA序列会受到损伤→变短→使细胞活动异常

二、凋亡与坏死

项目

凋亡

坏死

概念

由基因所决定，细胞自动结束生命的过程

不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡（与部分基因表达有关）

特征

细胞编程性死亡

不正常的生理过程、生命现象

严格遗传机制决定的程序性调控

不利因素影响，致使正常活动受损或中断

主动，对机体有利

被动，对机体有害

实例

蝌蚪和人类胚胎时期的尾巴的消失；胎儿手的发育，指间细胞自动死亡

股骨头坏死，脑细胞缺氧死亡

成熟个体中细胞的自然更新

病毒引起的细胞裂解死亡

被病原体感染的细胞的清除：免疫

吸烟者肺部细胞因尼古丁作用而死亡

原因

正常的生理过程、生命现象，贯穿于整个生命活动

病理性变化或剧烈损伤；电、热、冷、机械等不利因素造成

范围

多为单个细胞

大片组织或成群细胞，形成充血、出血、炎症反应

细胞膜

内陷

破损

细胞器

无明显变化

肿胀、内质网崩解

细胞体积

收缩变小

肿胀变大

调节过程

受基因调控

被动进行

1．凋亡意义

（1）细胞的自然更新：维持细胞数目的相对稳定；如红细胞的更新，白细胞的死亡

（）被病原体感染的细胞的清除：免疫（细胞免疫→效应T细胞的裂解、吞噬细胞的吞噬）

（3）完成正常发育：如尾巴的消失

（4）维持内部环境的稳定：清除体内的有害物质；癌细胞的清除

（5）抵御外界因素的干扰：白细胞的吞噬

．与凋亡相关的基因表达能力增强，也是基因选择性表达→特异性蛋白质合成，但≠细胞分化

3．基因的选择性表达：

（1）发生在整个细胞生命过程中→整个个体发育过程中，如分裂、分化、凋亡、坏死、癌变

（）在全套的基因中，特定基因表达→特定mRNA→特定蛋白质

（3）同一个基因的不同“解读”，如守卫蚁和觅食蚁，控制性状的是同一基因但“解读”程度不同

4．死亡的细胞被吞噬细胞清除，属于非特异性免疫

5．电泳图谱

（1）正常细胞DNA未降解，电泳图为大分子片段凋亡细胞DNA被切割成有规律的小片段，电泳图呈梯状条带

（）坏死细胞的DNA随机断裂，电泳图呈连续分布的弥散条带

一、概念：有的细胞（发生频率低）受到致癌因子的作用（诱发因素）细胞中遗传物质发生变化（根本原因）变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞（表现）

二、特征

1．癌症=恶性肿瘤：世界第二致死；第一为心血管病

．会被免疫系统识别并清除，从而发生细胞凋亡

（1）细胞癌变≠癌症：正常机体每天都会产生癌细胞，但大多被清除；只有条件适宜时，没有被清除才会转化成癌症

（）在适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖：存在延长染色体端粒的端粒酶而可以无限增殖→癌变的直接原因。正常体细胞分裂50~60次；癌细胞：分裂迅速、细胞周期变短，核糖体、内质网、高尔基体增加，代谢异常活跃。如海拉的宫颈癌细胞→用于肿瘤研究；诊断：拍片时的阴影处

3．癌细胞的形态结构发生变化：正常细胞成纤维细胞呈扁平；癌细胞成球形；诊断，癌细胞的切片诊断

4．癌细胞的表面发生了变化：细胞膜上的糖蛋白减少，黏着性降低，易分散和转移→侵袭正常细胞

5．无接触抑制现象：正常细胞相互接触后，就会停止增殖→贴壁，生长成一层；癌细胞接触后继续增殖→生长成多层

6．癌细胞代谢加强：基因突变使酶的合成改变进而改变代谢途径。利用葡萄糖的能力增强，可产生大量的能量和中间产物（五碳糖、乳酸等），为癌细胞的无限增殖提供能量、合成DNA和蛋白质的原料（葡萄糖转换成其他有机物）

三、外因：致癌因子

1．物理致癌因子：辐射，如紫外线，X射线

．化学致癌因子

（1）无机化合物：石棉，砷化物，铬化物，镉化物等

（）有机化合物：黄曲霉毒素，联苯胺，烯环烃，亚硝胺等。如吸烟→肺癌，90%由一手烟造成，3%由二手烟造成

（3）病毒致癌因子：某些肿瘤病毒或致癌病毒的核酸可以整合到宿主基因组中（基因重组），诱发宿主细胞癌变。如Rous肉瘤病毒

四、内因

1．人和动物细胞的染色体上本来就存在原癌基因和抑癌基因：属于两类基因。共同调节细胞正常生长。不是简单的拮抗关系。

．原癌基因：作用，调节细胞周期→控制细胞生长和分裂的进程

3．抑癌基因：作用，阻止细胞不正常的增殖

4．过程

（1）癌变针对的是所有体细胞（∴不可遗传）

（）环境中的致癌因子，损伤细胞中的DNA分子

（3）使原癌基因和抑癌基因同时发生突变（癌变的根本原因）→原癌基因（活化）变成癌基因，抑癌基因（失活）失去抑制作用。不是单一基因突变的结果，原癌、抑癌基因多次突变共同作用的累积效应→老年人居多，癌症发生频率低

（4）导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞

五、预防

1．远离致癌因子：病毒：10~15%致癌比例；环境污染：%致癌比例；物理、化学：1%致癌比例

．健康的生活方式：不当饮食：35%致癌比例；吸烟：30%致癌比例；饮酒：3%致癌比例

3．良好的心态：影响神经和内分泌，增加癌症发生的可能性

六、诊断：病理切片（显微镜下观察细胞的形态）、CT、核磁共振、癌基因检测

七、治疗

1．手术切除、化疗、放疗

．基因水平：控制、去除突变基因

3．单克隆抗体

（1）将癌细胞表面的受体蛋白作为免疫动物的抗原

（）刺激B淋巴细胞增殖分化为浆细胞和记忆细胞

（3）浆细胞分泌相应的抗体

（4）抗体与癌细胞表面的受体蛋白特异性结合，阻断受体蛋白介导的信号传导而阻止细胞增殖

八、比较

项目

细胞衰老

细胞凋亡

细胞坏死

细胞癌变

与基因关系

可能有关

受基因控制

不受基因控制

受突变基因控制

细胞膜的变化

皱缩

内陷

破裂

糖蛋白等减少，黏着性降低

形态变化

细胞萎缩

变圆，与周围细胞脱离

呈不规则变化

球形，显著变化

影响因素

内外共同作用

严格的遗传机制决定的程序性调控

电、热、冷、机械等不利因素

物理、化学、病毒致癌因子

对机体的影响

有利

有利

有害

有害

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长按







































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