第六章 细胞的生命历程
本 章 整 合
1．(2018·全国卷Ⅲ)下列有关细胞的结构和生命活动的叙述，错误的是( A )
A．成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量
B．细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素
C．两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递
D．哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆
[解析] 成熟个体中的细胞增殖过程需要能量。故A错。
2．(2017·新课标卷Ⅲ)下列与细胞相关的叙述，错误的是( C )
A．动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递
B．叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中
C．癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞
D．细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
[解析] 激素作为信息分子通常可以与靶细胞膜上的受体结合，从而起到信息传递的作用，A正确；光合作用暗反应场所在叶绿体基质，B正确；癌细胞的存活依赖于不断从周围的组织中吸收营养物质(含大量有机物)，所以其代射类型属于异养，而非自养，C错误；细胞凋亡是细胞内与凋亡有关基因表达后细胞主动死亡的过程，D正确。
3．(2016·江苏高考)下列关于细胞的分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是( D )
A．线虫发育过程中细胞数量减少，是细胞衰老死亡的结果
B．恶性肿瘤细胞有无限增殖的特性，所以不易被化疗药物杀死
C．人的造血干细胞是全能干细胞，可以分化为多种细胞
D．体外培养时，儿童的成纤维细胞传代次数多于成人的成纤维细胞
[解析] 线虫发育过程中细胞数量减少，是细胞凋亡的结果，A错误；恶性肿瘤细胞适应不良环境的能力强，不易被化疗药物杀死，B错误；人的造血干细胞是多能干细胞，C错误；儿童成纤维细胞分化程度低，成人的成纤维细胞分化程度高，体外培养时前者传代次数多，D正确。
4．(2016·全国卷Ⅱ)在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是( B )
A．细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B．哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C．细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D．通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
[解析] 细胞有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体经复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，从而使细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，A项正确；哺乳动物的造血干细胞是一种专能干细胞，分化程度不高，但已经分化，B项错误；细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果，C项正确；高度分化了的植物细胞仍具有全能性，通过组织培养可以将植物叶肉细胞培育成新植株，D项正确。
5．(2015·江苏高考)下列关于人体细胞增殖、分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是( B )
A．细胞的分化程度越高，全能性越强
B．癌细胞具有细胞增殖失控的特点
C．正常细胞的衰老凋亡必将使个体衰老死亡
D．幼年个体生长需细胞增殖，成年后不需细胞增殖
[解析] 细胞的分化程度越高，全能性越低，A项错误；癌细胞的原癌基因和抑癌基因发生了突变，细胞增殖失控，B项正确；人在幼年时期也有正常细胞的衰老凋亡，C项错误；人到成年后有些细胞需要继续增殖，如表皮的生发层细胞、小肠绒毛上皮细胞、造血干细胞等，D项错误。
第1节 细胞的增殖
学习目标
1．说出细胞不能无限长大的原因。
2．阐述细胞周期的概念。(重点)
3．描述细胞有丝分裂的过程。(重点、难点)
核心概念
细胞增殖 细胞周期 有丝分裂
一、细胞不能无限长大的原因
1．细胞大小与物质运输的关系(模拟实验)
2．细胞不能无限长大
→
二、细胞增殖
三、有丝分裂
1．细胞周期
2．高等植物细胞有丝分裂各时期分裂图像和变化特征
时期 图像 变化特征
3．动、植物细胞有丝分裂的不同点
(1)间期：动物细胞有中心体的复制，植物细胞没有。
(2)前期：纺锤体的形成方式不同，植物细胞由两极发出纺锤丝形成纺锤体；动物细胞由两组中心粒之间发出星射线形成纺锤体。
(3)末期：细胞质的分裂方式不同：植物细胞中央赤道板位置出现细胞板，扩展为细胞壁，分割细胞；动物细胞细胞膜由中部向内凹陷，缢裂细胞。
4．有丝分裂的特征和意义
(1)特征：将经过复制的亲代细胞的 染色体 ，精确地平均分配到 两个子细胞 中。
(2)意义：在细胞的亲代和子代间保持了 遗传性状 的稳定性。
四、无丝分裂
？思考
1．在有丝分裂过程中，细胞质中的遗传物质是否也能均等分配？
提示：不是均等分配，而是随机地、不均等地分配到两个子细胞。
2．菠菜根尖分生区细胞有丝分裂过程中能进行复制的成分或结构有哪些？动物细胞呢？
提示：DNA分子和线粒体；动物细胞中除上述两者外还有中心体在间期复制。
3．无丝分裂过程中，会发生DNA复制吗？
提示：发生DNA复制。
H 判断题
1．在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期的短。( × )
2.在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，统计每一时期细胞数占计数细胞总数的比例，能比较细胞周期各时期的时间长短。( √ )
3.人体所有细胞的细胞周期持续时间相同。( × )
4.在植物细胞有丝分裂末期，高尔基体参与细胞壁的形成。( √ )
5．分裂期的细胞不进行DNA复制和蛋白质合成。( × )
6．无丝分裂过程中核膜不消失。( √ )
7．盐酸解离根尖的同时也为龙胆紫溶液染色创造酸性环境。( × )
8．解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散。( √ )
9．剪取5 cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色。( × )
10．在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，持续观察，视野中处于中期的细胞将分裂成两个子细胞。 ( × )
知识点1 细胞周期
Z
1．细胞周期的三个特点
(1)周期性：只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，如根尖分生区细胞、皮肤生发层细胞等。
(2)次序性：完整的细胞周期必须由分裂间期进入分裂期。
(3)不均衡性：分裂间期时间远大于分裂期时间。
2．细胞周期的表示方法
(1)扇型图
图中A→B为分裂间期，B→A为分裂期，故A→A(或A→B→A)为一个细胞周期。
(2)线段图
B＋C或D＋E是一个完整的细胞周期，A＋B不是一个细胞周期，因为细胞周期的起点是上次分裂完成时，也就是细胞分裂的间期。
(3)曲线图
(4)柱形图
B组细胞DNA含量在变化，说明细胞处于分裂间期；C组细胞DNA含量已经加倍，说明细胞处于分裂期；分裂间期时间长，A组细胞数目最多，处于分裂间期。
Y
对细胞周期理解的四点提醒
(1)细胞周期不是固定值：不同种类细胞或者同种细胞的不同生理时期，细胞周期的时间不同。
(2)分裂间期和分裂期不能间断：分裂间期和分裂期是为了方便研究而人为划分的，事实上它们是一个连续的过程。
(3)根尖分生区细胞并不都处于分裂期。大部分细胞处于分裂间期。因为细胞周
期中，分裂间期所占的时间长，分裂期所占的时间短。
(4)子细胞并不都会继续分裂，分裂产生的子细胞有三种去向：继续分裂、暂不分裂、不再分裂(细胞分化)。
D
典例1 下表所列为不同细胞的细胞周期持续时间(h)。据表分析可以得出的结论是( C )
细胞
分裂间期
分裂期
细胞周期
十二指肠细胞
13.5
1.8
15.3
肿瘤细胞
18.0
0.5
18.5
成纤维细胞
19.3
0.7
20.0
A．分裂期和细胞周期均最短的是肿瘤细胞
B．分裂期占细胞周期比例最小的是十二指肠细胞
C．不同种类细胞的细胞周期持续时间不同
D．不同种类细胞的分裂都是同步进行的
[解析] 连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始到下一次分裂完成时为止是一个细胞周期，包括分裂间期和分裂期。从表中三种细胞各时期的时间数据可看出，不同细胞的细胞周期时间长短不一，分裂期和分裂间期的时间也不相同。分裂期最短的是肿瘤细胞，细胞周期最短的是十二指肠细胞，分裂期占细胞周期比例最小的是肿瘤细胞。
〔变式训练1〕 下列关于细胞周期的叙述，正确的是( C )
A．抑制DNA的合成，细胞将停留在分裂期
B．细胞周期包括前期、中期、后期、末期
C．细胞分裂间期为细胞分裂期提供物质基础
D．成熟的生殖细胞产生后立即进入下一个细胞周期
知识点2 动、植物有丝分裂及无丝分裂
Z
1．真核细胞的分裂方式
2．细胞增殖的意义
细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
(1)单细胞生物：细胞新个体。
(2)多细胞生物：受精卵多细胞生物体新细胞(补充衰老和死亡的细胞)。
3．有丝分裂的过程及特点
(1)分裂间期的特点
G1期(DNA合成前期)：主要进行RNA和有关蛋白质的生物合成，并为S期的DNA合成做准备。
S期(DNA合成期)：主要进行DNA的合成。
G2期(DNA合成后期)：相关RNA和蛋白质的合成。
(2)有丝分裂过程中各时期特点
细胞周期各时期的特点较多，容易混淆，利用下面的口诀辅助记忆可以事半功倍。
主要变化特点分析
记忆口诀
间期
DNA复制和有关蛋白质的合成完毕，每一条染色体包含两条姐妹染色单体
复制合成姐妹生
前期
两消：核膜、核仁消失；两现：染色质变成染色体、纺锤体出现
膜仁消失两体现
中期
染色体的形态固定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上
形定数晰点道齐
后期
着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极
点裂数加两极移
末期
两消：纺锤体消失，染色体变成染色质；两现：核膜、核仁重新出现，细胞板扩展形成细胞壁
两消两现新壁建
(3)动、植物细胞细胞周期的不同
时期
高等植物细胞有丝分裂
动物细胞有丝分裂
间期
完成中心粒的复制
前期
细胞两极发出纺锤丝构成纺锤体
中心粒移到细胞两极，并(发出星射线，构成纺锤体
末期
细胞板扩展为细胞壁，分割细胞质
细胞膜向中央凹陷，缢裂细胞质
4．无丝分裂
(1)概念
无丝分裂是指在细胞分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体变化的细胞分裂方式。
(2)过程
细胞核延长→细胞核缢裂→整个细胞缢裂→两个子细胞。
(3)特点
不出现染色体和纺锤丝的变化，但有遗传物质的复制和平均分配。
(4)实例
蛙的红细胞的无丝分裂。
D
典例2 下列关于动物细胞有丝分裂的叙述正确的是( A )
A．分裂间期有DNA和中心体的复制
B．分裂间期DNA含量和染色体数都加倍
C．纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂后期
D．染色单体形成于分裂前期，消失于分裂后期
[解析] 考查动物有丝分裂过程，要求熟练掌握有丝分裂各个时期的特点及变化。细胞分裂间期，完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，动物细胞还需完成中心体的复制，A正确；间期DNA复制，DNA数目加倍，但两条DNA分子连在一个着丝点上，染色体数没有发生改变，B错误；纺锤体形成于分裂前期，消失于分裂末期，C错误；染色单体形成于间期，出现在分裂前期，消失于分裂后期，D错误。
〔变式训练2〕 右图是细胞有丝分裂过程中每条染色体上的DNA含量变化图解，下列叙述正确的是( C )
A．在AB段主要进行蛋白质的合成，细胞生长速度快
B．出现CD段变化的原因是细胞质分裂
C．该细胞中，在BC段始终有染色单体存在
D．若该细胞是植物细胞，则CD段高尔基体和内质网活动非常活跃
[解析] AB段主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，A项错误；出现CD段的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体成为子染色体，每条染色体上只含有1个DNA分子，B项错误；BC段每条染色体上始终有2个DNA分子，说明每条染色体始终有2条姐妹染色单体，C项正确；若该细胞是植物细胞，CD段为有丝分裂后期，而不是末期，末期时高尔基体和内质网活动才开始活跃，D项错误。
知识点3 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
Z
一、实验原理
项目
原理
选材
高等植物的分生组织细胞有丝分裂较旺盛
染色
细胞核内的染色体易被碱性染料(如龙胆紫溶液)染成深色
观察
在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，从而判断处于哪个分裂时期
二、用品分析
1．实验材料：
(1)选择生长旺盛，具有持续分裂能力的部位，如根尖、芽尖。
(2)选择染色体数目较少的生物，以便于染色体的计数。
(3)选择分裂期占细胞周期时间比例大的细胞，易观察到分裂期细胞。
2．试剂及其成分、作用：
试剂
成分
作用
解离液
质量分数为15%的盐酸与体积分数为95%的酒精以1?1的比例混合
使组织中的细胞相互分离开来
漂洗液
清水
洗去组织中的解离液，防止解离过度，影响染色
染色液
质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)
使染色体着色
3．显微镜的使用：
(1)先用低倍显微镜找到分生区的细胞：分生区细胞呈正方形，排列紧密。
(2)再用高倍显微镜找到分裂中期的细胞，因为中期细胞中染色体的形态更为清晰和固定，然后再找前期、后期、末期的细胞。
三、方法步骤
1．洋葱根尖的培养
在上实验课之前的3～4d内，取洋葱一个，放在广口瓶上。瓶内装满清水，让洋葱的底部接触到瓶内的水面。把这个装置放在温暖的地方培养。待根长约5cm时，取生长健壮的根尖制成临时装片观察。
2．装片的制作
制作流程为：解离→漂洗→染色→制片。
(1)解离 上午10时至下午2时(洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多，这会因洋葱品种、室温等的差异而有所不同)，剪取洋葱根尖2～3mm，立即放入盛有盐酸和酒精混合液(1:1)的玻璃皿中，在室温下解离3～5min，使组织中的细胞相互分离开来。
(2)漂洗 待根尖酥软后，用镊子取出，放入盛有清水的玻璃皿中漂洗10min。洗去药液，防止解离过度。
(3)染色 把根尖放进盛有质量浓度为0.01g/mL或0.02g/mL的龙胆紫溶液(或醋酸洋红液)的玻璃皿中染色3～5min。龙胆紫溶液或醋酸洋红液能使染色体着色。
(4)制片 用镊子将这段根尖取出来，放在载玻片上，加一滴清水，并用镊子尖把根尖弄碎，盖上盖玻片，在盖玻片上再加一片载玻片。然后，用拇指轻轻地按压载玻片，以使细胞分散开来，有利于观察。
D
典例3 用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂，下列叙述正确的是( B )
A．同一视野中各个细胞的染色体数目相等
B．在一个视野中处于分裂前期和中期的细胞数目可能相等
C．观察处于分裂中期的细胞，可清晰地看到赤道板和染色体
D．每个细胞是独立分裂的，任选一个细胞可持续观察它的整个分裂过程
[解析] 同一视野中各个细胞所处的时期可能不一样，各个细胞的染色体数目不一定相等，在分裂后期染色体会加倍；在一个视野中处于分裂前期和中期的细胞数目可能相等；观察处于分裂中期的细胞，可清晰地看到染色体，但看不到赤道板，赤道板是假想的一个结构；每个细胞是独立分裂的，但在解离的时候已经杀死了细胞，所以我们看到的是细胞分裂某个阶段的静态图。
知识贴士：
(1)实验过程应注意的问题
①解离充分是实验成功的必备条件；解离的目的是用药液溶解细胞间质，使组织细胞相互分离开。
②漂洗的目的是洗去根中多余的解离液。如果不把多余的解离液洗去，一方面会影响染色效果，另一方面还会腐蚀显微镜的镜头。
③本实验观察的重点是染色质、染色体，而染色质和染色体都容易被碱性染料染色。通过染色，染色质和染色体与细胞的其他部分区别明显，便于观察。
(2)实验观察应注意的问题
①低倍镜观察时要慢慢移动装片，以便找到分生区细胞。
②高倍镜观察时要先找到分生区细胞后，把低倍镜移走，换上高倍镜，用细准焦螺旋和反光镜把视野调整清晰，直到看清细胞物像为止。
〔变式训练3〕 观察洋葱根尖细胞有丝分裂并制作装片。请分析下列操作中可能导致染色不深的步骤是( B )
A．剪取洋葱根尖2～3 mm，放入解离液中3～5 min
B．待根尖酥软后，将其放在龙胆紫溶液中染色
C．3～5 min后，取出根尖，放在载玻片上，加一滴清水，盖上盖玻片
D．在盖玻片上再加一片载玻片，用拇指按压
[解析] 解离后应漂洗，以洗去解离液，然后再染色。
各种有丝分裂的图像分析
1．有丝分裂过程的图像识别方法
确定细胞种类及分裂方式的基本思路：首先判断细胞类别，是动物细胞、高等植物细胞还是低等植物细胞；其次确定分裂方式，是有丝分裂还是无丝分裂，如果是有丝分裂，可再根据染色体的形态确定细胞所属的分裂时期。
(1)不同细胞的标志
①植物细胞的标志：有细胞壁，一般呈方形，分裂后期出现细胞板，一般无中心体；既有中心体又有细胞板的细胞为低等植物细胞。
②动物细胞的标志：没有细胞壁，最外层是细胞膜，一般呈圆形，有中心粒，无细胞板，分裂末期通过缢裂方式分裂为两个细胞。
③原核细胞的标志：无细胞核，没有染色体，只能进行二分裂，不能进行有丝分裂。
(2)二分裂方式和无丝分裂的区别：二分裂时核物质大致均分，没有核膜包被，而无丝分裂时细胞核是从中间凹陷缢裂。
(3)根据下表所示特点判断有丝分裂各时期
项目
间期
前期
中期
后期
末期
识图
特征
有核膜，染色体呈染色质状态
染色体散乱地分布在纺锤体的中央
染色体的着丝点排列在赤道板上
着丝点分裂，姐妹染色单体分开
核膜、核仁出现，染色体变成细长而盘曲的染色质
2．坐标图(如图)
(1)间期完成复制，1个DNA分子变成2个DNA分子，而染色体数目未加倍(形成姐妹染色单体)。
(2)染色体在分裂后期暂时加倍(着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为2条子染色体)。
(3)染色体与DNA的数量关系在复制前及后期、末期为1?1，而在前期、中期为1?2。
(4)a→b、l→m的变化原因都是DNA分子的复制。
(5)g→h、n→o的变化原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
3．柱状图(如图)
(1)有丝分裂前期和中期染色体已完成复制，每条染色体上有两条染色单体(DNA分子)，染色体、染色单体、DNA分子三者数目之比为1?2?2，如图甲所示。
(2)有丝分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体暂时加倍，染色单体数目为0，DNA、染色体数目之比为1?1，如图乙所示。
(3)有丝分裂末期结束，一个细胞分成两个子细胞，DNA、染色体数目恢复到复制前的数目，DNA、染色体数目之比为1?1，如图丙所示。
综上所述，前期和中期有染色单体时，染色单体与DNA分子数目之比为1?1，染色体与染色单体数目之比为1?2；DNA未复制之前、后期和末期无染色单体时，染色体与DNA分子数目之比为1?1。
典例4 (2018·重庆高三模拟)下图为某生物细胞有丝分裂模式图和细胞有丝分裂过程中相关物质的数量变化曲线，请据图回答问题：
(1)图乙所示细胞是植物细胞还是动物细胞？ 动物细胞 。判断理由是 细胞有中心体，无细胞壁；细胞质分裂是由细胞膜内陷引起的 。图乙为细胞有丝分裂 后 期图像，该时期的主要特征是 着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条染色体，并在纺锤丝的牵引下分别向细胞两极移动 。
(2)图乙所示细胞有 8 条染色体、 0 条染色单体、 8 个DNA分子；其刚形成的子细胞中有 4 个DNA分子。
(3)图乙中，与①的大小、形态完全相同的染色体为 ⑤ (填序号)，原因是 它们是由同一条染色体复制后分离形成的 。
(4)图乙所示的细胞分裂时期对应图甲中的 e～f 段，图丙对应图甲中的 c～e 段。
(5)请画出细胞中染色体数目的变化曲线。
[解析] 图乙中，着丝点分裂，染色单体分开成为两条染色体，并分别移向细胞两极，因此应是有丝分裂后期。①和⑤是一条染色体复制后分离形成的，所以①和⑤完全一样。图甲中a～c为有丝分裂间期，c～d为前期，d～e为中期，e～f为后期，f～g(h)为末期，所以图乙对应图甲中的e～f段。图丙中染色体数(染色单体数((((分子数＝1?2?2，可表示有丝分裂的前期和中期，对应图甲中的c～e段。
1．限制细胞长大的原因：(1)细胞表面积与体积之比。(2)细胞的核质比。
2．有丝分裂的细胞周期
(1)分裂间期：①细胞在一次分裂结束之后到下一次分裂之前。②完成DNA的复制和有关蛋白质的合成。
③每条染色体都形成两条姐妹染色单体，呈染色质形态。④分裂间期所占时间最长。
(2)分裂期：①前期：出现染色体和纺锤体，核膜、核仁消失。②中期：所有染色体的着丝点都排列在赤道板上，染色体的形态和数目最清晰。③后期：着丝点一分为二，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，并分别向两极移动，染色体数目加倍。
④末期：染色体变成染色质，纺锤体消失，核膜、核仁重现。植物细胞在赤道板位置出现细胞板，进一步形成细胞壁，形成两个子细胞，动物细胞的细胞膜向内凹陷，缢裂成两个子细胞。
3．有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去。从而保持生物的亲代和子代之间遗传性状的稳定性。
4．观察植物根尖组织的有丝分裂：(1)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(如龙胆紫溶液)染成深色。(2)由于各个细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断其处于哪个分裂时期。
5．无丝分裂：在分裂过程中没有出现纺锤丝和染色体的变化。
2．细胞
增殖
第2节 细胞的分化
学习目标
1．说出细胞分化的概念及特点。(重点)
2．阐述细胞分化的实质。
3．举例说明细胞的全能性。(难点)
核心概念
细胞分化 细胞的全能性 干细胞
一、细胞分化及其意义
二、细胞的全能性
1．概念：
(1)前提： 已经分化 的细胞。
(2)本质：具有发育成 完整个体 的潜能。
2．基础：细胞中含有发育成完整个体所需要的 全部遗传信息 。
3．植物细胞的全能性：
(1)实验过程：
韧皮部 细胞
＋ 完整的植株
含有 植物激素 、无机盐和糖类等的培养液
(2)实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有 发育成完整植株 的能力。
4．动物细胞核的全能性：
(1)实验过程：
乳腺细胞的 细胞核 ＋ 去核 的卵细胞克隆动物
(2)结论：已分化的动物体细胞的 细胞核 仍具有全能性。
5．干细胞：
(1)概念：是指动物和人体内仍保留着少数具有 分裂 和 分化 能力的细胞。
(2)举例：如人骨髓中的 造血 干细胞。
？思考
1．人是由受精卵发育而来的，有的细胞构成了头，有的细胞构成了手，受精卵怎么会有这么多功能，你知道原因吗？
提示：受精卵在进行增殖的过程中，产生了细胞的分化。
2．同一受精卵分化的不同细胞内核DNA的数目及结构“完全”相同吗？
提示：核DNA的数目及结构相同，只是不同细胞内基因表达的情况不同。
3．全能性最强的细胞是什么细胞？动物细胞有没有全能性？
提示：受精卵；动物细胞核具有全能性。
4．同一个体的神经细胞和肌细胞中的遗传物质相同吗？产生不同细胞的原因是什么？
提示：相同。都是由受精卵经有丝分裂发育而来的，产生不同的细胞是细胞分化的结果。
H 判断题
1．细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。( √ )
2．不同分化细胞的遗传信息相同。( √ )
3．玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。( × )
4．骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同。( × )
5．同一植物体的叶肉细胞和贮藏细胞来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。( √ )
6．细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。 ( √ )
7．干细胞是指动物和人体内无分裂、有分化能力的细胞。( × )
知识点1 细胞分化的过程及实质
Z
1．细胞分化的过程
(1)图解
(2)分析
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。
③从分子水平分析
a．蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。
b．基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。
2．实质——基因的选择性表达
同一个体各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(基因的选择性表达)，如图所示：
3．细胞分裂与细胞分化的比较
(1)细胞分裂与细胞分化的区别和联系：
项目
细胞分裂
细胞分化
细胞变化
细胞数量增多
细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异，细胞种类增多
发生时间
从受精卵开始
发生在整个生命过程中
意义
保持了亲子代细胞间遗传性状的稳定性
保证了生物体正常发育
联系
(1)细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的；
(2)分化程度大，分裂能力则逐渐下降
知识贴士
①在细胞分化的过程中遗传物质并没有发生改变。
②细胞分化是伴随整个生命过程的，但在胚胎时期达到了最大程度。
D
典例1 关于细胞分化的说法正确的是( D )
①分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一旦细胞沿一定的方向分化，便不会再回到原来的状态
②细胞分化后，细胞中合成的蛋白质不同
③分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能
④一般不会出现细胞核遗传物质的改变
⑤细胞分化的实质是基因的选择性表达
A．②③④⑤ B．①②④⑤
C．①②③⑤ D．①②③④⑤
[解析] 细胞分化是基因选择性表达的结果，形成的蛋白质不同，从而导致细胞的形态、结构和生理功能不同，细胞分化具有稳定性和持久性以及不可逆性，在分化时遗传物质一般不会出现变化。
〔变式训练1〕 关于细胞分化的叙述，下列说法错误的是( C )
A．细胞分化与生物发育有密切关系
B．细胞分化是生物界普遍存在的生命现象
C．细胞分化仅发生在胚胎时期
D．细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳定差异的过程
[解析] 细胞分化是一种持久性的变化，它不仅发生在胚胎时期，也发生在生物体的其他生命过程中，但在胚胎时期分化程度达到最大。
知识点2 细胞的全能性与干细胞
Z
1．细胞的全能性
(1)概念
细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
(2)实现细胞全能性的三个条件
①离体：细胞脱离原来的母体，单独培养。
②一定的营养物质和激素。
③适宜的环境条件。
(3)细胞全能性与细胞分化的比较
项目
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
结果
形成形态、结构、生理功能不同的细胞
形成新的个体
大小
比较
细胞分化程度有高低之分：体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有大小之分：受精卵>生殖细胞>体细胞(植物细胞>动物细胞)
关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性；
②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高
Y
细胞全能性的三点提示
(1)细胞全能性以产生完整个体为标志，若无完整个体产生，则不能体现全能性。胚胎干细胞发育成各种组织、器官不能体现全能性。
(2)植物种子发育成植株不能体现全能性。
(3)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质；尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。
2．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
(2)种类：
①根据干细胞的分化能力可分为：
全能干细胞：可以发育成完整的个体，如受精卵。
多能干细胞：可发育成多种组织和器官，如造血干细胞。
专能干细胞：可发育成专门的组织和器官，如神经干细胞。
②根据干细胞的来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。
知识贴士
证明细胞具有全能性实例的判断
——已分化的细胞
——离体(体外培养)
——形成完整个体
D
典例2 下列哪种细胞的全能性最容易表达出来( B )
A．青蛙的上皮细胞 B．胡萝卜根的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞 D．人的皮肤生发层细胞
[解析] 细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。从理论上讲，每一个分化的细胞中都含有一整套控制该生物个体形成的遗传物质(基因)，在合适的条件下，它们都有可能重新被激活并开始表达，即重新分裂和分化。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖细胞，再次是体细胞；动物细胞的全能性受到限制，不如植物细胞的全能性容易表达出来。
方法点拨：细胞全能性的比较
植物细胞>动物细胞；
受精卵>生殖细胞>体细胞；
分裂能力强的细胞>分裂能力弱的细胞；
体细胞：分化程度低的体细胞>分化程度高的体细胞。
〔变式训练2〕 下列有关细胞全能性的叙述错误的是( A )
A．克隆绵羊“多利”的诞生证明了动物细胞具有全能性
B．细胞全能性产生的根本原因是细胞内有一套发育成完整个体的全部遗传信息
C．斯图尔德的组织培养成功表明植物细胞具有全能性
D．细胞分化程度越高，它的全能性就越低
[解析] 克隆绵羊“多利”的诞生仅表明了生物细胞核的全能性，不能说明整个动物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性，分化程度越高，全能性也就越低。细胞具有全能性的根本原因是细胞核内有本物种发育的全套遗传信息。
细胞增殖、细胞生长及细胞分化的判断
1．根据结果进行判断
细胞增殖的结果是细胞数目增加，细胞生长引起细胞体积增大，而细胞分化的结果是引起细胞在形态、结构和生理功能三个方面的改变。
2．根据图解进行判断
细胞增殖和细胞分化在题目中往往会以图解的形式表示，如图所示。
(1)在过程①和③中，细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异，这种变化叫作细胞分化。细胞分化的结果是产生了不同的组织。
(2)过程②表示一个细胞分成两个细胞，这是细胞的分裂。过程④表示细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。
典例3 如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。下列叙述中，错误的是( A )
A．a过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率逐渐提高
B．b过程是细胞增殖，该过程是c过程的基础
C．c过程是细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达
D．三种血细胞一般不会再变成细胞③或④
[解析] 细胞经a过程后体积变大，所以该过程为细胞生长，细胞体积变大后，细胞表面积与体积的比值变小，细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A项错误。b、c过程分别是细胞增殖与细胞分化，细胞增殖是细胞分化的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果，B、C两项正确。细胞分化一般是不可逆的，所以三种血细胞不会再变成细胞③或④，D项正确。
典例4动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。下列针对图的叙述中，错误的是( D )
A．a过程表示干细胞能自我更新
B．b、c过程表示干细胞具有分化能力
C．a、b、c过程中，细胞的遗传信息表达情况不同
D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用
[解析] a过程表示干细胞通过分裂生成干细胞，即干细胞的自我更新；干细胞通过b、c过程形成了不同形态、结构的细胞，故b、c过程为细胞的分化过程；细胞分化的原因是遗传物质(基因)的选择性表达，故三条途径遗传信息的表达是不同的；细胞分化形成的是各种细胞，各种细胞构成多种组织，由不同组织再构成器官。
1．细胞的分化
(1)概念：在个体发育过程中，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。
(2)实质：不同细胞中遗传信息的执行情况不同。遗传物质没有发生变化。(3)特点：持久性，不可逆性。
(4)意义：细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
2．细胞全能性
(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
(2)体细胞具有全能性的原因：由于体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质，因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。
(3)动物细胞全能性：高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但是，细胞核仍然保持着全能性。
(4)植物细胞全能性：高度分化的植物细胞仍然具有全能性。
细胞的
分化
第3节 细胞的衰老和凋亡 第4节 细胞的癌变
学习目标
1．简述细胞衰老的特征。
2．说明细胞凋亡和细胞坏死的区别。(重点)
3．说出癌细胞的主要特征和癌变的机理。(重点)
4．探讨细胞的衰老、凋亡和癌变与人体健康的关系。
核心概念
细胞凋亡 细胞坏死 癌细胞 癌变
一、细胞衰老
1．个体衰老与细胞衰老的关系
2．衰老的特征：
二、细胞凋亡与细胞坏死
1．细胞凋亡：
概念
含义
由 基因 决定的细胞自动结束生命的过程
机制
由 遗传机制 决定的 程序性 调控
别名
细胞编程性死亡
类型
①发育过程中器官的退化
②细胞的 自然更新
③清除 被病原体感染 的细胞
意义
①完成 正常发育
②维持 内部环境的稳定
③抵御 外界各种因素 的干扰
2．细胞坏死：
(1)影响因素：外界种种不利因素。
(2)结果：细胞正常代谢活动 受损或中断 ，引起细胞损伤或死亡。
三、细胞的癌变
1．癌细胞：
(1)概念
①引起原因
②特点：不受机体控制、连续分裂的 恶生增殖 细胞
(2)主要特征
①在适宜条件下，能够 无限增殖 。
② 形态结构 发生显著变化。
③细胞膜上的 糖蛋白 等物质减少，黏着性降低，容易在体内 分散和转移 。
2．致癌因子的类型和实例(连线)：
①物理致癌因子 a．Rous肉瘤病毒等
②化学致癌因子 b．紫外线、x射线等
③病毒致癌因子 c.
①—b ②—c ③—a
3．癌变的机理：
4．癌症的预防、诊断与治疗：
(1)预防措施：远离 致癌因子 。
(2)诊断手段：病理切片的显微观察、CT、核磁共振以及癌基因检测等。
(3)治疗手段：手术切除、 化疗 和 放疗 等。
？思考
1．新生婴儿体内没有衰老细胞，老年人体内没有新生细胞，你认为这种说法对吗？
提示：不对。新生婴儿和老年人体内均有新生细胞和衰老细胞，只是所占比例不同。新生婴儿体内衰老细胞较少，新生细胞较多，老年人则相反。
2．癌症是目前难以治愈的顽疾，原因之一就是无限增殖，你知道它的增殖方式吗？
提示：有丝分裂。
3．从细胞衰老的特征角度，分析老年人出现老年斑、头发变白和皮肤皱褶的原因？
提示：细胞内色素积累→老年斑；头发变白是由于酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；皮肤皱褶是由于细胞内水分减少。
H 判断题
1．细胞都会衰老和凋亡。( √ )
2．衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。 ( × )
3．细胞普遍衰老会导致个体衰老。( √ )
4．多细胞生物个体的衰老与细胞的衰老过程密切相关，个体衰老过程是组成个体的细胞的普遍衰老过程，但未衰老的个体中也有细胞的衰老。( √ )
5．细胞凋亡是由细胞内的遗传物质所控制的。( √ )
6．细胞死亡是细胞凋亡的同义词。( × )
7．老化受损的细胞器融入溶酶体中。( √ )
8．细胞衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。( × )
9．细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物体内部环境的稳定。( √ )
10．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 ( × )
11．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。( × )
12．原癌基因的主要功能是防止细胞发生异常增殖。( × )
知识点1 细胞的衰老和凋亡
Z
1．衰老细胞的特征
2．个体衰老表现与细胞衰老的对应关系
个体衰老表现
对应的细胞衰老原因
皮肤干燥、发皱
细胞内水分减少，细胞体积变小
头发变白
细胞内的酶活性降低
老年斑
细胞内色素的积累
无力
细胞内呼吸速率减慢
吸收能力下降
细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
3．细胞凋亡机制的图解与分析
(1)图中①过程说明细胞凋亡有特异性，体现了生物膜的信息传递功能。
(2)图中②过程从分子水平看，凋亡是相关基因的选择性表达，有新蛋白质合成；从细胞水平看，凋亡过程中，以小泡形式形成由膜包被的凋亡小体，体现了膜的流动性。
(3)图中③过程表示吞噬细胞吞噬凋亡小体而发生细胞内消化，此过程需要溶酶体参与。
4．细胞凋亡与细胞坏死的区别
项目
细胞凋亡
细胞坏死
原因
正常生理过程
病理性过程
调节过程
受基因调控
被动进行
是否发生炎症
否
是
溶酶体变化
完整
裂解
是否需要能量
需要
不需要
Y
理解细胞衰老和凋亡的两个“≠”
(1)细胞衰老≠个体衰老(多细胞生物体中)
幼年个体中会有细胞衰老、凋亡，老年个体中也会有新细胞产生。
(2)细胞凋亡≠细胞坏死
细胞凋亡是主动的，对机体的正常发育是有利的；细胞坏死是被动的，对机体是有害的。
D
典例1 下列关于细胞衰老的叙述中，不正确的是( B )
A．细胞衰老是细胞生理生化发生复杂变化的过程
B．老人的头发呈白色是头发基部黑色素细胞内酪氨酸酶缺失造成的
C．衰老细胞的细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
D．衰老细胞内水分减少，体积变小，代谢速率减慢
[解析] 老年人白发是酪氨酸酶活性低造成的。
〔变式训练1〕 细胞凋亡又称细胞编程性死亡，其大致过程如图所示。
下列有关叙述不正确的是( A )
A．细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B．细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量
C．细胞凋亡过程中，细胞内容物不释放出来
D．巨噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体释放的水解酶密切相关
[解析] 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，故A项错误；依图示可知，细胞凋亡过程中细胞崩溃，分解成多个凋亡小体，被小泡包裹，使细胞内容物不释放出来，然后被巨噬细胞吞噬，这一过程需要消耗能量，故B、C项正确。巨噬细胞中含有大量的溶酶体能释放出水解酶消化凋亡小体，故D项正确。
知识点2 细胞的癌变
Z
1．癌细胞的特征
(1)可以无限增殖：正常细胞的分裂是有一定限度的，而癌细胞的分裂次数是无限的，可以永远分裂下去。
(2)形态结构发生显著变化(如图)：
(3)细胞表面发生了变化：细胞膜表面的糖蛋白减少→细胞间黏着性降低→细胞容易分散和转移。
2．癌变的原因
(1)外因
致癌因子大致分为三类：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。
(2)内因
①原癌基因和抑癌基因是维持机体正常活动所必需的基因。
②抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。
③癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变，导致细胞异常分裂，对这种异常分裂机体又无法阻止而造成的。
(3)癌变机理
Y
关于癌细胞的三个易错点
(1)癌细胞的形成是畸形分化，但癌细胞只进行分裂，却不再分化。
(2)肿瘤不一定是癌，良性肿瘤仅仅是压迫周围组织，不会破坏周围组织。
(3)原癌基因和抑癌基因：前者控制细胞生长和分裂的进程，后者主要是阻止细胞不正常的增殖，二者普遍存在于所有细胞中，只不过癌细胞中两种基因已发生突变。
D
典例2 下列关于癌细胞的结构或物质与功能相适应的说法错误的是( B )
A．细胞的畸形分化与癌细胞的产生有直接关系
B．癌细胞细胞膜两侧镶嵌的糖蛋白数量比正常的体细胞大量减少
C．体细胞癌变后会丧失原来的生理状态，但其细胞核依然具有全能性
D．癌细胞的分裂、生长过程需要大量的核糖体参与合成蛋白质
[解析] 癌细胞的产生是细胞畸形分化的结果，而糖蛋白只分布于细胞膜的外侧，其减少是癌细胞易扩散的原因。由于癌变细胞核中含有其全套的遗传信息，所以仍具有全能性，核糖体在间期参与蛋白质的合成。
〔变式训练2〕 下列关于细胞癌变的叙述，错误的是( D )
A．癌细胞在条件适宜时可无限增殖
B．癌变前后，细胞的形态和结构有明显差别
C．病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D．原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖
[解析] 本题以细胞癌变的原因和特点为背景考查学生的识记和判断能力。与正常细胞相比较，癌细胞能够无限增殖，其形态结构发生显著变化；致癌病毒能够引起细胞发生癌变，它们通过感染人的细胞后，将其基因组整合到人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变；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的增殖。
细胞凋亡、衰老、癌变、坏死的区别
项目
细胞凋亡
细胞衰老
细胞癌变
细胞坏死
与基因
的关系
受基因控制
可能有关
基因突变
不受基因控制
细胞膜
的变化
内陷
皱缩
糖蛋白减少
破裂
细胞形
态变化
形成凋亡小体
细胞萎缩
呈球形
外形不规则变化
影响
因素
受基因严格的控制
内、外因素共同作用
物理、化学、病毒等致癌因子
电、热、冷、机械等各种不利因素
对机体
的影响
对机体有利
对机体有利
对机体有害
对机体有害
典例3 (2018·山东潍坊高三质检)关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是( D )
A．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多
B．细胞衰老表现为多种酶活性降低，细胞核体积减小
C．细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育
D．细胞癌变导致细胞间黏着性降低，易分散和转移
[解析] 基因的选择性表达导致细胞分化，细胞的种类增多；细胞衰老时，细胞内多种酶的活性降低，细胞核的体积增大；细胞凋亡是由基因控制的，有利于个体完成正常发育；癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，导致癌细胞间黏着性降低，易分散和转移。
特别提示
(1)细胞增殖、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命活动，不能误认为是细胞发育的4个阶段。细胞凋亡与细胞增殖都是维持生物体内细胞动态平衡的基本行为。
(2)细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
1．细胞的衰老
(1)个体衰老与细胞衰老的关系：①单细胞生物体，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
②多细胞生物体，细胞衰老和死亡不等于个体衰老和死亡，个体衰老的过程就是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2．衰老细胞的主要特征
(1)细胞内水分减少。(2)衰老细胞内多种酶的活性降低。(3)细胞内的色素会随着细胞的衰老而逐渐积累。(4)衰老细胞内呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。(5)细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
3．细胞的凋亡
(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。
(2)意义：完成正常发育，维持内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰。
(3)与细胞坏死的区别：细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断而引起的细胞损伤和死亡。正常衰老死亡的细胞属于细胞凋亡，细胞凋亡是一种正常的自然现象。
4．(1)与癌有关的基因
①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。
②抑癌基因：主要阻止细胞不正常的增殖。
(2)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，导致原癌基因被激活和抑癌基因失活，从而诱发正常细胞变成癌细胞。
(3)癌变的特点
①恶性增殖的“不死细胞”
②形状显著改变的“变态细胞”
③黏着性降低的“扩散细胞”
细胞的衰老、
凋亡和癌变
