第2节 细胞分化、癌变和衰老
1951年，有黑人妇女海拉的宫颈癌细胞分裂建立的“海拉细胞系”至今已有半个世纪，它仍然在世界上许多实验室中广泛传代使用，道理何在？
细胞像生物体一样，也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程。本章沿着细胞的生命历程这条主线，既介绍了细胞的增殖、细胞的分化、细胞的衰老和凋亡等正常的生理过程，也介绍了给人类健康造成巨大威胁的细胞癌变。
许多学生会认为细胞衰老就会导致个体衰老。对于单细胞生物来说，的确如此。但是对于多细胞生物，生物体内每时每刻都在进行新陈代谢，都有细胞衰老或死亡，也都有新细胞在产生。细胞衰老的过程是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。当然从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
研习教材重难点
教材文本研习
研习点1细胞的分化（识记）
1）细胞分化的概念： 细胞分化是在个体发育中，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。
细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象。个体发育是从一个受精卵开始的，受精卵通过细胞的增殖、分化，最后发育成一个完整的个体。在胚胎发育的早期，各个细胞彼此之间是很相似的。通过体细胞的有丝分裂，细胞数量越来越多。与此同时，这些细胞又逐渐向不同方面发生了变化，形成在形态、结构和功能等方面出现显著的差异。细胞分化的结构是形成各种不同的组织，再由许多不同的组织形成器官，由许多不同的器官组成系统，直至形成一个完整的个体。
2）细胞分化的特征
细胞分化是一个渐变的过程。 在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显的变化，但细胞的分化方向已经确定，即细胞分化方向的确定早于细胞形态差异的出现。细胞分化的方向一经确定，以后依次渐变，不能逆转。分化是一种持久的、稳定的变化。
【领悟·整合】 细胞分化的机理
1、在个体发育过程中，细胞分化的过程是在遗传物质的控制下合成特异性组织蛋白质的过程。
分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的变化，特别是组成结构的蛋白质和催化化学反应的酶。如在动物发育过程中，红细胞和心肌细胞都是来自中胚层。但在分化发育过程中，红细胞能够合成血红蛋白，而心肌细胞则能够合成肌动蛋白和肌球蛋白（肌动蛋白和肌球蛋白之间的滑动可使肌细胞产生运动）。
2、细胞质在细胞分化中的作用
受精卵细胞质的不均匀分配在一定程度上决定着细胞分化的方向。
卵细胞完成受精后即进行细胞分裂，这一过程称为卵裂。 卵裂过程的每次分裂，核物质都均匀地分配到子细胞中，但由于受精卵细胞质中的物质分布是不均匀的，因此在有丝分裂的末期，细胞质分配时，在各子细胞之间是不均等的，这种不均等分配在一定程度上决定着细胞分化的方向。
3、细胞核在细胞分化中的作用
在生物的个体发育过程中，受精卵具有分化出各种组织和细胞，并建立起一个完整个体的潜能，这种细胞称为全能细胞。细胞核是真核细胞贮存遗传物质的场所，具有个体发育所需要的全部遗传物质，所以细胞的全能性在很大程度上是指细胞核的全能性。
细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育的潜能。大量科学实验证明，高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植枝的能力，即保持着细胞的全能性。如1958年美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养,由于细胞分化而最终发育成完整的新植株。
在动物的个体发育过程中，受精卵具有全能性，但随着发育，囊胚细胞及原肠胚细胞等，虽然具有分化出多种组织的潜能，但却不能发育成完整个体，这类细胞称为多能细胞。在动物成体中，仍存在着保持增殖能力的细胞，它们产生的细胞后代可分化为多种组织细胞，有的只有分化出一种细胞，这种只能分化出一种细胞的类型称为单能细胞。由此可见，动物体中，随着细胞分化程度的提高，细胞分化潜能越来越窄，但它们的细胞核仍然保持着原有的全部遗传物质，具有全能性。1996年英国生物学家维尔莫特（J.Wilmut）首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地克隆出一只小母羊。这一实验说明高度分化的动物细胞的细胞核仍然具有全能性，但高度分裂的动物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性是受到限的。
【迁移· 体验】
典例1：下列关于细胞分化和细胞分裂的叙述，错误的是（ ）
A、生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果
B、细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
C、细胞分裂是细胞分化的基础
D、细胞分化的过程中细胞中的遗传物质逐渐减少
研析：细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，生物体的生长和发育是细胞分裂和细胞分化的结果。如果只有细胞分裂，而没有细胞的分化，生物体是不能进行正常的生长发育的。细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，但是在胚胎时期达到最大限度。没有细胞分裂细胞就不可能分化，所以细胞分裂是细胞分化的基础。在细胞分化过程中遗传物质并没有发生变化，因为细胞核中含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质，正因为如此，一个细胞就能培养成一个生物体。在细胞分化过程中，有的基因被抑制，有的基因被激活，如果要使一个分化了的细胞培养成一个生物体，必须设法使该细胞中所有的基因都被激活，像克隆羊的培育过程就是如此。本常见错误是选C，这是把细胞分裂与细胞分化割裂开来，其实细胞的分化离不开细胞的分裂。
答案：D
典例2：左下图为某植物根示意图，右下图是左下图中的P、Q、R的放大示意图。回答:哪个细胞表面积最大？哪一个细胞最老？哪一个细胞生长速率最快？哪一对细胞是刚刚由一个细胞分裂而成的？以上依次是（ ）
A、7；1；7；4和7 B、2或3；1；2或3；5和6
C、7；1；7；2和3 D、1；1；2或3；5和6
研析：本题考查学生能通过对图的分析与综合，正确获取信息，并做出正确判断的能力。涉及的知识点有细胞的生长，细胞的分裂，以及初中的相关知识：植物根尖的结构。分析图可知：P为成熟区，Q为伸长区，R为生长点。成熟区的细胞特点是表皮向外突出形成根毛，增大了与土壤溶液的接触面积，因此表面积最大，且细胞不再分裂与生长，因此也最老。伸长区的细胞特点是生长速度最快，体积不断增大。生长点的细胞特点是具有很强的分裂能力，不断分裂增加细胞的数目，细胞5与细胞6是由同一个细胞分裂而成的。由上推断可知，本题的正确选项为D 。
答案：D
研习点2 细胞的癌变（识记）
1）癌细胞
在个体发育中，有的细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常地完成细胞分化，而变成不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞称为癌细胞。
2）癌细胞的特征
①能够无限增殖 在人的一生中，体细胞能够分裂50－60次，而癌细胞却不受限制，可以长期增殖下去。如１９５１年由一位名叫海拉（Henrietta Lacks）的宫颈癌细胞分离建立的HeLa细胞系，至今仍在世界许多实验室中广泛传代使用，成为研究癌症的材料。但这位患者已死去四十多年。
②癌细胞的形态结构发生了变化 细胞培养中的正常的成纤维细胞是呈扁平梭形的，当这种细胞转化成癌细胞后就变成球形了；癌细胞的细胞核也较正常细胞的大，有时形态也变得不规则，核仁也变大了，染色时核的着色也明显加深。
③细胞膜的表面也发生了变化 细胞膜上有糖脂、糖蛋白等物质，这些物质在细胞识别、细胞通讯和细胞连接中起着重要的作用，但癌细胞的表面这些物质明显减少，糖链短缺不全，彼此间的粘着性减小，在机体内到处游走，穿入到各种组织器官中去，这就是所谓的“癌细胞转移”，到处分裂、繁殖，形成肿块。癌细胞失去接触抑制，正常细胞生长相互接触后，其运动和分裂活动都要停顿下来。在体外培养条件下则表现为细胞贴壁生长汇合成单层后即停止生长。癌细胞则不同，其分裂和增殖并不因细胞相互接触而终止，在体外培养时细胞可堆累成立体细胞群，故癌细胞接触对癌细胞的增殖无抑制作用。
3）致癌因子
①物理致癌因子 物理致癌因子主要是指辐射致癌。
最早发现具有致癌作用的是放射性物质发出的电离辐射，后来发现象X射线、紫外线等均可致癌。卓越的物理学家，放射性元素发现者贝克勒尔（A.H.Begueral，1852～1908）和居里夫人（M.Curie，1967～1934）均因长期接触放射性物质受到辐射损伤而为科学事业损躯（居里夫人最后死于白血病），1903年他们因发现放射性物质而获得诺贝尔奖金。40年后（1945年）日本广岛和长崎两地的原子弹受害者因受辐射损伤而诱发了大批的白血病患者。
②化学致癌因子 迄今为止，已知的具有致癌作用的化学物质达数千种之多，有无机物也有有机物。无机物中有砷、石棉、铬化合物、镍化合物等。有机物中有苯、联苯胺、杂环烃、煤焦油、黄曲霉素、亚硝酸胺等。由于致癌物质具有时间和剂量效应，故还可能有若干化学致癌物质尚未发现。
③病毒致癌因子 能引起细胞癌变的病毒称为肿瘤病毒或致癌病毒。现已发现有150余种病毒可引起动物或植物产生肿瘤，肿瘤病毒中有DNA病毒，也有RNA病毒。
④癌基因学说 在人和动物细胞的染色体上普遍存在着原癌基因，在正常情况下，原癌原因处于抑制状态。如果由于某种原因，如紫外线照射，使原癌基因本身发生改变，就有可能使原癌基因从抑制状态转变成激活状态，从而使正常细胞发生癌变转化为癌细胞。
在1969年，R.Huebner和G.Todaro在反转录病毒致癌的研究中发现，许多脊椎动物的基因组中含有内源性的反转录病毒，这些动物的细胞在一些诱导剂的作用下可产生出反转录病毒粒子。因此，肿瘤病毒引起细胞癌变是由病毒的某一基因造成的。根据这一研究成果提出了癌基因学说。该学说主张：细胞癌变是由于病毒基因组中的癌基因引起的，癌基因是病毒基因组的一部分。如果癌基因受到阻抑，则细胞可以保持在正常状态，一旦这种阻遏被打破，细胞就发生恶性转化。致癌因子，如化学物质、辐射等，能激活这种潜在的内源病毒。他们认为细胞的癌基因是病毒基因组遗迹。细胞癌基因与病毒癌基因有同源关系。但在以后的研究中发现，有的细胞癌基因也存在于酵母中，而在人体肿瘤中分离出的一些具转化活性的基因，并没有在病毒中找到相应的序列。因此，关于病毒癌细胞和细胞癌基因的关系，上前普遍的一种看法是：细胞癌基因不同病毒癌基因的同源物，在进化上病毒癌基因是来源于细胞癌基因。细胞癌基因称为原癌基因。在正常情况下，细胞癌基因的存在不仅是无害的，而且在个体发育、细胞生长、组织再生等方面需要这些基因按程序控制表达，如某些为生长因子或生长因子受体编码的基因等。
【归纳·整理】
细胞生长到一定的时期受到细胞体积增大而相对表面积减少的制约，进入到分裂状态。绝大多数生物个体发育都是从一个受精卵开始的，按下列方式进入到其后的生命活动状态：
【迁移· 体验】
典例3：癌细胞通常是由正常细胞的基因发生改变后形成的。癌细胞的特性包括细胞的无休止和无序的分裂，并有侵袭性(向周围组织浸润)和转移性。如下图所示：
在过去的几十年中出现了多种治疗癌症的方法，主要包括手术治疗、放疗、化疗、激素治疗、基因治疗和免疫治疗等。
请回答下列一组有关癌症及其治疗的问题。
（1）通常能够引起基因改变的因素可能有 。(填写序号)
A．紫外线 B．甘油 C．肝炎病毒 D．煤焦油及其衍生物苯
E．葡萄糖 F．尼古丁 G．丙酮酸 H．核辐射
（2）上述因素使正常细胞中的 由 状态转变成 状态，从而导致癌变的发生。
（3）化疗时采用的烷化剂如二氯甲二乙胺能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA分子复制的酶与DNA的相互作用。此类药品作用于癌细胞周期的 期。化疗还可以采用其他药物，如5—氟尿嘧啶，它的结构与尿嘧啶非常相似，可以干扰DNA复制以及 合成。
（4）放疗是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞的一种方法。放疗与化疗相比，对患者全身正常细胞影响较小的是 。
（5）研究人员从人体的DNA中筛选克隆出内皮抑素基因，将此基因转移到双歧杆菌中，使其能够正常表达。用这样得到的双歧杆菌制成口服制剂，此制剂可以用于抑制癌症。在这种药物用于临床治疗之前，应该先进行动物实验，以确定制剂对机体内重要脏器的安全性。写出简要的实验设计方案。
实验材料：转基因双歧杆菌口服制剂；健康鼠4只，性别、体重如下表所示：
代号 甲 乙 丙 丁
性别 雌 雄 雌 雄
体重 78 g 76 g 99 g 101g
实验设计：
①第一步：将实验鼠分为实验组、对照组，其 为实验组， 为对照组。(填写代号)
②第二步： 。
③第三步：饲养相同时间后，分别解剖观察实验组、对照组的鼠，检查重要脏器发生病变情况。
研析：人体细胞发生癌变对人类的健康构成严重威胁，也是人类关注的热点问题，本题围绕癌变的概念、原因、机理、癌细胞的特点以及治疗癌症的方法、原理、治疗过程的评价和相关的实验设计，全面考查学生的知识掌握情况以及运用知识分析问题、解决问题的能力。
癌细胞是一种不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞，它是由正常细胞受到致癌因子的作用，使正常细胞中的原癌基因由抑制状态转化成激活状，导致细胞不能正常地完成细胞分化的结果。致癌因子通常包括物理致癌因子，如电离辐射、X射线；化学致癌因子，如砷、苯、焦油等；生物致癌因子，如150多种病毒。根据癌变的机理，人们在治疗癌症时常采用化学疗法与物理疗法，它们的机理分别是阻止癌细胞的增殖及杀死癌细胞。癌细胞在增殖过程中，必须经过DNA的复制，因此化疗时常通过化学药物抑制或阻止癌细胞的DNA复制，某些药物还可干扰癌细胞中RNA与蛋白质的合成。但化疗有明显的缺陷．即化学物质抑制癌细胞增殖的同时对正常细胞的分裂也会产生不利的影响。放疗即通过放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞。因此，放疗对患者全身正常的细胞影响小。任何一种药物在用于临床之前，均应该先进行动物实验以确定该制剂对机体内重要脏器的安全性，在动物实验中要设计实验组与对照组，要遵循单—变量因子原则，同时又要保证实验组与对照组的动物能够进行基本的新陈代谢，完成生长与发育，以免实验动物在中途死亡而使实验失败。本题的阅读量大，要从众多信息中发掘解题线索，即具有收集和处理信息的能力也往往成为考查学生素质的一种标志。本题中重点要抓住癌细胞的特点和常规实验要求进行。
答案：（1）A、C、D、F、H （2）原癌基因 抑制 激活
（3）间 RNA和蛋白质 （4）放疗
（5）①甲与丁(乙与丙) 乙与丙(甲与丁)
②每日为小鼠提供相同的食物、水；给实验组定时服用双歧杆菌制剂，同时给对照组服用等量的水。
典例4：生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖，为探究该调控基因是存在于细胞质还是细胞核上，科研人员做了如下实验设计：
根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案：
A．实验方案：（实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求。）
①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。
②分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。
③ 。
④取2只培养编号甲、乙，各加入等量的培养液。
⑤ 。
⑥ 。
B．预期实验结果及结论：
① 。
② 。
③ 。
研析：本题是探究性实验，要牢牢抓住题中提供的信息来设计。而且要全面考虑可能出现的情况，及对应的结论。
答案：A．③取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙
⑤分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两只培养瓶中，进行细胞培养。
⑥分别观察甲、乙培养瓶中的细胞形态。
B．①若甲瓶的细胞（或重组甲细胞分裂产生的细胞）形态发生明显变化，则调控基因存在细胞核中。
②若乙瓶中的细胞（或重组乙细胞分裂产生的细胞）形态发生明显变化，则调控基因存在细胞质中。
③若甲、乙两瓶中的细胞（或重组甲、重组乙细胞分裂产生的细胞）形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在细胞核和细胞质中。（其它答案合理酌情给分）
研习点3 细胞的衰老（识记）
1）细胞的衰老是细胞生命活动的基本特征之一
生物体内的绝大多数细胞，都要经过未分化、分化、衰老、死亡这几个阶段。在生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡，同时又有新增殖的细胞来代替它们。如人的红细胞的寿命平均为120天，即在120后体内所有的红细胞都被更新。对多细胞生物而言，细胞的衰老与死亡和机体的衰老与死亡是两个概念，机体的衰老并不等于所有细胞的衰老，但是细胞的衰老、死亡也不等于机体的衰老、死亡。
细胞的衰老是正常生理现象。正如生物体具有一定的寿命一样，组成生物体的细胞也有一定的寿命。生物体的整个发育过程取决于一定次数的细胞分裂。卵细胞受精后就开始分裂，细胞数目大大增加，同时由于分化细胞的形状、结构、生理也发生变化，最后每个细胞在新个体的发育和生活中都执行着一定的任务，当一个生物体生长到它的最大体积时，多数细胞的分裂就停止了，而机体的生活中，执行特定任务的细胞由于多种因素的复杂影响会逐渐发生功能衰退，直到死亡。细胞由生到死的过程是遗传程序控制的，在每种生物中都相当精确。衰老是发育的一个正常阶段，老化过程的尽头就是有机体的死亡。
2）衰老细胞的主要特征
细胞衰老的过程是细胞生理与生化发生复杂变化的过程，如呼吸速率减慢、酶活性降低等，最终反映在细胞开矿结构的变化。
①在衰老的细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速度减慢。
人体内的含水量，年轻从比老年人多，所以年轻人的生命活力比老年人强，新陈代谢代谢速度也快。老年人体内含水的下降，导致细胞新陈代谢代谢速度减慢。
②衰老的细胞内酶的活性降低
由于人的头发基部的黑色素细胞衰老时，细胞中的酪氨酸酶活性降低，就会导致头发变白。
③细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累
许多细胞色素的生成，随着衰而增加。有人发现猕猴的神经细胞内，脂褐素的增加与动物年龄增长存在着平行关系。在猕猴肾上腺皮质细胞内色素含也随着动物年龄增长而有增多的趋势。脂褐素的堆积是细胞衰才中最明显的变化，它阻碍了细胞内物质的交流和信息的传递，影响到细胞正常生理功能的进行，最后导致衰老和死亡。
④衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩、染色加深
⑤细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
【知识链接】 细胞衰老的原因
近几十年来，许多学者提出了各种假说来解释细胞衰老发生的原因，如体细胞突变论、DNA损伤论、自由基理论和细胞程度死亡理论等。这些理论各有自己的证据，然而这些证据往往都强调了一个方面或比较片面的。细胞衰老的原因确实是有可能由多种因素引起的，所以存在多种有关细胞衰老的理论也是正常的，这可能也是至今没有真正揭示细胞衰老机制的原因。
建议介绍最有发展前途的两种理论：一种是自由基理论；另一种是细胞程序死亡理论。
1、自由基理论
细胞代谢过程离不开氧的存在，生物氧化过程是细胞获得能量的过程，然而在这种生物氧化过程的同时，会产生一些高活性的化合物，它们是生物氧化过程的副产品。实验已经证明，这些生物氧化过程中的副产品或中间产物与细胞衰老直接相关，它们能导致细胞结构和功能的改变，这就是细胞衰老的自由基理论。
所谓自由基是指那些带有奇数电子数的化学物质，即它们都带有未配对的自由电子，这些自由电子导致了这些物质的高反应活性。自由基在细胞内的产生是有多种原因的。例如，生物氧化、辐射、受污染物的侵害，以及细胞内的酶促反应等过程中都会释放自由基。
在细胞中正常的自由基反应过程包括起始、扩增、终止等3个过程。自由基一旦生成，它们就能不断扩增。自由基对细胞造成非常大的损伤，对许多细胞成分也造成损伤。但是，自由基的坟增过程是可以随时被终止的，可以通过加入外源化合物来清除细胞内产生的多余的自由基。例如，加入保护性的酶，主要有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT），两者协同作用起保护性作用。再有，加入其他抗氧化物分子，如维生素E和维生素C，它们都是自由基反应的有效终止剂。
2、细胞的程序死亡理论
动物的大多数细胞在发育的一定阶段出现正常的自然死亡，称为细胞程序死亡。细胞程序死亡和细胞病理死亡有根本的区别。
细胞程序死亡的现象是普遍存在的，它发生在依赖激素的组织中，淋巴细胞、胸腺细胞、肝细胞、皮肤和胚胎发生期间的细胞中。一般的细胞程序死亡过程的特性，最明显的形态学变化是核内染色质浓缩，DNA降解成寡核甘酸片段，这与某些特异蛋白的表达有关。某个细胞进入程序死亡的时间取决于它来自何种组织及诱导物。一旦细胞进入程序死亡，几乎是不可逆的。现已证明，细胞程序死亡是一种细胞的生理控制机制。
【迁移· 体验】
典例5：科学家从正常生活状态的不同年龄阶段的三个小白鼠的体内分离出相同部位大小相同的骨骼肌三块，分别为A、B、C，然后测定这三块骨骼肌释放CO2的量，其比为1．3：1．2：1。据此分析：
(1)年龄最大的是 ，其CO2释放量不同可能是细胞内 (细胞器)的功能减弱所致。
(2)三块骨骼肌细胞内，酶活性最强的是 ，物质交换能力最差的是 。
(3)三块骨骼肌内代谢废物沉积最多的是 。
研析：本题用细胞衰老的特点来分析。
答案：(1)C 线粒体 (2)A C (3)C
阅读材料研习
旁栏思考题（P40）细胞分化是否意味着细胞中的遗传物质的改变？
答：不是，细胞分化是在个体发育中，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。是基因选择性表达的过程，没有改变细胞中的遗传物质。
旁栏思考题（P42）为什么吸烟者容易患肺癌？
答：烟中含有尼古丁、煤焦油等致癌因子。
旁栏思考题（P42）你能举出一些实例说明人体细胞具有衰老和死亡现象吗？
答：人体的红细胞寿命一般为120天。
小资料（P42）
教材习题研习
▲ 复习题（P43）
一、简答题
1．在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和胜利功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞的分化。细胞分裂仅仅是体系报通过有丝分裂，细胞数量增多的过程。
2．目前认为，癌细胞形成的外因主要是三类因子，即物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。此外，科学证明：由于体内致癌因子的激活，使细胞发生转化而引起癌变。癌细胞的主要特征是能够无限增殖，形态结构发生了变化，细胞表面发生了变化等等。
3．细胞衰老是细胞内生理和生化发生复杂变化的过程，这是细胞生命活动的基本规律。细胞衰老反映在细胞的形态、结构和功能上发生了变化，如细胞内水分的减少，有些酶的活性降低，细胞内呼吸速度减慢，细胞膜的通透性功能改变等等。
【知识链接】 癌症的治疗
目前，常用的治疗方法仍然是手术切除。这就需要尽可能在早期发现癌组织，用外科手术完全清除。然而，这种方法对癌病灶已有多处转移的患者显然很难实施。遇到这种情形，必须采取“化学疗法”和“放射线疗法”辅助治疗。首先使用抗癌药物和放射线照射缩小转移的癌病灶，再对原发病灶的癌组织进行切除。
放射线疗法是使用高能X射线或γ射线集中照射患病部位，杀死癌细胞。这里利用的是射线对细胞DNA的损伤作用。放射线疗法不适于病灶范围已经扩大的患者。
化学疗法主要利用抗癌剂杀死癌细胞。常用的抗癌剂包括细胞分裂抑制剂、细胞增殖蛋白合成的抑制剂等。多种抗癌剂混合使用往往可以获得较好的疗效，并且副作用小。
免疫疗法主要通过提高机体免疫能力，特别是通过增殖和活化T淋巴细胞，增强机体免疫系统抵抗癌组织的能力。
探究解题新思路
基础思维探究
▲ 基础发散型
细胞分化达到最大限度的时期是（ ）
A．受精卵时期 B．胚胎时期 C．有丝分裂时期 D．细胞的增殖时期
解析：细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象。在个体发育中，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叫做细胞分化。细胞分化是一个渐变过程，是一种特久的稳定变化，这与细胞分裂不同，因其不具有周期性，是不可逆的。一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵)，细胞分裂只能繁殖出许多相同的细胞，只有经过细胞的分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体。故而在胚胎时期是细胞分化最旺盛的时期。
答案：B
误点警示：细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，但是在胚胎时期达到最大限度。
变式·拓展
(1)高等动物随着胚胎发育，仅有少数细胞依然具有分化成其他细胞类型和构建组织器官的能力，这类细胞称为干细胞，如造血干细胞。下图中最能完整显示正常机体内干细胞基本特征的是（ ）
基础拓展型
【例2】2002年诺贝尔生理和医学奖授予三位科学家。这三位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。请回答下列问题：
(1)细胞的衰老和死亡是一种正常的生命现象。下列属于衰老细胞特征的是（ ）
A、细胞内水分减少 B、呼吸速率增加 C、物质运输能力下降 D、酶的活性降低
(2)人的受精卵分裂，逐步形成大量功能不同的细胞，从分子水平看，这是 的结果。
(3)人的胚胎发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时已失去尾，从细胞水平看，这是由于 。
(4)后来的科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类。一类是控制细胞死亡的，另一类是启动或促进细胞死亡的。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，人就会患病，如癌症、艾滋病等。请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。
解析：本题是以细胞的分化、衰老和死亡为知识背景，学科内的综合题。
答案：（1）ACD （2）不同基因表达 （3）组成尾的细胞在胚肥发育过程过中程序性死亡
（4）找到与癌症、艾滋病相关的所有调控基因，分析其功能，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，就可以加速癌细胞自杀，达到治疗癌症的目的，提高免疫细胞的生命力，达到抑御艾滋病的目的。
误点警示：注意知识点间的联系和区别。
变式·拓展
（2）观察肿瘤切片，下列有关其细胞的叙述中，正确的是（ ）
A．所有细胞经减数分裂增殖
B．所有细胞中都可见到染色体
C．所有细胞都能合成蛋白质
D．所有细胞中DNA含量相同
综合思维探究
学科内综合型
【例3】化疗是控制癌细胞生长的方法之一，药物可以杀死癌细胞。正常骨髓细胞的细胞周期约为40分钟。急性淋巴性白血病白细胞的细胞周期约为2小时到10小时。医院采用化疗的方法最大限度地杀伤肿瘤细胞。下图给出的是一个典型的化疗过程，每4小时给药1次(图中箭头所示)，图中记录了化疗过程中正常细胞和癌细胞的数量变化。
（1）指出癌细胞与正常细胞相比的两项不同点。
（2）为什么癌细胞最可能发生于高频率分裂的组织(如器官的上皮组织)
（3）据图指出两类细胞在化疗的最初8小时内和化疗给药后的反应(数量变化)。
（4）化疗过程中的给药剂量加大或给药周期缩短，癌细胞都会得到更有效的控制。为什么临床上并不这样做
（5）请从理论上对断给药的间隔时间并简述理由。
解析：本题考查细胞周期的具有应用。从细胞周期考虑，细胞分裂最容易受到影响的是分裂间期，若以白血病细胞周期为10小时计算，由于间期所占时间最长，大约为90%--95%，则间期长度为9小时左右。在此时间内给药对白血病细胞的杀伤力最强。而正常骨髓细胞由于细胞分裂旺盛，细胞周期短，给药只影响其中的某一次分裂，因此受影响相对较小。也正因为如此才会出现图中正常细胞和癌细胞不对称的曲线差异。
答案；（1）癌细胞不受密度制约因素的限制而不断分裂和生长，无正常细胞的接触抑制现象；癌细胞代谢强度比正常细胞大 （2）遗传物质的改变是细胞癌变的原因之一。在不断分裂的组织中由于DNA的复制等原因，遗传物质变异频率增高 （3）给药的最初8小时内图中两类细胞数量都明显减少，然后又回升，但癌细胞数目的减少量明显多于正常细胞，而回升量少于正常细胞。给药后癌细胞数目的回升量也少于正常细胞。（4）给药剂量加大或给药周期缩短，在有效控制癌细胞的情况下，对正常细胞的杀伤作用太强，可能会引起较强的负作用。（5）由于正常骨细胞的细胞周期短，恢复快，白血病细胞周期长，在第一次给药后，待骨髓细胞恢复正常而白血病细胞尚未恢复前重复给药，从理论上讲可以消灭白血病细胞，所以给药的间隔时间应在2天后10天内。
误点警示：解答本题一定要明确细胞周期中最容易被终止的阶段是间期，应用上此时给药最好。而细胞周期的计算要清楚各期大约所占时间。
变式·拓展
（3）将数量相等的两组小鼠肝细胞，用含有3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液培养，A组加入某种物质，B组不加，经过一段时间培养后，洗去培养液，分别取出两组的全部细胞，测量每组的总放射强度，结果A组明显大于B组。A组中加入的物质的作用是 ( )
A．促进细胞分化 B．促进细胞分裂
C．促进细胞衰老 D．促进细胞癌变
▲ 实验探究型
【例4】2002年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。右图示癌细胞内的相关变化和及某种药物治疗导致癌细胞死亡的过程．请回答下列问题：
（1）细胞的衰老和死亡是一种正常的生命观象。下列属于衰老红细胞特征的是
①水分减少，细胞萎缩 ②新陈代谢的速度减
慢 ③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升
⑤色素积累增多 ⑥细胞的呼吸速率减慢
⑦细胞核体积增大 ⑧细胞膜的通透性改变
A．①②③④⑤⑥ B．①②③⑤⑥⑦⑧
C．①②③⑥⑧ D．①②③④⑤⑧
（2）人的受精卵开始分裂，逐渐形成大量功能不同的细胞，从分子水平看，这是 的结果。
（3）人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，从细胞水平看，这是由于 。
（4）后来的科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类：一类是控制细胞死亡；另一类是启动或促进细胞死亡。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，就会患病，如癌症、艾滋病等。请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。
解析：细胞的衰老和死亡是一种正常的生命现象，如何延缓细胞的衰老是人们关注的热点之一。本题围绕细胞的衰老、死亡及基因调控的知识，考查学生从材料中提取信息、解释有关现象及解决有关问题的能力。
（1）衰老的细胞一般具有以下5项特征：1．在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速度减慢；Ⅱ．衰老的细胞内，有些酶的活性降低；Ⅲ．细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累；Ⅳ．衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，颜色加深；V．细胞膜通透性功能改变。根据上述特征可判断①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，由于衰老的红细胞没有细胞核，也不含有色素，因此，还应除去⑤⑦，故选C。
（2）人的受精卵分裂，逐步形成大量的功能不同的细胞，这些功能不同的细胞表现出来的形态特征或生理特性是由不同的基因控制的，而由受精卵分裂产生的体细胞中遗传物质相同，基因也相同，因此从分子水平看，是基因选择性表达的结果。
（3）人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，尾是由许多细胞构成的。那么尾哪里去了呢 从细胞水平看，这是由于组成尾的细胞在胚胎发育过程中进行了程序性死亡。
（4）根据科学家们的研究，我们知道人类的癌症、艾滋病等就是由于该死亡的细胞没有死亡，而不该死亡的细胞大批死亡所形成的病患。根据“程序性细胞死亡”的理论，我们对癌症、艾滋病的治疗可进行下列设想：首先找到与癌症、艾滋病相关的所有调控基因，分析其功能。然后，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，就可以让癌细胞加速自杀死亡，从而达到治疗癌症的目的。同时，提高免疫细胞的生命力，以达到根治爱滋病的目的。
答案：见解析。
误点警示：本部分内容与人体健康密切相关，主要是要能从提供的信息提取有用的信。并能针对癌细胞的特点解释或制定相应的治疗措施。
1．从癌细胞分裂的特征入手，治疗的选择应为控制间期DNA复制或蛋白质合成。而预防癌症的主要方法则是尽量避免接触有可能诱发原癌基因激活的致癌因子。
2．对最新科技成就的关注：本部分内容是新教材的一大特色：注重理论与实际的结合，培养收集和处理信息的能力和获取新知识的能力。这类试题往往题干很长，但基本原理并不复杂，有起点高落点低的特点。平和的心态是取胜的法宝。
变式·拓展
（4）化疗是控制癌细胞生长的方法之一，药物可以杀死癌细胞，下图给出的是一个典型的化疗过程，每3周给药1次(图中箭头所示)，图中记录了化疗过程中正常细胞和癌细胞的数量变化。以下说法错误的是
A、癌细胞最可能发生于高频率分裂的
组织(如器官的上皮组织)
B、癌细胞与正常细胞相比不受密度制约
因素的限制而不断分裂和生长，无正常
细胞的接触抑制现象
C、据图可知最初给药后两类细胞数量都
明显减少，然后又回升，而每次给药后癌细胞回升量少于正常细胞
D、据图可知为了使癌细胞得到更有效的控制，可以在化疗过程中加大给药剂量或缩短给药周期而不会引起较强的负作用
创新思维探究
▲ 信息迁移型
【例5】(2002年广东题)2001年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家。这三位科学家发现了调控细胞周期的一系列基因，以及相关的酶和蛋白质。这项工作对肿瘤研究等领域产生了重大影响。请回答下列问题：
（1）同种生物不同类型细胞之间的细胞周期持续时间有差异。蛙胚卵裂期动物半球细胞的细胞周期持续时间比植物半球细胞的 。
（2）测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时，通常需要考虑温度因素。这是因为 。
（3）有人称恶性肿瘤为细胞周期病，其根据是调控细胞周期的基因发生 ，导致细胞周期失控，癌细胞无限增殖。
（4）治疗恶性肿瘤的途径之一，是用药物抑制 的合成，从而将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期。如用药物抑制纺锤体的形成，则癌细胞的细胞周期将阻断在 期。
解析：不同生物及同一生物的不同细胞，细胞周期所需时间的长短不同，蛙胚卵裂期，动物半球细胞分裂得快，植物半球分裂得慢，所以动物半球细胞的细胞周期时间短；细胞分裂是在一系列酶的作用下完成的，酶的活性受到温度的影响，因此，测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时，通常需要考虑温度因素；恶性肿瘤表现为细胞无限增殖，从基因角度考虑则是由于基因突变；现在对癌症晚期病人所采用的“放疗”，“化疗”则是通过物理、化学因素影响细胞分裂，对于绝大多数药物则是抑制DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，从而使癌细胞停留在分裂间期，若用药物抑制细胞纺锤体的形成，则细胞停留在分裂期。
答案：（1）短 （2）细胞周期受酶的影响，酶的活性受温度的影响
（3）突变 （4）DNA的复制和有关蛋白质 分裂
误点警示：以社会热点或科学新成就作为情景来命题，但其考查的知识点在书本内。这种高起点，低落点的题目，要求学生有一定的分析问题和解决问题的能力。
变式·拓展
（5）有关细胞分化的叙述，不正确的是（ ）
A．分化发生在人的整个生命进程中
B．分化赋予了不同种类细胞特异的结构和功能
C．分化是不同基因在特定时间和空间表达的结果
D．生物体生长发育过程是细胞发生分化的过程
高考思维探究
【例6】（2003年江苏卷）下列关于细胞分裂、分化、衰老和死亡的叙述，正确的是 （ ）
A、细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同
B、个体发育过程中细胞的分裂、分化和死亡对于生物体都是有积极意义的
C、细胞分裂存在于个体发育整个生命过程中，细胞分化仅发生于胚胎发育阶段
D、多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的
解析：多细胞生物体中，细胞的衰老与机体的衰老是二回事。细胞分化是在个体发育中，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。细胞分化是在细胞分裂（主要是有丝分裂）的基础上进行的，因此各种细胞的遗传物质是一样的。细胞分化也存在于个体发育整个生命过程中，只是在胚胎发育阶段达到最高。
答案：B
考向指南 本题考查学生对基础知识的识记、理解和进行知识迁移的能力，在学习过程中对基础知识、基本概念进行区别比较，理解后才记忆。
变式·拓展
（6）（多选）利用植物的茎尖或根尖、花药、花粉等，在无菌的条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种，可以在较短的时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是（ ）
A、这种技术利用了植物细胞的全能性
B、这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体
C、这种技术是一种无性繁殖的方式
D、这项技术属于细胞工程的应用领域之一
开拓学习新视野
教材知识拓展
【课题研究】
多彩生物漫步 癌 症
到目前为止，癌症仍然是人类的头号敌人。尽管医学发展到今天，科学家们已经能够对许多癌症作出早期诊断，延长患者的生存期，但仍未能从根本上控制它的发生和彻底征服这个病魔。20世纪50年代以来，对肿瘤医学的研究有两项最为突出的成就：①癌基因的发现及其研究的深入；②染色体畸变与致癌基因表达相互关系的揭示。由于这两方面研究的日益深入，使人们开始从一个全新的角度去认识癌的发病机制和本质。
随着对癌基因的深入了解，科学家们在治癌的道路上看到了更多希望。然而，在大多数情况下，细胞的癌变绝非由单一因素引起，它可能是显性的癌基因与隐性的抑癌基因经过多阶段的协同作用而形成。可以肯定地说，在一种肿瘤中起主要作用的几乎不可能是两种以上的癌基因，但很可能涉及到两个以上的抑癌基因突变。因此，科学家们感到路漫漫其修远兮，癌基因的复杂化，抑癌基因突变的异常化，让治愈癌症仿佛成了一道不可逾越的鸿沟。
同时，广大患者在接受治疗的过程中，承受了种种痛楚。理疗、化疗带来的各种副作用，不彻底的根除性，以及对自身身体细胞、组织、器官的伤害性，让癌症愈发成为医学界、科学界头号的难题。
转眼间，人类已跨过了2000年的文明历程。在医疗技术高度发达的二十一世纪，在全世界科学志士的努力钻研下，完全治愈癌症是否还离我们很远呢？
结合以上信息，请完成以下探究：
1、下列细胞可能癌变的是（ ）
A．游离组织，形态改变 B．核增大，染色深
C．膜透性增大，运输功能降低 D．酶活性降低
优化考题新演练
一、理解与应用（共55分）
1．1958年，美国科学家通过培养一种什么植物的什么部位细胞，证明植物细胞具有全能性（ ）
A、洋葱、鳞片叶叶肉细胞 B、胡萝卜、韧皮部细胞
C、水稻、叶肉细胞 D、小麦、茎的皮层细胞
2．下列哪一组是细胞衰老的特征（ ）
①细胞无限分裂 ②水分减少，体积变小 ③畸形改变 ④酶活性降低 ⑤色素沉着⑥易分散转移 ⑦呼吸速度减慢 ⑧膜透性改变
A、①③⑥ B、①②⑤⑦ C、②④⑤⑦⑧ D、②④⑥⑧
3．细胞畸形分化的结果产生（ ）
A、癌细胞 B、松的管胞 C、白细胞 D、茎节瘤部分的细胞
4．下列有关细胞增殖的叙述，错误的是（ ）
A、细胞分裂是可以无限进行下去的 B、细胞都有一个发生、生长、分化、发育、衰老和死亡过程
C、高度分化成熟的细胞有可能永远失去增殖的能力 D、癌细胞具有无限增殖的特点
5．下列有关细胞分化的叙述，不正确的是（ ）
A、细胞的分化是指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
B、细胞分化是一个持久性的变化过程
C、在动物细胞内，细胞的分化是一个不可逆的过程
D、细胞分化是一个可逆的过程
6．下列哪一项不可能是解释细胞衰老的学说（ ）
A、体细胞突变和DNA损伤学说 B、自由基理论 C、细胞程序死亡学说 D、细胞癌变学说
7．从一个植物细胞或原生质体可以长成一个完整的植株，这证明了（ ）
A、细胞的再生作用 B、细胞的全能性 C、细胞的分化 D、细胞的脱分化
8．当今世界严重威胁人类健康的细胞变化是（ ）
A、细胞分裂 B、细胞衰老 C、细胞分化 D、细胞癌变
9．在细胞分化的过程中，遗传物质将（ ）
A、发生改变 B、部分改变 C、不改变 D、是随机的
10．下列那性是癌细胞产生的根本原因（）
A、细胞分裂受阻 B、细胞分化受阻 C、致癌基因激活 D、人过度伤心
11．与生物的发育密切相关的过程是（ ）
A、细胞分化 B、细胞衰老 C、细胞癌变 D、以上三项均是
12．检测某一植物组织细胞，发现其分解有机物缓慢，酶的催化效率极低。则该细胞正处在什么阶段（ ）
A、分化 B、分裂 C、衰老 D、癌变
13．动物体内各种类型的细胞中，具有最高全能性的细胞是（ ）
A、体细胞 B、生殖细胞 C、受精卵 D、肝细胞
14． 长期吸烟容易患肺癌的原因是（）
A、煤焦油能导致机体产生原癌基因 B、煤焦油黏附于肺泡壁使肺泡失去弹性
C、少量吸烟对健康有好处 D、煤焦油能激活原癌基因使正常细胞发生癌变
二、拓展与创新（共35分）
15．（多选）下列关系癌细胞的叙述正确的是（）
A、癌细胞失去最高分裂次数的限制 B、致癌因子激活体内的原癌基因导致产生癌细胞
C、细胞间的黏性较正常细胞大 D、细胞畸形分化可能导致癌细胞
16．根据下图回答：
(1) ①→②、①→④的过程叫做 。
(2) ①→③的过程叫做 。
(3) ③→⑤的过程叫做 。
(4) 组成②、③、④的细胞的 。不同，因此它属于不同的 。
(5)①→④所示各细胞群中，具有分裂能力的是标号 所示细胞群。
17．目前认为，致癌因子有三类：一是 因子，如紫外线、X射线等；二是 因子，如砷、煤焦油等；三是病毒致癌因子，包括 病毒和 病毒两大类。
18．胡萝卜根和花药均能培育成植物的幼苗，说明植物细胞具有 ，但一般说来，这种过程是一种 的变化，而且一般是不可逆的。
19．下图是美国科学家斯图尔德1958年将胡萝卜韧皮部的细胞培养新植株的过程的示意图，请据图回答：
（1）4是由中单个细胞经过 分裂
形成的细胞团，再进一步发育 称。
（2）细胞团中相同的细胞在发育成5和植物体的过程中，
细胞在形态结构和胜利功能上逐渐向不同方向发生了变
化，这种现象叫细胞的 。
（3）这一事实说明高度分化的植物细胞仍保持
着 。
三、综合与探究（共10分）
20．下图是用胡萝卜根进行组织培养的某些过程示意图。请据图回答：
A B C D
（1）该试管苗的形成经历了 等几个过程。
（2）已知胡萝卜有9对染色体，该试管苗的细胞核中含有 个DNA分子。
（3）愈伤组织是细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织的形成过程中，必须从培养基中获得 和小分子有机物。
（4）从理论上讲，植物细胞有形成再生植株的可能性，这是 的表现。
答案与解析研读
【变式·拓展】
（1）D
（2）C
（3）B 胸腺嘧啶脱氧核苷酸是组成DNA的单位，A组加入某种物质，细胞中放射强度大于B组，说明A组细胞对胸腺嘧啶脱氧核苷酸利用比B组多，DNA的复制快，而细胞分裂间期要进行的重要变化是DNA的复制。
（4）D
（5）D 生物体生长发育过程是既有细胞的增殖，也有细胞的分化。
（6）ABCD 植物细胞工程通常采用的手段有植物的组织培养和植物细胞杂交。这些技术的理论基础是植物细胞的全能性。题干中利用植物茎尖或根尖、花药等在无菌条件下培养，进而形成完整的植物体，叫做植物的组织培养，属于植物体的“克隆”。本题以当代热门课题植物细胞工程为题材，考查对植物组织培养的理解程度。引导考生关注社会热点问题。
【多彩生物漫步】
1、A（本题考查癌变细胞与衰老细胞之间的区别。衰老细胞只是本身发生衰变，不会游离组织，只是体积改变，不会形态改变。只有癌细胞在机体内到处游走，穿入到各种组织器官中去。）
创新训练
1．B，导解：1958年，美国科学家通过培养胡萝卜的韧皮部细胞，证明植物细胞具有全能性。
2．C，导解：细胞衰老水分减少，体积变小，酶活性降低，色素沉着，呼吸速度减慢，膜透性改变等特征。
3．A，导解：细胞畸形分化的结果产生癌细胞。
4．A，导解：正常细胞的分裂能力是有限的。
5．D，导解：细胞分化是稳定的，不可逆的过程。
6．D，导解：细胞衰老和细胞癌变是两回事。
7．B，导解：从一个植物细胞或原生质体可以长成一个完整的植株，这体现了细胞的全能性。
8．D，导解：当今世界严重威胁人类健康的细胞变化是细胞癌变。
9．C，导解：此题考查学生对细胞分化概念的理解，由于细胞一般都是通过有丝分裂增殖而来的，分化的细胞中都有一整套和受精卵相同的遗传物质。
10．C，导解：原癌基因激活是产生癌细胞的根本原因。
11．A，导解：与生物的发育密切相关的过程是细胞分化。
12．C，导解：植物组织细胞，分解有机物缓慢，酶的催化效率极低，这是衰老的特征。
13．C，导解：受精卵的全能性最高。
14．D，导解：煤焦油是一种化学致癌因素，能激活原癌基因使正常细胞发生癌变。
15．ABD，导解：癌细胞间的黏性较正常细胞小，容易转移。
16．(1)细胞的分化 (2)细胞分裂 (3)细胞的生长 (4)形态、结构、生理功能；组织 (5)①③⑤
17．物理致癌 化学致癌 DNA RNA
18．全能性 持久
19．（1）有丝 胚状体 （2）分化 （3）全能性
20．（1）细胞分裂，细胞分化，组织、器官的形成，新个体 （2）18
（3）水、无机盐、维生素 （4）全能性
导解：最新科技成果将是本节遇到较多的问题，如何应用所学的知识来解决这些新问题是能力考查的重要内容，接替时要运用所学的知识，解决情景困难。本题考查细胞全能性的概念及其多细胞生物体的形成过程，同时还考查了对有丝分裂过程中DNA变化的掌握情况。
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www.
干细胞
A
干细胞
B
干细胞
C
干细胞
D第2节 细胞分化、衰老和凋亡
例题解析：
1.生物体内的绝大多数细胞，都要经过______、______、______、______这几个阶段。可见，细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。
解析：略
答案：未分化 分化 衰老 死亡
2.青蛙细胞的分化发生在（ ）
A.胚胎期 B.受精卵
C.整个生命过程中 D.性成熟期
解析：细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命过程中，但是在胚胎时期达到最大限度。
答案：C
3.克隆“多利”羊的培育成功证明了（ ）
A.动物细胞的再生能力 B.动物细胞的分化能力
C.动物细胞的全能性 D.动物细胞核的全能性
解析：动物细胞具有全能性。但是克隆“多利”羊是将一只羊的一个体细胞的细胞核移植到另一只羊的去核卵细胞中，结果发育成的“多利”羊与提供细胞核的羊的性状极为相似。这就准确地证明了动物细胞核的全能性。
答案：D
4.检测某一动物细胞，发现其细胞核体积增大、染色质固缩、线粒体变大而数目减少。该细胞正在（ ）
A.增殖 B.分化
C.癌变 D.衰老
解析：细胞核体积增大、染色质固缩，线粒体变大而数目减少。这是细胞衰老的特征。
答案：D
5.植物细胞表现出全能性的必要条件是（ ）
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
解析：细胞只有离体才能表现出全能性，并且要有适宜的光照、温度、pH及充足的营养。
答案：C
6.细胞分化不同于细胞增殖的主要特点是（ ）
A.细胞的数量增多
B.细胞的体积增大
C.细胞的化学成分含量的变化
D.能形成不同的细胞和组织
解析：由同一种类型的细胞经细胞分裂后，在形态、结构和功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程叫细胞分化。
答案：D
7.细胞衰老是（ ）
A.正常的生命现象 B.特殊分化的结果
C.畸形分化的结果 D.无法改变的
解析：细胞的一生要经过未分化、分化、衰老、死亡这几个过程，是一种正常的生命现象。
答案：A
8.在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为（ ）
A.细胞丧失了全能性
B.基因的表达具有选择性
C.有的细胞不具有全能性
D.不同的细胞内基因不完全相同
解析：从理论上讲，生物体的每一个活细胞都具有全能性。但是，在生物体内细胞并没有表现出全能性，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
答案：B
9.细胞的全能性是指（ ）
A.细胞增殖使细胞数目增加
B.已分化的细胞仍具有发育的潜能
C.细胞分化成不同的细胞和组织
D.细胞生长使体积增大
解析：略
答案：B
同步练习：
1.下列有关细胞分化的叙述，不正确的是
A.细胞的分化是指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
B.细胞分化是一个持久性的变化过程
C.在动物细胞内，细胞的分化是一个不可逆的过程
D.细胞分化是一个可逆的过程
2在细胞有丝分裂末期形成的子细胞有的己失去了分裂能力，开始进行 （ ）
A细胞分化 B细胞衰老 C细胞癌变 D细胞凋亡
3与生物的发育相关的是 （ ）
A细胞分化 B细胞衰老 C细胞癌变 D细胞凋亡
4由同一种类型的细胞经 后，逐渐在 和 上形成稳定性差异，产生不同的 的过程称为细胞分化。
分层训练
1细胞分化是一种持久性稳定变化，这种变化是（ ）
A可逆转的 B不可逆转的
C发生变化的 D无序可循环的
2具有分化能力的细胞是 （ ）
A心肌细胞 B肝细胞 C肠上皮细胞 D皮肤生发层细胞
3细胞分化不同于细胞增殖的主要特点是（ ）
A细胞数量增多 B细胞体积增大
C细胞的化学成分含量的变化 D能形成各种不同的细胞和组织
4现代分子生物学的证据表明，细胞分化是 （ ）
A基因选择性表达的结果 B基因不表达的结果
C细胞分裂的结果 D细胞癌变的结果
5（多选题）下列有关组织的说法正确的是
A植物的叶肉细胞形成输导组织 B导管和筛管形成营养组织
C动物和人的神经细胞形成神经组织 D肌细胞形成肌肉组织
6多选题）下列现象不属于细胞分化的是 （ ）
A囊胚的植物半球细胞向囊胚腔内陷为内胚层
B电离辐射下的正常细胞成为癌细胞
C头发中的酪氨酸酶活性降低，黑发变成白发
D内胚层细胞发育成肝、胰等腺体
7生物组织的形成过程依赖于 （ ）
A细胞衰老 B细胞分化 C细胞癌变 D细胞生长
8（多选题）造血干细胞可以分化发育成下列哪些细胞？
A红细胞 B粒细胞 C血小板 D淋巴细胞
参考答案
1C 2A 3A 4细胞分裂 形态结构 生理功能 细胞类群
分层训练：1A 2D 3D 4A 5CD 6ABC 7B 8ABC
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www.第2节 细胞分化、衰老和凋亡
【知识盘点】
一、细胞的分化
1．细胞分化指的是一群完全相同的细胞在 、 和 上发生稳定性差异的过程。细胞分化是一种 性变化，对于动物而言，在 时期，细胞分化程度达到最大。
2．已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的 ，这叫做细胞的全能性。细胞分化程度越高，全能性越 ；分化程度越 ，全能性越高。
3．全能性的意义：植物细胞有全能性，可以通过 的方法快速繁殖花卉和蔬菜，拯救濒危物种；动物细胞的 有全能性，但要通过移植，才能使其表达全能性，例如克隆羊多利。因此， 细胞的全能性更高一些。
二、细胞中的衰老和凋亡
1．对于单细胞生物来讲，细胞的衰老和死亡，就是 的衰老和死亡。对于多细胞生物来讲，幼年期，新生细胞数量 死亡细胞；中年期，新生细胞约和衰老、死亡的细胞一样多；老年期，新生细胞 死亡的细胞。
2．细胞衰老的特征：细胞内 减少，使细胞萎缩，代谢变慢；酶的活性 ； 会积累，使皮肤出现老年斑；细胞呼吸减慢，细胞核体积 ；细胞膜通透性改变，物质运输能力 。
3．由 决定的，细胞自动结束生命的过程，叫细胞凋亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，坏死是由于受到不利因素影响，是细胞的不正常死亡，对生物体是 的。
三、细胞的癌变
1．癌细胞的特征：适宜条件下，可以 增殖； 发生变化；癌细胞细胞膜上的
减少，使癌细胞间的黏着性下降，癌细胞容易转移。
2．致癌因子大致分为三类： 致癌因子（主要指辐射，如紫外线、X射线）、 致癌因子（指各种化合物）和 致癌因子（指能使细胞发生癌变的病毒）。
3．在人和动物的染色体上，普遍存在与癌有关的基因： 基因和 基因。
【考点演练】
（一）单项选择题
1．下列有关细胞分化的叙述中，错误的是（ ）
A．生物体的正常生长发育离不开细胞分化 B．细胞分化是一种暂时性的变化
C．细胞分化发生在整个生命进程中 D．细胞分化在胚胎时期达到最大限度
2．引起细胞癌变的内因是（ ）
A．物理致癌因子 B．化学致癌因子 C．病毒致癌因子 D．原癌基因被激活
3．在多细胞生物体内，细胞并没有表现出全能性，这是因为（ ）
A．由于细胞分化而丧失了全能性 B．细胞内的基因表达有特定的时空选择性
C．细胞经过多次分裂而丧失了全能性 D．不同细胞所含有的基因不同（ ）
4．下列有关细胞分化的叙述中，错误的是：（ ）
A．高度分化后的细胞一般不具有分裂能力
B．细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象
C．分化后的细胞只保留与其功能相关的一些遗传物质
D．细胞分化与生物发育有密切关系
5．下列关于细胞衰老的叙述中，不正确的是（ ）
A．细胞衰老是细胞生理和生化发生复杂变化的过程
B．白化病人的头发白色是头发基部黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致
C．衰老细胞的细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低
D．衰老细胞内水分减少，体积变小，代谢速度减慢
6．胡萝卜的韧皮部细胞通过组织培养，能发育成新的植株。下列有关的叙述中，不正确的是（ ）
A．说明高度分化的植物细胞具有全能性
B．植物细胞的全能性得以表达要离开母体
C．新植株的形成是细胞分裂和分化的结果
D．高度分化的动物细胞也具有全能
7．从细胞水平来说，多细胞生物体能够进行正常的生长、发育的原因是（ ）
?A．受精卵经过有丝分裂 B．细胞的增殖，数量增加
?C．细胞由小长大 D．细胞的增殖和细胞的分化
8．下列细胞可能癌变的是 （ ）
?A．游离组织，形态改变 B．核增大，染色深
?C．膜透性增大，运输功能降低 D．酶活性降低
9．下列关于细胞分裂、分化、衰老和死亡的叙述，正确的是（ ）
?A．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同
?B．个体发育过程中细胞的分裂、分化和死亡对于生物体都是有积极意义的
?C．细胞分裂存在于个体发育整个生命过程中，细胞分化仅发生于胚胎发育阶段 ?D．多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的
10．发现了细胞凋亡规律的三位科学家被授予了2002年的诺贝尔奖。下列有关说法不正确的是（ ）
?A．由于头发基部的黑色素细胞衰老，老人的头发会变白
?B．癌症就是细胞凋亡机制不能启动造成的，未来可以通过诱导癌细胞凋亡治疗癌症
?C．多细胞生物的细胞衰老与机体的衰老总是同步进行的
?D．衰老细胞的细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低
11．细胞具有全能性的原因是（ ）
?A．生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能
?B．生物体的每一个细胞都应该具有全能性
?C．生物体的每个细胞都含有该个体发育的全套基因
?D．生物体的每个细胞都是由受精卵发育来的
12．下列过程没有用到植物组织培养技术的一项是（ ）
A.花药离体培养获得单倍体植株 B.秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株
C.基因工程培育抗虫棉植株 D.细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株
（二）不定项选择题
1３．要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要用到下列哪些条件（ ）
?A．具有完整细胞核的细胞 ??B．离体状态
?C．导入外源基因 ?????? D．一定的营养物质和激素
1４．限制细胞体积不能无限制长大的原因有（ ）
A．细胞器的数量有限 B．细胞核的控制范围有限
C．受细胞相对表面积的限制 D．受染色体的限制
参考答案
知识盘点参考答案
1．显性，隐性，黄圆：绿圆：黄皱：绿皱＝9：3：3：1 2．自由组合定律，互不干扰的，彼此分离，自由组合
考点演练参考答案
1-5．BDACC 6-10．BCDAA 11-15．BCACC 16．ABD 17．ABD 18．BC
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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细胞分化、衰老和凋亡
细胞分化
细胞分化的概念
细胞分化特征、意义和本质
细胞分化在科技实践中的应用
一、细胞分化的概念
细胞分化是在个体发育中，由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。
组织、器官、系统
个体
1.肌细胞、神经细胞、口腔上皮细胞等细胞的来源怎样？
2.这些细胞有什么不同之处？
2.黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。
3.造血干细胞 原红细胞 早幼红细胞 中幼红细胞 晚幼红细胞 成熟红细胞 死亡
二、下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征
稳定性
不可逆性
1.细胞分化发生在整个生命进程中。
持久性
细胞分化对个体发育有什么意义？细胞分化是不是人类所特有的呢？细胞分化的结果是什么？
讨论
细胞分化是个体发育的基础；是生物界中普遍存在的生命现象；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。
三、 细胞分化的意义
细胞分裂 细胞分化
不
同
点 细胞数量
形态结构功能
相
同点
联系
增加
相同
不变
差异
遗传信息都不变
共同完成生物个体发育过程
问：就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息，
为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？
资料：在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。
分析：1.红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？
2.红细胞
血红蛋白基因开启
合成血红蛋白
肌细胞
肌动蛋白基因开启
合成肌动蛋白
结论：细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致 （基因的选择性表达）。
相同。
1.植物组织培养的过程
韧皮部细胞
植物激素、无机盐和糖类等
细胞团
胚状体
有根、茎、叶的试管苗
问题
脱分化
再分化
由胡萝卜的韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株
体现出植物细胞的什么特性？
高度分化的植物细胞有发育成完整个体的潜能。
1.细胞分化具有稳定性、不可逆性，是不是细胞一旦分化就不再具有
分裂分化能力了呢？
2.能否让这些高度分化的细胞再具有分裂分化能力呢？
多莉是怎么诞生的？
思考
这个试验说明了已经分化的细胞核具有什么特性？
高度分化的动物体细胞的细胞核有发育成完整个体的潜能
2.克隆羊的诞生
已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
细胞全能性
植物组织培养技术
克隆个体的产生
思考
为什么已经分化的细胞具有全能性呢？
高度分化的细胞含有保持物种发育所需要的全套基因
细胞衰老
细胞衰老的特征
决定衰老的因素
细胞衰老的假说
细胞衰老的特征
形态特征：细胞核膨大，核膜皱缩，染色质固缩，线粒体变大且数目减少；
功能特征：酶活性降低，代谢速度减慢，增值能力减退；细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；
决定衰老的因素
自由基学说
自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统。主要包括：氧自由基（如羟自由基·OH）、氢自由基（·H）等，其中·OH的化学性质最活泼。
遗传学学说
认为衰老是遗传决定的自然演进过程，一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命。生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控制的，衰老实际上是某些基因依次开启或关闭的结果。
细胞凋亡
定义★
与死亡的区别★
意义
定义
是一个由基因决定的细胞程序化或自行主动的结束生命的过程。
细胞凋亡的生理意义
确保正常发育、生长
维持内环境稳定
发挥积极的防御功能
所以细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。
凋亡时细胞的形态学改变
空泡化
固缩
出芽
边集
凋亡小体
细胞凋亡的形态学特征：
细胞凋亡的生化改变
DNA的片段化断裂
典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带）
凋亡
坏死
细胞与周围细胞脱离；染色质浓缩并凝集在细胞核的周边；细胞质也发生浓缩。
染色质不规则地浓缩；线粒体、细胞核、内质网肿胀。
细胞核裂解，细胞膜内陷，将细胞分割成多个有膜包裹的凋亡小体。
临近的细胞或专门的巨噬细胞将凋亡小体吞噬
吞噬
凋亡小体
巨噬细胞
细胞膜破坏，胞浆外溢。
解体后释放细胞内物质
引起炎症
与细胞坏死的区别
细胞坏死
细胞坏死时，细胞内的物质释放到胞外，对周围细胞产生伤害，引起炎症。
是由于极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和坏死。
细胞凋亡与坏死的区别★
坏死 凋亡
1.性质
2.诱导因素
强烈刺激，随机发生
较弱刺激，非随机发生
3.生化特点
4.形态变化
5.DNA电泳
6.炎症反应
7.凋亡小体
8.基因调控
被动过程，无新蛋白合成，不耗能
主动过程，有新蛋白合成，耗能
细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀
胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩
弥散性降解，电泳呈均一DNA片状
DNA片段化（180-200bp），电泳呈“梯”状条带
溶酶体破裂，局部炎症反应
溶酶体相对完整，局部无炎症反应
有
病理性，非特异性
生理性或病理性，特异性
无
有
无
