第2節(jié) 細胞分化、癌變和衰老
1951年，有黑人婦女海拉的宮頸癌細胞分裂建立的“海拉細胞系”至今已有半個世紀，它仍然在世界上許多實驗室中廣泛傳代使用，道理何在？
細胞像生物體一樣，也要經(jīng)歷出生、生長、成熟、繁殖、衰老、死亡的過程。本章沿著細胞的生命歷程這條主線，既介紹了細胞的增殖、細胞的分化、細胞的衰老和凋亡等正常的生理過程，也介紹了給人類健康造成巨大威脅的細胞癌變。
許多學生會認為細胞衰老就會導致個體衰老。對于單細胞生物來說，的確如此。但是對于多細胞生物，生物體內(nèi)每時每刻都在進行新陳代謝，都有細胞衰老或死亡，也都有新細胞在產(chǎn)生。細胞衰老的過程是細胞的生理狀態(tài)和化學反應(yīng)發(fā)生復雜變化的過程，最終表現(xiàn)為細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。當然從總體上看，個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
?研習教材重難點
? 教材文本研習
研習點1細胞的分化（識記）
1）細胞分化的概念： 細胞分化是在個體發(fā)育中，相同細胞的后代，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。
細胞分化是生物界中普遍存在的一種生命現(xiàn)象。個體發(fā)育是從一個受精卵開始的，受精卵通過細胞的增殖、分化，最后發(fā)育成一個完整的個體。在胚胎發(fā)育的早期，各個細胞彼此之間是很相似的。通過體細胞的有絲分裂，細胞數(shù)量越來越多。與此同時，這些細胞又逐漸向不同方面發(fā)生了變化，形成在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能等方面出現(xiàn)顯著的差異。細胞分化的結(jié)構(gòu)是形成各種不同的組織，再由許多不同的組織形成器官，由許多不同的器官組成系統(tǒng)，直至形成一個完整的個體。
2）細胞分化的特征
細胞分化是一個漸變的過程。 在胚胎發(fā)育的早期，細胞外觀上尚未出現(xiàn)明顯的變化，但細胞的分化方向已經(jīng)確定，即細胞分化方向的確定早于細胞形態(tài)差異的出現(xiàn)。細胞分化的方向一經(jīng)確定，以后依次漸變，不能逆轉(zhuǎn)。分化是一種持久的、穩(wěn)定的變化。
【領(lǐng)悟?整合】 細胞分化的機理
1、在個體發(fā)育過程中，細胞分化的過程是在遺傳物質(zhì)的控制下合成特異性組織蛋白質(zhì)的過程。
分化的細胞所呈現(xiàn)出的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，源于細胞內(nèi)化學物質(zhì)的變化，特別是組成結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)和催化化學反應(yīng)的酶。如在動物發(fā)育過程中，紅細胞和心肌細胞都是來自中胚層。但在分化發(fā)育過程中，紅細胞能夠合成血紅蛋白，而心肌細胞則能夠合成肌動蛋白和肌球蛋白（肌動蛋白和肌球蛋白之間的滑動可使肌細胞產(chǎn)生運動）。
2、細胞質(zhì)在細胞分化中的作用
受精卵細胞質(zhì)的不均勻分配在一定程度上決定著細胞分化的方向。
卵細胞完成受精后即進行細胞分裂，這一過程稱為卵裂。 卵裂過程的每次分裂，核物質(zhì)都均勻地分配到子細胞中，但由于受精卵細胞質(zhì)中的物質(zhì)分布是不均勻的，因此在有絲分裂的末期，細胞質(zhì)分配時，在各子細胞之間是不均等的，這種不均等分配在一定程度上決定著細胞分化的方向。
3、細胞核在細胞分化中的作用
在生物的個體發(fā)育過程中，受精卵具有分化出各種組織和細胞，并建立起一個完整個體的潛能，這種細胞稱為全能細胞。細胞核是真核細胞貯存遺傳物質(zhì)的場所，具有個體發(fā)育所需要的全部遺傳物質(zhì)，所以細胞的全能性在很大程度上是指細胞核的全能性。
細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞仍然具有發(fā)育的潛能。大量科學實驗證明，高度分化的植物細胞仍然有發(fā)育成完整植枝的能力，即保持著細胞的全能性。如1958年美國科學家斯圖爾德（F.C.Steward）將胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行培養(yǎng),由于細胞分化而最終發(fā)育成完整的新植株。
在動物的個體發(fā)育過程中，受精卵具有全能性，但隨著發(fā)育，囊胚細胞及原腸胚細胞等，雖然具有分化出多種組織的潛能，但卻不能發(fā)育成完整個體，這類細胞稱為多能細胞。在動物成體中，仍存在著保持增殖能力的細胞，它們產(chǎn)生的細胞后代可分化為多種組織細胞，有的只有分化出一種細胞，這種只能分化出一種細胞的類型稱為單能細胞。由此可見，動物體中，隨著細胞分化程度的提高，細胞分化潛能越來越窄，但它們的細胞核仍然保持著原有的全部遺傳物質(zhì)，具有全能性。1996年英國生物學家維爾莫特（J.Wilmut）首次用羊的體細胞（乳腺細胞）成功地克隆出一只小母羊。這一實驗說明高度分化的動物細胞的細胞核仍然具有全能性，但高度分裂的動物細胞，從整個細胞來說，它的細胞全能性是受到限的。
【遷移? 體驗】
典例1：下列關(guān)于細胞分化和細胞分裂的敘述，錯誤的是（ ）
A、生物體的生長發(fā)育是細胞分裂和細胞分化的結(jié)果
B、細胞分化發(fā)生在生物體的整個生命進程中
C、細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)
D、細胞分化的過程中細胞中的遺傳物質(zhì)逐漸減少
研析：細胞分化是生物界普遍存在的一種生命現(xiàn)象，生物體的生長和發(fā)育是細胞分裂和細胞分化的結(jié)果。如果只有細胞分裂，而沒有細胞的分化，生物體是不能進行正常的生長發(fā)育的。細胞分化是一種持久性的變化，它發(fā)生在生物體的整個生命進程中，但是在胚胎時期達到最大限度。沒有細胞分裂細胞就不可能分化，所以細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)。在細胞分化過程中遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生變化，因為細胞核中含有保持物種遺傳性所需要的全套遺傳物質(zhì)，正因為如此，一個細胞就能培養(yǎng)成一個生物體。在細胞分化過程中，有的基因被抑制，有的基因被激活，如果要使一個分化了的細胞培養(yǎng)成一個生物體，必須設(shè)法使該細胞中所有的基因都被激活，像克隆羊的培育過程就是如此。本常見錯誤是選C，這是把細胞分裂與細胞分化割裂開來，其實細胞的分化離不開細胞的分裂。
答案：D
典例2：左下圖為某植物根示意圖，右下圖是左下圖中的P、Q、R的放大示意圖。回答:哪個細胞表面積最大？哪一個細胞最老？哪一個細胞生長速率最快？哪一對細胞是剛剛由一個細胞分裂而成的？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：本題考查學生能通過對圖的分析與綜合，正確獲取信息，并做出正確判斷的能力。涉及的知識點有細胞的生長，細胞的分裂，以及初中的相關(guān)知識：植物根尖的結(jié)構(gòu)。分析圖可知：P為成熟區(qū)，Q為伸長區(qū)，R為生長點。成熟區(qū)的細胞特點是表皮向外突出形成根毛，增大了與土壤溶液的接觸面積，因此表面積最大，且細胞不再分裂與生長，因此也最老。伸長區(qū)的細胞特點是生長速度最快，體積不斷增大。生長點的細胞特點是具有很強的分裂能力，不斷分裂增加細胞的數(shù)目，細胞5與細胞6是由同一個細胞分裂而成的。由上推斷可知，本題的正確選項為D。
答案：D
研習點2 細胞的癌變（識記）
1）癌細胞
在個體發(fā)育中，有的細胞由于受到致癌因子的作用，不能正常地完成細胞分化，而變成不受機體控制的，連續(xù)進行分裂的惡性增殖細胞，這種細胞稱為癌細胞。
2）癌細胞的特征
①能夠無限增殖 在人的一生中，體細胞能夠分裂50－60次，而癌細胞卻不受限制，可以長期增殖下去。如１９５１年由一位名叫海拉（Henrietta Lacks）的宮頸癌細胞分離建立的HeLa細胞系，至今仍在世界許多實驗室中廣泛傳代使用，成為研究癌癥的材料。但這位患者已死去四十多年。
②癌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化 細胞培養(yǎng)中的正常的成纖維細胞是呈扁平梭形的，當這種細胞轉(zhuǎn)化成癌細胞后就變成球形了；癌細胞的細胞核也較正常細胞的大，有時形態(tài)也變得不規(guī)則，核仁也變大了，染色時核的著色也明顯加深。
③細胞膜的表面也發(fā)生了變化 細胞膜上有糖脂、糖蛋白等物質(zhì)，這些物質(zhì)在細胞識別、細胞通訊和細胞連接中起著重要的作用，但癌細胞的表面這些物質(zhì)明顯減少，糖鏈短缺不全，彼此間的粘著性減小，在機體內(nèi)到處游走，穿入到各種組織器官中去，這就是所謂的“癌細胞轉(zhuǎn)移”，到處分裂、繁殖，形成腫塊。癌細胞失去接觸抑制，正常細胞生長相互接觸后，其運動和分裂活動都要停頓下來。在體外培養(yǎng)條件下則表現(xiàn)為細胞貼壁生長匯合成單層后即停止生長。癌細胞則不同，其分裂和增殖并不因細胞相互接觸而終止，在體外培養(yǎng)時細胞可堆累成立體細胞群，故癌細胞接觸對癌細胞的增殖無抑制作用。
3）致癌因子
①物理致癌因子 物理致癌因子主要是指輻射致癌。
最早發(fā)現(xiàn)具有致癌作用的是放射性物質(zhì)發(fā)出的電離輻射，后來發(fā)現(xiàn)象X射線、紫外線等均可致癌。卓越的物理學家，放射性元素發(fā)現(xiàn)者貝克勒爾（A.H.Begueral，1852～1908）和居里夫人（M.Curie，1967～1934）均因長期接觸放射性物質(zhì)受到輻射損傷而為科學事業(yè)損軀（居里夫人最后死于白血病），1903年他們因發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)而獲得諾貝爾獎金。40年后（1945年）日本廣島和長崎兩地的原子彈受害者因受輻射損傷而誘發(fā)了大批的白血病患者。
②化學致癌因子 迄今為止，已知的具有致癌作用的化學物質(zhì)達數(shù)千種之多，有無機物也有有機物。無機物中有砷、石棉、鉻化合物、鎳化合物等。有機物中有苯、聯(lián)苯胺、雜環(huán)烴、煤焦油、黃曲霉素、亞硝酸胺等。由于致癌物質(zhì)具有時間和劑量效應(yīng)，故還可能有若干化學致癌物質(zhì)尚未發(fā)現(xiàn)。
③病毒致癌因子 能引起細胞癌變的病毒稱為腫瘤病毒或致癌病毒�，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有150余種病毒可引起動物或植物產(chǎn)生腫瘤，腫瘤病毒中有DNA病毒，也有RNA病毒。
④癌基因?qū)W說 在人和動物細胞的染色體上普遍存在著原癌基因，在正常情況下，原癌原因處于抑制狀態(tài)。如果由于某種原因，如紫外線照射，使原癌基因本身發(fā)生改變，就有可能使原癌基因從抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變成激活狀態(tài)，從而使正常細胞發(fā)生癌變轉(zhuǎn)化為癌細胞。
在1969年，R.Huebner和G.Todaro在反轉(zhuǎn)錄病毒致癌的研究中發(fā)現(xiàn)，許多脊椎動物的基因組中含有內(nèi)源性的反轉(zhuǎn)錄病毒，這些動物的細胞在一些誘導劑的作用下可產(chǎn)生出反轉(zhuǎn)錄病毒粒子。因此，腫瘤病毒引起細胞癌變是由病毒的某一基因造成的。根據(jù)這一研究成果提出了癌基因?qū)W說。該學說主張：細胞癌變是由于病毒基因組中的癌基因引起的，癌基因是病毒基因組的一部分。如果癌基因受到阻抑，則細胞可以保持在正常狀態(tài)，一旦這種阻遏被打破，細胞就發(fā)生惡性轉(zhuǎn)化。致癌因子，如化學物質(zhì)、輻射等，能激活這種潛在的內(nèi)源病毒。他們認為細胞的癌基因是病毒基因組遺跡。細胞癌基因與病毒癌基因有同源關(guān)系。但在以后的研究中發(fā)現(xiàn)，有的細胞癌基因也存在于酵母中，而在人體腫瘤中分離出的一些具轉(zhuǎn)化活性的基因，并沒有在病毒中找到相應(yīng)的序列。因此，關(guān)于病毒癌細胞和細胞癌基因的關(guān)系，上前普遍的一種看法是：細胞癌基因不同病毒癌基因的同源物，在進化上病毒癌基因是來源于細胞癌基因。細胞癌基因稱為原癌基因。在正常情況下，細胞癌基因的存在不僅是無害的，而且在個體發(fā)育、細胞生長、組織再生等方面需要這些基因按程序控制表達，如某些為生長因子或生長因子受體編碼的基因等。
【歸納?整理】
細胞生長到一定的時期受到細胞體積增大而相對表面積減少的制約，進入到分裂狀態(tài)。絕大多數(shù)生物個體發(fā)育都是從一個受精卵開始的，按下列方式進入到其后的生命活動狀態(tài)：
【遷移? 體驗】
典例3：癌細胞通常是由正常細胞的基因發(fā)生改變后形成的。癌細胞的特性包括細胞的無休止和無序的分裂，并有侵襲性(向周圍組織浸潤)和轉(zhuǎn)移性。如下圖所示：
在過去的幾十年中出現(xiàn)了多種治療癌癥的方法，主要包括手術(shù)治療、放療、化療、激素治療、基因治療和免疫治療等。
請回答下列一組有關(guān)癌癥及其治療的問題。
（1）通常能夠引起基因改變的因素可能有 。(填寫序號)
A．紫外線 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．核輻射
（2）上述因素使正常細胞中的 由 狀態(tài)轉(zhuǎn)變成 狀態(tài)，從而導致癌變的發(fā)生。
（3）化療時采用的烷化劑如二氯甲二乙胺能夠與DNA分子發(fā)生反應(yīng)，從而阻止參與DNA分子復制的酶與DNA的相互作用。此類藥品作用于癌細胞周期的 期�；熯�可以采用其他藥物，如5—氟尿嘧啶，它的結(jié)構(gòu)與尿嘧啶非常相似，可以干擾DNA復制以及 合成。
（4）放療是利用放射線如放射性同位素產(chǎn)生的α、β、γ射線和各類X射線治療或加速器產(chǎn)生的X射線、電子束、中子束、質(zhì)子束及其他粒子束等照射患處殺死癌細胞的一種方法。放療與化療相比，對患者全身正常細胞影響較小的是 。
（5）研究人員從人體的DNA中篩選克隆出內(nèi)皮抑素基因，將此基因轉(zhuǎn)移到雙歧桿菌中，使其能夠正常表達。用這樣得到的雙歧桿菌制成口服制劑，此制劑可以用于抑制癌癥。在這種藥物用于臨床治療之前，應(yīng)該先進行動物實驗，以確定制劑對機體內(nèi)重要臟器的安全性。寫出簡要的實驗設(shè)計方案。
實驗材料：轉(zhuǎn)基因雙歧桿菌口服制劑；健康鼠4只，性別、體重如下表所示：
代號 甲 乙 丙 丁
性別 雌 雄 雌 雄
體重 78 g 76 g 99 g101g
實驗設(shè)計：
①第一步：將實驗鼠分為實驗組、對照組，其 為實驗組， 為對照組。(填寫代號)
②第二步： 。
③第三步：飼養(yǎng)相同時間后，分別解剖觀察實驗組、對照組的鼠，檢查重要臟器發(fā)生病變情況。
研析：人體細胞發(fā)生癌變對人類的健康構(gòu)成嚴重威脅，也是人類關(guān)注的熱點問題，本題圍繞癌變的概念、原因、機理、癌細胞的特點以及治療癌癥的方法、原理、治療過程的評價和相關(guān)的實驗設(shè)計，全面考查學生的知識掌握情況以及運用知識分析問題、解決問題的能力。
癌細胞是一種不受機體控制的，連續(xù)進行分裂的惡性增殖細胞，它是由正常細胞受到致癌因子的作用，使正常細胞中的原癌基因由抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化成激活狀，導致細胞不能正常地完成細胞分化的結(jié)果。致癌因子通常包括物理致癌因子，如電離輻射、X射線；化學致癌因子，如砷、苯、焦油等；生物致癌因子，如150多種病毒。根據(jù)癌變的機理，人們在治療癌癥時常采用化學療法與物理療法，它們的機理分別是阻止癌細胞的增殖及殺死癌細胞。癌細胞在增殖過程中，必須經(jīng)過DNA的復制，因此化療時常通過化學藥物抑制或阻止癌細胞的DNA復制，某些藥物還可干擾癌細胞中RNA與蛋白質(zhì)的合成。但化療有明顯的缺陷．即化學物質(zhì)抑制癌細胞增殖的同時對正常細胞的分裂也會產(chǎn)生不利的影響。放療即通過放射性同位素產(chǎn)生的α、β、γ射線和各類X射線治療機或加速器產(chǎn)生的X射線、電子束、中子束、質(zhì)子束及其他粒子束等照射患處殺死癌細胞。因此，放療對患者全身正常的細胞影響小。任何一種藥物在用于臨床之前，均應(yīng)該先進行動物實驗以確定該制劑對機體內(nèi)重要臟器的安全性，在動物實驗中要設(shè)計實驗組與對照組，要遵循單—變量因子原則，同時又要保證實驗組與對照組的動物能夠進行基本的新陳代謝，完成生長與發(fā)育，以免實驗動物在中途死亡而使實驗失敗。本題的閱讀量大，要從眾多信息中發(fā)掘解題線索，即具有收集和處理信息的能力也往往成為考查學生素質(zhì)的一種標志。本題中重點要抓住癌細胞的特點和常規(guī)實驗要求進行。
答案：（1）A、C、D、F、H （2）原癌基因 抑制 激活
（3）間 RNA和蛋白質(zhì) （4）放療
（5）①甲與丁(乙與丙) 乙與丙(甲與丁)
②每日為小鼠提供相同的食物、水；給實驗組定時服用雙歧桿菌制劑，同時給對照組服用等量的水。
典例4：生物學家研究發(fā)現(xiàn)，癌細胞的無限增殖受某調(diào)控基因的控制，該調(diào)控基因能激發(fā)所有動物細胞大量增殖，為探究該調(diào)控基因是存在于細胞質(zhì)還是細胞核上，科研人員做了如下實驗設(shè)計：
根據(jù)以上思路，請繼續(xù)完成下列實驗設(shè)計方案：
A．實驗方案：（實驗提示：癌細胞能傳代培養(yǎng)，細胞形態(tài)發(fā)生明顯改變。如何觀察細胞形態(tài)不作實驗設(shè)計要求。）
①用胰蛋白酶分別處理宮頸癌細胞和小鼠肝臟使之分散成單個細胞。
②分別使單個癌細胞和單個肝臟細胞核質(zhì)分離。
③ 。
④取2只培養(yǎng)編號甲、乙，各加入等量的培養(yǎng)液。
⑤ 。
⑥ 。
B．預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論：
① 。
② 。
③ 。
研析：本題是探究性實驗，要牢牢抓住題中提供的信息來設(shè)計。而且要全面考慮可能出現(xiàn)的情況，及對應(yīng)的結(jié)論。
答案：A．③取癌細胞核和肝細胞質(zhì)形成重組細胞甲，取癌細胞質(zhì)和肝細胞核形成重組細胞乙
⑤分別取等量重組細胞甲和重組細胞乙，依次加入甲、乙兩只培養(yǎng)瓶中，進行細胞培養(yǎng)。
⑥分別觀察甲、乙培養(yǎng)瓶中的細胞形態(tài)。
B．①若甲瓶的細胞（或重組甲細胞分裂產(chǎn)生的細胞）形態(tài)發(fā)生明顯變化，則調(diào)控基因存在細胞核中。
②若乙瓶中的細胞（或重組乙細胞分裂產(chǎn)生的細胞）形態(tài)發(fā)生明顯變化，則調(diào)控基因存在細胞質(zhì)中。
③若甲、乙兩瓶中的細胞（或重組甲、重組乙細胞分裂產(chǎn)生的細胞）形態(tài)均發(fā)生明顯變化，則調(diào)控基因可能同時存在細胞核和細胞質(zhì)中。（其它答案合理酌情給分）
研習點3 細胞的衰老（識記）
1）細胞的衰老是細胞生命活動的基本特征之一
生物體內(nèi)的絕大多數(shù)細胞，都要經(jīng)過未分化、分化、衰老、死亡這幾個階段。在生物體內(nèi)每時每刻都有細胞在衰老、死亡，同時又有新增殖的細胞來代替它們。如人的紅細胞的壽命平均為120天，即在120后體內(nèi)所有的紅細胞都被更新。對多細胞生物而言，細胞的衰老與死亡和機體的衰老與死亡是兩個概念，機體的衰老并不等于所有細胞的衰老，但是細胞的衰老、死亡也不等于機體的衰老、死亡。
細胞的衰老是正常生理現(xiàn)象。正如生物體具有一定的壽命一樣，組成生物體的細胞也有一定的壽命。生物體的整個發(fā)育過程取決于一定次數(shù)的細胞分裂。卵細胞受精后就開始分裂，細胞數(shù)目大大增加，同時由于分化細胞的形狀、結(jié)構(gòu)、生理也發(fā)生變化，最后每個細胞在新個體的發(fā)育和生活中都執(zhí)行著一定的任務(wù)，當一個生物體生長到它的最大體積時，多數(shù)細胞的分裂就停止了，而機體的生活中，執(zhí)行特定任務(wù)的細胞由于多種因素的復雜影響會逐漸發(fā)生功能衰退，直到死亡。細胞由生到死的過程是遺傳程序控制的，在每種生物中都相當精確。衰老是發(fā)育的一個正常階段，老化過程的盡頭就是有機體的死亡。
2）衰老細胞的主要特征
細胞衰老的過程是細胞生理與生化發(fā)生復雜變化的過程，如呼吸速率減慢、酶活性降低等，最終反映在細胞開礦結(jié)構(gòu)的變化。
①在衰老的細胞內(nèi)水分減少，結(jié)果使細胞萎縮，體積變小，細胞新陳代謝的速度減慢。
人體內(nèi)的含水量，年輕從比老年人多，所以年輕人的生命活力比老年人強，新陳代謝代謝速度也快。老年人體內(nèi)含水的下降，導致細胞新陳代謝代謝速度減慢。
②衰老的細胞內(nèi)酶的活性降低
由于人的頭發(fā)基部的黑色素細胞衰老時，細胞中的酪氨酸酶活性降低，就會導致頭發(fā)變白。
③細胞內(nèi)的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累
許多細胞色素的生成，隨著衰而增加。有人發(fā)現(xiàn)獼猴的神經(jīng)細胞內(nèi)，脂褐素的增加與動物年齡增長存在著平行關(guān)系。在獼猴腎上腺皮質(zhì)細胞內(nèi)色素含也隨著動物年齡增長而有增多的趨勢。脂褐素的堆積是細胞衰才中最明顯的變化，它阻礙了細胞內(nèi)物質(zhì)的交流和信息的傳遞，影響到細胞正常生理功能的進行，最后導致衰老和死亡。
④衰老的細胞內(nèi)呼吸速度減慢，細胞核體積增大，染色質(zhì)固縮、染色加深
⑤細胞膜通透性改變，使物質(zhì)運輸功能降低
【知識鏈接】 細胞衰老的原因
近幾十年來，許多學者提出了各種假說來解釋細胞衰老發(fā)生的原因，如體細胞突變論、DNA損傷論、自由基理論和細胞程度死亡理論等。這些理論各有自己的證據(jù)，然而這些證據(jù)往往都強調(diào)了一個方面或比較片面的。細胞衰老的原因確實是有可能由多種因素引起的，所以存在多種有關(guān)細胞衰老的理論也是正常的，這可能也是至今沒有真正揭示細胞衰老機制的原因。
建議介紹最有發(fā)展前途的兩種理論：一種是自由基理論；另一種是細胞程序死亡理論。
1、自由基理論
細胞代謝過程離不開氧的存在，生物氧化過程是細胞獲得能量的過程，然而在這種生物氧化過程的同時，會產(chǎn)生一些高活性的化合物，它們是生物氧化過程的副產(chǎn)品。實驗已經(jīng)證明，這些生物氧化過程中的副產(chǎn)品或中間產(chǎn)物與細胞衰老直接相關(guān)，它們能導致細胞結(jié)構(gòu)和功能的改變，這就是細胞衰老的自由基理論。
所謂自由基是指那些帶有奇數(shù)電子數(shù)的化學物質(zhì)，即它們都帶有未配對的自由電子，這些自由電子導致了這些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。自由基在細胞內(nèi)的產(chǎn)生是有多種原因的。例如，生物氧化、輻射、受污染物的侵害，以及細胞內(nèi)的酶促反應(yīng)等過程中都會釋放自由基。
在細胞中正常的自由基反應(yīng)過程包括起始、擴增、終止等3個過程。自由基一旦生成，它們就能不斷擴增。自由基對細胞造成非常大的損傷，對許多細胞成分也造成損傷。但是，自由基的墳增過程是可以隨時被終止的，可以通過加入外源化合物來清除細胞內(nèi)產(chǎn)生的多余的自由基。例如，加入保護性的酶，主要有超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT），兩者協(xié)同作用起保護性作用。再有，加入其他抗氧化物分子，如維生素E和維生素C，它們都是自由基反應(yīng)的有效終止劑。
2、細胞的程序死亡理論
動物的大多數(shù)細胞在發(fā)育的一定階段出現(xiàn)正常的自然死亡，稱為細胞程序死亡。細胞程序死亡和細胞病理死亡有根本的區(qū)別。
細胞程序死亡的現(xiàn)象是普遍存在的，它發(fā)生在依賴激素的組織中，淋巴細胞、胸腺細胞、肝細胞、皮膚和胚胎發(fā)生期間的細胞中。一般的細胞程序死亡過程的特性，最明顯的形態(tài)學變化是核內(nèi)染色質(zhì)濃縮，DNA降解成寡核甘酸片段，這與某些特異蛋白的表達有關(guān)。某個細胞進入程序死亡的時間取決于它來自何種組織及誘導物。一旦細胞進入程序死亡，幾乎是不可逆的�，F(xiàn)已證明，細胞程序死亡是一種細胞的生理控制機制。
【遷移? 體驗】
典例5：科學家從正常生活狀態(tài)的不同年齡階段的三個小白鼠的體內(nèi)分離出相同部位大小相同的骨骼肌三塊，分別為A、B、C，然后測定這三塊骨骼肌釋放CO2的量，其比為1．3：1．2：1。據(jù)此分析：
(1)年齡最大的是 ，其CO2釋放量不同可能是細胞內(nèi) (細胞器)的功能減弱所致。
(2)三塊骨骼肌細胞內(nèi)，酶活性最強的是 ，物質(zhì)交換能力最差的是 。
(3)三塊骨骼肌內(nèi)代謝廢物沉積最多的是 。
研析：本題用細胞衰老的特點來分析。
答案：(1)C 線粒體 (2)A C (3)C
? 閱讀材料研習
旁欄思考題（P40）細胞分化是否意味著細胞中的遺傳物質(zhì)的改變？
答：不是，細胞分化是在個體發(fā)育中，相同細胞的后代，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。是基因選擇性表達的過程，沒有改變細胞中的遺傳物質(zhì)。
旁欄思考題（P42）為什么吸煙者容易患肺癌？
答：煙中含有尼古丁、煤焦油等致癌因子。
旁欄思考題（P42）你能舉出一些實例說明人體細胞具有衰老和死亡現(xiàn)象嗎？
答：人體的紅細胞壽命一般為120天。
▲小資料（P42）
? 教材習題研習
▲ 復習題（P43）
一、簡答題
1．在個體發(fā)育中，相同細胞的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和勝利功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，叫做細胞的分化。細胞分裂僅僅是體系報通過有絲分裂，細胞數(shù)量增多的過程。
2．目前認為，癌細胞形成的外因主要是三類因子，即物理致癌因子、化學致癌因子和病毒致癌因子。此外，科學證明：由于體內(nèi)致癌因子的激活，使細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化而引起癌變。癌細胞的主要特征是能夠無限增殖，形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，細胞表面發(fā)生了變化等等。
3．細胞衰老是細胞內(nèi)生理和生化發(fā)生復雜變化的過程，這是細胞生命活動的基本規(guī)律。細胞衰老反映在細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生了變化，如細胞內(nèi)水分的減少，有些酶的活性降低，細胞內(nèi)呼吸速度減慢，細胞膜的通透性功能改變等等。
【知識鏈接】 癌癥的治療
目前，常用的治療方法仍然是手術(shù)切除。這就需要盡可能在早期發(fā)現(xiàn)癌組織，用外科手術(shù)完全清除。然而，這種方法對癌病灶已有多處轉(zhuǎn)移的患者顯然很難實施。遇到這種情形，必須采取“化學療法”和“放射線療法”輔助治療。首先使用抗癌藥物和放射線照射縮小轉(zhuǎn)移的癌病灶，再對原發(fā)病灶的癌組織進行切除。
放射線療法是使用高能X射線或γ射線集中照射患病部位，殺死癌細胞。這里利用的是射線對細胞DNA的損傷作用。放射線療法不適于病灶范圍已經(jīng)擴大的患者。
化學療法主要利用抗癌劑殺死癌細胞。常用的抗癌劑包括細胞分裂抑制劑、細胞增殖蛋白合成的抑制劑等。多種抗癌劑混合使用往往可以獲得較好的療效，并且副作用小。
免疫療法主要通過提高機體免疫能力，特別是通過增殖和活化T淋巴細胞，增強機體免疫系統(tǒng)抵抗癌組織的能力。
?探究解題新思路
& 基礎(chǔ)思維探究
▲ 基礎(chǔ)發(fā)散型
【例1】細胞分化達到最大限度的時期是（ ）
A．受精卵時期 B．胚胎時期 C．有絲分裂時期 D．細胞的增殖時期
解析：細胞分化是生物界中普遍存在的一種生命現(xiàn)象。在個體發(fā)育中，相同細胞的后代，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胞分化。細胞分化是一個漸變過程，是一種特久的穩(wěn)定變化，這與細胞分裂不同，因其不具有周期性，是不可逆的。一般多細胞生物體的發(fā)育起點是一個細胞(受精卵)，細胞分裂只能繁殖出許多相同的細胞，只有經(jīng)過細胞的分化才能形成胚胎、幼體，并發(fā)育成成體。故而在胚胎時期是細胞分化最旺盛的時期。
答案：B
誤點警示：細胞分化發(fā)生在生物體的整個生命進程中，但是在胚胎時期達到最大限度。
變式?拓展
(1)高等動物隨著胚胎發(fā)育，僅有少數(shù)細胞依然具有分化成其他細胞類型和構(gòu)建組織器官的能力，這類細胞稱為干細胞，如造血干細胞。下圖中最能完整顯示正常機體內(nèi)干細胞基本特征的是（ ）
▲基礎(chǔ)拓展型
【例2】2002年諾貝爾生理和醫(yī)學獎授予三位科學家。這三位科學家發(fā)現(xiàn)了在器官發(fā)育和“程序性細胞死亡”過程的基因規(guī)則。這項工作對人類戰(zhàn)勝疾病將發(fā)揮重大作用。請回答下列問題：
(1)細胞的衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象。下列屬于衰老細胞特征的是（ ）
A、細胞內(nèi)水分減少 B、呼吸速率增加 C、物質(zhì)運輸能力下降 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細胞，從分子水平看，這是 的結(jié)果。
(3)人的胚胎發(fā)育初期是有尾的，但在胚胎發(fā)育成熟時已失去尾，從細胞水平看，這是由于 。
(4)后來的科學家研究發(fā)現(xiàn)，控制“程序性細胞死亡”的基因有兩類。一類是控制細胞死亡的，另一類是啟動或促進細胞死亡的。兩類基因相互作用控制細胞的正常死亡。如果該死亡的細胞沒有死亡，不該死亡的細胞大批死亡，人就會患病，如癌癥、艾滋病等。請你運用這個理論對癌癥、艾滋病的治療進行大膽的設(shè)想。
解析：本題是以細胞的分化、衰老和死亡為知識背景，學科內(nèi)的綜合題。
答案：（1）ACD （2）不同基因表達 （3）組成尾的細胞在胚肥發(fā)育過程過中程序性死亡
（4）找到與癌癥、艾滋病相關(guān)的所有調(diào)控基因，分析其功能，研究出能發(fā)揮或抑制這些基因功能的藥物，就可以加速癌細胞自殺，達到治療癌癥的目的，提高免疫細胞的生命力，達到抑御艾滋病的目的。
誤點警示：注意知識點間的聯(lián)系和區(qū)別。
變式?拓展
（2）觀察腫瘤切片，下列有關(guān)其細胞的敘述中，正確的是（ ）
A．所有細胞經(jīng)減數(shù)分裂增殖
B．所有細胞中都可見到染色體
C．所有細胞都能合成蛋白質(zhì)
D．所有細胞中DNA含量相同
& 綜合思維探究
▲學科內(nèi)綜合型
【例3】化療是控制癌細胞生長的方法之一，藥物可以殺死癌細胞。正常骨髓細胞的細胞周期約為40分鐘。急性淋巴性白血病白細胞的細胞周期約為2小時到10小時。醫(yī)院采用化療的方法最大限度地殺傷腫瘤細胞。下圖給出的是一個典型的化療過程，每4小時給藥1次(圖中箭頭所示)，圖中記錄了化療過程中正常細胞和癌細胞的數(shù)量變化。
（1）指出癌細胞與正常細胞相比的兩項不同點。
（2）為什么癌細胞最可能發(fā)生于高頻率分裂的組織(如器官的上皮組織)?
（3）據(jù)圖指出兩類細胞在化療的最初8小時內(nèi)和化療給藥后的反應(yīng)(數(shù)量變化)。
（4）化療過程中的給藥劑量加大或給藥周期縮短，癌細胞都會得到更有效的控制。為什么臨床上并不這樣做?
（5）請從理論上對斷給藥的間隔時間并簡述理由。
解析：本題考查細胞周期的具有應(yīng)用。從細胞周期考慮，細胞分裂最容易受到影響的是分裂間期，若以白血病細胞周期為10小時計算，由于間期所占時間最長，大約為90%--95%，則間期長度為9小時左右。在此時間內(nèi)給藥對白血病細胞的殺傷力最強。而正常骨髓細胞由于細胞分裂旺盛，細胞周期短，給藥只影響其中的某一次分裂，因此受影響相對較小。也正因為如此才會出現(xiàn)圖中正常細胞和癌細胞不對稱的曲線差異。
答案；（1）癌細胞不受密度制約因素的限制而不斷分裂和生長，無正常細胞的接觸抑制現(xiàn)象；癌細胞代謝強度比正常細胞大 （2）遺傳物質(zhì)的改變是細胞癌變的原因之一。在不斷分裂的組織中由于DNA的復制等原因，遺傳物質(zhì)變異頻率增高 （3）給藥的最初8小時內(nèi)圖中兩類細胞數(shù)量都明顯減少，然后又回升，但癌細胞數(shù)目的減少量明顯多于正常細胞，而回升量少于正常細胞。給藥后癌細胞數(shù)目的回升量也少于正常細胞。（4）給藥劑量加大或給藥周期縮短，在有效控制癌細胞的情況下，對正常細胞的殺傷作用太強，可能會引起較強的負作用。（5）由于正常骨細胞的細胞周期短，恢復快，白血病細胞周期長，在第一次給藥后，待骨髓細胞恢復正常而白血病細胞尚未恢復前重復給藥，從理論上講可以消滅白血病細胞，所以給藥的間隔時間應(yīng)在2天后10天內(nèi)。
誤點警示：解答本題一定要明確細胞周期中最容易被終止的階段是間期，應(yīng)用上此時給藥最好。而細胞周期的計算要清楚各期大約所占時間。
變式?拓展
（3）將數(shù)量相等的兩組小鼠肝細胞，用含有3H標記的胸腺嘧啶脫氧核苷酸的培養(yǎng)液培養(yǎng)，A組加入某種物質(zhì)，B組不加，經(jīng)過一段時間培養(yǎng)后，洗去培養(yǎng)液，分別取出兩組的全部細胞，測量每組的總放射強度，結(jié)果A組明顯大于B組。A組中加入的物質(zhì)的作用是 ( )
A．促進細胞分化 B．促進細胞分裂
C．促進細胞衰老 D．促進細胞癌變
▲ 實驗探究型
【例4】2002年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予3位科學家，這3位科學家發(fā)現(xiàn)了在器官發(fā)育和“程序性細胞死亡”過程中的基因規(guī)則。這項工作對人類戰(zhàn)勝疾病將發(fā)揮重大作用。右圖示癌細胞內(nèi)的相關(guān)變化和及某種藥物治療導致癌細胞死亡的過程．請回答下列問題：
（1）細胞的衰老和死亡是一種正常的生命觀象。下列屬于衰老紅細胞特征的是
①水分減少，細胞萎縮 ②新陳代謝的速度減
慢 ③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升
⑤色素積累增多 ⑥細胞的呼吸速率減慢
⑦細胞核體積增大 ⑧細胞膜的通透性改變
A．①②③④⑤⑥ B．①②③⑤⑥⑦⑧
C．①②③⑥⑧ D．①②③④⑤⑧
（2）人的受精卵開始分裂，逐漸形成大量功能不同的細胞，從分子水平看，這是 的結(jié)果。
（3）人的胚胎在發(fā)育初期是有尾的，但在胚胎發(fā)育成熟時失去尾，從細胞水平看，這是由于 。
（4）后來的科學家研究發(fā)現(xiàn)，控制“程序性細胞死亡”的基因有兩類：一類是控制細胞死亡；另一類是啟動或促進細胞死亡。兩類基因相互作用控制細胞的正常死亡。如果該死亡的細胞沒有死亡，不該死亡的細胞大批死亡，就會患病，如癌癥、艾滋病等。請你運用這個理論對癌癥、艾滋病的治療進行大膽的設(shè)想。
解析：細胞的衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象，如何延緩細胞的衰老是人們關(guān)注的熱點之一。本題圍繞細胞的衰老、死亡及基因調(diào)控的知識，考查學生從材料中提取信息、解釋有關(guān)現(xiàn)象及解決有關(guān)問題的能力。
（1）衰老的細胞一般具有以下5項特征：1．在衰老的細胞內(nèi)水分減少，細胞萎縮，體積變小，新陳代謝速度減慢；Ⅱ．衰老的細胞內(nèi)，有些酶的活性降低；Ⅲ．細胞內(nèi)的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累；Ⅳ．衰老的細胞內(nèi)呼吸速度減慢，細胞核體積增大，染色質(zhì)固縮，顏色加深；V．細胞膜通透性功能改變。根據(jù)上述特征可判斷①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老細胞的特征，由于衰老的紅細胞沒有細胞核，也不含有色素，因此，還應(yīng)除去⑤⑦，故選C。
（2）人的受精卵分裂，逐步形成大量的功能不同的細胞，這些功能不同的細胞表現(xiàn)出來的形態(tài)特征或生理特性是由不同的基因控制的，而由受精卵分裂產(chǎn)生的體細胞中遺傳物質(zhì)相同，基因也相同，因此從分子水平看，是基因選擇性表達的結(jié)果。
（3）人的胚胎在發(fā)育初期是有尾的，但在胚胎發(fā)育成熟時失去尾，尾是由許多細胞構(gòu)成的。那么尾哪里去了呢?從細胞水平看，這是由于組成尾的細胞在胚胎發(fā)育過程中進行了程序性死亡。
（4）根據(jù)科學家們的研究，我們知道人類的癌癥、艾滋病等就是由于該死亡的細胞沒有死亡，而不該死亡的細胞大批死亡所形成的病患。根據(jù)“程序性細胞死亡”的理論，我們對癌癥、艾滋病的治療可進行下列設(shè)想：首先找到與癌癥、艾滋病相關(guān)的所有調(diào)控基因，分析其功能。然后，研究出能發(fā)揮或抑制這些基因功能的藥物，就可以讓癌細胞加速自殺死亡，從而達到治療癌癥的目的。同時，提高免疫細胞的生命力，以達到根治愛滋病的目的。
答案：見解析。
誤點警示：本部分內(nèi)容與人體健康密切相關(guān)，主要是要能從提供的信息提取有用的信。并能針對癌細胞的特點解釋或制定相應(yīng)的治療措施。
1．從癌細胞分裂的特征入手，治療的選擇應(yīng)為控制間期DNA復制或蛋白質(zhì)合成。而預(yù)防癌癥的主要方法則是盡量避免接觸有可能誘發(fā)原癌基因激活的致癌因子。
2．對最新科技成就的關(guān)注：本部分內(nèi)容是新教材的一大特色：注重理論與實際的結(jié)合，培養(yǎng)收集和處理信息的能力和獲取新知識的能力。這類試題往往題干很長，但基本原理并不復雜，有起點高落點低的特點。平和的心態(tài)是取勝的法寶。
變式?拓展
（4）化療是控制癌細胞生長的方法之一，藥物可以殺死癌細胞，下圖給出的是一個典型的化療過程，每3周給藥1次(圖中箭頭所示)，圖中記錄了化療過程中正常細胞和癌細胞的數(shù)量變化。以下說法錯誤的是
A、癌細胞最可能發(fā)生于高頻率分裂的
組織(如器官的上皮組織)
B、癌細胞與正常細胞相比不受密度制約
因素的限制而不斷分裂和生長，無正常
細胞的接觸抑制現(xiàn)象
C、據(jù)圖可知最初給藥后兩類細胞數(shù)量都
明顯減少，然后又回升，而每次給藥后癌細胞回升量少于正常細胞
D、據(jù)圖可知為了使癌細胞得到更有效的控制，可以在化療過程中加大給藥劑量或縮短給藥周期而不會引起較強的負作用
& 創(chuàng)新思維探究
▲ 信息遷移型
【例5】(2002年廣東題)2001年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予三位科學家。這三位科學家發(fā)現(xiàn)了調(diào)控細胞周期的一系列基因，以及相關(guān)的酶和蛋白質(zhì)。這項工作對腫瘤研究等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響。請回答下列問題：
（1）同種生物不同類型細胞之間的細胞周期持續(xù)時間有差異。蛙胚卵裂期動物半球細胞的細胞周期持續(xù)時間比植物半球細胞的 。
（2）測定某種細胞的細胞周期持續(xù)時間長短時，通常需要考慮溫度因素。這是因為 。
（3）有人稱惡性腫瘤為細胞周期病，其根據(jù)是調(diào)控細胞周期的基因發(fā)生 ，導致細胞周期失控，癌細胞無限增殖。
（4）治療惡性腫瘤的途徑之一，是用藥物抑制 的合成，從而將癌細胞的細胞周期阻斷在分裂間期。如用藥物抑制紡錘體的形成，則癌細胞的細胞周期將阻斷在 期。
解析：不同生物及同一生物的不同細胞，細胞周期所需時間的長短不同，蛙胚卵裂期，動物半球細胞分裂得快，植物半球分裂得慢，所以動物半球細胞的細胞周期時間短；細胞分裂是在一系列酶的作用下完成的，酶的活性受到溫度的影響，因此，測定某種細胞的細胞周期持續(xù)時間長短時，通常需要考慮溫度因素；惡性腫瘤表現(xiàn)為細胞無限增殖，從基因角度考慮則是由于基因突變；現(xiàn)在對癌癥晚期病人所采用的“放療”，“化療”則是通過物理、化學因素影響細胞分裂，對于絕大多數(shù)藥物則是抑制DNA分子的復制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，從而使癌細胞停留在分裂間期，若用藥物抑制細胞紡錘體的形成，則細胞停留在分裂期。
答案：（1）短 （2）細胞周期受酶的影響，酶的活性受溫度的影響
（3）突變 （4）DNA的復制和有關(guān)蛋白質(zhì) 分裂
誤點警示：以社會熱點或科學新成就作為情景來命題，但其考查的知識點在書本內(nèi)。這種高起點，低落點的題目，要求學生有一定的分析問題和解決問題的能力。
變式?拓展
（5）有關(guān)細胞分化的敘述，不正確的是（ ）
A．分化發(fā)生在人的整個生命進程中
B．分化賦予了不同種類細胞特異的結(jié)構(gòu)和功能
C．分化是不同基因在特定時間和空間表達的結(jié)果
D．生物體生長發(fā)育過程是細胞發(fā)生分化的過程
& 高考思維探究
【例6】（2003年江蘇卷）下列關(guān)于細胞分裂、分化、衰老和死亡的敘述，正確的是（ ）
A、細胞分化使各種細胞的遺傳物質(zhì)有所差異，導致細胞的形態(tài)和功能各不相同
B、個體發(fā)育過程中細胞的分裂、分化和死亡對于生物體都是有積極意義的
C、細胞分裂存在于個體發(fā)育整個生命過程中，細胞分化僅發(fā)生于胚胎發(fā)育階段
D、多細胞生物細胞的衰老與機體的衰老總是同步進行的
解析：多細胞生物體中，細胞的衰老與機體的衰老是二回事。細胞分化是在個體發(fā)育中，相同細胞的后代，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。細胞分化是在細胞分裂（主要是有絲分裂）的基礎(chǔ)上進行的，因此各種細胞的遺傳物質(zhì)是一樣的。細胞分化也存在于個體發(fā)育整個生命過程中，只是在胚胎發(fā)育階段達到最高。
答案：B
考向指南 本題考查學生對基礎(chǔ)知識的識記、理解和進行知識遷移的能力，在學習過程中對基礎(chǔ)知識、基本概念進行區(qū)別比較，理解后才記憶。
變式?拓展
（6）（多選）利用植物的莖尖或根尖、花藥、花粉等，在無菌的條件下，培養(yǎng)在玻璃器皿中人工配制的培養(yǎng)基上，使它發(fā)育成完整的植株。這種技術(shù)可以用來培育植物新品種，可以在較短的時間內(nèi)大量繁殖植物，還可以防止植物病毒的危害。下列關(guān)于這種技術(shù)的敘述，正確的是（ ）
A、這種技術(shù)利用了植物細胞的全能性
B、這種技術(shù)叫做組織培養(yǎng)，可以克隆生物體
C、這種技術(shù)是一種無性繁殖的方式
D、這項技術(shù)屬于細胞工程的應(yīng)用領(lǐng)域之一
?開拓學習新視野
& 教材知識拓展
【課題研究】
& 多彩生物漫步 癌 癥
到目前為止，癌癥仍然是人類的頭號敵人。盡管醫(yī)學發(fā)展到今天，科學家們已經(jīng)能夠?qū)υS多癌癥作出早期診斷，延長患者的生存期，但仍未能從根本上控制它的發(fā)生和徹底征服這個病魔。20世紀50年代以來，對腫瘤醫(yī)學的研究有兩項最為突出的成就：①癌基因的發(fā)現(xiàn)及其研究的深入；②染色體畸變與致癌基因表達相互關(guān)系的揭示。由于這兩方面研究的日益深入，使人們開始從一個全新的角度去認識癌的發(fā)病機制和本質(zhì)。
隨著對癌基因的深入了解，科學家們在治癌的道路上看到了更多希望。然而，在大多數(shù)情況下，細胞的癌變絕非由單一因素引起，它可能是顯性的癌基因與隱性的抑癌基因經(jīng)過多階段的協(xié)同作用而形成�？梢钥隙ǖ卣f，在一種腫瘤中起主要作用的幾乎不可能是兩種以上的癌基因，但很可能涉及到兩個以上的抑癌基因突變。因此，科學家們感到路漫漫其修遠兮，癌基因的復雜化，抑癌基因突變的異常化，讓治愈癌癥仿佛成了一道不可逾越的鴻溝。
同時，廣大患者在接受治療的過程中，承受了種種痛楚。理療、化療帶來的各種副作用，不徹底的根除性，以及對自身身體細胞、組織、器官的傷害性，讓癌癥愈發(fā)成為醫(yī)學界、科學界頭號的難題。
轉(zhuǎn)眼間，人類已跨過了2000年的文明歷程。在醫(yī)療技術(shù)高度發(fā)達的二十一世紀，在全世界科學志士的努力鉆研下，完全治愈癌癥是否還離我們很遠呢？
結(jié)合以上信息，請完成以下探究：
1、下列細胞可能癌變的是（ ）
A．游離組織，形態(tài)改變 B．核增大，染色深
C．膜透性增大，運輸功能降低 D．酶活性降低
?優(yōu)化考題新演練
一、理解與應(yīng)用（共55分）
1．1958年，美國科學家通過培養(yǎng)一種什么植物的什么部位細胞，證明植物細胞具有全能性（ ）
A、洋蔥、鱗片葉葉肉細胞 B、胡蘿卜、韌皮部細胞
C、水稻、葉肉細胞 D、小麥、莖的皮層細胞
2．下列哪一組是細胞衰老的特征（ ）
①細胞無限分裂 ②水分減少，體積變小 ③畸形改變 ④酶活性降低 ⑤色素沉著⑥易分散轉(zhuǎn)移 ⑦呼吸速度減慢 ⑧膜透性改變
A、①③⑥ B、①②⑤⑦ C、②④⑤⑦⑧ D、②④⑥⑧
3．細胞畸形分化的結(jié)果產(chǎn)生（ ）
A、癌細胞 B、松的管胞 C、白細胞 D、莖節(jié)瘤部分的細胞
4．下列有關(guān)細胞增殖的敘述，錯誤的是（ ）
A、細胞分裂是可以無限進行下去的 B、細胞都有一個發(fā)生、生長、分化、發(fā)育、衰老和死亡過程
C、高度分化成熟的細胞有可能永遠失去增殖的能力 D、癌細胞具有無限增殖的特點
5．下列有關(guān)細胞分化的敘述，不正確的是（ ）
A、細胞的分化是指相同細胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程
B、細胞分化是一個持久性的變化過程
C、在動物細胞內(nèi)，細胞的分化是一個不可逆的過程
D、細胞分化是一個可逆的過程
6．下列哪一項不可能是解釋細胞衰老的學說（ ）
A、體細胞突變和DNA損傷學說 B、自由基理論 C、細胞程序死亡學說 D、細胞癌變學說
7．從一個植物細胞或原生質(zhì)體可以長成一個完整的植株，這證明了（ ）
A、細胞的再生作用 B、細胞的全能性 C、細胞的分化 D、細胞的脫分化
8．當今世界嚴重威脅人類健康的細胞變化是（ ）
A、細胞分裂 B、細胞衰老 C、細胞分化 D、細胞癌變
9．在細胞分化的過程中，遺傳物質(zhì)將（ ）
A、發(fā)生改變 B、部分改變 C、不改變 D、是隨機的
10．下列那性是癌細胞產(chǎn)生的根本原因（）
A、細胞分裂受阻 B、細胞分化受阻 C、致癌基因激活 D、人過度傷心
11．與生物的發(fā)育密切相關(guān)的過程是（ ）
A、細胞分化 B、細胞衰老 C、細胞癌變 D、以上三項均是
12．檢測某一植物組織細胞，發(fā)現(xiàn)其分解有機物緩慢，酶的催化效率極低。則該細胞正處在什么階段（ ）
A、分化 B、分裂 C、衰老 D、癌變
13．動物體內(nèi)各種類型的細胞中，具有最高全能性的細胞是（ ）
A、體細胞 B、生殖細胞 C、受精卵 D、肝細胞
14． 長期吸煙容易患肺癌的原因是（）
A、煤焦油能導致機體產(chǎn)生原癌基因 B、煤焦油黏附于肺泡壁使肺泡失去彈性
C、少量吸煙對健康有好處 D、煤焦油能激活原癌基因使正常細胞發(fā)生癌變
二、拓展與創(chuàng)新（共35分）
15．（多選）下列關(guān)系癌細胞的敘述正確的是（）
A、癌細胞失去最高分裂次數(shù)的限制 B、致癌因子激活體內(nèi)的原癌基因?qū)е庐a(chǎn)生癌細胞
C、細胞間的黏性較正常細胞大 D、細胞畸形分化可能導致癌細胞
16．根據(jù)下圖回答：
(1) ①→②、①→④的過程叫做 。
(2) ①→③的過程叫做 。
(3) ③→⑤的過程叫做 。
(4) 組成②、③、④的細胞的 。不同，因此它屬于不同的 。
(5)①→④所示各細胞群中，具有分裂能力的是標號 所示細胞群。
17．目前認為，致癌因子有三類：一是 因子，如紫外線、X射線等；二是 因子，如砷、煤焦油等；三是病毒致癌因子，包括 病毒和 病毒兩大類。
18．胡蘿卜根和花藥均能培育成植物的幼苗，說明植物細胞具有 ，但一般說來，這種過程是一種 的變化，而且一般是不可逆的。
19．下圖是美國科學家斯圖爾德1958年將胡蘿卜韌皮部的細胞培養(yǎng)新植株的過程的示意圖，請據(jù)圖回答：
（1）4是由中單個細胞經(jīng)過 分裂
形成的細胞團，再進一步發(fā)育 稱。
（2）細胞團中相同的細胞在發(fā)育成5和植物體的過程中，
細胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)和勝利功能上逐漸向不同方向發(fā)生了變
化，這種現(xiàn)象叫細胞的 。
（3）這一事實說明高度分化的植物細胞仍保持
著 。
三、綜合與探究（共10分）
20．下圖是用胡蘿卜根進行組織培養(yǎng)的某些過程示意圖。請據(jù)圖回答：
A B C D
（1）該試管苗的形成經(jīng)歷了 等幾個過程。
（2）已知胡蘿卜有9對染色體，該試管苗的細胞核中含有 個DNA分子。
（3）愈傷組織是細胞不斷分裂后形成的不規(guī)則的細胞團，在愈傷組織的形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得 和小分子有機物。
（4）從理論上講，植物細胞有形成再生植株的可能性，這是 的表現(xiàn)。
答案與解析研讀
【變式?拓展】
（1）D
（2）C
（3）B 胸腺嘧啶脫氧核苷酸是組成DNA的單位，A組加入某種物質(zhì)，細胞中放射強度大于B組，說明A組細胞對胸腺嘧啶脫氧核苷酸利用比B組多，DNA的復制快，而細胞分裂間期要進行的重要變化是DNA的復制。
（4）D
（5）D 生物體生長發(fā)育過程是既有細胞的增殖，也有細胞的分化。
（6）ABCD 植物細胞工程通常采用的手段有植物的組織培養(yǎng)和植物細胞雜交。這些技術(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細胞的全能性。題干中利用植物莖尖或根尖、花藥等在無菌條件下培養(yǎng)，進而形成完整的植物體，叫做植物的組織培養(yǎng)，屬于植物體的“克隆”。本題以當代熱門課題植物細胞工程為題材，考查對植物組織培養(yǎng)的理解程度。引導考生關(guān)注社會熱點問題。
【多彩生物漫步】
1、A（本題考查癌變細胞與衰老細胞之間的區(qū)別。衰老細胞只是本身發(fā)生衰變，不會游離組織，只是體積改變，不會形態(tài)改變。只有癌細胞在機體內(nèi)到處游走，穿入到各種組織器官中去。）
創(chuàng)新訓練
1．B，導解：1958年，美國科學家通過培養(yǎng)胡蘿卜的韌皮部細胞，證明植物細胞具有全能性。
2．C，導解：細胞衰老水分減少，體積變小，酶活性降低，色素沉著，呼吸速度減慢，膜透性改變等特征。
3．A，導解：細胞畸形分化的結(jié)果產(chǎn)生癌細胞。
4．A，導解：正常細胞的分裂能力是有限的。
5．D，導解：細胞分化是穩(wěn)定的，不可逆的過程。
6．D，導解：細胞衰老和細胞癌變是兩回事。
7．B，導解：從一個植物細胞或原生質(zhì)體可以長成一個完整的植株，這體現(xiàn)了細胞的全能性。
8．D，導解：當今世界嚴重威脅人類健康的細胞變化是細胞癌變。
9．C，導解：此題考查學生對細胞分化概念的理解，由于細胞一般都是通過有絲分裂增殖而來的，分化的細胞中都有一整套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)。
10．C，導解：原癌基因激活是產(chǎn)生癌細胞的根本原因。
11．A，導解：與生物的發(fā)育密切相關(guān)的過程是細胞分化。
12．C，導解：植物組織細胞，分解有機物緩慢，酶的催化效率極低，這是衰老的特征。
13．C，導解：受精卵的全能性最高。
14．D，導解：煤焦油是一種化學致癌因素，能激活原癌基因使正常細胞發(fā)生癌變。
15．ABD，導解：癌細胞間的黏性較正常細胞小，容易轉(zhuǎn)移。
16．(1)細胞的分化 (2)細胞分裂 (3)細胞的生長 (4)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能；組織 (5)①③⑤
17．物理致癌 化學致癌 DNA RNA
18．全能性 持久
19．（1）有絲 胚狀體 （2）分化 （3）全能性
20．（1）細胞分裂，細胞分化，組織、器官的形成，新個體 （2）18
（3）水、無機鹽、維生素 （4）全能性
導解：最新科技成果將是本節(jié)遇到較多的問題，如何應(yīng)用所學的知識來解決這些新問題是能力考查的重要內(nèi)容，接替時要運用所學的知識，解決情景困難。本題考查細胞全能性的概念及其多細胞生物體的形成過程，同時還考查了對有絲分裂過程中DNA變化的掌握情況。
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