《细胞分化、衰老和凋亡》教案(2)

细胞分化、衰老和凋亡【本讲教育信息】一. 教学内容：细胞的分化细胞的衰老和凋亡二. 重点和难点1. 教学重点细胞分化的概念和意义及实例细胞衰老的特征细胞凋亡的含义细胞凋亡与细胞坏死的区别癌细胞的主要特征致癌因子2. 教学难点个体衰老与细胞衰老的关系癌细胞的主要特征原癌基因与抑癌基因的区别三. 具体内容（一）细胞分化：1. 细胞分化的概念在个体发育中，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，叫做细胞的分化。

2. 发生时期是一种持久性变化，它发生在生物体的整个生命活动进程中，胚胎时期达到最大限度。

细胞的分化形成了多种不同形态、结构、功能的细胞，进而形成了生物的不同组织。

同一生物不同组织中细胞的形态功能表现为多样性，实际上是构成细胞的蛋白质的多样性，从本质上说，是由于基因表达的多样性。

细胞分化过程的特点（1）细胞分化是一个渐变过程。

在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显变化前，细胞的分化前途就已经决定，以后依次渐变；（2）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，但在胚胎时期达到最大限度；（3）细胞分化是一种稳定性的变化；在个体发育中是不可逆的。

细胞分化的渐变性是指一个在形态、结构和生理功能上高度特异性的细胞，其特化的过程并不是一蹴而就的，而往往要历经一个程序化的、逐渐演变的过程。

在胚胎发育的早期，细胞之间在外观上并没有明显的差别，但此时不同部位的细胞将来分化的方向及分化的程度都已经确定，而后细胞的演化就是按照这种既定的程序有条不紊地向最终的特化方向依次进行下去。

3. 细胞分化的意义细胞的分化是一种生物界中普遍存在的生命现象，是多细胞生物个体结构复杂化和功能完善的细胞学基础。

（1）经过细胞分化，在多细胞生物体内会形成各种不同的细胞和组织。

（2）一般多细胞生物体发育的起点是一个细胞，细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞，只有经过细胞分化才能形成各种组织，器官和系统，才能形成胚胎、幼体，并发育成成体。

4. 如何理解细胞的分化与分裂之间的区别和联系细胞的分裂和分化都是生物体重要的生命特征，往往同时体现于许多功能正常的活细胞（如各种干细胞）的生命历程中。

细胞分裂结束后，细胞生活有三种状态：一是继续分裂增殖，如根尖分生区细胞；二是暂不分裂增殖，如植株上受顶芽抑制的侧芽细胞；三是不再进入细胞周期而发生分化，如人体的红细胞、神经细胞等。

两者虽然是完全不同的生理过程，但又不是毫无关联、绝对孤立的。

具体体现在：（1）细胞的分裂与分化往往是相伴相随的，常常表现出边分裂边分化的现象，细胞分化的渐变性就是一个很好的例证。

（2）随着细胞分化程度的增进，细胞的分裂能力也逐渐下降，最后高度分化的细胞也同时失去了分裂能力，这种现象从另一个侧面也反央出两者之间的伴随关系。

（3）细胞的分化并不是单个细胞或少数细胞的孤立变化，而必须以细胞增殖生成的一定数量的细胞作基础。

两者的区别表：细胞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物的能力。

（二）细胞的衰老和凋亡1. 细胞的衰老是细胞生命活动的基本特征这一细胞的衰老是正常生理现象。

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上概念，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。

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，最终反映的细胞形态结构的变化。

（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，年轻人比老年人多，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。

老年人体内含水量下降，导致细胞新陈代谢速度减慢。

（2）衰老的细胞内酶的活性降低阐述：由于人的头发基部的黑色素细胞衰老时，细胞中的酷氨酸酶活性降低，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（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拓展：3. 细胞的凋亡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。

细胞程序死亡是一种细胞的生理控制机制。

（三）细胞的癌变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。

阐述：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，1867—1934）均因长期接触放射性物质受到辐射损伤而为科学事业捐躯（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）化学致癌因子阐述：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）病毒致癌因子阐述：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. 原癌基因、抑癌基因细胞分裂、细胞分化和细胞癌变的区别细胞增殖是生物体的重要生命特征，细胞以分裂的方式进行增殖。

细胞分裂可使单细胞生物产生新的个体，使多细胞生物产生新细胞，用来补充体内衰老和死亡的细胞；通过细胞分裂，可以将复制的遗传物质，平均地分配到两个子细胞中去。

可见，细胞分裂是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。

细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象，细胞后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程称为细胞分化，经过细胞分化，在多细胞生物体内就会形成各种不同的细胞和组织。

因此，仅有细胞的分裂增殖，而没有细胞的分化，生物体是不能进行正常的生长发育的。

在个体发育过程中，大多数细胞能够正常地完成细胞分化。

但是，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，而变成不受有机体控制的连续进行分裂的恶性增殖的细胞，这种细胞就是癌细胞，它能够无限增殖。

正常的细胞都有一定的最高分裂次数，如人的细胞一生只能分裂50~60次。

然而癌细胞却失去了最高分裂次数，成为无限增殖的“不死”永生细胞，而且癌细胞形态结构发生了变化，细胞表面也发生了变化，由于细胞膜上的糖蛋白质等物质减少，使得细胞彼此间的粘着性减少，导致癌细胞在有机体内易分散和转移。

【典型例题】[例1] 多细胞生物体在发育进程中起决定作用的是（）A. 细胞分裂B. 细胞生长C. 细胞衰老D. 细胞分化解析：在细胞增殖和细胞分化的共同作用下，才能完成生物体的正常生长发育，但细胞分化在生物体的发育中起着决定性的作用。

答案：D[例2] 下列实例中能体现细胞全能性的是（）①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的完整植株②植物用种子繁殖后代③用烟草的单个组织培养出了可育的完整植株A. ①②B. ①③C. ②③D. ①②③解析：细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育的潜能。

其中①和③都属于由分化的细胞经过培养形成可育的完整植株，体现了细胞的全能性。

植物用种子进行繁殖后代，实际上就是由一个受精卵，通过细胞的增殖和分化发育成新个体。

所以是由未经分化的细胞（受精卵）发育成新个体的过程，因此不能体现细胞的全能性。

答案：B[例3] 如图所示某植株的形成层细胞，通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的培育过程，已知该植株细胞有10对染色体。

（1）愈伤组织是形成层细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织的培养过程中，必须从培养基中获得_________和小分子有机物等营养物质。

（2）试管苗的细胞核中有_______个DNA分子。

（3）该实验说明植物细胞具有_________性。

（4）该试管苗的形成经历了___________等几个过程。

解析：本题考查全能性的概念及多细胞生物体的形成过程，同时还考查了对染色体成分的掌握情况。

答案：（1）水、无机盐（2）20（3）全能（4）细胞分裂→细胞脱分化→愈伤组织→再分化→组织、器官的形成→新个体的形成[例4] 衰老的红细胞具有下列哪些特征（）①水分减少，细胞萎缩②新陈代谢的速率减慢③某些酶的活性降低④呼吸速率上升⑤色素积累增多⑥细胞内的呼吸速度减慢⑦细胞核体积增大⑧细胞膜的通透性功能改变A. ①②③④⑤⑥⑦⑧B. ①②③⑤⑥⑦⑧C. ①②③⑤⑥⑧D. ①②③④⑤⑧解析：考查红细胞的结构及衰老细胞的特征。

衰老的细胞共具有以下五项特征：（1）在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，新陈代谢的速率减慢。

（2）在衰老的细胞内，有些酶的活性降低。

（3）细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累。