同一套基因组,为什么长成不同细胞?细胞怎么变老、怎么"该死就死"、怎么"叛变"成癌?本包把细胞的一生理顺——分化(基因选择性表达)、全能性、衰老、凋亡与坏死、癌变(基因突变),把最爱设的陷阱一次拆穿。
一个受精卵分裂出的所有细胞遗传物质完全相同,却长成形态、结构、功能各不相同的细胞群——这靠的是基因的选择性表达:不同细胞打开(表达)的基因不同。
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 本质 | 基因选择性表达的结果(不同细胞表达的基因不同) |
| 遗传物质 | 不变!分化前后 DNA 完全相同,变的只是"哪些基因在工作" |
| 特点 | 持久、稳定、不可逆——正常分化后细胞不会自发变回去,也不再改变类型 |
| 范围 | 贯穿生物体整个生命进程,在胚胎时期达到最大程度 |
⚠ 常错:以为分化是"细胞里基因不同了/丢了一些基因"。错!是基因相同、表达不同。管家基因(如与呼吸有关的酶基因)所有细胞都表达;组织特异性基因(如血红蛋白基因)只在特定细胞表达。
同一套基因组(4 个基因),复制到 3 种细胞里——每种细胞只点亮不同的基因,于是造出不同蛋白、成为不同细胞。点按钮切换目标细胞,看基因组不变、表达谱变。
全能性:已经分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。之所以有全能性,是因为每个体细胞都保留着该物种全套的遗传物质(基因)。
| 要点 | 说明 |
|---|---|
| 谁最高 | 受精卵全能性最高;分化程度越高,全能性越低(越难表达出全套潜能) |
| 植物细胞 | 全能性高——离体的体细胞经植物组织培养可长成完整植株(脱分化→再分化) |
| 动物细胞 | 已分化的体细胞核具有全能性——克隆(核移植)可发育成完整个体;但动物已分化体细胞整体一般不表现全能性 |
⚠ 高度分化的动物细胞(如人的成熟红细胞——连细胞核都没有了)几乎不表现全能性;但只要有完整细胞核,核内基因全套仍在,理论上核具全能性(克隆羊多莉的证据)。
条越高 = 全能性越强。点击任意两个细胞类型进行比较,读出谁的全能性更高、为什么。
细胞衰老是普遍存在的生命现象,细胞的结构和功能发生一系列变化。记住六大特征——考试几乎逐条设选项。
| 特征 | 方向 | 后果 |
|---|---|---|
| 细胞内水分 | 减少 ↓ | 细胞体积变小、代谢速率减慢 |
| 多种酶的活性 | 降低 ↓ | 细胞代谢速率减慢 |
| 色素 | 积累 ↑ | 如老年斑,妨碍细胞内物质交流与传递 |
| 呼吸速率 | 减慢 ↓ | 产能减少(与酶活性下降一致) |
| 细胞核 | 体积增大 ↑、染色质固缩 | 染色质收缩、染色加深 |
| 细胞膜通透性 | 改变 | 物质运输功能降低 |
⚠ 个体衰老 ≠ 细胞衰老。① 多细胞生物:细胞总在更新,幼年个体体内也有衰老细胞,老年个体体内也有新生细胞;个体衰老是许多细胞普遍衰老的过程。② 单细胞生物:细胞衰老或死亡 = 个体衰老或死亡。
勾选你认为"符合细胞衰老"的描述,再点判分。有的选项是故意写反的陷阱。
细胞凋亡是由基因所决定的细胞程序性死亡(programmed cell death),是主动的、受控的,对生物体正常发育有利。细胞坏死是不利因素引起的被动死亡,对生物体有害。
| 细胞凋亡 | 细胞坏死 | |
|---|---|---|
| 方式 | 主动、程序性 | 被动 |
| 诱因 | 基因决定(内在程序) | 不利因素(高温、毒物、机械损伤等外因) |
| 对机体 | 有利(正常生理过程) | 有害(病理性) |
| 典型例子 | 蝌蚪尾巴消失、胎儿手指(蹼)分开、被病原体感染细胞的清除、红骨髓中衰老细胞的清除 | 烫伤/冻伤致细胞死亡、缺血坏死 |
⚠ 高频陷阱:① 把"蝌蚪尾消失/手指分开"说成坏死——错,是凋亡(主动、有利)。② 说凋亡"对生物体不利"——错,凋亡对正常发育和内环境稳态有利。③ 凋亡由基因控制,不是外界不利因素引起。
点选一种细胞死亡方式,看它是主动还是被动、由什么触发、对机体有利还是有害,并配一个典型例子。
正常细胞受到致癌因子作用,细胞中的原癌基因和抑癌基因发生基因突变,细胞就会变成不受机体控制的、连续分裂的癌细胞。
| 基因 | 正常作用 | 突变后 |
|---|---|---|
| 原癌基因 | 主要负责调节细胞周期、控制细胞正常生长和分裂(踩油门) | 被激活→细胞过度增殖 |
| 抑癌基因 | 主要阻止细胞不正常增殖(踩刹车) | 失活→失去抑制 |
| 类型 | 举例 |
|---|---|
| 物理致癌因子 | 紫外线、X 射线、γ 射线等各种辐射 |
| 化学致癌因子 | 黄曲霉素、亚硝胺、苯并芘(煤焦油、砷化物等) |
| 病毒致癌因子 | Rous 肉瘤病毒等(病毒致癌因子) |
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 能无限增殖 | 不受机体控制,可连续分裂 |
| 形态结构改变 | 如正常成纤维细胞(梭形)癌变后变为球形 |
| 细胞膜糖蛋白减少 | 细胞间黏着性降低,细胞易分散和转移 |
⚠ 高频陷阱:① 癌变的根本原因是基因突变(原癌+抑癌基因),不是基因重组、也不是染色体变异。② 癌细胞糖蛋白减少(不是增多)→ 才容易扩散转移;记反就全错。③ 致癌因子只是诱因,内因是基因突变。
正常细胞靠"油门(原癌基因)"和"刹车(抑癌基因)"平衡。用致癌因子分别使它们突变,看细胞何时失控进入无限增殖。
点按钮触发癌变:看细胞①开始无限增殖、②形态由梭形变球形、③膜上糖蛋白减少而彼此分散、转移。
触发:题干出现"同一个体不同细胞形态功能不同""基因是否相同""分化的原因/实质"。
动作:先答"遗传物质(DNA/基因)相同",再答"基因选择性表达",强调分化不改变遗传物质、不可逆。
例:人的神经细胞与红细胞形态功能差异极大,根本原因是? → 二者基因相同,但选择性表达的基因不同(表达谱不同),故蛋白质不同,形态功能不同。
⚠ 陷阱:错选"基因不同/基因发生了突变"。分化是表达不同,不是基因不同。
触发:"哪个细胞全能性最高/最低""为什么植物易组织培养、动物要用核移植"。
动作:用排序:受精卵 > 早期胚胎 > 生殖细胞 > 干细胞 > 体细胞 > 高度分化细胞;分化程度越高全能性越低。植物用组织培养;动物用体细胞核移植(核具全能性)。
例:下列全能性最高的是 A.受精卵 B.造血干细胞 C.成熟红细胞 D.肌肉细胞 → 选 A。成熟红细胞无核,几乎无全能性。
⚠ 陷阱:把"细胞核具全能性"说成"体细胞整体表现全能性"(动物做不到,需核移植)。
触发:"下列属于/不属于细胞衰老特征的是""衰老时哪项增大/减小"。
动作:逐条对六特征:水↓体积↓、酶活性↓、色素↑、呼吸↓、核增大染色质固缩、膜通透性改变运输↓。特别盯"体积小但核变大"这对反向变化。
例:细胞衰老时,下列变化正确的是? → "细胞核体积增大、染色质固缩"正确;"细胞内水分增多""酶活性增强"均错(应减少/降低)。
⚠ 陷阱:把"细胞体积变小"错配成"细胞核也变小"。核是增大。
触发:"蝌蚪尾消失/手指分开属于""凋亡对机体有利还是有害""由什么控制"。
动作:抓三对关键词:主动/被动、基因决定/外因、有利/有害。凋亡=主动+基因+有利;坏死=被动+外因+有害。
例:胎儿手指间的组织消失使手指分开,这一过程属于? → 细胞凋亡(由基因决定的程序性死亡,对正常发育有利),不是坏死。
⚠ 陷阱:把凋亡说成"对生物体不利"或"被不利因素引起"。凋亡有利、由基因控制。
触发:"癌变的根本原因""癌细胞为什么易转移""致癌因子分几类"。
动作:根本原因=原癌基因和抑癌基因发生基因突变;转移原因=细胞膜糖蛋白减少、黏着性下降;三大特征=无限增殖、形态改变、糖蛋白减少易转移;致癌因子=物理/化学/病毒。
例:癌细胞容易在体内分散和转移的主要原因是? → 细胞膜上糖蛋白等物质减少,细胞间黏着性降低。
⚠ 陷阱:错答"糖蛋白增多";错把病因说成"基因重组/染色体变异"。是基因突变。
① 分化不改变遗传物质——分化前后基因(DNA)完全相同,变的只是选择性表达;不是基因丢失或突变。
② 凋亡是主动、有利——由基因决定的程序性死亡,对生物体正常发育有利;蝌蚪尾消失、手指分开都是凋亡不是坏死。
③ 癌变是基因突变——原癌基因+抑癌基因突变,不是基因重组、不是染色体变异。致癌因子是外因,基因突变是内因。
④ 全能性大小:受精卵最高,分化程度越高越低;动物已分化体细胞需核移植才表现全能性(核具全能性,不是整体细胞)。
⑤ 癌细胞糖蛋白减少(不是增多)→ 黏着性降低 → 易分散转移。方向记反直接失分。
⑥ 衰老时细胞体积变小,但细胞核体积增大(染色质固缩);水分减少、酶活性降低、呼吸减慢、色素积累、膜通透性改变。别把核也说成变小。
⑦ 个体衰老 ≠ 细胞衰老:多细胞幼年体内也有衰老细胞,老年体内也有新生细胞;只有单细胞生物"细胞衰老=个体衰老"。
▸ "变的是什么"三问定位法:看到分化/衰老/癌变,先问"变的是基因(DNA)本身还是基因的表达?"。分化=表达变(DNA 不变);衰老=表达/酶活变(DNA 不变);癌变=DNA 本身变(基因突变)。这一刀切开三类过程,选项一眼真伪。
▸ 凋亡的"程序"证据链:凋亡由特定基因编码的蛋白(如某些凋亡相关基因产物)按序执行——能被基因调控,说明它是主动、可编程的;这与坏死"被动崩解"本质不同。答题若能点出"由基因控制的程序性"最稳。
▸ 癌变是"多步累积"事件:通常需要原癌基因激活和抑癌基因失活多个突变叠加,才彻底失控——这解释了为什么癌症随年龄升高、且是小概率累积过程。答"根本原因"仍写基因突变,但理解"多基因、多步"能应对综合题。
▸ 全能性 vs 全能性表达:体细胞核内"具有全套基因"是全能性的物质基础(潜能);能否表达出来取决于分化程度和外部条件。植物细胞脱分化容易(全能性易表达),动物需借核移植/诱导才把潜能"解锁"。区分"具有潜能"与"表达出潜能"是高分关键。
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