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细胞周期调控、细胞自噬和细胞焦亡
情境一　细胞周期调控
【典题引领1】　(2022·浙江卷)某多细胞动物具有多种细胞周期蛋白(cyclin)和多种细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，两者可组成多种有活性的CDK cyclin复合体，细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK cyclin复合体调控。细胞周期如图所示，下列叙述错误的是(　D　)
A．同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期时间长短有差异
B．细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK cyclin复合体调控
C.抑制某种CDK cyclin复合体的活性可使细胞周期停滞在特定阶段
D．一个细胞周期中，调控不同阶段的CDK cyclin复合体会同步发生周期性变化
解析：同一生物个体中不同类型细胞的细胞周期的持续时间一般不同，A正确；根据“细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK cyclin复合体调控”可知，细胞周期各阶段的有序转换受不同的CDK cyclin复合体调控，B正确；由于细胞周期各阶段间的转换分别受特定的CDK cyclin复合体调控，因此抑制某种CDK cyclin复合体的活性可使各阶段之间的转化受抑制，从而使细胞周期停滞在特定阶段，C正确；由于一个细胞周期中，不同阶段的变化不是同步的，因此调控不同阶段的CDK cyclin复合体不会同步发生周期性变化，D错误。
1．细胞周期检验点
(1)意义：负责检查本时期内所执行的“任务”情况，只有完成所有“任务”之后细胞才能被放行进入下一个时期，否则细胞周期将暂停于某个检验点上，以留出时间排除故障或进行修复。
(2)监控机制：细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)对此发挥了重要调控作用。不同种类的CDK均可与相应的细胞周期蛋白结合而被激活，调控细胞周期的检验点。
(3)关键监测点：细胞周期的调控关键在分裂间期。有2个起决定作用的控制点，从G1期进入S期和从G2期进入M期。这2个转变过程都是由一种被称为成熟促进因子(MPF)的蛋白质复合体所触发的。组成MPF的是两种蛋白：cdc2的激酶和细胞周期蛋白(cyclin)。cyclin调控过程如下：
2．细胞周期同步化
(1)DNA合成阻断法
①常用DNA合成抑制剂：胸腺嘧啶脱氧核苷(TdR)、羟基脲(HU)。
②两次加入DNA合成阻断剂才能实现所有细胞同步化。
(2)秋水仙素阻断法
在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制纺锤体形成使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞不会被阻断在间期。
(3)血清饥饿法
培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。
情境二　细胞自噬
【典题引领2】　(2022·山东卷)某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是(　C　)
A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态
B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老
C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解
D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用
解析：由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知，蛋白APOE可改变细胞核的形态，A正确；由题意可知，进入细胞核中的蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，促进该种干细胞衰老的蛋白APOE由APOE基因控制合成，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；异染色质蛋白在溶酶体内发生自噬性降解，降解后的产物可能被细胞利用，也可能排出细胞外，C错误，D正确。
1．细胞自噬的机理：细胞自噬是细胞通过溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)降解自身组分以达到维持细胞内正常生理活动及稳态的一种细胞代谢过程。
2．细胞自噬的本质：通过膜重排过程形成一个具有双层膜并裹挟着随机或特定底物的封闭囊泡，即自噬体，进而与溶酶体融合，形成自噬溶酶体并降解底物。
3．细胞自噬的类型
(1)巨自噬
(2)微自噬
(3)分子伴侣介导的自噬
4．细胞自噬的作用
(1)“清洁”作用：细胞自噬可以清除细胞内一些受损或衰老的组分，这是细胞内一些成分和结构更新的正常途径。
(2)营养匮乏时进行自救。
(3)免疫作用：细胞自噬具有自我保护、抗衰老、抗损伤的作用。细胞自噬可以降解被细胞吞噬进来的外来物质，从而对机体起到保护的作用。此外，机体通过细胞自噬降解自身受损或衰老的组分，本身也是一种防止自我损伤的方式。
5．细胞自噬与人类疾病：研究结果显示，细胞自噬出现异常时，可能会诱发多种疾病，如神经退行性疾病、肿瘤、2型糖尿病等。
情境三　细胞焦亡
【典题引领3】　(2023·山东卷)研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是(　B　)
A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的
B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡
C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化
D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化
解析：蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡”，可知编码蛋白酶L的基因影响细胞焦亡，所以敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。
细胞焦亡
1．表现：细胞不断胀大直至细胞膜破裂，导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。
2．生化特征：主要标志有炎症小体的形成和大量促炎症因子的释放。
3．途径
(1)经典途径：炎症小体刺激细胞信号通路，并活化Caspase－1；Caspase－1激活IL－1β等炎症因子，切割Gasdermin－D(GSDMD)蛋白的N末端，使其激活并结合到细胞膜上产生膜孔，形成细胞焦亡。
(2)非典型途径：部分Caspase－11可直接与细菌的脂多糖接触激活，对GSDMD进行切割，并间接激活Caspase－1，诱发细胞焦亡。
4．意义：细胞焦亡是机体一种重要的天然免疫反应，在抗击感染中发挥重要作用。
情境练3
(总分：25分)
(每小题5分，共25分)
1．(2025·河北承德模拟)细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制，当细胞周期中某一节点出现“异常事件”，调节机制就被激活，排除“故障”或使细胞周期中断。据图分析，下列相关叙述错误的是(　C　)
A．细胞周期检验点往往与相应的分子修复机制共同作用
B．检验点3通过后，说明具备分裂条件，细胞将进入分裂期
C．检验点4和5的检测不包括纺锤体组装的检验
D．有的细胞可能因某些原因暂时脱离细胞周期，不进行增殖
解析：由题干信息“当细胞周期中某一节点出现‘异常事件’，调节机制就被激活，排除‘故障’或使细胞周期中断”可知，细胞周期检验点往往与相应的分子修复机制共同作用，A正确；检验点3主要检测复制后的DNA是否损伤，细胞中合成的物质是否能满足需要，检验点3通过后，说明具备分裂条件，细胞将进入分裂期，B正确；纺锤体组装是在有丝分裂前期，检验点4和5的检测包括纺锤体组装的检验，C错误；有的细胞可能因某些原因暂时脱离细胞周期，处于休眠期，不进行增殖，D正确。
2．(2024·辽宁沈阳模拟)科学研究发现，细胞周期的调控主要有两类关键蛋白参与，即细胞周期蛋白(cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)，CDK的活性受到cyclin的调节。被激活的CDK可将靶蛋白磷酸化，从而产生相应的生理效应。如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体、核膜消失；将组蛋白H1磷酸化导致染色质的凝缩等。若CDK持续保持较高活性，细胞周期将会延长。下列叙述错误的是(　A　)
A．CDK降低了有丝分裂前的间期染色体复制所需的活化能
B．原核生物细胞中可能不存在cyclin的相关基因
C．CDK使靶蛋白磷酸化的过程改变了靶蛋白的空间结构，从而产生相应的生理效应
D．成熟叶肉细胞中cyclin基因的表达量减少
解析：CDK是细胞周期蛋白依赖性激酶，酶的作用机理是降低化学反应活化能，分析题意可知，CDK降低了有丝分裂前期某些反应所需的活化能，A错误；cyclin是细胞周期蛋白，原核细胞的分裂方式为二分裂，不存在细胞周期，故细胞中不存在cyclin的相关基因，B正确；CDK使靶蛋白磷酸化的过程，会改变靶蛋白的空间结构，从而产生相应的生理效应，如将核纤层蛋白磷酸化导致核纤层解体，核膜消失，C正确；成熟叶肉细胞中细胞不再分裂，cyclin基因的表达量减少，D正确。
3．(2025·河北承德模拟)细胞自噬是真核生物细胞内普遍存在的一种自稳机制，其简要过程如图所示。下列叙述正确的是(　B　)
A．降解产物排出细胞外的过程，不需要膜上蛋白质的参与
B．自噬体的形成反映了生物膜在结构上具有流动性的特点
C．当环境中营养物质缺乏时，细胞的自噬作用会减弱
D．溶酶体合成的水解酶可以分解受损或衰老的细胞器，也可以清除感染的微生物
解析：降解产物排出细胞外的过程属于胞吐，需要膜上蛋白质的参与，A错误；自噬体通过生物膜将受损的细胞器等结构包裹起来，再与溶酶体结合，从而将受损的细胞器等结构降解，这反映了生物膜在结构上具有流动性的特点，B正确；当环境中营养物质缺乏时，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量，细胞的自噬作用会增强，C错误；溶酶体中水解酶的化学本质是蛋白质，其合成场所是核糖体，D错误。
4．(2025·八省联考河南卷)植物可通过细胞自噬实现自清洁和胁迫应答。在自噬过程中，受损蛋白质或细胞器被膜包裹后形成自噬小体，自噬小体与液泡融合进而完成内容物的降解和利用。下列推测错误的是(　D　)
A．内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料
B．植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关
C．液泡中含有多种水解酶，有类似于溶酶体的功能
D．钠盐胁迫下，植物减弱细胞自噬活动以维持生存
解析：内质网是脂质的合成车间，自噬小体膜结构的主要成分是脂质和蛋白质，因此内质网可以为植物自噬小体的膜结构提供原材料，A正确；细胞骨架与物质运输、能量转化、信息传递等生命活动密切相关，植物自噬小体的锚定和运输与细胞骨架密切相关，B正确；液泡中含有多种水解酶，有类似于溶酶体的功能，C正确；钠盐胁迫下，植物通过增强细胞自噬活动以维持生存，D错误。
5．(2024·湖南长沙模拟)细胞焦亡又称细胞炎性坏死，是一种细胞程序性死亡，细胞表现为不断胀大直至细胞膜破裂，导致细胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。其与细胞凋亡有相似之处，如图所示，下列相关叙述错误的是(　B　)
A．细胞焦亡与基因的表达及精细调控有关，属于细胞的主动死亡
B．病原体感染引发的炎症反应中可能会出现细胞焦亡，但不会出现细胞坏死
C．凋亡与焦亡在形态上的差别在于前者膜保持完整性，后者出现膜的破裂
D．细胞焦亡可由细胞内容物外泄导致细胞外液渗透压升高，引发组织水肿
解析：细胞焦亡又称细胞炎性坏死，是一种细胞程序性死亡，可推测细胞焦亡与基因的表达及精细调控有关，属于细胞的主动死亡，A正确；细胞焦亡表现为强烈的炎症反应，故病原体感染引发的炎症反应中可能会出现细胞焦亡，若病原体入侵宿主细胞，也会导致宿主细胞被动死亡，从而表现为细胞坏死，B错误；由题图可知，凋亡与焦亡在形态上的差别在于凋亡一直保持膜的完整性，而焦亡过程中细胞膜出现破裂，会有内容物外泄，C正确；细胞焦亡时细胞膜破裂，细胞内容物流出可导致细胞外液渗透压升高，引发组织水肿，D正确。

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