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第12讲　细胞的分化、衰老和死亡
[课程导学]
内容要求 2.3.2.说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。2．3.3.描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。
与旧教材对比 增：①年龄因素与细胞衰老的关系；②细胞自噬。改：①细胞全能性的概念；②细胞编程性死亡改为细胞程序性死亡。强化：细胞衰老的原因由小字变为宋体。
考点一　细胞的分化及全能性
1．细胞分化
[提醒]　(1)细胞分化程度越高，细胞的分裂能力就越低。
(2)分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。
2．细胞的全能性
(1)细胞的全能性：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
(2)植物细胞的全能性
[提醒]　①未脱离植物体的细胞不能表现出全能性。
②分化程度高的细胞其全能性不一定低，如卵细胞。
(3)动物细胞细胞核的全能性
(4)干细胞
(1)肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(　　)
(2)因为人体内神经细胞和卵细胞所携带的基因不同，所以其形态、功能不同。(　　)
(3)小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，说明已发生了细胞分化且体现了体细胞的全能性。(　　)
(4)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。(　　)
(5)人体内的所有活细胞均具有全能性。(　　)
(6)玉米种子萌发长成新植株体现了植物细胞的全能性。(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
1．(必修1 P118思考·讨论)上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞都源自早期胚胎细胞，正常情况下，它们________(填“能”或“不能”)恢复成早期胚胎细胞；就这四种组织来说，一种组织的细胞________(填“能”或“不能”)转变成其他组织的细胞。
提示：不能　不能
2．(必修1 P121与社会的联系)为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官？
_______________________________________________________________。
提示：因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官
3．(析图建模)细胞中的基因可分为两类：一类是维持细胞基本生命活动的表达基因，称为管家基因；另一类是可以选择性表达的功能基因，称为奢侈基因。下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请回答下列问题：
(1)上述基因属于管家基因的是________，属于奢侈基因的是________(填字母)。
(2)这三种细胞中的“血红蛋白基因”均________表达，说明这三种细胞不包括________；A细胞可产生“胰岛素”，应为________细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为________细胞。
(3)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三种细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？
_______________________________________________________________。
提示：(1)a　b、c、d
(2)不能　红细胞　胰岛B　垂体
(3)A、B、C三种细胞中均含胰岛素基因，故用胰岛素基因作探针，三种细胞均可形成杂交带。但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，因此若将探针改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带
细胞分化的七个关键点
(1)细胞分化的标志
(2)过程图解
(3)细胞分裂与细胞分化的区别和联系
(4)分化细胞表达的基因
(5)细胞分化的“变”与“不变”
(6)细胞分化过程中遵循的中心法则
(7)并非所有干细胞都要发生分化
干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。
突破1 细胞的分化
核心素养 生命观念
1．(2021·湖北省选择性考试模考)人体的各种细胞都是从一个受精卵分裂分化而来。下列关于卵原细胞与肝细胞的叙述，正确的是(　　)
A．卵原细胞只进行减数分裂，肝细胞只进行有丝分裂
B．肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上，因此肝炎可遗传
C．卵原细胞与肝细胞含有的DNA和RNA分子相同，蛋白质不完全相同
D．卵原细胞与肝细胞的基因组相同，基因的表达具有差异
解析：选D。卵原细胞不只进行减数分裂，也可以通过有丝分裂进行增殖，A错误；肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上，但体细胞的遗传物质发生的改变一般不能遗传，B错误；由于不同细胞基因的选择性表达，来源于同一受精卵的卵原细胞与肝细胞含有的DNA分子相同，但RNA和蛋白质不完全相同，即基因的表达具有差异，C错误，D正确。
2．(不定项)(2022·山东济宁检测)研究表明myoD基因在黄颡鱼雌、雄成体的心、脑、肌肉等不同组织中均有表达，在肌肉组织中表达量最高。下列叙述正确的是(　　)
A．myoD基因在肌肉组织中表达量最高，但不能说明肌肉细胞的分化程度最高
B．心、脑、肌肉细胞中DNA和RNA相同，但蛋白质种类不一定相同
C．myoD基因在雌、雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌、雄个体出现性状差异
D．通过检测组织细胞的myoD基因和呼吸酶基因是否表达，可确定细胞是否分化
解析：选AC。细胞分化的实质是基因的选择性表达，myoD基因在肌肉组织中表达量最高，不能说明肌肉细胞的分化程度最高，A正确；心、脑、肌肉细胞中DNA相同，但是RNA和蛋白质种类是不完全相同的，B错误；myoD基因在雌、雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌、雄个体出现性状差异，C正确；所有细胞中呼吸酶基因都表达，因此不能通过检测组织细胞的呼吸酶基因是否表达来确定细胞是否分化，D错误。
突破2 细胞的全能性和干细胞
核心素养 生命观念
3．(2022·山东莱州开学考)理论上来说，正常的植物细胞都具有全能性。下列有关植物细胞全能性的叙述，错误的是(　　)
A．植物细胞具有全能性的原因是细胞中含该物种全套的遗传信息
B．一般来说，植物体内分化程度越高的体细胞，其全能性越低
C．一粒玉米种子发育成完整植株的过程体现了植物细胞的全能性
D．花药在体外被诱导成完整的单倍体植株不能体现体细胞全能性
解析：选C。玉米种子不是一个细胞，由胚发育成个体是正常的生长发育，不能体现细胞的全能性，C错误。
4．(不定项)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，下图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同
B．MSC不断增殖分化，所以比组织细胞更易衰老
C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡
D．不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞
解析：选ABC。人体不同组织细胞中的DNA与MSC中的相同，因组织细胞与MSC中表达的基因种类不完全相同，故组织细胞中的RNA与MSC中的不完全相同，A错误；MSC细胞分化程度较低，所以比组织细胞更不易衰老，B错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，在凋亡过程中，促使细胞凋亡的基因需要表达，C错误；不同诱导因素可使MSC分化形成不同类型的细胞，D正确。
[概念辨析类]
1．细胞分化是指______________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：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
2．细胞的全能性是指__________________________________________
________________________，其基础是_____________________________
_______________________________________________________________。
答案：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性　细胞中含有发育成完整个体所必备的全套的遗传信息
3．[2016·全国Ⅱ，T40(4)]与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了___________________________________________
________________________。
答案：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
[原因分析类]
4．细胞分化形成不同的组织细胞，不同组织细胞形态、结构不同的直接原因是_______________________________________________________________。
答案：不同组织细胞中蛋白质的种类和含量不同
5．对叶片做横切，制片观察表皮、叶肉、叶脉等结构，发现叶肉细胞与其他细胞的形态、结构都有显著差异，其根本原因是_______________________。
答案：基因的选择性表达
6．平滑肌细胞能合成肌动蛋白，而神经细胞不能合成的原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：控制合成肌动蛋白的基因仅在平滑肌细胞中表达，在神经细胞中不表达
7．人的胰岛B细胞和神经细胞的核基因的种类和数量是相同的，其原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
答案：人的胰岛B细胞和神经细胞都来源于受精卵的有丝分裂和细胞分化，有丝分裂和细胞分化都不会改变核遗传物质
8．小肠上皮是研究成体干细胞的理想材料之一。它由大量重复的单元构成，每个单元结构如图一所示，a处是干细胞，其分化形成的新细胞在向上迁移的过程中逐渐成熟为具有吸收、分泌功能的绒毛细胞。科学家用
含有3H 胸苷的营养液处理活的小肠上皮，半小时后洗去游离的3H 胸苷。连续48小时检测小肠上皮的被标记部位，结果如下图二(黑点表示放射性部位)所示。
　
(1)处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，原因是
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)48小时后继续跟踪检测，发现小肠上皮上的放射性完全消失了，原因可能是____________________________________________________________。
答案：(1)只有a处的细胞能进行细胞分裂，细胞分裂间期要利用3H 胸苷合成DNA　(2)具有放射性的细胞最终因为衰老、凋亡、脱落而消失
考点二　细胞的衰老和死亡
1．细胞衰老
(1)特征
[提醒]　①衰老细胞内并非所有酶的活性都下降。
②衰老细胞的细胞膜的通透性增大。
(2)原因
①自由基学说
②端粒学说
(3)细胞衰老与个体衰老的关系
(4)意义：细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。
2．细胞死亡
[提醒]　细胞凋亡受内外因素的影响，也存在基因的选择性表达。
(1)衰老细胞内染色质收缩影响转录。(　　)
(2)胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因。(　　)
(3)被病原体感染的细胞可通过细胞衰老清除。(　　)
(4)在蛙的发育过程中，细胞不断分裂，但不发生凋亡。(　　)
(5)细胞凋亡受基因调控，不利于个体的生长发育。(　　)
(6)神经元凋亡是不受环境影响的细胞程序性死亡。(　　)
(7)衰老细胞内的酶活性均下降，代谢减缓。(　　)
(8)细胞的衰老、凋亡都是基因控制的细胞行为，与基因的选择性表达有关，其遗传物质不变。(　　)
(9)细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞凋亡。(　　)
答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√　(9)√
1．(必修1 P126正文小字)细胞自噬是指在一定条件下，细胞会将____________的细胞结构等，通过________降解后再利用。
提示：受损或功能退化　溶酶体
2．(必修1 P127拓展应用)同样是血细胞，白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞________，原因是______________________________。
提示：快得多　白细胞的主要功能是吞噬病菌等
突破1 细胞的衰老
核心素养 生命观念
1．(2022·山东济宁期末)2019年《自然》杂质发表文章：年轻小鼠胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞比表达水平高的干细胞容易被淘汰，这一竞争有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞增多，以下分析正确的是(　　)
A．年轻小鼠COL17A1基因表达水平较高的干细胞较多，无衰老皮肤细胞
B．COL17A1基因含量的高低，可作为判断皮肤是否衰老的依据
C．老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，与许多酶的活性下降有关
D．皮肤干细胞能分化为表皮细胞，说明皮肤干细胞具有全能性
解析：选C。虽然年轻小鼠COL17A1基因表达水平较高的干细胞较多，但也有衰老的皮肤细胞，A错误；根据题干信息“随着年龄的增长，胶原蛋白COL17A1基因表达水平较低的干细胞增多”可知，COL17A1基因表达水平较高与较低的干细胞数量的比值(而不是基因含量的高低)可以作为判断皮肤是否衰老的依据，B错误；基因的表达过程需要多种酶参与，所以老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，与许多酶的活性下降有关，C正确；细胞的全能性指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，皮肤干细胞能分化为表皮细胞，不能说明皮肤干细胞具有全能性，D错误。
2．下图是细胞衰老的自由基学说示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．①②过程的作用效果会引起细胞内生物膜面积减小
B．③过程会使酪氨酸酶活性升高
C．④过程可能引起细胞内基因突变
D．⑤可来自辐射、有害物质入侵和细胞内的氧化反应等
解析：选B。③过程中自由基攻击细胞合成的蛋白质，可使酪氨酸酶的活性降低，B错误。
突破2 细胞的死亡
核心素养 生命观念
3．(2022·山东潍坊五校联考)细胞死亡是生命现象不可逆停止及生命的结束，包括细胞凋亡和细胞坏死等。下列叙述正确的是(　　)
A．正常组织中经常发生的细胞凋亡是维持组织机能和形态所必需的
B．免疫系统清除被新冠病毒感染的细胞属于细胞坏死
C．细胞凋亡与基因有关，细胞衰老与基因无关
D．染色体两端的端粒DNA序列被“截”短对细胞不会造成影响
解析：选A。正常组织中经常发生的细胞凋亡是维持组织机能和形态所必需的，A正确。免疫系统清除被新冠病毒感染的细胞属于细胞凋亡，B错误。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，与基因有关；细胞衰老是细胞的正常生命现象，也与基因有关，C错误。染色体两端的端粒DNA序列被“截”短会使细胞活动渐趋异常，D错误。
4．(不定项)细胞凋亡指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。线粒体不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡的调控中心。实验表明了细胞色素c从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞质基质的细胞色素c在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子结合，从而诱导细胞凋亡。下图显示了细胞色素c和dATP与细胞凋亡的关系，相关叙述正确的是(　　)
A．在一定浓度范围内，随着细胞色素c的含量增加，促进细胞凋亡的效果增强
B．dATP和细胞色素c的存在能促进细胞凋亡
C．埃博拉病毒入侵导致人体细胞死亡属于细胞凋亡
D．细胞凋亡时，细胞内有些基因的表达可能增强
解析：选ABD。根据图示可知，在一定浓度范围内，随着细胞色素c的含量增加，促进细胞凋亡的效果增强，A正确；与无dATP相比，dATP和细胞色素c的存在能促进细胞凋亡，B正确；埃博拉病毒入侵导致人体细胞死亡是由不利因素导致的细胞坏死，不属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡时，细胞内与凋亡相关的基因的表达会增强，D正确。
细胞死亡的方式有四类，简称“三凋亡、一坏死”
细胞死亡方式 简称 代表性实例
三类凋亡 自然更新 小肠上皮细胞、皮肤表皮细胞不断凋亡，机体不断产生新细胞替换
免疫清除 被病原体感染的细胞被细胞毒性T细胞裂解死亡
正常发育 脊椎动物的神经系统在发育过程中，约50%以上细胞凋亡
一类坏死 代谢受损 机械损伤、药物毒害、病毒侵染等引起细胞代谢受损的死亡
1．(2021·高考河北卷)关于细胞生命历程的叙述，错误的是　(　　)
A．细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质
B．清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老
C．紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一
D．已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性
解析：选A。细胞凋亡过程中存在与凋亡相关的基因的表达，即有相应蛋白质的合成，A错误。
2．(2021·高考广东卷)研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是(　　)
A．上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复
B．上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡
C．上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制
D．PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
解析：选D。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，因此细胞凋亡后其功能不可恢复，A、C错误；细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡，B错误；依据题干“激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡”可知，PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
3．(2021·浙江6月选考)将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是(　　)
A．肠细胞不能表达全能性是受某些物质的限制
B．“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
C．“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化
D．细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
解析：选B。细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，植物的体细胞具有全能性，动物的体细胞不表现出全能性，但细胞核具有全能性。动物细胞经过多次分裂后，细胞质的成分已经发生改变，原本能激发细胞全能性的物质已经消失，故肠细胞不能表达全能性是受到了细胞内物质的限制，A正确；“合子”第一次分裂、第二次分裂后形成的细胞仍具有全能性，B错误；“合子”发育成正常蝌蚪个体的过程中，需要通过细胞分裂增加细胞的数量，通过细胞分化增加细胞的种类，C正确； 虽然细胞经过多次分裂失去了激发全能性的物质，但细胞核仍含有该物种的全套基因，故动物体细胞的细胞核具有全能性，D正确。
4．(2021·高考北京卷)为研究毒品海洛因的危害，将受孕7天的大鼠按下表随机分组进行实验，结果如下。
处理检测项目　　 对照组 连续9天给予海洛因
低剂量组 中剂量组 高剂量组
活胚胎数/胚胎总数(%) 100 76 65 55
脑畸形胚胎数/活胚胎数(%) 0 33 55 79
脑中促凋亡蛋白Bax含量(μg·L－l) 6.7 7.5 10.0 12.5
以下分析不合理的是(　　)
A．低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育
B．海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡
C．对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡
D．结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险
解析：选C。据题表分析，低剂量组的脑畸形胚胎数/活胚胎数为33%，与对照组相比明显升高，故低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育，A合理；Bax为脑中促凋亡蛋白，分析表格数据可知，与对照组相比，海洛因处理组的Bax含量升高，故海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡，B合理；细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡，是一种正常的生理现象，且据表可知，对照组的Bax含量为6.7 μg·L－1，故对照组胚胎的发育过程中也会出现细胞凋亡，C不合理；据表格数据可知，海洛因处理组的活胚胎数降低，脑畸形胚胎数和脑细胞凋亡率均升高，故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险，D合理。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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