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第三讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
知识点一　细胞分化与细胞的全能性
1．填写细胞分化的特点和实质
2．连线相关实例和原理
知识点二　细胞的衰老和凋亡
1．填写细胞衰老的特征
(1)代谢的变化：
(2)细胞核的变化：
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[巧学助记]　细胞衰老特征的记忆口诀
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2．填写细胞凋亡的概念、类型和意义
(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)类型和意义：
类型 意义
①个体发育中细胞的编程性死亡②成熟个体中细胞的自然更新③被病原体感染的细胞的清除 ①保证多细胞生物完成正常发育②维持内部环境的稳定③抵御外界因素的干扰
知识点三　细胞的癌变
1．填写细胞癌变的机理和特征
(1)癌变机理：原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控。
(2)癌细胞的特征：
2．连线致癌因子的类型和实例
一、理解运用能力
1．判断有关细胞分化与全能性叙述的正误。
(1)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同(2013·海南卷T6C)(×)
(2)同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强(2013·海南卷T6D)(√)
(3)不同分化细胞的遗传信息相同(2012·上海卷T16A改编)(√)
(4)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化(2011·北京卷T1A改编)(√)
(5)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性(2011·山东卷T2A)(×)
(6)ATP合成酶基因属于奢侈基因，在不同细胞中选择性表达(2009·山东卷T2B改编)(×)
2．判断有关细胞衰老和凋亡叙述的正误。
(1)细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动(2013·江苏卷T7B)(×)
(2)细胞普遍衰老会导致个体衰老(2012·山东卷T3A)(√)
(3)衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录(2012·山东卷T3D)(√)
(4)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡(2012·山东卷T3C)(×)
(5)细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育(2011·江苏卷T5C)(×)
3．判断有关细胞癌变叙述的正误
(1)原癌基因和抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传(2013·江苏卷T7C)(×)
(2)癌细胞在条件适宜时可无限增殖(2013·课标卷T2A)(√)
(3)癌变前后，细胞的形态和结构有明显差异(2013·课标卷T2B)(√)
(4)原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖(2013·课标卷T2C)(×)
二、图表分析能力
细胞种类 小肠上皮细胞 平滑肌细胞(分布于内脏器官) 心肌细胞 神经细胞 白细胞
寿命 1～2 d 很长 很长 很长 5～7 d
能否分裂 能 能 不能 绝大多数不能 不能
据细胞寿命与分裂能力的数据回答下列问题：
(1)细胞的寿命与分裂能力之间有对应关系吗？寿命短的细胞是否一定能分裂？
答案：无关系。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞。
(2)细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
答案：有关系。如神经细胞和心肌细胞寿命长，而白细胞寿命短。
[理清脉络]
考点一|以概念为基础，考查细胞分化与细胞的全能性
1．细胞分化的机理和过程
(1)细胞分化的机理：
相同的核DNA不同的mRNA不同的功能不同的蛋白质不同的形态结构
(2)细胞分化的过程：
2．细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞的全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性②稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡③普遍性：在生物界中普遍存在 ①高度分化的植物体细胞具有全能性②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
[典例1]　(2014·长沙摸考)下面为 ( http: / / www.21cnjy.com )人体中肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞产生过程的模式图，据图推断关于这三类细胞的叙述，正确的是(　　)
A．含有的遗传信息相同
B．含有的mRNA完全相同
C．含有的蛋白质种类完全不相同
D．形成的原因是基因的选择性丢失
[思维流程]
[解析]　题图中显示，肌肉细胞、未成熟红细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞和神经细胞均含有相同的遗传信息(基因)；肌肉细胞中A基因开启，未成熟红细胞中C基因开启，神经细胞中E基因开启，基因表达的情况不完全相同，因此它们含有的mRNA不完全相同，含有的蛋白质种类也不完全相同；这些细胞形成的原因是基因的选择性表达。
[答案]　A
1．并非所有干细胞都要发生分化
干细胞分裂增加细胞数目。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。
2．未脱离植物体的细胞不能表现出全能性
植物细胞全能性的表达需要一定的条件，即离体 ( http: / / www.21cnjy.com )、无菌，一定的营养物质，植物激素等。未脱离植物体的细胞，其全能性受到抑制，不能发育成完整的新个体。
3．同一个体不同类型细胞的RNA和蛋白质不完全相同
同一个体的不同体细胞中核遗传物质完全相同，但由于选择性表达的基因不同，因而转录生成的mRNA及翻译生成的蛋白质不完全相同。
4．分化不会改变遗传物质
细胞分化是基因的选择性表达，不会导致遗传物质改变。已分化的细胞都含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。
5．分化程度高的细胞其全能性不一定低
一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。
[针对练习]
高考命题常从以下角度设置陷阱
(1)列举各项变化，判断是否发生在细胞分化过程中。
(2)判断相关实例，是否表现出了细胞的全能性。
1．细胞分化过程中，不会出现的是(　　)
A．细胞器的种类和数量发生改变
B．mRNA的种类和数量发生改变
C．蛋白质和种类和数量改变
D．细胞核遗传物质改变
解析：选D　细胞分化导致细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞形态、结构和功能出现稳定性差异；细胞中基因选择性表达导致mRNA种类和数量变化，从而使蛋白质种类和数量不相同；细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞核中遗传物质不变。
2．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是(　　)
A．玉米种子萌发长成新植株
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
解析：选D　玉米种子萌发长成新植株不能体现细胞全能性。小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，并没有发育成个体，所以不能体现细胞全能性。小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株体现的是植物生殖细胞的全能性。
考点二|通过对比分析 ，考查细胞衰老、凋亡和癌变
1．细胞凋亡、衰老、癌变、坏死的区别
项目 细胞凋亡 细胞衰老 细胞癌变 细胞坏死
与基因的关系 受基因控制 可能有关 基因突变 不受基因控制
细胞膜的变化 内陷 皱缩 糖蛋白减少 破裂
形态变化 破裂 细胞萎缩 呈球形 外形不规则变化
影响因素 受基因严格的控制 内、外因共同作用 物理、化学、病毒等致癌因子 电、热、冷、机械等各种不利因素
对机体的影响 对机体有利 对机体有利 对机体有害 对机体有害
2.癌变的机理
(1)原癌基因与抑癌基因：
原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。癌症就是一系列原癌基因与抑癌基因的突变逐渐积累的结果。
(2)机理：
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[典例2]　(2014·宝鸡二检)如图为高等动物机体内的细胞凋亡及清除示意图，据图分析不正确的是(　　)
―→
A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能
B．癌变的细胞不能正常凋亡有可能与②过程受阻有关
C．在凋亡细胞被清除的过程中，吞噬细胞的溶酶体起重要作用
D．若图中细胞的凋亡过程发生在某一动物体内，则说明该动物个体已经衰老
[解析]　①过程中凋亡诱导因子与细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞膜上的受体特异性结合，体现了细胞膜的信息传递功能；根据题图分析，凋亡信号不能激活凋亡相关基因导致细胞不能正常执行凋亡功能，可能是癌细胞不能正常凋亡的原因之一；幼年个体体内也存在细胞凋亡现象。
[答案]　D
1．混淆细胞衰老与个体衰老，误认为衰老个体中细胞一定衰老
对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或 ( http: / / www.21cnjy.com )死亡就是个体的衰老或死亡；多细胞生物体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，但从整体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2．混淆细胞凋亡和细胞坏死
(1)从方式看
(2)从结果看
3．误认为只有癌细胞内才有原癌基因与抑癌基因，且只要有一个基因突变即可引发细胞癌变
人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因—原癌基因和抑癌基因。环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。癌症的发生并不是单一基因突变的结果，而是多个基因突变的累积效应。
[针对练习]
高考命题常从以下角度设置陷阱
(1)结合实例，判断细胞凋亡和细胞坏死。
(2)以选择题形式考查细胞癌变的机理。
3．下列关于细胞的生命历程的说法，错误的是(　　)
A．脑细胞因缺氧而死亡是细胞坏死
B．细胞代谢速率减慢是细胞衰老的主要特征之一
C．细胞的正常基因突变成原癌基因是细胞癌变的原因
D．老鼠在胚胎时期趾间有蹼，出生后趾间无蹼是细胞凋亡的结果
解析：选C　脑细胞因缺氧而 ( http: / / www.21cnjy.com )死亡是细胞的不正常死亡，属于细胞坏死；细胞代谢速率减慢是细胞衰老的特征之一；细胞癌变是由原癌基因和抑癌基因在各种因素的影响下发生突变而引起的；细胞凋亡是生物体内一种自然的生理过程，是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，老鼠在胚胎时期指间有蹼，出生后指间无蹼是通过细胞凋亡完成的。
4．(2014·渭南质检)下列有关细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)
A．某细胞合成了胰岛素意味着该细胞已发生了细胞分化
B．癌细胞的形成是原癌基因和抑癌基因选择性表达的结果
C．细胞的衰老、凋亡和坏死都受基因的控制
D．人的造血干细胞和成熟红细胞的染色体数目都能出现周期性变化
解析：选A　胰岛素是由胰 ( http: / / www.21cnjy.com )岛B细胞分泌的，胰岛B细胞是已经分化的细胞；癌细胞的形成是原癌基因和抑癌基因突变所致；细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断而引起的细胞损伤和死亡，不受基因控制；人的成熟红细胞没有细胞核，不能分裂，也不存在染色体。
图表信息获取能力|细胞凋亡机理图解
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[信息解读]
(1)图中①过程说明细胞凋亡有特异性，体现了生物膜的信息传递功能。
(2)图中②过程从分子水平看，凋亡是相 ( http: / / www.21cnjy.com )关基因的选择性表达，有新蛋白质合成；从细胞水平看，凋亡过程中，以小泡形式形成由膜包被的凋亡小体，体现了膜的流动性。
(3)图中③过程表示吞噬细胞吞噬凋亡小体而发生细胞内消化，此过程需要溶酶体参与。
[解题技法]
(1)分析此类问题要准确识图，并获取有关信息。
(2)解答此类问题要结合基因表达和细胞结构等内容，从分子水平看，细胞凋亡是受基因调控的，从细胞水平看，是溶酶体吞噬消化的结果。
[强化训练]
1．研究发现，线粒体促凋亡蛋白Smac ( http: / / www.21cnjy.com )是细胞中一个促进细胞凋亡的关键蛋白。当线粒体收到释放这种蛋白的信号时，就将它释放到线粒体外，然后Smac与凋亡抑制蛋白(IAPs)反应，促进细胞凋亡。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．Smac从线粒体释放时需消耗能量
B．癌细胞中Smac从线粒体中释放可能受阻
C．癌细胞的无限增殖，可能与癌细胞中IAPs过度表达有关
D．Smac与IAPs在细胞凋亡中的作用相同
解析：选D　Smac是蛋白质，从线 ( http: / / www.21cnjy.com )粒体释放的方式是胞吐，需要消耗能量。Smac从线粒体中释放出来后与IAPs反应促进细胞凋亡，所以在癌细胞中Smac从线粒体中释放可能受阻，导致细胞不能正常凋亡。癌细胞的无限增殖，可能与癌细胞中IAPs过度表达有关。Smac是线粒体促凋亡蛋白，而IAPs是凋亡抑制蛋白，所以两者在细胞凋亡中的作用相反。
2．细胞凋亡又称细胞编程性死亡，其大致过程如下图所示。有关叙述不正确的是(　　)
A．细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B．细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量
C．细胞凋亡发生过程中，细胞内容物不释放出来
D．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
解析：选A　细胞凋亡是由基因调控的细胞自动结束生命的过程。
[课堂对点练]
题组一　细胞分化与细胞全能性
1．(2013·天津高考)对下列生命现象及其生物学意义表述正确的是(　　)
A．光合作用推动碳循环过程，促进了生物群落中的能量循环
B．细胞分裂使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率
C．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢
D．细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物体内部环境的稳定
解析：选D　能量在生态系统中单向流动，不 ( http: / / www.21cnjy.com )能循环，A项错误；细胞分化使细胞趋向专门化，B项错误；主动运输是将物质从低浓度向高浓度运输，使膜内外物质浓度差加大，C项错误；细胞凋亡是基因控制的自动结束生命的过程，通过细胞凋亡能够清除被病原体感染的细胞，有利于维持内环境的稳定，D项正确。
2．(2013·山东高考)将小鼠myoD基因导入体外培养的未分化肌肉前体细胞，细胞分化及肌纤维形成过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．携带myoD基因的载体以协助扩散的方式进入肌肉前体细胞
B．检测图中细胞核糖体蛋白基因是否表达可确定细胞分化与否
C．完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维
D．肌肉前体细胞比肌肉细胞在受到电离辐射时更容易发生癌变
解析：选D　基因表达载体导入动物细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )的方式是显微注射法；核糖体在所有细胞中都具有，不能根据核糖体蛋白基因是否表达来确定细胞是否分化；体内正常情况下，完成分化的细胞不再进行分裂；肌肉前体细胞具有分裂能力，若在分裂间期受到电离辐射可能会发生基因突变，故比肌肉细胞更易发生癌变。
题组二　细胞衰老、凋亡和癌变
3．(2012·江苏高考)研究表明细胞癌变是细胞从已分化转变到未分化状态的过程，下列叙述正确的是(　　)
A．癌细胞具有和正常分化细胞相近的细胞类型
B．癌细胞的分裂能力与分化程度呈正相关
C．诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略
D．癌细胞类似于胚胎细胞都脱离了细胞的正常分化
解析：选C　由“细胞癌变是细胞从已分化 ( http: / / www.21cnjy.com )转变到未分化状态的过程”可判断A项错误；癌细胞具有无限增殖能力，但癌细胞的分化程度很低，所以B项错误；诱导癌细胞正常分化，阻止其无限增殖，即可达到治疗癌症的目的，C项正确；胚胎细胞是正常的细胞，而癌细胞是细胞畸形分化的结果，D项错误。
4．(原创题)下图所示为结肠癌发病过程中细胞形态与基因的变化。下列有关叙述正确的是(　　)
A．抑癌基因调节细胞周期，控制细胞生长和分裂
B．与细胞增殖有关的某一基因发生突变，就会导致细胞癌变
C．癌细胞易于转移与其细胞膜上糖蛋白增多有关
D．通过镜检观察细胞形态可作为判断细胞癌变的依据
解析：选D　抑癌基因的作用是阻 ( http: / / www.21cnjy.com )止细胞不正常的增殖；由图可知，癌症的发生并不是单一基因突变的结果；细胞膜上糖蛋白减少是导致癌细胞易于扩散和转移的原因；与正常细胞相比，癌细胞形态发生改变，因此可通过观察细胞形态诊断是否患癌。
5．干细胞中c Myc(原癌基因)、K ( http: / / www.21cnjy.com )lf4(抑癌基因)、Sox2和Oct 3/4等基因处于活跃状态，Oct 3/4的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒，将Oct 3/4、Sox2、c Myc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞(如下图所示)。请分析回答：
(1)Oct 3/4基因在高度分化的细胞中处于___________________________________
状态。依据上图所示的原理，体细胞癌变是__________________________________
等基因异常表达的结果；细胞凋亡是在_______________________________________
等基因控制下的细胞________过程。
(2)研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iP ( http: / / www.21cnjy.com )S细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作________。
(3)癌症化疗时所用不同药物 ( http: / / www.21cnjy.com )作用机理不同。如烷化剂能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用，所以此类物质作用于癌细胞分裂的________期；而常用的另一种药物与5 溴嘧啶的结构与尿嘧啶非常相似，则其作用原理是直接干扰________分子的合成。
(4)从膀胱癌细胞中分离导致细胞癌变的 ( http: / / www.21cnjy.com )ras基因，有一个碱基对发生了变化，使原癌基因控制编码第12个氨基酸的密码子GCC(甘氨酸)变成了GUC(缬氨酸)。这种突变基因产生的肿瘤蛋白，能持续促进细胞增殖。膀胱癌细胞中激活的ras基因与正常基因比较，发生突变的碱基对是________→________。
答案：(1)未表达或沉默　c Myc， ( http: / / www.21cnjy.com )Klf4　c Myc，Klf4，Fas　程序性死亡　(2)细胞分化　(3)(有丝分裂)间期　RNA　(4)G∥C　A∥T
[课下提能练]
一、选择题
1．下列有关细胞分化、衰老及凋亡的叙述，不正确的是(　　)
A．细胞分化能使细胞中细胞器的种类和数量发生改变
B．衰老细胞会出现线粒体减少、酶活性降低及细胞核变大等现象
C．细胞分化发生在胚胎期，细胞衰老与凋亡发生在老年期
D．被病原体感染细胞的清除是通过细胞凋亡完成的
解析：选C　细胞分化是生物个体发育中，由 ( http: / / www.21cnjy.com )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。细胞分化使细胞中细胞器的种类和数量发生改变。细胞的衰老及凋亡发生在个体生长发育的各个时期。
2．“细胞程序性死亡”学说认为，生物在发育过程中受到基因控制，许多细胞会正常死亡。下列现象中属于细胞程序性死亡的是(　　)
A．噬菌体的侵染使细菌破裂
B．病原菌被吞噬细胞吞噬
C．人胚胎时期的尾后来消失
D．造血干细胞产生红细胞
解析：选C　噬菌体侵染细菌、病原体被吞噬细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )吞噬属于细胞不正常死亡，不是由基因决定的；人胚胎时期尾部的消失是受基因控制发生细胞凋亡引起的；造血干细胞产生血细胞为细胞分化。
3．下列关于人体细胞生命历程的说法，错误的是(　　)
A．细胞生长，核糖体的数量增加，物质交换效率提高
B．细胞分化，核遗传物质没有发生改变，但mRNA有变化
C．细胞癌变，细胞膜上的糖蛋白减少，多个基因发生突变
D．细胞凋亡，相关基因活动加强，有利于个体的生长发育
解析：选A　细胞生长意味着细胞体积增大，但细胞的相对表面积减小，故细胞物质交换效率降低。
4．(2014·南京模拟)据《临床肿 ( http: / / www.21cnjy.com )瘤学杂志》报道，肝癌组织中的核因子kB(核内转录调控因子)异常活化后可抑制肝癌细胞凋亡，促进肝癌细胞存活。下列是对此研究的理论依据及意义的描述，不科学的是(　　)
A．核因子kB参与肿瘤的启动、发生及发展
B．通过抑制核因子kB的表达可促进肝癌细胞的凋亡
C．核因子kB可使正常机体细胞增殖和细胞凋亡保持平衡状态
D．阻断核因子kB信号通路的激活将可能有助于抑制肝癌细胞的增殖
解析：选C　根据题干信息可知，核因子k ( http: / / www.21cnjy.com )B活化后可抑制肝癌细胞凋亡，促进肝癌细胞存活，因此参与肿瘤的启动、发生及发展；核因子kB为核内转录调控因子，抑制核因子kB的表达可促进肝癌细胞的凋亡；正常机体细胞增殖和细胞凋亡保持平衡状态才不至于发生癌变，而核因子kB异常活化可抑制肝癌细胞的凋亡，破坏平衡状态；阻断核因子kB信号通路的激活，即阻断了其转录，使其不能表达，因此可能有助于抑制肝癌细胞的增殖。
5．(2014·黄山一检)下列关于人体造血干细胞及其分化的叙述，正确的是(　　)
A．造血干细胞分化形成红细胞、B细胞、T细胞等的过程中，其全能性得到表现
B．B细胞属于高度分化的体细胞，不能再继续分化
C．T细胞和B细胞分化、发育的场所不同
D．在不发生突变的情况下，T细胞和B细胞中的RNA部分相同，部分不相同
解析：选D　细胞的全能性是指已经分化的细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞发育成完整个体的潜在能力，只有发育成完整的生物个体才能表现出全能性；B细胞受抗原刺激能增殖分化成浆细胞和记忆细胞；T细胞和B细胞中表达的基因，部分相同，部分不同，导致细胞内的RNA部分相同，部分不相同。
6．梭菌毒素“Tpel”可使动物细胞内的一种蛋白质变性失活，致使该细胞凋亡。这一发现或有助于研究杀死癌细胞。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞凋亡过程中基因不再表达
B．“Tpel”可能间接改变细胞内mRNA的种类
C．形态结构发生变化的细胞一定是癌细胞
D．癌变前后细胞内的基因组成相同
解析：选B　细胞凋亡是一个由基因决 ( http: / / www.21cnjy.com )定的细胞自动结束生命的过程，此过程中基因还能表达。细胞分化后，细胞的形态结构也会发生变化，所以形态结构发生变化的细胞不一定是癌细胞。细胞癌变是原癌基因和抑癌基因突变所致，所以癌变前后细胞内的基因组成不相同。
7．(2014·茂名一模)视网膜母细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞为恶性肿瘤，其发病与RB基因有关。RB基因编码的蛋白质称为Rb蛋白，分布于核内，能抑制细胞增殖。正常人体细胞中含有一对RB基因，当两个RB基因同时突变产生突变蛋白时，会发生视网膜母细胞瘤。下列叙述正确的是(　　)
A．上述RB基因发生的突变属于显性突变
B．RB基因为抑癌基因，能抑制细胞癌变
C．突变蛋白的产生体现了细胞分化的实质
D．突变蛋白可以延长细胞周期
解析：选B　当两个RB基因同时突变产生 ( http: / / www.21cnjy.com )突变蛋白时，会发生视网膜母细胞瘤，这说明RB基因发生的突变属于隐性突变；RB基因能抑制细胞增殖，相当于抑癌基因；突变蛋白的产生体现了基因突变；突变蛋白能促进细胞增殖，可以缩短细胞周期。
8．(2014·湖南六校联考 ( http: / / www.21cnjy.com ))诺贝尔医学奖获得者、德国著名医学家奥托·瓦尔伯格博士(Dr.Otto Warburg)发现，当人体组织细胞中的氧含量低于正常值的60%时，缺氧的组织细胞就可能会癌变。进一步的研究表明，癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞即使在氧供应充分的条件下也主要是通过无氧呼吸途径获取能量。据此判断下列说法正确的是(　　)
①癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖比正常细胞多很多　②癌细胞的线粒体可能存在功能障碍　③有氧条件下，癌细胞中与无氧呼吸有关的酶的活性增强
A．①②　　　　　　　 B．②③
C．①③ D．①②③
解析：选D　由题干可知，癌 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞即使在氧供应充分的条件下也主要是通过无氧呼吸途径获取能量，所以癌细胞的线粒体(有氧呼吸的主要场所)有可能存在功能障碍，同时可知在有氧条件下，癌细胞中与无氧呼吸有关的酶的活性会增强；由于癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，而无氧呼吸产生的能量远远低于有氧呼吸，故癌细胞摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖比正常细胞多很多。
9. 下图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长 ( http: / / www.21cnjy.com )发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是(　　)
①a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化　②乙和丙的染色体组成不同　③丁与戊因遗传物质不同而发生分化　④甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
A．①② B．①④
C．③④ D．②③④
解析：选B　由于题目中指出这些细胞处于早期胚 ( http: / / www.21cnjy.com )胎细胞生长发育的各个时期，所以进行的应该是有丝分裂及分化的过程。甲、乙、丙为未分化的细胞，丁应为肌细胞，戊应为神经细胞。经有丝分裂得到的乙、丙两个细胞的遗传物质相同，经分化得到的丁、戊两种细胞，遗传物质相同，蛋白质有差异。
10．下表为人体四种细胞某些基因表达的结果，下列相关叙述正确的是(　　)
细胞名称 肝细胞 幼嫩红细胞 造血干细胞 浆细胞
mRNA mRNA1 mRNA2 mRNA3 mRNA4
蛋白质 血浆蛋白 血红蛋白 呼吸酶 免疫球蛋白
A.与上述四种蛋白质的合成、加工或分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
B．四种细胞转录的mRNA有相同的也有不同的，如mRNA3在其他细胞中也有
C．四种细胞的全能性有差异，如幼嫩红细胞的全能性大于造血干细胞
D．四种蛋白质的功能不同，其原因是它们的氨基酸组成不同
解析：选B　与分泌蛋白合成和分泌有关的细胞器 ( http: / / www.21cnjy.com )是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，但血红蛋白、呼吸酶是胞内蛋白，不分泌到细胞外；mRNA3在活细胞中都有，其他mRNA则在不同细胞内存在差别；四种细胞的全能性有差异，如幼嫩红细胞是由造血干细胞分化而来的，其全能性小于造血干细胞；蛋白质的功能不同，其原因可能是它们的氨基酸种类、数目、排列顺序或肽链的空间结构不同。
11．(2014·武汉模拟)人体中淋巴细胞的部分生命历程如下图所示，下列有关叙述正确的是(　　)
( http: / / www.21cnjy.com )
A．淋巴细胞前体细胞分化为前B淋巴细胞和前T淋巴细胞的过程中基因执行情况不同
B．前淋巴B细胞和前淋巴T细胞含有的遗传物质不同
C．一种B淋巴细胞增殖分化形成的浆细胞可以产生多种抗体
D．细胞分裂使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率
解析：选A　淋巴细胞前体细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )分化为前B淋巴细胞和前T淋巴细胞的过程中基因发生了选择性表达，形成了两种细胞。细胞分化过程中遗传物质不发生改变。一种B淋巴细胞增殖分化成的浆细胞只能产生一种抗体。细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。
12．研究人员将4个关键基因移植 ( http: / / www.21cnjy.com )入已分化的体细胞中并表达，使这个细胞成为具有类似干细胞功能的多能干细胞(iPS细胞)。下图为该技术在人体细胞中实验示意图，据图分析下列说法正确的是(　　)
A．iPS细胞与肌肉细胞有相同的遗传物质，关键基因在肌肉细胞中能复制、转录和翻译
B．过程①②③表示基因选择性表达的过程，图示过程体现了iPS细胞具有全能性
C．用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，可避免异体移植产生的免疫排斥反应
D．4个关键基因的表达将改变肌肉细胞的细胞质环境，使iPS细胞功能趋向专门化
解析：选C　肌肉细胞中无关键基因，因此与i ( http: / / www.21cnjy.com )PS细胞的遗传物质不同；该图示过程没有新个体的产生，即没有体现出细胞的全能性；由图示知，4个关键基因的表达使肌肉细胞进行了“脱分化”。
二、非选择题
13．下图表示干细胞的三个发育途径。据图回答下列问题：
(1)由A细胞形成的B细胞仍然保持着其特有的____________能力，A细胞到C细胞的过程是由________控制的。
(2)若D细胞是胰腺细胞，则结构⑦所起的作用是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)A细胞分化成D细胞的根本原因是________________________________________
________________________________。
(4)若D细胞是正在衰老的细胞，该细胞中结构⑧发生的变化是__________________
________________________________________________________________________。
(5)由A细胞到形成多个卵细胞的过程，必须经过细胞的______________分裂。
解析：细胞凋亡是一种程序性细胞死 ( http: / / www.21cnjy.com )亡，是受基因控制的。结构⑦是高尔基体，可对来自内质网的蛋白质进行加工、转运、分类和包装。细胞分化的根本原因是细胞中基因的选择性表达。A细胞是干细胞，经有丝分裂、分化产生原始的生殖细胞，然后经过减数分裂产生卵细胞。
答案：(1)分裂和分化　基因　(2)对 ( http: / / www.21cnjy.com )来自内质网的蛋白质进行加工、转运、分类和包装(答出其中两个即可)　(3)基因的选择性表达　(4)细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深(答出其中两项即可)　(5)有丝分裂和减数
14．某科研小组开展了人白细胞介素18(IL 18)对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用的研究。
实验原理：机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感，主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。
实验步骤：
①选取若干实验小鼠，随机均分成甲、乙、丙三组；
②甲组无辐射损伤；乙组辐射损伤(60CO照射，下同)；丙组先辐射损伤，1天后注射IL 18。
③14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养，在培养了0 h、12 h、24 h、48 h后，检测并计算细胞凋亡相对值。
(1)脾属于机体免疫系统的____ ( http: / / www.21cnjy.com )____，IL 18是一种淋巴因子，由________细胞分泌；淋巴因子与________都属于免疫活性物质。
(2)细胞凋亡是由遗传决定的________死亡，与细胞凋亡直接相关的细胞器是________。
(3)设置甲、乙两组的目的是探究有无核辐射对细胞凋亡的影响。设置乙、丙两组的目的是________________________________________________________________________。
请设计实验结果记录表。
(4)科研小组还设置了丁组实验，方法 ( http: / / www.21cnjy.com )是先注射IL 18,3天后进行辐射损伤，14天后的实验操作同前三组，与丙组相比，设置丁组的目的是_________________________________。
解析：(1)免疫系统是由免疫器官、免疫 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞和免疫活性物质组成的，脾属于免疫器官，而白细胞介素是由T细胞分泌的一种淋巴因子，白细胞介素和抗体都属于免疫活性物质。(2)细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，与其直接有关的细胞器是溶酶体。(3)根据实验所遵循的单一变量原则，可以看出乙丙组对照，自变量是有无注射IL 18，从而探究有无注射IL 18对核辐射细胞凋亡的影响。(4)设计丁组实验和丙组形成对照，进一步探究核辐射前、后注射IL 18对细胞凋亡的影响。
答案：(1)免疫器官　T　抗体(或答溶菌酶)
(2)编程性(程序性)　溶酶体
(3)探究有无注射IL 18对核辐射细胞凋亡的影响
表格如下：
组别 细胞凋亡相对值
0 h 12 h 24 h 48 h
甲
乙
丙
(4)探究核辐射前、后注射IL 18对细胞凋亡的影响
15．苦马豆素(SW)因从灰苦马豆中分离出来而得名，被认为是“未来的肿瘤治疗药物”。以下是相关的实验研究过程及结果。
①将等量的小鼠肝癌 ( http: / / www.21cnjy.com ) 细胞悬液，分别接种于若干个含有等量培养液的培养瓶中；②将培养瓶放于37℃、5%CO2培养箱中培养24 h，静置、去除上清液；③分别加入等量但含不同浓度的SW的培养液，于37℃、5%CO2培养箱中继续培养；④分别在24 h、48 h、72 h时吸取培养液，观察结果，得到不同浓度的SW对细胞存活率的影响曲线如图所示。
请回答下列问题
(1)培养箱中5%CO2的作用是_____________________________________________。
(2)处于间期的肝癌细胞，其分子水平的主要变化是__________________________
________________________。
(3)步骤③中需要设置对照组，对照组的处理方法应为__________________________。步骤③中每个实验组设置5个培养瓶同时进行培养，计数后统计平均值，这是为了________，使实验结果更准确。
(4)分析图中曲线可知，SW对肝癌 ( http: / / www.21cnjy.com )细胞作用效果的特点是：①___________________；②_____________________________。
(5)将培养48 h的培 ( http: / / www.21cnjy.com )养液离心，去除上清液后经过一系列的处理及分析，得到培养48 h时的细胞数目及凋亡蛋白Bax和Bcl－2的表达量如表所示：
SW 癌细胞数目 凋亡细胞数目 Bax蛋白 Bcl 2蛋白
2 μg/mL ＋ ＋＋＋ ＋＋＋＋＋ ＋
1 μg/mL ＋＋ ＋＋＋ ＋＋＋ ＋＋
0.5 μg/mL ＋＋＋ ＋＋ ＋＋ ＋＋＋
0 μg/mL ＋＋＋＋ ＋ ＋ ＋＋＋＋
注：“＋”的数量表示相对值的多少。
据此推测，SW可能是通过诱发癌细胞________来抑制肿瘤生长的，其原因可能是SW促进了癌细胞内________________的表达。
解析：(1)培养箱中5%CO2的作 ( http: / / www.21cnjy.com )用是维持培养液的pH。(2)肝癌细胞在分裂间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。(3)该实验中对照组应加入等量不含SW的培养液。每个实验组设置5个培养瓶同时进行培养，计数后统计平均值的目的是减小误差。(5)由表格中的数据可以推测，SW可能是通过诱发癌细胞凋亡来抑制肿瘤生长的，其原因可能是SW促进了癌细胞内Bax蛋白(凋亡蛋白)基因的表达。
答案：(1)维持培养液的pH　(2)DNA复制和有关蛋白质的合成　(3)加入等量不含SW的培养液 (或只加等量培养液)　减小误差　(4)①SW浓度越高，对细胞生长(存活)的抑制作用越强　②SW作用时间越长，对细胞生长(存活)的抑制作用越强　(5)凋亡　Bax蛋白基因
复制与细胞分裂中染色体标记情况分析
[考情分析]
结合DNA复制考查细胞分裂过程中 ( http: / / www.21cnjy.com )染色体标记情况是前几年高考命题的热点。最近几年虽较少涉及，但高考命题具有冷热点轮换考查的特点，加之此问题能很好考查图文转换能力和综合分析能力，因此在备考复习中仍应重点关注。
1．(2009·江苏高考)对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列有关推测合理的是(　　)
A．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点
B．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点
C．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧光点
D．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点
解析：选B　由题意可知：该细胞的基 ( http: / / www.21cnjy.com )因组成为AaBb，经过减数第一次分裂间期DNA复制后，该细胞的基因组成为AAaaBBbb，所以若A、a和B、b这两对等位基因位于一对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色和4个绿色荧光点；若这两对等位基因在两对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色荧光点，1个四分体中出现4个绿色荧光点。
2．(2006·北京高考) ( http: / / www.21cnjy.com )用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体条数和被32P标记的染色体条数分别是(　　)
A．中期20和20、后期40和20
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10
D．中期20和10、后期40和10
解析：选A　DNA的复制为半保 ( http: / / www.21cnjy.com )留复制，一个玉米细胞有20条染色体，内含20个DNA分子，有40条链被标记。第一次分裂形成的2个子细胞中所有染色体都被标记(每个DNA分子中一条链被标记，一条链不被标记)；第二次分裂时，中期的染色体都被标记；后期由于染色单体变为染色体，则有一半染色体被标记，为20条。如果是多个细胞也符合这样的规律。
3．(2010·山东高考)蚕豆根尖细胞在含3 ( http: / / www.21cnjy.com )H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
解析：选B　蚕豆根尖细胞的染色体上的DNA分子原来不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷培养基中完成一个细胞周期后，复制形成的所有DNA分子中一条链含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷，一条链不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷；在不含放射性标记的培养基中继续培养至分裂中期，DNA分子一半含放射性，一半不含放射性。
[考源探究]
这三个题目都以同位素标记为手段，考查细胞分裂中DNA复制与染色体分离，但考查角度又略有不同：
(1)第1题考查减数分裂过程中，四分体的组成及等位基因与染色体、姐妹染色单体的关系。
(2)第2、3题考查角度基本相同，都考查了有丝分裂过程中DNA复制次数与细胞分裂次数的关系。
(1)首先确定细胞分裂方式，是有丝分裂还是减数分裂，有丝分裂常以一条染色体为研究对象，减数分裂一般选取一对同源染色体为研究对象。
(2)其次确定标记过程中DNA复制次数和在未标记培养液中细胞分裂次数(时期)。
(3)最后图示细胞分裂过程，如下图：
①标记DNA分子：
②转至不含放射性培养液中培养一个细胞周期：
预测一　创新角度考查
1．对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因M、m都被标记为黄色，在荧光显微镜下进行观察。下列有关推测合理的是(　　)
A．若观察处于有丝分裂中期的细胞，则在赤道板附近会出现4个黄色荧光点
B．若观察处于分裂间期的细胞，则某条染色体上一定有2个黄色荧光点
C．若观察处于四分体时期的细胞，则所有四分体都有4个黄色荧光点
D．若观察处于减数第二次分裂的细胞，则某条染色体上一定有2个黄色荧光点
解析：选A　 处于分裂间期的细胞，如 ( http: / / www.21cnjy.com )果DNA已经复制，则某条染色体上含有2个黄色荧光点；如果DNA没有复制，则某条染色体上只有一个黄色荧光点。处于四分体时期的细胞中只有含有M、m基因的四分体才有4个黄色荧光点。在正常情况下，如果细胞处于减数第二次分裂的前期或中期，则其某条染色体上有2个黄色荧光点，而处于减数第二次分裂后期和末期的细胞中某条染色体上只有1个黄色荧光点。
2．用32P标记玉米体细 ( http: / / www.21cnjy.com )胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期(　　)
A．第一次　　　　　　 B．第二次
C．第三次 D．第四次
解析：选C　由染色体总条 ( http: / / www.21cnjy.com )数为40条可知是分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。
3．洋葱根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧 ( http: / / www.21cnjy.com )啶脱氧核苷酸的培养液中完成一个细胞周期，然后转入不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的培养液中培养第二代，如图所示：
则经过两代培养后获得的子细胞内DNA分子的标记情况不可能为(只考虑其中一对染色体上的DNA分子)(　　)
解析：选B　由于DNA分子的半保留复制 ( http: / / www.21cnjy.com )，使得第一次分裂后的DNA的一条链有放射性标记，另一条链没有放射性标记，洋葱根尖细胞第二次分裂时培养液中不含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，复制后有一半的DNA分子两条链均不含放射性，另外一半只有一条链有放射性，在后期着丝点分裂后染色体随机移向细胞两极，使得子细胞内DNA的标记情况会出现选项A、C、D所示的结果。
预测二　创新情境考查
4．(2014·黄冈模拟)某动物体细胞有 ( http: / / www.21cnjy.com )4条染色体，细胞中DNA的两条链都被32P标记，将其放在不含32P的培养液中培养，下列叙述正确的是(　　)
A．细胞在分裂间期可以进行蛋 白质的合成
B．第一次分裂的中期和后期细胞中都含有4条被标记的染色体
C．分裂前期细胞中有2个四分体
D．分裂过程中细胞中最多含有被标记的DNA数为8条
解析：选A　在细胞分裂间期有蛋白质的合 ( http: / / www.21cnjy.com )成；第一次分裂中期细胞中含有4条被标记的染色体，分裂后期细胞中含有8条被标记的染色体；减数分裂过程中存在四分体，而体细胞的有丝分裂过程中不存在四分体；分裂过程中细胞核中含有8条被标记的DNA，此外，细胞质中也含有32P标记的DNA，故细胞中最多含有被标记的DNA数要多于8条。
5．若用15N标记的胸腺嘧啶处理活的洋葱根尖 ( http: / / www.21cnjy.com )，1 h后洗去游离的15N标记的胸腺嘧啶，几小时后，检测放射性；若用15N标记的尿嘧啶处理另一同样的材料，1 h后洗去游离的15N标记的尿嘧啶，几小时后，检测放射性。其结果是(　　)
A．二者所有细胞都能检测到放射性
B．二者都只有部分细胞能检测到放射性
C．前者只有部分细胞能检测到放射性，后者所有细胞都能检测到放射性
D．前者所有细胞都能检测到放射性，后者只有部分细胞能检测到放射性
解析：选C　洋葱根尖的结构包括 ( http: / / www.21cnjy.com )分生区、伸长区、成熟区等。分生区细胞具有旺盛的分裂能力，能发生DNA复制、转录和翻译等过程；伸长区、成熟区只发生转录、翻译等过程。胸腺嘧啶是合成DNA的原料，只有发生DNA复制的细胞才利用胸腺嘧啶，而尿嘧啶是合成RNA的原料，凡是能够合成蛋白质的细胞都要利用尿嘧啶。
6．将一个含有两对同源染色体，且D ( http: / / www.21cnjy.com )NA分子双链都已用32P标记的精原细胞，放在不含32P的普通培养液中进行减数分裂。下列有关叙述正确的是(　　)
A．初级精母细胞中，每条染色体中有一条染色单体含有32P
B．初级精母细胞中，半数的染色体中有一条染色单体含有32P
C．某个时期的次级精母细胞中，半数的染色体含有32P
D．此细胞产生的4个精细胞中所有的染色体都含有32P
解析：选D　DNA分子的复制是半保留复制，因此初级精母细胞中，每条染色体中的每一条染色单体都含有32 P，次级精母细胞中的每一条染色体都含有32 P。此细胞产生的4个精细胞中所有的染色体都含有32 P。

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