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第11课
第三单元　细胞的能量供应和利用
细胞的分化、衰老、死亡
常考考点 真题举例
细胞凋亡 2023·湖南·统考高考真题
细胞凋亡 2023·天津·统考高考真题
细胞凋亡与坏死 2023·山东·高考真题
细胞分化 2022·江苏·统考高考真题
细胞分化 2022·湖北·统考高考真题
细胞的衰老 2022·山东·高考真题
细胞衰老和凋亡 2022·浙江·高考真题
细胞分化 2022·浙江·统考高考真题
细胞分化 2021·重庆·高考真题
细胞凋亡 2021·河北·统考高考真题
细胞凋亡、光合作用 2023·北京·统考高考真题
(1)概念: 在个体发育中,由　　　　　　细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生　　　　　　的过程。
(2)特点:
①　　　　　: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。
②　　　　　:是生物界中普遍存在的生命现象。
③稳定性和 。
一个或一种
稳定性差异
持久性
普遍性
不可逆性
1.细胞分化
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成，因此这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
思考：3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β-珠蛋白基因、胰岛素基因，但每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？
提示　这一事实说明，基因的表达存在选择性。
遗传信息
选择性表达
(3)实质:
在个体发育过程中,不同的细胞中　　　　　的执行情况不同,即基因
的　　　　　　。
分化细胞表达的基因
标志:
①分子水平:合成某种细胞特有的　　　　(如唾液淀粉酶、胰岛素等)。
②细胞水平:形成不同种类的细胞(尤其是　　　　种类和数量有较大差异)。
蛋白质
细胞器
(4)细胞分化的结果：
个体发育
专门化
生理功能
(5)意义:
①是生物　　　　　的基础。
②使多细胞生物体中的细胞趋向　　　　,
③有利于提高各种　　　　 的效率。
①分子水平的变化:_____种类不同→_______种类不同。
②细胞水平的变化:细胞_____________________的变化,逐渐失去分裂能力。
③组织器官水平的变化:产生不同类型的细胞,构成不同的___________。
mRNA
蛋白质
形态、结构和生理功能
组织和器官
*管家基因/奢侈基因
基因选择性表达指的是奢侈基因的选择性表达！
基因 细胞中的表达情况 功能 例子
管家基因 所有细胞均要表达 维持细胞基本生命活动所必需 呼吸酶基因
ATP合成酶基因
奢侈基因 不同类型细胞选择性表达 赋予不同细胞特异性的生理功能 血红蛋白基因
肌动蛋白基因
胰岛素合成基因
完整植株
韧皮部细胞
离体培养
植物组织培养
培养基
(含激素)
结论：说明了高度分化的植物细胞仍然具有发育成
完整个体的能力。
发育成完整个体
全套基因
细胞
细胞核　
离体
受精卵
体细胞
低
高
2.细胞的全能性
(2)把实例与依据的原理或过程连线
(1)概念:动物和人体内少数具有___________能力的细胞。
分裂和分化
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自_________或原始 性腺组织 来自各种各样的组织
功能 具有发育的全能性 具有分化成_________细胞的能力
举例 来自囊胚的内细胞团细胞 骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
3.干细胞:
早期胚胎
特定功能
(2)类型:
4．细胞分化与全能性的比较
项目 细胞分化 细胞全能性
原理
特点
①持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度；
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：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
基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
“四看”法判断细胞分化
——四项中共性为“细胞与众不同”
(1)细胞分化的标志
①分子水平:合成了某种细胞特有的蛋白质,如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平:形成不同种类的细胞。
(2)细胞表达的基因
①管家基因:所有细胞均表达的一类基因,其表达产物是维持细胞基本生命
活动所必需的,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
②奢侈基因:不同类型细胞特异性表达的一类基因,其产物赋予不同细胞特
异性的生理功能,如血红蛋白基因、胰岛素基因。
(3)细胞分化的“不变”与“变”
①不变:DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。
②改变:mRNA、蛋白质的种类,细胞的形态、结构和功能。
细胞分化的三个关键点
(1)下列①~④能说明人体中某细胞已经发生分化的是哪些 你的推断理由是什么 ①进行ATP的合成　 ②进行mRNA的合成　
③合成甲状腺激素　 ④存在纤维蛋白原基因
提示 只有③可表明细胞已分化。理由如下:所有细胞都能合成ATP,几乎所有细胞都能转录合成mRNA,几乎所有细胞中都存在纤维蛋白原基因,故①②④均不能判断细胞已经分化,然而只有甲状腺细胞才能合成甲状腺激素,可判断细胞已经分化。
思考讨论：
探究细胞分化的实质和特点
1．如图是细胞分裂和分化示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．G0期细胞可暂时不进行增殖，但在适当刺激下可重新进入细胞周期
B．干细胞能够分裂和分化，可以无限增殖
C．细胞分化具有普遍性、持久性和绝对不可逆性
D．细胞分化后形成的不同细胞中，核DNA、mRNA和蛋白质一般不同
A
1
2
3
4
考向1| 细胞分化的实质和特点
1．(2022·湖北卷)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明，随着红系祖细胞分化为成熟红细胞，BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果，下列叙述错误的是(　　)
A．红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞
B．BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖
C．该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路
D．红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关
1
2
3
4
A　解析：红系祖细胞能分化为成熟红细胞，但不具有无限增殖的能力，A错误；BMI1基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍，推测BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖和分化，B正确；若使BMI1基因过量表达，则可在短时间内获得大量成熟红细胞，可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路，C正确；当红系祖细胞分化为成熟红细胞后，BMI1基因表达量迅速下降，若使该基因过量表达，则成熟红细胞的数量快速增加，可见红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关，D正确。
1
2
3
4
2．下图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达情况，下列分析错误的是(　　)
A．此图能说明细胞分化的实质
B．基因b可能控制RNA聚合酶的合成
C．细胞中mRNA差异最大的是细胞2和4
D．一般来说，这5种细胞的核遗传物质相同
1
2
3
4
C　解析：分析题图可知，同一个体的5种细胞中基因表达的情况有差异，说明基因在不同细胞中选择性表达，体现了细胞分化的实质，A正确；5种细胞中都有相关基因表达，基因表达的转录过程需要RNA聚合酶的催化，说明这5种细胞中都有RNA聚合酶，基因b在这5种细胞中都表达了，故其可能是控制RNA聚合酶合成的基因，B正确；细胞2和4中mRNA有2种不同，而细胞3和4中mRNA有4种不同，C错误；这5种细胞均最终来源于同一个受精卵，故它们细胞核中的遗传物质一般相同，D正确。
1
2
3
4
考向2| 细胞的全能性和干细胞
3．下列关于细胞全能性的叙述，错误的是(　　)
A．离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B．在生物体所有的细胞中，受精卵的全能性最高
C．克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
D．卵细胞直接发育成雄蜂体现了动物细胞具有全能性
1
2
3
4
C　解析：处于离体状态的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件下，可培养成完整植株，体现了植物细胞的全能性，A正确；在生物体所有的细胞中，受精卵的分化程度最低，全能性最高，B正确；高度分化的动物细胞，其全能性受到限制，不容易表达，克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；由卵细胞直接发育成雄蜂的过程体现了卵细胞的全能性，D正确。
1
2
3
4
4．下图表示人体内干细胞的增殖、分化。下列有关叙述正确的是(　　)
A．干细胞与白细胞的基因型不同，
因此合成的mRNA和蛋白质种类也
不相同
B．图示所有的细胞中，干细胞不
仅具有较强的分裂能力，而且分裂周期也较短
C．血小板和红细胞内遗传信息的流动方向是DNA→DNA→RNA→蛋白质
D．白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌，是因为细胞膜的选择透过性
1
2
3
4
B　解析：白细胞是由造血干细胞增殖、分化而来的，二者基因型相同，由于基因的选择性表达，二者合成的mRNA和蛋白质种类不完全相同，A错误；题图所有的细胞中，干细胞不仅具有较强的分裂能力，而且分裂周期也较短，B正确；成熟的红细胞和血小板内没有细胞核，不能进行DNA的复制和基因的表达，C错误；白细胞能够穿过血管壁去吞噬病菌，是因为细胞膜具有一定的流动性，D错误。
教材隐性知识：源于必修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。
取同一生物体的不同类型细胞，检测其基因表达，结果如下图所示。下列分析正确的是（ ）
A.基因1～6中控制ATP水解酶合成的基因最可能是基因4
B.细胞a～g中生理功能最为近似的应该是细胞b
　和细胞e
C.组成1～6基因的脱氧核苷酸种类、数量和排列
　方式均不同
D.a～g各个细胞中染色体上所含基因的种类和数
　量完全不同
B
下列有关细胞全能性的叙述，正确的是（ ）
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变
D.将紫色糯性玉米种子培育成植株，反映了植物种子具有全能性
B
1 衰老细胞代谢的变化
2 细胞核的变化：________收缩，染色加深；细胞核体积增大；______内折。
染色质 　
核膜 　
水分
酶活性
呼吸
物质运输
色素
细胞衰老特征的记忆口诀
3. 衰老原因假说
A、自由基学说
①自由基：各种生化反应以及有害物质刺激细胞产生
的异常活泼的带电分子或基团。
②机理：自由基损伤____________________________等致使细胞衰老。
B、端粒学说
①端粒：染色体两端的一段特殊
序列__________________。
②机理：会随细胞分裂次数的增加而被“截短”，进而损伤端粒内侧
__________________，使细胞活动趋向异常。
生物膜、攻击DNA、攻击蛋白质
DNA—蛋白质复合体
正常基因的DNA序列
4. 细胞的凋亡
(1)概念：由______所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)类型　　　　　　　
(3)意义：保证多细胞生物体完成__________；维持__________的稳定；抵御______________的干扰。
①个体发育中细胞的 ；
②成熟个体中细胞的 ；
③ 的细胞的清除。
基因　
编程性死亡　
自然更新　
被病原体感染　
正常发育　
内部环境　
外界各种因素　
5. 细胞衰老、凋亡的易错易混点
(1)个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中有新产生的细胞，但细胞总体衰老会导致个体的衰老。
(2)靶细胞被效应T细胞消灭的过程应属于细胞凋亡(不可看成细胞坏死)。
(3)细胞凋亡是主动的，受基因控制的程序性死亡，对生命具有积极意义，而细胞坏死则是被动的，不受基因控制的非程序(无序)性死亡，它对生命不利。
(4)细胞凋亡与基因的选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
归纳---细胞凋亡和细胞坏死的区别
归纳---据图分析细胞凋亡的机理
填空:
(1)过程A体现了细胞膜的_______________功能,说明细胞凋亡有_____性,
在特定时期凋亡特定细胞。
(2)从过程B中可以看出,细胞凋亡是相关基因___________的结果,该过程中形成具膜的凋亡小体,体现了膜的_____性。
(3)过程C中凋亡小体被吞噬消化,此过程需要_______(细胞器)的参与。
细胞间信息交流
特异
选择性表达
流动
溶酶体
(2021年广东卷) 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
【答案】D
（2021·河北高考真题）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．已分化的动物体细跑的细胞核仍具有全能性
【答案】A
1．(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(　　)
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
D　解析：由题意“当肝细胞发生癌变时，血液中AFP含量会持续性异常升高”可知，当肝细胞癌变、分裂周期变短时，AFP合成会增加，A错误；正常情况下，甲胎蛋白(AFP)主要来自胚胎的肝细胞，胎儿出生后约两周AFP从血液中消失，可见指导合成AFP的基因是人体正常基因，正常时也会表达，B错误；由题干信息可知，慢性肝炎、肝硬化患者肝细胞再生时或肝细胞发生癌变时AFP的合成较多，但不能得出AFP能对细胞的分化起促进作用，C错误；甲胎蛋白(AFP)属于分泌蛋白，其加工与运输需要内质网和高尔基体的参与，D正确。
2．(科学实验和探究情境)科学家针对衰老细胞普遍具有的最典型特征增强的溶酶体β-半乳糖苷酶(β-gal)的活性，设计并合成了被称为SSK1的化合物。当SSK1进入小鼠的衰老细胞后，SSK1的β-半乳糖苷键会迅速被衰老细胞的β-gal切割，释放具有杀伤性的毒性分子，诱导衰老细胞死亡；当SSK1进入非衰老细胞时，由于细胞中β-gal的活性较低，SSK1不会被代谢激活，不会产生杀伤作用。下列相关叙述正确的是(　　)
A．SSK1不能降低小鼠组织器官中衰老细胞的数量
B．小鼠细胞的衰老是由机体衰老导致的
C．衰老细胞中的水分减少，酶的活性均降低
D．SSK1本身不能直接引起衰老细胞死亡
D　解析：SSK1能诱导衰老细胞死亡，故其能降低小鼠组织器官中衰老细胞的数量，A错误；机体未衰老的小鼠细胞中也有细胞的衰老，B错误；衰老细胞中的水分减少，但其酶的活性并不一定都降低，如β-半乳糖苷酶(β-gal)的活性升高，C错误；在衰老细胞中，SSK1的β-半乳糖苷键被切割后才可释放出有杀伤性的毒性分子，但其本身并不能引起细胞死亡，D正确。
3．(生命科学史情境)日本科学家大隅良典研究蛋白质在酵母菌液泡中降解的过程时阐释了细胞自噬的机理。他培养出缺乏液泡降解酶的酵母菌，当这些酵母菌饥饿时，自噬体就会在液泡中迅速累积。下列叙述错误的是(　　)
A．液泡在植物细胞中有调节渗透压的作用，在酵母菌中的作用和溶酶体类似
B．酵母菌液泡中合成的降解酶在液泡的酸性环境下活性较高
C．饥饿的酵母菌细胞产生自噬现象是为了获得维持生存所需的物质和能量
D．缺乏液泡降解酶的酵母菌可能是液泡降解酶基因发生了突
B　解析：液泡在植物细胞中有调节渗透压的作用，据题意可知，酵母菌液泡中含有降解酶，能降解蛋白质等物质，液泡可参与细胞自噬过程，推测液泡在酵母菌中的作用和溶酶体类似，A正确；降解酶的化学本质是蛋白质，其在核糖体上合成，而不是在液泡中合成，B错误；细胞自噬是将一些损坏的蛋白质或细胞器进行降解，使物质能够得到循环利用，为了获得维持生存所需的物质和能量，饥饿的酵母菌细胞会产生自噬现象，C正确；缺乏液泡降解酶的酵母菌无法正常合成液泡降解酶，可能是液泡降解酶基因发生了突变，D正确。

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