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练案[13]必修1　第四单元　细胞的生命历程
第3讲　细胞的分化、衰老和死亡
A组
一、选择题
1．(2023·河南名校联盟)如图显示成纤维细胞在调控过程中的定向转化，关于①②③过程中细胞发生的变化，下列描述正确的是( )
A．①过程中可发生的变异类型有基因突变、基因重组、染色体变异
B．由图推测在调控过程中细胞分化实现了可逆
C．在③过程中，细胞的遗传物质发生了改变
D．成纤维细胞中的蛋白质与神经细胞中的完全不同
2．(2023·江苏扬州质检)下列数据是人体部分器官中所表达基因的数目，下列有关叙述正确的是( )
器官或细胞 眼 唾液腺 皮肤 甲状腺 血细胞 心脏
所表达基因的数目 1 932 186 3 043 2 381 23 505 9 400
A.人体各器官所表达的基因数目不同，种类也完全不同
B．血细胞所表达的基因数目最多，说明其遗传物质相对含量较高
C．人体各器官表达的基因数目有差异，说明不同细胞内所含基因不同
D．不同功能的细胞表达的基因数目不相同，这与不同种类细胞具有不同的功能相适应
3．细胞凋亡对于多细胞生物维持机体内部环境稳定、抵御外界各种因素干扰具有非常重要的作用。下图表示细胞凋亡过程中的系列变化，下列相关叙述错误的是( )
A．细胞凋亡既受基因调控、又受环境影响，是正常细胞必经的生命历程
B．细胞凋亡过程不发生细胞膜的破裂，细胞膜仍具一定流动性
C．细胞凋亡产生的凋亡小体会引起炎症反应，导致组织损伤
D．细胞凋亡过程紊乱可能导致良性肿瘤和恶性肿瘤的发生
4．如图所示，哺乳动物机体中位于小肠绒毛基部的上皮细胞a不断增殖、分化，形成具吸收功能的细胞b后向上迁移，补充小肠绒毛顶端凋亡的细胞c。下列叙述错误的是( )
A．细胞a、b中基因的执行情况不同，但仍有相同的mRNA产生
B．细胞b不具有细胞周期，但细胞核仍具有全能性
C．细胞c与细胞a相比，核仁和细胞核体积都会增大
D．细胞c凋亡有利于具有吸收功能的细胞b更新，也有利于机体内部环境的稳定
5．细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是( )
A．胎儿手的发育过程中不会发生细胞凋亡
B．小肠上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡现象
C．清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象
D．细胞凋亡是由基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死
6．(2023·安徽蚌埠质检)如图是哺乳动物红细胞的部分生命历程，图中除成熟红细胞外，其余细胞中均有核基因转录的RNA。下列有关叙述错误的是( )
―→―→凋亡
A．幼红细胞与造血干细胞相比遗传物质发生改变
B．网织红细胞仍然能够合成核基因编码的蛋白质
C．造血干细胞与幼红细胞中基因的表达情况不同
D．红细胞在成熟过程中控制其凋亡的基因已表达
二、非选择题
7．烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是一种蛋白质类物质，它普遍存在于哺乳动物体内，对延缓细胞衰老有重要作用。
(1)对哺乳动物而言，细胞衰老与个体衰老并不是一回事，二者的关系是 。
细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终细胞核会表现出 的特征。
(2)研究发现，衰老细胞中NAD＋的含量明显降低。通常情况下，哺乳动物细胞的 (填场所)中可通过有氧呼吸将NAD＋转化成NADH。NAMPT是NAD＋合成的关键限速酶(指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶)，其可决定代谢中NAD＋的水平。为探究细胞衰老与NAMPT之间的关系，研究小组选取了两组健康的小鼠，甲组注射 补充剂，乙组注射等量生理盐水，结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年，乙组小鼠的平均寿命约为2.4年；且与乙组相比较，甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD＋。由此推测NAMPT延缓细胞衰老的机制是 。
(3)NAMPT合成后分泌到细胞外的方式是胞吐。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中，若脱去囊泡则会失去活性。试推测NAMPT在血液中运输时脱掉囊泡会失去活性的原因是 。
B组
一、选择题
1．(2023·山东济宁高三模拟)MyoD基因是一个控制肌细胞发育的主导基因，其表达产物MyoD蛋白可以调控其他与肌肉发生相关基因的转录，还能促进MyoD基因的表达，最终使前体细胞分化为肌细胞。以下叙述不正确的是( )
A．前体细胞分化为肌细胞的过程是不可逆的
B．与肌细胞相比，前体细胞的分化程度较低
C．含有MyoD基因的细胞只能分化为肌细胞
D．MyoD蛋白对MyoD基因的表达存在正反馈调节
2．将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是( )
A．骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同
B．骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明骨髓干细胞具有全能性
C．可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞
D．若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞
3．(2023·广东高三摸底)“命运女神”Klotho基因是一种与衰老密切相关的基因，它通过调控离子通道、信号通路或其他基因的表达而发挥抗衰老、保护肾脏和保护心血管等作用。研究发现，Klotho基因缺陷的小鼠寿命缩短了80%，而过度表达Klotho基因后能够延长雄鼠30.8%、雌鼠19.0%的寿命。下列有关叙述错误的是( )
A．高等动物衰老的细胞内Klotho基因的表达可能受到了抑制
B．衰老的细胞萎缩，体积变小，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩
C．细胞代谢产生的自由基可能会攻击Klotho基因，从而引起基因突变，导致细胞衰老
D．将更多的Klotho基因转入细胞后就能完全阻止细胞衰老
4．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。如图显示了细胞色素c和dATP与细胞凋亡的关系，相关叙述错误的是( )
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加
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
5．(2023·山东枣庄调研)脊椎动物在胚胎发育中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的神经元则发生凋亡。下列叙述正确的是( )
A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B．一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C．神经元凋亡是不受环境影响的细胞程序性死亡
D．神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡
6．科学家首次鉴定出人源的间充质干细胞中存在“年轻因子”——多梳蛋白4(CBX4)，并对其功能进行了验证。同年轻的间充质干细胞相比，CBX4在衰老细胞中的表达量明显降低，提示其在细胞衰老调控中起关键作用。下列说法不支持该观点的是( )
A．表达CBX4基因的细胞不会凋亡
B．利用基因编辑技术敲除CBX4基因，可导致间充质干细胞加速衰老
C．通过一定技术使CBX4基因过量表达，可延缓细胞衰老
D．CBX4可能通过抑制与衰老相关酶的活性而发挥作用
二、非选择题
7．(2023·山东济宁质检)细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时，可通过降解自身大分子物质或细胞器为生存提供能量。如图1、图2表示酵母细胞自噬的信号调控过程，其中AKT和mTor分别是抑制酵母细胞凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。请回答下列问题：
(1)与细胞自噬有关的细胞器主要是 ，该细胞器的主要功能是 。
(2)据图1表示，当营养物质充足时，胰岛素与特异性受体结合，激活AKT来抑制细胞凋亡，激活的该酶一方面可促进 ，另一方面可促进 ，并且进一步激活了mTor，从而抑制 。
(3)据图2所示，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞会启动细胞自噬过程，其意义是 ；如果上述过程无法满足细胞代谢需要，酵母细胞则启动细胞凋亡程序。
(4)总结细胞自噬和细胞凋亡的共同点： 。(答出两点即可)
练案[13]必修1　第四单元　细胞的生命历程
第3讲　细胞的分化、衰老和死亡
A组
一、选择题
1．(2023·河南名校联盟)如图显示成纤维细胞在调控过程中的定向转化，关于①②③过程中细胞发生的变化，下列描述正确的是( B )
A．①过程中可发生的变异类型有基因突变、基因重组、染色体变异
B．由图推测在调控过程中细胞分化实现了可逆
C．在③过程中，细胞的遗传物质发生了改变
D．成纤维细胞中的蛋白质与神经细胞中的完全不同
解析：①(有丝分裂过程)中可发生的变异类型有基因突变、染色体变异，不会发生基因重组，A错误；由图示可知，在调控过程中，成纤维细胞经处理，变成了干细胞，最终又被定向诱导成神经细胞，实现了可逆，B正确；③过程为细胞分化过程，遗传物质并未发生改变，C错误；成纤维细胞与神经细胞有相同的蛋白质，如呼吸酶等，D错误。
2．(2023·江苏扬州质检)下列数据是人体部分器官中所表达基因的数目，下列有关叙述正确的是( D )
器官或细胞 眼 唾液腺 皮肤 甲状腺 血细胞 心脏
所表达基因的数目 1 932 186 3 043 2 381 23 505 9 400
A.人体各器官所表达的基因数目不同，种类也完全不同
B．血细胞所表达的基因数目最多，说明其遗传物质相对含量较高
C．人体各器官表达的基因数目有差异，说明不同细胞内所含基因不同
D．不同功能的细胞表达的基因数目不相同，这与不同种类细胞具有不同的功能相适应
解析：人体各器官所表达的基因种类有所不同，而不是完全不同，如人体所有器官都表达呼吸酶基因，A错误；由同一个受精卵发育而来的各个细胞含有相同的基因，但表达的基因不同，人体所有体细胞中遗传物质的相对含量相同，B、C错误；不同种类细胞表达的基因数目不同，使细胞趋于专门化，这与不同种类细胞完成不同的功能相适应，D正确。
3．细胞凋亡对于多细胞生物维持机体内部环境稳定、抵御外界各种因素干扰具有非常重要的作用。下图表示细胞凋亡过程中的系列变化，下列相关叙述错误的是( C )
A．细胞凋亡既受基因调控、又受环境影响，是正常细胞必经的生命历程
B．细胞凋亡过程不发生细胞膜的破裂，细胞膜仍具一定流动性
C．细胞凋亡产生的凋亡小体会引起炎症反应，导致组织损伤
D．细胞凋亡过程紊乱可能导致良性肿瘤和恶性肿瘤的发生
解析：细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，既受基因调控、又受环境影响，是正常细胞必经的生命历程，A正确；细胞凋亡产生的凋亡小体没有发生细胞膜的破裂，细胞膜仍然具有流动性，凋亡小体更易被吞噬细胞吞噬分解，不会引起炎症反应，B正确、C错误；细胞凋亡过程紊乱会导致细胞无限增殖，从而导致良性肿瘤和恶性肿瘤的发生，D正确。
4．如图所示，哺乳动物机体中位于小肠绒毛基部的上皮细胞a不断增殖、分化，形成具吸收功能的细胞b后向上迁移，补充小肠绒毛顶端凋亡的细胞c。下列叙述错误的是( C )
A．细胞a、b中基因的执行情况不同，但仍有相同的mRNA产生
B．细胞b不具有细胞周期，但细胞核仍具有全能性
C．细胞c与细胞a相比，核仁和细胞核体积都会增大
D．细胞c凋亡有利于具有吸收功能的细胞b更新，也有利于机体内部环境的稳定
解析：凋亡细胞c会发生核质浓缩，核膜、核仁破碎，DNA降解等过程，C错误。
5．细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是( B )
A．胎儿手的发育过程中不会发生细胞凋亡
B．小肠上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡现象
C．清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象
D．细胞凋亡是由基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死
解析：胎儿手的发育过程中发生细胞凋亡，才会形成成形手指，A错误；小肠上皮细胞自然更新过程中存在细胞凋亡，B正确；清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，不同于细胞坏死，D错误。
6．(2023·安徽蚌埠质检)如图是哺乳动物红细胞的部分生命历程，图中除成熟红细胞外，其余细胞中均有核基因转录的RNA。下列有关叙述错误的是( A )
―→―→凋亡
A．幼红细胞与造血干细胞相比遗传物质发生改变
B．网织红细胞仍然能够合成核基因编码的蛋白质
C．造血干细胞与幼红细胞中基因的表达情况不同
D．红细胞在成熟过程中控制其凋亡的基因已表达
解析：幼红细胞由造血干细胞分化而来，遗传物质不发生改变，A错误；网织红细胞中含有核基因转录形成的mRNA和核糖体，仍能够合成核基因编码的蛋白质，B正确；细胞分化的不同阶段，被选择性表达的基因有所不同，所以造血干细胞与幼红细胞中基因的表达情况不同，C正确；成熟红细胞无细胞核，已丧失控制其凋亡的基因，因此控制成熟红细胞凋亡的基因可能在幼红细胞期就开始表达，D正确。
二、非选择题
7．烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是一种蛋白质类物质，它普遍存在于哺乳动物体内，对延缓细胞衰老有重要作用。
(1)对哺乳动物而言，细胞衰老与个体衰老并不是一回事，二者的关系是个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终细胞核会表现出体积增大、核膜内折、染色质收缩、染色加深的特征。
(2)研究发现，衰老细胞中NAD＋的含量明显降低。通常情况下，哺乳动物细胞的细胞质基质和线粒体基质(填场所)中可通过有氧呼吸将NAD＋转化成NADH。NAMPT是NAD＋合成的关键限速酶(指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶)，其可决定代谢中NAD＋的水平。为探究细胞衰老与NAMPT之间的关系，研究小组选取了两组健康的小鼠，甲组注射NAMPT补充剂，乙组注射等量生理盐水，结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年，乙组小鼠的平均寿命约为2.4年；且与乙组相比较，甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD＋。由此推测NAMPT延缓细胞衰老的机制是NAMPT通过促进NAD＋的合成来延缓细胞衰老。
(3)NAMPT合成后分泌到细胞外的方式是胞吐。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中，若脱去囊泡则会失去活性。试推测NAMPT在血液中运输时脱掉囊泡会失去活性的原因是血液中的pH等影响了蛋白质的空间结构。
解析：(1)对哺乳动物而言，个体衰老的过程是细胞普遍衰老的过程。衰老的细胞中细胞核体积增大、核膜内折、染色质收缩、染色加深。(2)哺乳动物细胞有氧呼吸的第一和第二阶段会将NAD＋转化成NADH，场所为细胞质基质和线粒体基质。要探究细胞衰老与NAMPT之间的关系，实验的自变量应该是是否注射NAMPT，因变量是小鼠的平均寿命，两组健康的小鼠，甲组注射NAMPT补充剂，乙组注射等量生理盐水，结果发现甲组小鼠的平均寿命约为2.8年，乙组小鼠的平均寿命约为2.4年；且与乙组相比较，甲组小鼠的脂肪细胞、心肌细胞等处均检测出了高水平的NAD＋。由此推测NAMPT通过促进NAD＋的合成来延缓细胞衰老。(3)NAMPT是大分子物质，其合成后通过胞吐分泌到细胞外。NAMPT在血液中运输时需包裹在囊泡中，若脱去囊泡则会失去活性。可能是血液中的pH等影响了蛋白质的空间结构，进而导致NAMPT在血液中运输时脱掉囊泡会失去活性。
B组
一、选择题
1．(2023·山东济宁高三模拟)MyoD基因是一个控制肌细胞发育的主导基因，其表达产物MyoD蛋白可以调控其他与肌肉发生相关基因的转录，还能促进MyoD基因的表达，最终使前体细胞分化为肌细胞。以下叙述不正确的是( C )
A．前体细胞分化为肌细胞的过程是不可逆的
B．与肌细胞相比，前体细胞的分化程度较低
C．含有MyoD基因的细胞只能分化为肌细胞
D．MyoD蛋白对MyoD基因的表达存在正反馈调节
解析：细胞分化的标志是基因的选择性表达，含有MyoD基因的细胞能分化为其他细胞，C错误。
2．将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是( C )
A．骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同
B．骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明骨髓干细胞具有全能性
C．可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞
D．若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞
解析：自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，故骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成一样，但不同细胞选择表达的基因不同，因此这两种细胞中的基因表达产物不完全相同，A错误；骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明胰腺组织的环境造成骨髓干细胞基因选择性表达，没有体现出全能性，B错误；自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，一般而言，细胞分化过程在生物体内是不可逆的，故将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，不会恢复成骨髓干细胞，D错误。
3．(2023·广东高三摸底)“命运女神”Klotho基因是一种与衰老密切相关的基因，它通过调控离子通道、信号通路或其他基因的表达而发挥抗衰老、保护肾脏和保护心血管等作用。研究发现，Klotho基因缺陷的小鼠寿命缩短了80%，而过度表达Klotho基因后能够延长雄鼠30.8%、雌鼠19.0%的寿命。下列有关叙述错误的是( D )
A．高等动物衰老的细胞内Klotho基因的表达可能受到了抑制
B．衰老的细胞萎缩，体积变小，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩
C．细胞代谢产生的自由基可能会攻击Klotho基因，从而引起基因突变，导致细胞衰老
D．将更多的Klotho基因转入细胞后就能完全阻止细胞衰老
解析：研究发现，Klotho基因缺陷的小鼠寿命缩短了80%，而过度表达Klotho基因后能够延长雄鼠30.8%、雌鼠19.0%的寿命，说明细胞衰老不只与Klotho基因有关，且基因的表达具有一定的调控作用，并非转入的Klotho基因越多，表达形成的蛋白质越多，故将更多的Klotho基因转入细胞后不能完全阻止细胞衰老，D错误。
4．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。如图显示了细胞色素c和dATP与细胞凋亡的关系，相关叙述错误的是( C )
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加
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：根据图示，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加，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的因素导致的细胞坏死，不属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡时，细胞内与凋亡相关基因的表达会增强，D正确。
5．(2023·山东枣庄调研)脊椎动物在胚胎发育中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的神经元则发生凋亡。下列叙述正确的是( D )
A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B．一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C．神经元凋亡是不受环境影响的细胞程序性死亡
D．神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡
解析：细胞凋亡伴随个体发育的整个过程，A错误；只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，但不是一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接，B错误；神经元凋亡除了受基因控制外，也受环境影响，是基因与环境相互作用的结果，C错误；神经元凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的过程，即细胞的程序性死亡，D正确。
6．科学家首次鉴定出人源的间充质干细胞中存在“年轻因子”——多梳蛋白4(CBX4)，并对其功能进行了验证。同年轻的间充质干细胞相比，CBX4在衰老细胞中的表达量明显降低，提示其在细胞衰老调控中起关键作用。下列说法不支持该观点的是( A )
A．表达CBX4基因的细胞不会凋亡
B．利用基因编辑技术敲除CBX4基因，可导致间充质干细胞加速衰老
C．通过一定技术使CBX4基因过量表达，可延缓细胞衰老
D．CBX4可能通过抑制与衰老相关酶的活性而发挥作用
解析：由题意知，在衰老细胞中，CBX4基因的表达量降低，说明其对细胞衰老有调控作用，但对细胞凋亡的作用不确定，A错误；将CBX4基因敲除，即细胞中无表达产物，可以加速细胞衰老，B正确；由题可知，CBX4基因表达产物对细胞衰老有抑制作用，可延缓细胞衰老，C正确；CBX4基因表达可抑制细胞衰老，说明其可能是抑制与细胞衰老相关酶的活性来延缓细胞衰老的，D正确。
二、非选择题
7．(2023·山东济宁质检)细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时，可通过降解自身大分子物质或细胞器为生存提供能量。如图1、图2表示酵母细胞自噬的信号调控过程，其中AKT和mTor分别是抑制酵母细胞凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。请回答下列问题：
(1)与细胞自噬有关的细胞器主要是溶酶体，该细胞器的主要功能是分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。
(2)据图1表示，当营养物质充足时，胰岛素与特异性受体结合，激活AKT来抑制细胞凋亡，激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞，另一方面可促进葡萄糖分解成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP，并且进一步激活了mTor，从而抑制细胞自噬。
(3)据图2所示，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞会启动细胞自噬过程，其意义是为细胞生命活动提供ATP(能量)；如果上述过程无法满足细胞代谢需要，酵母细胞则启动细胞凋亡程序。
(4)总结细胞自噬和细胞凋亡的共同点：都贯穿于正常细胞生长发育的全过程；都在生命活动过程中发挥积极作用。(答出两点即可)
解析：(1)由题意“细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制”可知，与细胞自噬有关的细胞器主要是溶酶体。溶酶体的主要功能是：分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。(2)分析图1可知，当营养物质充足时，胰岛素与特异性受体结合，激活AKT来抑制凋亡，激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞，另一方面可促进葡萄糖分解成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP，并且进一步激活了mTor，从而抑制细胞自噬的发生。(3)分析图2可知，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞会启动细胞自噬过程，其意义是为细胞生命活动提供ATP(能量)。(4)细胞自噬和细胞凋亡的共同点是：都受基因控制；都贯穿于正常细胞生长发育的全过程；都在细胞生命活动过程中发挥积极作用。(共70张PPT)
必修1
分子与细胞
第四单元　细胞的生命历程
第3讲　细胞的分化、衰老和死亡
考点一
考点二
课标要求 核心素养
1.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分化，形成了复杂的多细胞生物体。 2．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。 1.比较细胞的分化、衰老和死亡，建立细胞是一个统一整体的生物学观念。(生命观念)
2．分析细胞衰老、凋亡的特点，关注人体健康和科技发展。(社会责任)
1．细胞的分化
形态、结构和生理功能
形态
结构
功能
不可逆性
专门化
提醒：①细胞分化程度越高，细胞分裂的能力就越低。②分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞，接受抗原和细胞因子刺激后仍可再分裂。③同一个体不同类型的分化细胞内，遗传物质相同，mRNA和蛋白质并非完全不同。
2．细胞的全能性
有机体
其他各种
全套
细胞核
离体
细胞
提醒：①全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。②种子萌发长成新植株并没有体现细胞的全能性，因为种子的胚本身就是植株的幼体，其萌发长成植株是正常发育的过程。
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有_______________能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
分裂和分化
(2)类型
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自____________ 来自各式各样的组织
功能 可以分化成______组织和器官 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
早期胚胎
各种
特定功能
提醒：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。
易错整合，判断正误。
(1)细胞分化普遍发生在单细胞生物和多细胞生物个体中。(　　)
(2)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同。(　　)
(3)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果。(　　)
×
×
×
(4)同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果。(　　)
(5)造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性。(　　)
(6)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同。(　　)
×
×
×
1．为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性？
提示：已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质(少数遗传物质存在于线粒体的DNA中)。
2．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．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，请分析原因：_____________________________________________，不同体细胞在形态、结构和生理功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质不同。
因为都是由同一个受精卵经有丝分裂而形成的
1．细胞分化的关键点
(1)从不同水平理解细胞分化
(2)细胞分化的“改变”与“不变”
①不变：DNA、细胞的数目，tRNA、rRNA的种类。
②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和生理功能。
(3)分化细胞表达的基因
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。
2．细胞分化与全能性的比较
考向?　以细胞分化为载体，考查生命观念
(2021·天津卷)动物正常组织干细胞突变获得异常增殖能力，并与外界因素相互作用，可恶变为癌细胞。干细胞转变为癌细胞后，下列说法正确的是(　　)
A．DNA序列不变
B．DNA复制方式不变
C．细胞内mRNA不变
D．细胞表面蛋白质不变
例 1
B
解析：干细胞转变为癌细胞是基因突变导致的，DNA序列发生改变，A错误；干细胞恶变前后，DNA复制方式都为半保留复制，B正确；干细胞转变为癌细胞后，基因的表达情况发生改变，细胞内mRNA改变，C错误；干细胞转变为癌细胞后，细胞表面糖蛋白会减少，D错误。
┃┃归纳提示
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，如血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等。
(2)细胞水平：形成了不同种类的细胞。
〔变式训练〕
1．(2023·龙岩模拟)研究人员用三种基因探针，对某转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA进行分子杂交，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　)
D
探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞
乳腺蛋白基因探针 出现杂交带 未现杂交带 未现杂交带
人干扰素基因探针 出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带
胰岛素基因探针 未现杂交带 未现杂交带 未现杂交带
A.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达
B．可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针
C．用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带
D．胰岛A细胞中的mRNA能与胰岛素基因探针形成杂交带
解析：人干扰素基因探针在多种细胞中出现杂交带，说明人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，A正确；可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针，B正确；用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带，C正确；胰岛素基因在胰岛A细胞中不能表达，故胰岛A细胞中的mRNA不能与胰岛素基因探针形成杂交带，D错误。
考向?　围绕细胞全能性与干细胞的应用，考查社会责任
(2023·济南模拟)干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞，具有很强的分裂能力，在一定条件下，还可以分化成其他类型的细胞。成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括造血干细胞、神经干细胞等。下列叙述正确的是(　　)
B
例 2
A．成体干细胞的分化程度低于胚胎干细胞，分裂能力高于胚胎干细胞
B．骨髓移植治疗白血病利用了造血干细胞分化形成各种血细胞的能力
C．与小肠上皮细胞相比，同一个体胚胎干细胞中端粒酶的活性弱
D．成体干细胞中基因都不表达时，细胞开始凋亡
解析：成体干细胞的分化程度高于胚胎干细胞，分裂能力低于胚胎干细胞，A错误；骨髓移植治疗白血病利用了造血干细胞分化成各种血细胞的能力，B正确；同一个体胚胎干细胞中端粒酶比小肠上皮细胞的活性强，C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，所以细胞凋亡时，基因也表达，D错误。
┃┃归纳提示
“三看”法确认细胞“全能性”
〔变式训练〕
2．(2023·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
C
解析：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，而不是细胞全能性的体现，C错误。
1．细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
①代谢的变化
水分
降低
色素
②细胞核的变化：体积____、核膜内折，染色质____、染色加深。
(2)分析细胞衰老的原因
①自由基学说
增大
收缩
带电
②端粒学说
(3)细胞衰老和个体衰老的关系
2．细胞的死亡
(1)细胞凋亡
程序性死亡
自然更新
基因
稳定
(2)细胞坏死
物理
化学
病理性刺激
易错整合，判断正误。
(1)细胞衰老时，细胞体积和细胞核体积均减小。(　　)
(2)衰老细胞内染色质收缩影响DNA复制和转录。(　　)
(3)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。(　　)
(4)细胞凋亡和细胞坏死受环境的影响，不受机体控制。(　　)
×
√
×
×
1．端粒酶是延长端粒的一种酶，是由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白复合体，属于逆转录酶。它以自身的RNA作为端粒DNA复制的模板，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞无限增殖的原因。
提示：癌细胞能激活端粒酶活性，合成出DNA序列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合，从而来稳定染色体的结构。
2．细胞自噬就是细胞的吞噬作用吗？细胞自噬有什么意义？
提示：细胞自噬不是细胞的吞噬作用。细胞自噬通俗地说，就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用，这就是细胞自噬；而细胞吞噬是生物体内的某些特定细胞识别异物并将其吞入和消灭。处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量；在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。
1．细胞凋亡的机理
2．细胞凋亡和细胞坏死的区别
考向?　结合细胞衰老的特征、原因及意义，考查分析判断能力
(2023·江苏模拟)自由基学说是一种细胞衰老假说。如图是自由基学说示意图，下列有关叙述正确的是(　　)
例 3
D
A．自由基可能引起细胞衰老，一定不会引起细胞癌变
B．由图可知，过程②、①的作用效果属于负反馈调节
C．若过程③攻击的是酪氨酸酶，则会引起人体患白化病
D．过程④可能导致细胞膜上蛋白质的种类或数量发生改变
解析：由图可知，自由基攻击DNA导致基因突变，有可能导致细胞癌变，A错误；过程②的作用效果促进过程①，属于正反馈调节，B错误；若过程③攻击的是酪氨酸酶，导致酶活性降低，黑色素合成减少，头发变白，而白化病是由于酪氨酸酶基因异常导致，C错误；过程④使DNA分子中的基因碱基对缺失或替换，导致遗传信息发生改变，可能导致细胞膜上蛋白质种类或数量发生改变，D正确。
〔变式训练〕
3．(2023·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(　　)
C
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：虽然年轻小鼠COL17A1基因的表达水平较高，但也有衰老皮肤细胞，A错误；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基因的表达水平的高低(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；基因的表达过程中需要多种酶参与，所以老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，与许多酶活性下降有关，C正确；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。
考向?　考查细胞死亡的方式
一定范围内，胃癌细胞的凋亡率随蜂毒素浓度的增大而上升。如图表示胃癌细胞在不同浓度的蜂毒素培养液中培养一定时间后凋亡基因Bax、Bcl－2的表达率。下列推测错误的是(　　)
例 4
B
A．由图可知，胃癌细胞凋亡是基因与环境共同作用的结果
B．蜂毒素培养液中的胃癌细胞凋亡是基因引起的细胞发育中的必然步骤
C．一定浓度的蜂毒素能诱导胃癌细胞凋亡且随蜂毒素浓度增大诱导效应增强
D．蜂毒素可通过促进Bax基因的表达率和抑制Bcl－2基因的表达率来诱导胃癌细胞凋亡
解析：由图可知，胃癌细胞凋亡是基因与环境共同作用的结果，A正确；由图可知，在一定浓度范围内，随着蜂毒素浓度升高，Bax基因表达率上升、Bcl－2基因表达率下降、胃癌细胞凋亡率升高，说明蜂毒素诱导胃癌细胞凋亡与Bax基因、Bcl－2基因的表达有关，胃癌细胞凋亡是基因引起的细胞凋亡中的步骤，B错误；分析题图可知，一定浓度的蜂毒素能诱导胃癌细胞凋亡，并随蜂毒素浓度增大诱导效应增强，C正确；分析题图可知，在一定的浓度范围内，蜂毒素能促进Bax基因的表达率、抑制Bcl－2基因的表达率，可以推测蜂毒素可通过促进Bax基因的表达率和抑制Bcl－2基因的表达率来诱导胃癌细胞凋亡，D正确。
〔变式训练〕
4．(2023·四川成都七中诊断)细胞自噬是真核生物细胞内普遍存在的一种自稳机制，如下图所示。它是通过对细胞内受损的蛋白质、细胞器或入侵的病原体进行降解并回收利用实现的。下列叙述错误的是(　　)
B
A．细胞器a源自高尔基体，需借助单位膜的融合发挥功能
B．细胞自噬受到自噬基因的调控，对细胞内物质的降解具有特异性
C．丙肝病毒感染的肝细胞中出现自噬泡大量堆积现象，会导致细胞内代谢废物和垃圾增多
D．饥饿状态下酵母菌的自噬作用增强，将自身物质或结构降解后作为细胞呼吸的原料
解析：细胞自噬受到自噬基因的调控，但细胞自噬对物质的降解没有特异性，细胞内衰老的结构或废物都会被降解，B错误。
1．(2022·浙江卷)下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是(　　)
A．细胞凋亡是受基因调控的
B．细胞凋亡仅发生于胚胎发育过程中
C．人体各组织细胞的衰老总是同步的
D．细胞的呼吸速率随细胞衰老而不断增大
A
解析：细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程，A正确；细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B错误；人体生长发育的不同时期均有细胞的衰老，C错误；细胞衰老时呼吸速率减慢，新陈代谢减慢，D错误。
2．(2022·河北卷改编)骨骼肌受牵拉或轻微损伤时，卫星细胞(一种成肌干细胞)被激活，增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合，使肌肉增粗或修复损伤。下列叙述错误的是(　　)
A．卫星细胞具有自我更新和分化的能力
B．肌动蛋白在肌细胞中特异性表达，其编码基因不存在于其他类型的细胞中
C．激活的卫星细胞中，多种细胞器分工合作，为细胞分裂进行物质准备
D．适当进行抗阻性有氧运动，有助于塑造健美体型
B
解析：由题干信息“卫星细胞被激活，增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合”可知，卫星细胞具有自我更新和分化的能力，A正确；因为同一个体的所有细胞最初均来源于受精卵，所以遗传物质相同，肌动蛋白在肌细胞中特异性表达，其编码基因也存在于其他类型的细胞中，只是没有在其他类型细胞中表达，B错误；卫星细胞被激活后会进行增殖、分化，所以激活的卫星细胞中，多种细胞器分工合作，为细胞分裂进行物质准备，如核糖体会合成蛋白质等，C正确；根据题干信息可知，适当进行抗阻性有氧运动，骨骼肌受牵拉，可以激活卫星细胞，最后达到使肌肉增粗的作用，有助于塑造健美体型，D正确。
3．(2021·浙江1月选考)秀丽新小杆线虫发育过程中某阶段的体细胞有1 090个，而发育成熟后体细胞只有959个。体细胞减少的原因是(　　)
A．细胞凋亡　　　　　　 B．细胞衰老
C．细胞癌变 　 D．细胞分裂
A
解析：细胞凋亡是正常的生命现象，秀丽新小杆线虫个体发育过程中有细胞凋亡发生。秀丽新小杆线虫发育过程中某阶段的体细胞有1090个，而发育成熟后体细胞只有959个，体细胞减少是细胞凋亡导致的，A正确；细胞衰老会导致细胞大小和形态改变，但细胞数目不会减少，衰老细胞的清除是通过细胞凋亡实现的，B错误；癌变的细胞会导致细胞具有无限增殖的能力，导致细胞数目增多而非减少，C错误；细胞分裂会导致细胞数目增多而非减少，D错误。
4．(2021·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
D
解析：被病毒感染的细胞凋亡后，丧失其功能且不可恢复，A错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是程序性死亡受基因控制，B、C错误；由题意可知，激活蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，故PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
5．(2021·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
A
解析：细胞凋亡是指由基因决定的细胞自动结束生命的过程，细胞凋亡过程中有控制凋亡的基因表达，需要新合成蛋白质，A错误；在生命活动中，细胞会产生自由基，自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，导致细胞衰老，所以清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老，B正确；细胞癌变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变，紫外线是一种物理致癌因子，紫外线照射会导致DNA损伤，引起基因突变，导致细胞癌变，是皮肤癌发生的原因之一，C正确；克隆羊“多莉”的诞生、以及我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”，就是将体细胞核移植到去核的卵细胞中培育成的，说明已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性，D正确。
6. (2021·山东卷)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体，该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α－酮戊二酸合成酶，调控细胞内α－酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是(　　)
A．α－酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用
B．α－酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞分化
C．抑制L基因表达可降低细胞内α－酮戊二酸的含量
D．目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能
C
解析：被溶酶体分解后的产物，如果对细胞有用的物质，细胞可以再利用，废物则被排出细胞外。α－酮戊二酸合成酶本质为蛋白质，水解成氨基酸后可以被细胞再利用，A正确；通过题干可知α－酮戊二酸合成酶被溶酶体降解之后，细胞内的α－酮戊二酸无法合成含量会降低，从而促进干细胞分化；则α－酮戊二酸含量升高，会抑制细胞干细胞分化，B正确；抑制L基因表达，则溶酶体膜上的受体L无法合成，分子伴侣与α－酮戊二酸合成酶形成的复合物无法进入溶酶体被降解，则α酮戊二酸合成酶含量增加，催化细胞内α－酮戊二酸合成使其含量增加，C错误；目标蛋白进入溶酶体的过程，体现了生物膜具有物质运输的功能。
7．(2020·江苏卷)下列关于细胞生命活动的叙述，正确的是(　　)
A．高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖
B．癌变细胞内发生变异的基因都不再表达
C．正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老
D．凋亡细胞内有活跃的基因表达，主动引导走向坏死
C
解析：高度分化的细胞能执行特定的功能，但也可能继续分裂增殖，如性原细胞能进行有丝分裂和减数分裂，A错误；癌变细胞是由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形成，发生突变的基因仍能表达，B错误；正常组织细胞在体外长时间培养，细胞分裂达到一定次数后一般都会走向衰老，C正确；细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡，细胞坏死与细胞凋亡不同，它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引起的细胞损伤和死亡，D错误。
8．(2020·浙江7月选考)下列与细胞生命活动有关的叙述，正确的是(　　)
A．癌细胞表面粘连蛋白增加，使其容易在组织间自由转移
B．高等动物衰老细胞的线粒体体积随年龄增大而减小，呼吸变慢
C．高等植物胚胎发育过程中，胚柄的退化是通过细胞程序性死亡实现的
D．愈伤组织再分化形成多种类型的细胞，这些细胞中mRNA的种类和数量相同
C
解析：癌细胞表面的粘连蛋白很少或缺失，使其容易在组织间自由转移，A错误；高等动物衰老细胞中线粒体数量随年龄增大而减少，体积随年龄增大而增大，B错误；细胞凋亡是细胞发育过程中的必然步骤，在植物体内普遍存在，如胚胎发育过程胚柄的退化，C正确；细胞分化的实质是基因选择性表达，愈伤组织再分化形成的多种细胞中的mRNA的种类和数量不同，D错误。

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