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(共52张PPT)
第17讲　细胞的分化、衰老和死亡
考点一　细胞分化与细胞的全能性
考点二　细胞的衰老和死亡
悟高考·瞻动向
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
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。以结构与功能观说明细胞分化过程中发生的物质变化和结构变化。 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。 3.运用归纳与概括等方法举例说明细胞衰老的原因及特点。 4.运用比较分析法区分细胞的凋亡和坏死。
考点一　细胞分化与细胞的全能性
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞的分化
名师点睛　细胞分化过程中分子变化的原因
(1)根本原因:转录产生不同的mRNA。
(2)直接原因:翻译产生不同的蛋白质。
二、细胞的全能性
易错辨析
1.人体内细胞分化仅发生在胚胎时期。( )
分析: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.细胞分化导致细胞形态、结构、功能发生改变,是因为细胞内的遗传物
质发生了改变。( )
分析:细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质不改变。
3.人的肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。( )
分析:人的肌细胞与幼红细胞中基因相同,mRNA、蛋白质不完全相同。
×
×
×
4.造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞。( )
分析:造血干细胞是已分化的细胞,但仍能继续分化形成各种血细胞。
5.脐带血中含有大量的干细胞,可以培养并分化成人体的各种血细胞。( )
6.高度分化的细胞执行特定的功能,不能再分裂增殖。( )
分析:高度分化的细胞在给予一定的条件时,可以进行分裂增殖,如植物组
织培养。
×
√
×
长句表达
1.(必修1 P118“问题探讨”延伸)骨髓移植可以改变血型,但不影响下一代
的遗传,原因是__________________________________________________
______________。
2.(必修1 P121“与社会的联系”)利用干细胞培养组织、器官来修复受到损
伤的组织、器官,原因是__________________________________________
______。
骨髓移植的是造血干细胞,可以分化出血细胞,从而改变血
型,与生殖无关
干细胞具有分裂、分化的能力,可培养出组织或
器官
【扣点专练·通法悟道】
1.(2024·江苏高考)我国科学家利用人的体细胞制备多能干细胞,再用小分子TH34成功诱导衍生成胰岛B细胞。下列相关叙述错误的是(　　)
A.基因选择性表达被诱导改变后,可使体细胞去分化成多能干细胞
B.在小分子TH34诱导下,多能干细胞发生基因突变,获得胰岛素基因
C.衍生的胰岛B细胞在葡萄糖的诱导下能表达胰岛素,才可用于移植治疗糖尿病
D.若衍生的胰岛B细胞中凋亡基因能正常表达,细胞会发生程序性死亡
√
【解析】选B。本题考查细胞的分化、凋亡等。细胞分化是基因选择性表达的结果,基因表达被诱导改变后,可使原本专一功能的体细胞去分化成为多能干细胞,类似于脱分化过程,A正确;小分子药物通常是通过调节现有的生物通路和基因表达来实现其功能的,胰岛素基因在人体所有细胞中都存在,但只有在胰岛细胞中才会表达,所以多能干细胞在诱导分化的过程中不用发生基因突变即可获得胰岛素基因,B错误;胰岛B细胞在较高的血糖浓度下分泌胰岛素,降低血糖,所以衍生的胰岛B细胞需在葡萄糖的诱导下成功表达胰岛素,即能够正常发挥功能,才可用于移植治疗糖尿病,C正确;凋亡基因的正常表达会导致衍生的胰岛B细胞发生程序性死亡,也就是发生细胞凋亡,D正确。
2.胚胎发育形成趾的早期,鸡爪和鸭掌的趾间都有蹼状结构,但胚胎发育的后期,鸡爪的趾骨间蹼状结构逐渐消失,而鸭掌的趾骨间蹼状结构继续生长。研究人员为了探究鸡爪和鸭掌蹼状结构的形成和消失规律,设计并完成了如下实验:
实验甲:将鸭胚中预定形成鸭掌部分的细胞移植到鸡胚的相应部位,实验结果鸡爪长成了鸭掌。
实验乙:将鸡胚中预定形成鸡爪部分的细胞移植到鸭胚的相应部位,实验结果鸭掌长成了鸡爪。
据此分析,下列说法错误的是(　　)
A.实验甲中鸡爪长成了鸭掌,说明移植的鸭胚细胞具有全能性
B.鸡爪趾骨间蹼状结构的消失可以适应陆地生活,可见细胞凋亡有利于生物体的生存
C.实验甲和实验乙形成对比实验,表明细胞凋亡是由遗传机制决定的
D.鸡爪趾骨间蹼状结构的发育过程中存在细胞分裂和细胞分化
√
【解析】选A。实验甲中鸡爪长成了鸭掌,不能体现移植的鸭胚细胞具有全能性,因为没有体现出形成各种细胞或完整个体,A错误;鸡爪趾骨间蹼状结构逐渐消失的过程是相关基因程序性表达造成的结果,属于细胞凋亡,为正常的生命现象,该现象的发生有利于生物体的生存,B正确;实验甲和实验乙都是实验组,形成对比实验,表明细胞凋亡是由遗传机制决定的,即细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡过程,C正确;鸡爪趾骨间蹼状结构的发育过程中存在细胞分裂和细胞分化,即蹼的形成是细胞分裂、分化的结果,D正确。
3.毛发的形成和生长依赖于毛囊干细胞的增殖和分化。研究发现,慢性压力会使毛囊干细胞长期保持静止状态,肥胖则导致其易分化成皮肤表面的其他细胞。下列叙述错误的是(　　)
A.保持愉悦的心情并及时排解压力有助于减少脱发
B.毛囊干细胞与其他干细胞一样都有一定的分裂能力
C.长期高脂肪饮食可能会使毛囊干细胞分化方向改变而使头发脱落
D.毛囊干细胞分化的过程中细胞的形态、结构、遗传物质均发生了改变
√
【解析】选D。长期处于慢性压力会使毛囊干细胞保持静止状态,不会发生分裂分化,毛发再生减少且易脱落,故保持愉悦的心情并及时排解压力,可减少脱发,A正确;毛囊干细胞与其他干细胞一样都有一定的分裂能力,B正确;肥胖可通过激活某些信号改变毛囊干细胞的分化方向,使其分化成皮肤表面的其他细胞,而不是头发生长所必需的毛囊,故高脂肪饮食或遗传导致的肥胖可能会因毛囊干细胞分化方向改变而使头发脱落,C正确;细胞分化不改变细胞内的遗传物质,D错误。
考点二　细胞的衰老和死亡
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞的衰老
1.细胞衰老的特征:
2.细胞衰老的原因:
(1)自由基学说:
(2)端粒学说:
3.个体衰老与细胞衰老的关系:
二、细胞的死亡
1.细胞凋亡:
2.细胞坏死:
名师点睛　病原体感染细胞死亡的两种类型
(1)细胞坏死:被病原体感染而死亡。
(2)细胞凋亡:感染后被机体免疫系统清除。
3.细胞自噬:
易错辨析
1.衰老细胞由于水分减少而导致细胞核体积变小。( )
分析:衰老细胞的细胞核体积增大。
2.衰老细胞中各种酶的活性均显著降低。( )
分析:衰老细胞中部分酶的活性显著降低,某些酶活性仍很高。
3.幼年个体体内不发生细胞衰老和细胞凋亡。( )
分析:细胞衰老和细胞凋亡发生在生物体生命活动的整个生命历程中。
4.细胞凋亡受基因调控,有利于个体生长发育。( )
5.衰老的细胞相对表面积变大,但物质交换效率降低。( )
×
×
×
√
√
长句表达
1.(必修1 P124旁栏思考)老年人皮肤上出现老年斑是_________________
______________的结果。
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快得多,原因是__________
____________________等。
皮肤细胞衰老、细
胞内色素积累
白细胞的
主要功能是吞噬病菌
【扣点专练·通法悟道】
1.(2026·深圳模拟)生长和衰老,出生和死亡,都是生物界的正常现象,生物个体如此,作为基本生命系统的细胞也是如此。下列叙述错误的是(　　)
A.衰老细胞会表现出细胞内物质的交流和传递受阻
B.自由基攻击DNA导致基因突变可能引起衰老
C.端粒DNA序列因分裂缩短可能导致细胞衰老
D.细胞停止分裂和分化是细胞衰老的重要特征
√
【解析】选D。衰老细胞的细胞膜流动性降低、线粒体功能衰退等,会引起细胞内物质交流和传递受阻,A正确;自由基攻击DNA分子可能会诱发基因突变,可能会影响细胞的正常功能,进而导致衰老,B正确;端粒是染色体末端的保护结构,每次细胞分裂时,由于DNA复制机制的限制,端粒会逐渐缩短,当端粒缩短到一定程度时,细胞就会进入衰老状态,不再分裂,C正确;细胞衰老的特征是停止分裂,但分化是细胞特化的过程,与衰老不同,分化后的细胞可能不再分裂但未必衰老,而衰老细胞仍保留原有分化功能,D错误。
2.细胞凋亡在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着重要的作用。Fas是一种跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子受体,与FasL(只在细胞毒性T细胞中表达的一种蛋白质)结合可以启动凋亡信号的转导,进而引起细胞凋亡。下列关于细胞凋亡的叙述,错误的是(　　)
A.胎儿手的发育过程中五个手指的形成与细胞凋亡有关
B.用药物阻止Fas与FasL的结合可能会阻碍细胞凋亡的发生
C.肿瘤细胞能够无限增殖可能与其细胞膜上FasL的减少有关
D.细胞的自然更新和被病原体感染的细胞的清除都属于细胞凋亡
√
【解析】选C。细胞凋亡是基因控制的主动的细胞死亡,胎儿手的发育过程中,五个手指的形成与细胞凋亡有关,A正确;Fas与FasL的结合可以启动凋亡信号的转导,进而引起细胞凋亡,故用药物阻止Fas与FasL结合可能会阻碍细胞凋亡,B正确;FasL是只在细胞毒性T细胞中表达的一种蛋白质,不位于肿瘤细胞的细胞膜上,C错误;细胞凋亡是主动的、基因控制的,对生命活动意义较大,细胞的自然更新和被病原体感染的细胞的清除都是通过细胞凋亡实现的,D正确。
从教材走向高考
3.(必修1 P125“思考·讨论”延伸)科学家为了探究影响细胞衰老的因素,进行了如下实验。
实验1:将老年男性细胞和年轻女性细胞混合培养,当老年男性细胞停止分裂时,年轻女性细胞依然旺盛分裂;将老年男性细胞和年轻男性细胞混合培养,当老年男性细胞停止分裂时,年轻男性细胞依然旺盛分裂。
实验2:将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合,将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合,分别在体外培养。结果是前者不分裂,后者分裂旺盛。
(1)从实验1中能得出的初步结论是_______________________________ _____________________。
(2)根据实验2的结果推测:__________对细胞分裂的影响更大一些。
细胞的衰老(或分裂)与年龄有关,
细胞核
与性别无关
【解析】(1)在实验1中,将老年男性细胞和年轻女性或年轻男性细胞混合培养,当老年男性细胞停止分裂时,年轻女性或年轻男性细胞依然旺盛分裂。该实验结果初步表明:细胞的衰老(或分裂)与年龄有关,与性别无关。
(2)由实验2可知,年轻人的细胞质与老年人的细胞核融合,融合的细胞不分裂,说明老年人的细胞核影响了细胞的分裂能力;年轻人的细胞核与老年人的细胞质融合,融合的细胞分裂,说明年轻人的细胞核影响了细胞的分裂能力。可见,细胞核对细胞分裂的影响更大一些。
(3)关于细胞衰老机制的研究,端粒学说是普遍被大家接受的学说之一,每条染色体含有______个端粒。端粒学说认为:每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸,一旦达到“关键长度”,细胞增殖就会结束。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。然而人的骨髓细胞和癌细胞在端粒酶的作用下,会伸长已缩短的染色体末端,根据该学说的内容分析,癌细胞可无限增殖的原因可能是_________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________。
2或4　
癌细胞中的癌基因(或相关基因)指导合成端粒酶,端粒酶使已缩短的染色体末端伸长,从而使染色体不会达到“关键长度”,癌细胞就可持续增殖(答案合理即可)
【解析】 (3)端粒为每条染色体两端所具有的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。一条染色体在复制之前有1个DNA,复制后有2个DNA,所以一条染色体含有2个或4个端粒。根据端粒学说的内容可以推测癌细胞能无限增殖的原因可能是:癌细胞中的癌基因(或相关基因)指导合成端粒酶,端粒酶使已缩短的染色体末端伸长,从而使染色体不会达到“关键长度”,癌细胞就可持续增殖。
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2025·陕晋青宁高考)细胞衰老表现为细胞形态、结构和功能的改变。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞持续分裂过程中端粒缩短可引起细胞衰老
B.皮肤生发层新形成细胞替代衰老细胞过程中有新蛋白合成
C.哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老
D.衰老小肠上皮细胞的膜通透性改变,物质吸收效率降低
√
【解析】选C。端粒随细胞分裂次数增加而逐渐缩短,当端粒缩短到一定长度时,细胞停止分裂并衰老,符合端粒学说,A正确;皮肤生发层细胞分裂产生新细胞时,需合成DNA复制所需的酶及结构蛋白,故有新蛋白合成,B正确;哺乳动物成熟红细胞无细胞核,寿命有限,其正常死亡不会直接导致机体衰老,C错误;衰老细胞的细胞膜通透性改变,物质运输功能降低,D正确。
2.(2024·贵州高考)蝌蚪长出四肢,尾巴消失,发育成蛙。下列叙述正确的是(　　)
A.四肢细胞分裂时会发生同源染色体分离
B.四肢的组织来自干细胞的增殖分化
C.蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞坏死的结果
D.蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果
√
【解析】选B。本题考查细胞分裂、细胞分化和细胞凋亡。四肢细胞分裂属于有丝分裂,不会发生同源染色体分离,同源染色体分离发生在减数分裂过程中,A错误;动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫作干细胞,四肢的组织细胞来自干细胞的增殖分化,B正确;蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞凋亡的结果,C错误;蝌蚪发育成蛙是细胞分化的结果,细胞分化是细胞中基因选择性表达,而不是遗传物质改变,D错误。
3.(2024·甘肃高考)某研究团队发现,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶酶体内被降解。关于细胞自噬,下列叙述错误的是(　　)
A.饥饿状态下,自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量
B.当细胞长时间处在饥饿状态时,过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡
C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程
D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应
√
【解析】选C。本题考查细胞自噬现象和原理。细胞“饥饿”状态下,机体可以通过细胞自噬降解一些非必要成分来达到“自给自足”,渡过难关,A正确;细胞长期处于“饥饿”状态,细胞内的自噬活动加强,造成更多的细胞结构被降解,可能会发生细胞凋亡,B正确;溶酶体中的水解酶是蛋白质,由核糖体合成,溶酶体本身不具有合成蛋白质的功能,C错误;细胞自噬是指细胞在外界环境因素的影响下,细胞利用溶酶体降解自身受损、变性或衰老的大分子物质以及细胞器的自我消化过程,D正确。
4.(2024·天津高考)某抗体类药物能结合肺癌细胞表面HER2受体,阻断受体功能,引起癌细胞发生一系列变化而凋亡。下列对癌细胞变化的分析不合理的是(　　)
A.凋亡基因表达上调,提示HER2受体被激活
B.细胞由扁平形变为球形,提示细胞骨架受到影响
C.细胞膜的磷脂酰丝氨酸由内侧翻转到外侧,提示细胞膜流动性改变
D.基因组DNA被降解成约200碱基对的小片段,提示DNA酶被激活
√
【解析】选A。由题干信息可知,某抗体类药物与肺癌细胞表面HER2受体特异性结合后,使受体功能受阻,引起癌细胞凋亡相关基因的表达,使癌细胞凋亡,所以凋亡基因表达上调提示HER2受体功能受阻,而不是HER2受体被激活,故A错误。细胞骨架可以维持细胞的形态,细胞癌变后细胞形态结构发生显著变化,说明细胞骨架受到影响,故B正确。细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的,体现了细胞膜具有一定的流动性,所以细胞膜的磷脂酰丝氨酸的翻转提示细胞膜流动性的改变,故C正确。根据酶的作用和特性可知,DNA酶可以催化长链DNA降解,所以基因组DNA降解成小片段提示DNA酶被激活,故D正确。
5.(2022·山东高考)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
√
【解析】选C。进入细胞核的蛋白APOE可诱导细胞核骨架发生自噬性降解,细胞核骨架被破坏,可导致细胞核形态改变,A正确;蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老,所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老,B正确;干细胞自噬是在溶酶体中进行的,不在细胞核内,C错误;异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸,可被再利用,D正确。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
酵母菌细胞的线粒体自噬
　　酵母菌是一种单细胞真菌,其结构简单,是研究生命科学的理想微生物,也常用于酿酒等生产,如图表示酵母中线粒体发生的“自噬”现象,请回答下列问题。
基于核心素养的新考向:
1.(结构与功能观)正常的酵母菌中若发生严重的线粒体“自噬”,会引起细胞________(填“凋亡”或“坏死”)。
2.(模型与建模)据图可知,损伤的线粒体可被细胞自身的膜(如内质网或高尔基复合体的膜)包裹形成自噬体,并与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”,该过程体现了生物膜具有__________________________。
凋亡
(一定的)流动性
【解析】1.线粒体自噬是一种细胞过程,选择性对老化、受损、功能异常的线粒体进行降解,诱导细胞凋亡。
2.由于生物膜具有一定的流动性,因此自噬体能与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”。
3.(物质与能量观)若该酵母菌的线粒体均遭此“损伤”,则葡萄糖氧化分解的最终产物是CO2和________________,用酸性重铬酸钾溶液对后者进行检测时,颜色变化是_____________________。
酒精(或C2H5OH)　
由橙色变成灰绿色
【解析】3.线粒体是有氧呼吸的场所,若线粒体均遭此“损伤”,则葡萄糖分解只能在细胞质基质中进行,产生CO2和酒精;重铬酸钾可以用来检测酒精,若有酒精产生,则重铬酸钾由橙色变成灰绿色。(共22张PPT)
核心素养测评 第四单元 第17讲　细胞的分化、衰老和死亡
(20分钟　34分)
一、选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下表为人体不同细胞的寿命和分裂能力的比较,下列说法错误的是(　　)
细胞种类 小肠上皮细胞 癌细胞 红细胞 白细胞
寿命 1~2天 不死性 (无限增殖) 120天左右 5~7天
能否分裂 能 能 不能 大多数不能
A.白细胞的凋亡比红细胞快,可能与白细胞吞噬病原体有关
B.细胞的分裂能力越强,细胞的寿命就越长
C.癌细胞的无限增殖是原癌基因和抑癌基因突变累积的结果
D.小肠上皮细胞寿命最短,这与基因控制的细胞凋亡有关
√
【解析】选B。根据表格数据可知,细胞的寿命与分裂能力无关,B错误;原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,癌细胞的无限增殖是原癌基因和抑癌基因突变引起的,C正确;细胞凋亡是基因所决定的细胞自动结束生命的过程,小肠上皮细胞寿命最短,与细胞凋亡有关,D正确。
2.壁虎自然再生出的尾巴只是一堆由脂肪、肌肉和皮肤组成的同心管,缺少了原生尾巴的脊椎、神经组织等,科研人员通过植入胚胎干细胞的方式,帮助断尾壁虎长出一条接近于原装版本的尾巴,实现了2.5亿年来断尾壁虎都没能自行完成的“进化”。下列相关叙述错误的是(　　)
A.胚胎干细胞与构成尾巴的组织细胞中基因的执行情况不同
B.胚胎干细胞分化成尾部细胞前后,蛋白质的种类完全不同
C.该研究无法体现胚胎干细胞具有全能性
D.该研究给人类实现受损器官原位再生带来新希望
√
【解析】选B。细胞分化的实质是基因的选择性表达,即同一个体不同细胞中基因的执行情况不同,A正确;细胞分化的根本原因为基因的选择性表达,胚胎干细胞分化成尾部细胞前后,其DNA不变,也有相同的表达基因,如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等,所以蛋白质种类不完全相同,B错误;壁虎断尾的再生只体现胚胎干细胞可以分化为尾部的相关组织、器官,无法说明其具有分化成各种细胞的能力或发育成个体的能力,C正确;科研人员通过植入胚胎干细胞的方式,帮助壁虎拥有一条接近于原装版本的尾巴,说明人类实现受损器官原位再生也有可能实现,D正确。
3.(2026·广州联考)PA6细胞株源于小鼠颅骨骨髓基质细胞,是一种特殊的骨髓基质干细胞类型。研究发现,PA6细胞与胚胎干细胞混合培养能使53%的胚胎干细胞分化为神经细胞,该过程会导致细胞发生一系列变化,其中不包括(　　)
A.DNA分子的遗传信息不改变
B.形成新的形态、结构和功能
C.分化为其他细胞的潜能下降
D.所有基因都会发生表达
√
【解析】选D。细胞分化过程中,DNA的遗传信息未发生改变,只是基因选择性表达,A不符合题意;细胞分化会导致细胞形成新的形态、结构和功能(如神经细胞),B不符合题意;胚胎干细胞分化为神经细胞后,其全能性(分化为其他细胞的潜能)下降,C不符合题意;细胞分化是特定基因表达的结果,并非所有基因都会表达,D符合题意。
4.端粒是染色体两端的DNA—蛋白质复合体,在正常细胞内端粒DNA序列随分裂次数的增加而不断缩短,当缩短到临界值,细胞失去分裂能力。端粒酶(由RNA和蛋白质组成)可以利用自身的RNA合成端粒DNA。下列叙述错误的是(　　)
A.端粒酶合成端粒DNA时,既提供模板也起到催化作用
B.细胞分裂时,细胞内每条染色体都具有1个或2个端粒
C.端粒酶基因是有遗传效应的DNA片段,端粒酶属于逆转录酶
D.癌细胞端粒酶的活性可能高于正常细胞
√
【解析】选B。端粒酶合成端粒DNA时既提供模板也起到催化作用,A正确;细胞分裂时,细胞内每条染色体含有1个或2个DNA,则具有2个或4个端粒,B错误;端粒酶基因是有遗传效应的 DNA 片段,端粒酶可以利用自身的RNA合成端粒DNA,因此,端粒酶属于逆转录酶,C正确;癌细胞能够不断进行分裂,则其端粒酶的活性可能高于正常细胞,D正确。
5.肺泡上皮二型细胞作为主要的肺泡上皮干细胞,在维持肺泡的生理功能和肺泡损伤后修复中都具有重要作用。随着衰老的发生,肺泡上皮二型细胞不断丢失自我更新能力,导致慢性阻塞性肺疾病(COPD)。下列叙述错误的是(　　)
A.衰老的肺泡上皮二型细胞中蛋白质的合成都减少
B.衰老过程中,肺泡上皮二型细胞中染色体的端粒显著变短
C.严重的COPD患者血液中O2浓度下降、CO2浓度上升
D.肺泡上皮干细胞分化成肺泡细胞时遗传物质并没有发生改变
√
【解析】选A。衰老的肺泡上皮二型细胞中,并非所有蛋白质的合成都减少,A错误;细胞衰老的过程中,肺泡上皮二型细胞中染色体的端粒显著变短,端粒内侧的DNA序列就会受到损伤,B正确;严重的COPD患者血液中O2浓度下降、CO2浓度上升,呼吸困难,C正确;肺泡上皮干细胞分化成肺泡细胞是由于基因的选择性表达,遗传物质并没有发生改变,D正确。
6.(2024·安徽高考)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的,某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
√
【解析】选D。本题考查细胞分化、蛋白质的功能。题图显示,细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞膜上的相应受体,A错误;酶联受体蛋白识别信号分子并与之结合后,激酶区域被激活,催化ATP水解,所以酶联受体具有识别和催化作用,而没有体现运输作用,B错误;激酶区域被激活,催化ATP水解,释放的磷酸基团与应答蛋白结合并使其磷酸化,从而激活应答蛋白,而不是磷酸分子与靶蛋白结合,C错误;基因的表达包括转录和翻译两个过程,需要许多酶的参与,活化的应答蛋白可能通过影响酶的活性进而影响相应基因的表达,最终引起细胞定向分化,D正确。
7.小白兔误入陷阱受伤后,其皮下细胞M能增殖、分化成表皮各层形态不同的细胞,休养一段时间后,伤口能够愈合。下列相关叙述错误的是(　　)
A.小白兔被陷阱中尖刺刺伤时,部分细胞正常代谢中断,属于细胞坏死
B.细胞M和表皮各层细胞形态存在差异的原因是遗传信息表达不同
C.若小白兔没有误入陷阱受伤,则体内不会发生细胞的程序性死亡
D.小白兔体内细胞的普遍衰老会导致个体的衰老,衰老细胞水分减少
√
【解析】选C。小白兔被陷阱中尖刺刺伤时,部分细胞正常代谢中断,属于不正常的死亡,为细胞坏死,A正确;细胞M和表皮各层细胞形态存在差异,是细胞分化导致的,发生的根本原因是遗传信息表达不同,B正确;细胞的程序性死亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,在小白兔的个体发育中始终存在细胞的程序性死亡,C错误;小白兔为多细胞生物,多细胞生物体中大多数细胞衰老(细胞的普遍衰老)导致个体衰老,细胞衰老时,细胞水分减少,D正确。
8.★动物细胞的存活与存活因子有密切关系。存活因子与细胞表面的受体结合后,启动细胞内部信号途径,抑制细胞凋亡,如图表示其过程。相关说法正确的是(　　)
A.细胞中的Bcl-2 mRNA量增加,凋亡程序启动
B.存活因子受体的竞争抑制剂不会加速细胞凋亡
C.动物体细胞核中都存在Bcl-2基因,细胞凋亡与特定基因的表达量有关
D.细胞的分裂、分化、衰老、坏死是所有细胞都必须要经历的阶段
√
【解析】选C。分析题图可知,细胞中的Bcl-2 mRNA量增加,会合成Bcl-2蛋白质,抑制细胞凋亡,A错误;存活因子受体的竞争抑制剂会阻碍存活因子与受体细胞表面的特异性受体结合,抑制Bcl-2基因的表达,促进凋亡,B错误;由同一个受精卵发育而来的细胞中基因都相同,动物体细胞中都存在Bcl-2基因,细胞凋亡是基因决定的细胞的程序性死亡,故细胞凋亡与特定基因的表达量有关,C正确;不是所有细胞都经历分裂、分化、衰老、凋亡过程,由于某些不利因素的影响,有些细胞可能还未衰老就坏死了或凋亡了,再比如哺乳动物成熟红细胞就无分裂、分化等过程,D错误。
二、非选择题
9.(10分)★★干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞,图1表示胚胎干细胞分裂过程中的一个细胞周期,图2为人体中胚胎干细胞分化出各种组织细胞的示意图。回答下列问题:
(1)胚胎干细胞增殖过程中,一个完整的细胞周期可用________(填“a→a”“d→d”或“d→a”)表示,核DNA和染色体数的倍增分别发生在细胞周期的______期和______期。
(2)____________是细胞内维持正常细胞周期所必需的基因,癌变往往与该基因的激活有关。
a→a
间/S
后
原癌基因
【解析】(1)连续分裂的细胞从一次分裂完成开始至下一次分裂完成为止,称为一个细胞周期,分为分裂间期和分裂期。一个完整的细胞周期可用a→a表示。核DNA的倍增发生在细胞周期的分裂间期(间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成),染色体数的倍增发生在有丝分裂后期(有丝分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体)。
(2)原癌基因表达的蛋白质是正常的生长与增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。
(3)不同干细胞的分化潜能是不同的。受精卵是全能干细胞;胚胎干细胞是______________,它的分化能力仅次于受精卵。
(4)图2中肌肉细胞、骨细胞和神经细胞等形态、结构、功能不同的根本原因是______________________。
多能干细胞
基因的选择性表达
【解析】(3)胚胎干细胞是多能干细胞。
(4)由于基因的选择性表达,使肌肉细胞、骨细胞和神经细胞等形态、结构、功能不同。第17讲　细胞的分化、衰老和死亡
课程标准解读与能力要求 知识网络概览
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。以结构与功能观说明细胞分化过程中发生的物质变化和结构变化。 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。 3.运用归纳与概括等方法举例说明细胞衰老的原因及特点。 4.运用比较分析法区分细胞的凋亡和坏死。
考点一　细胞分化与细胞的全能性
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞的分化
名师点睛　细胞分化过程中分子变化的原因
(1)根本原因:转录产生不同的mRNA。
(2)直接原因:翻译产生不同的蛋白质。
二、细胞的全能性
易错辨析
1.人体内细胞分化仅发生在胚胎时期。(×)
分析: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.细胞分化导致细胞形态、结构、功能发生改变,是因为细胞内的遗传物质发生了改变。(×)
分析:细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质不改变。
3.人的肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×)
分析:人的肌细胞与幼红细胞中基因相同,mRNA、蛋白质不完全相同。
4.造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞。(×)
分析:造血干细胞是已分化的细胞,但仍能继续分化形成各种血细胞。
5.脐带血中含有大量的干细胞,可以培养并分化成人体的各种血细胞。(√)
6.高度分化的细胞执行特定的功能,不能再分裂增殖。(×)
分析:高度分化的细胞在给予一定的条件时,可以进行分裂增殖,如植物组织培养。
长句表达
1.(必修1 P118“问题探讨”延伸)骨髓移植可以改变血型,但不影响下一代的遗传,原因是骨髓移植的是造血干细胞,可以分化出血细胞,从而改变血型,与生殖无关。
2.(必修1 P121“与社会的联系”)利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官,原因是干细胞具有分裂、分化的能力,可培养出组织或器官。
【扣点专练·通法悟道】
1.(2024·江苏高考)我国科学家利用人的体细胞制备多能干细胞,再用小分子TH34成功诱导衍生成胰岛B细胞。下列相关叙述错误的是(　　)
A.基因选择性表达被诱导改变后,可使体细胞去分化成多能干细胞
B.在小分子TH34诱导下,多能干细胞发生基因突变,获得胰岛素基因
C.衍生的胰岛B细胞在葡萄糖的诱导下能表达胰岛素,才可用于移植治疗糖尿病
D.若衍生的胰岛B细胞中凋亡基因能正常表达,细胞会发生程序性死亡
【解析】选B。本题考查细胞的分化、凋亡等。细胞分化是基因选择性表达的结果,基因表达被诱导改变后,可使原本专一功能的体细胞去分化成为多能干细胞,类似于脱分化过程,A正确;小分子药物通常是通过调节现有的生物通路和基因表达来实现其功能的,胰岛素基因在人体所有细胞中都存在,但只有在胰岛细胞中才会表达,所以多能干细胞在诱导分化的过程中不用发生基因突变即可获得胰岛素基因,B错误;胰岛B细胞在较高的血糖浓度下分泌胰岛素,降低血糖,所以衍生的胰岛B细胞需在葡萄糖的诱导下成功表达胰岛素,即能够正常发挥功能,才可用于移植治疗糖尿病,C正确;凋亡基因的正常表达会导致衍生的胰岛B细胞发生程序性死亡,也就是发生细胞凋亡,D正确。
2.胚胎发育形成趾的早期,鸡爪和鸭掌的趾间都有蹼状结构,但胚胎发育的后期,鸡爪的趾骨间蹼状结构逐渐消失,而鸭掌的趾骨间蹼状结构继续生长。研究人员为了探究鸡爪和鸭掌蹼状结构的形成和消失规律,设计并完成了如下实验:
实验甲:将鸭胚中预定形成鸭掌部分的细胞移植到鸡胚的相应部位,实验结果鸡爪长成了鸭掌。
实验乙:将鸡胚中预定形成鸡爪部分的细胞移植到鸭胚的相应部位,实验结果鸭掌长成了鸡爪。
据此分析,下列说法错误的是(　　)
A.实验甲中鸡爪长成了鸭掌,说明移植的鸭胚细胞具有全能性
B.鸡爪趾骨间蹼状结构的消失可以适应陆地生活,可见细胞凋亡有利于生物体的生存
C.实验甲和实验乙形成对比实验,表明细胞凋亡是由遗传机制决定的
D.鸡爪趾骨间蹼状结构的发育过程中存在细胞分裂和细胞分化
【解析】选A。实验甲中鸡爪长成了鸭掌,不能体现移植的鸭胚细胞具有全能性,因为没有体现出形成各种细胞或完整个体,A错误;鸡爪趾骨间蹼状结构逐渐消失的过程是相关基因程序性表达造成的结果,属于细胞凋亡,为正常的生命现象,该现象的发生有利于生物体的生存,B正确;实验甲和实验乙都是实验组,形成对比实验,表明细胞凋亡是由遗传机制决定的,即细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡过程,C正确;鸡爪趾骨间蹼状结构的发育过程中存在细胞分裂和细胞分化,即蹼的形成是细胞分裂、分化的结果,D正确。
3.毛发的形成和生长依赖于毛囊干细胞的增殖和分化。研究发现,慢性压力会使毛囊干细胞长期保持静止状态,肥胖则导致其易分化成皮肤表面的其他细胞。下列叙述错误的是(　　)
A.保持愉悦的心情并及时排解压力有助于减少脱发
B.毛囊干细胞与其他干细胞一样都有一定的分裂能力
C.长期高脂肪饮食可能会使毛囊干细胞分化方向改变而使头发脱落
D.毛囊干细胞分化的过程中细胞的形态、结构、遗传物质均发生了改变
【解析】选D。长期处于慢性压力会使毛囊干细胞保持静止状态,不会发生分裂分化,毛发再生减少且易脱落,故保持愉悦的心情并及时排解压力,可减少脱发,A正确;毛囊干细胞与其他干细胞一样都有一定的分裂能力,B正确;肥胖可通过激活某些信号改变毛囊干细胞的分化方向,使其分化成皮肤表面的其他细胞,而不是头发生长所必需的毛囊,故高脂肪饮食或遗传导致的肥胖可能会因毛囊干细胞分化方向改变而使头发脱落,C正确;细胞分化不改变细胞内的遗传物质,D错误。
考点二　细胞的衰老和死亡
【要点梳理·夯基固本】
一、细胞的衰老
1.细胞衰老的特征:
2.细胞衰老的原因:
(1)自由基学说:
(2)端粒学说:
3.个体衰老与细胞衰老的关系:
二、细胞的死亡
1.细胞凋亡:
2.细胞坏死:
名师点睛　病原体感染细胞死亡的两种类型
(1)细胞坏死:被病原体感染而死亡。
(2)细胞凋亡:感染后被机体免疫系统清除。
3.细胞自噬:
易错辨析
1.衰老细胞由于水分减少而导致细胞核体积变小。(×)
分析:衰老细胞的细胞核体积增大。
2.衰老细胞中各种酶的活性均显著降低。(×)
分析:衰老细胞中部分酶的活性显著降低,某些酶活性仍很高。
3.幼年个体体内不发生细胞衰老和细胞凋亡。(×)
分析:细胞衰老和细胞凋亡发生在生物体生命活动的整个生命历程中。
4.细胞凋亡受基因调控,有利于个体生长发育。(√)
5.衰老的细胞相对表面积变大,但物质交换效率降低。(√)
长句表达
1.(必修1 P124旁栏思考)老年人皮肤上出现老年斑是皮肤细胞衰老、细胞内色素积累的结果。
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快得多,原因是白细胞的主要功能是吞噬病菌等。
【扣点专练·通法悟道】
1.(2026·深圳模拟)生长和衰老,出生和死亡,都是生物界的正常现象,生物个体如此,作为基本生命系统的细胞也是如此。下列叙述错误的是(　　)
A.衰老细胞会表现出细胞内物质的交流和传递受阻
B.自由基攻击DNA导致基因突变可能引起衰老
C.端粒DNA序列因分裂缩短可能导致细胞衰老
D.细胞停止分裂和分化是细胞衰老的重要特征
【解析】选D。衰老细胞的细胞膜流动性降低、线粒体功能衰退等,会引起细胞内物质交流和传递受阻,A正确;自由基攻击DNA分子可能会诱发基因突变,可能会影响细胞的正常功能,进而导致衰老,B正确;端粒是染色体末端的保护结构,每次细胞分裂时,由于DNA复制机制的限制,端粒会逐渐缩短,当端粒缩短到一定程度时,细胞就会进入衰老状态,不再分裂,C正确;细胞衰老的特征是停止分裂,但分化是细胞特化的过程,与衰老不同,分化后的细胞可能不再分裂但未必衰老,而衰老细胞仍保留原有分化功能,D错误。
2.细胞凋亡在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着重要的作用。Fas是一种跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子受体,与FasL(只在细胞毒性T细胞中表达的一种蛋白质)结合可以启动凋亡信号的转导,进而引起细胞凋亡。下列关于细胞凋亡的叙述,错误的是(　　)
A.胎儿手的发育过程中五个手指的形成与细胞凋亡有关
B.用药物阻止Fas与FasL的结合可能会阻碍细胞凋亡的发生
C.肿瘤细胞能够无限增殖可能与其细胞膜上FasL的减少有关
D.细胞的自然更新和被病原体感染的细胞的清除都属于细胞凋亡
【解析】选C。细胞凋亡是基因控制的主动的细胞死亡,胎儿手的发育过程中,五个手指的形成与细胞凋亡有关,A正确;Fas与FasL的结合可以启动凋亡信号的转导,进而引起细胞凋亡,故用药物阻止Fas与FasL结合可能会阻碍细胞凋亡,B正确;FasL是只在细胞毒性T细胞中表达的一种蛋白质,不位于肿瘤细胞的细胞膜上,C错误;细胞凋亡是主动的、基因控制的,对生命活动意义较大,细胞的自然更新和被病原体感染的细胞的清除都是通过细胞凋亡实现的,D正确。
从教材走向高考
3.(必修1 P125“思考·讨论”延伸)科学家为了探究影响细胞衰老的因素,进行了如下实验。
实验1:将老年男性细胞和年轻女性细胞混合培养,当老年男性细胞停止分裂时,年轻女性细胞依然旺盛分裂;将老年男性细胞和年轻男性细胞混合培养,当老年男性细胞停止分裂时,年轻男性细胞依然旺盛分裂。
实验2:将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合,将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合,分别在体外培养。结果是前者不分裂,后者分裂旺盛。
(1)从实验1中能得出的初步结论是__________________________________。
(2)根据实验2的结果推测:__________对细胞分裂的影响更大一些。
(3)关于细胞衰老机制的研究,端粒学说是普遍被大家接受的学说之一,每条染色体含有______个端粒。端粒学说认为:每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸,一旦达到“关键长度”,细胞增殖就会结束。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。然而人的骨髓细胞和癌细胞在端粒酶的作用下,会伸长已缩短的染色体末端,根据该学说的内容分析,癌细胞可无限增殖的原因可能是_____________________________________________。
【解析】(1)在实验1中,将老年男性细胞和年轻女性或年轻男性细胞混合培养,当老年男性细胞停止分裂时,年轻女性或年轻男性细胞依然旺盛分裂。该实验结果初步表明:细胞的衰老(或分裂)与年龄有关,与性别无关。
(2)由实验2可知,年轻人的细胞质与老年人的细胞核融合,融合的细胞不分裂,说明老年人的细胞核影响了细胞的分裂能力;年轻人的细胞核与老年人的细胞质融合,融合的细胞分裂,说明年轻人的细胞核影响了细胞的分裂能力。可见,细胞核对细胞分裂的影响更大一些。
(3)端粒为每条染色体两端所具有的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。一条染色体在复制之前有1个DNA,复制后有2个DNA,所以一条染色体含有2个或4个端粒。根据端粒学说的内容可以推测癌细胞能无限增殖的原因可能是:癌细胞中的癌基因(或相关基因)指导合成端粒酶,端粒酶使已缩短的染色体末端伸长,从而使染色体不会达到“关键长度”,癌细胞就可持续增殖。
答案:(1)细胞的衰老(或分裂)与年龄有关,与性别无关
(2)细胞核
(3)2或4　癌细胞中的癌基因(或相关基因)指导合成端粒酶,端粒酶使已缩短的染色体末端伸长,从而使染色体不会达到“关键长度”,癌细胞就可持续增殖(答案合理即可)
悟高考·瞻动向
体验高考·淬炼考能
1.(2025·陕晋青宁高考)细胞衰老表现为细胞形态、结构和功能的改变。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞持续分裂过程中端粒缩短可引起细胞衰老
B.皮肤生发层新形成细胞替代衰老细胞过程中有新蛋白合成
C.哺乳动物成熟红细胞的程序性死亡会导致机体的衰老
D.衰老小肠上皮细胞的膜通透性改变,物质吸收效率降低
【解析】选C。端粒随细胞分裂次数增加而逐渐缩短,当端粒缩短到一定长度时,细胞停止分裂并衰老,符合端粒学说,A正确;皮肤生发层细胞分裂产生新细胞时,需合成DNA复制所需的酶及结构蛋白,故有新蛋白合成,B正确;哺乳动物成熟红细胞无细胞核,寿命有限,其正常死亡不会直接导致机体衰老,C错误;衰老细胞的细胞膜通透性改变,物质运输功能降低,D正确。
2.(2024·贵州高考)蝌蚪长出四肢,尾巴消失,发育成蛙。下列叙述正确的是(　　)
A.四肢细胞分裂时会发生同源染色体分离
B.四肢的组织来自干细胞的增殖分化
C.蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞坏死的结果
D.蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果
【解析】选B。本题考查细胞分裂、细胞分化和细胞凋亡。四肢细胞分裂属于有丝分裂,不会发生同源染色体分离,同源染色体分离发生在减数分裂过程中,A错误;动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫作干细胞,四肢的组织细胞来自干细胞的增殖分化,B正确;蝌蚪尾巴逐渐消失是细胞凋亡的结果,C错误;蝌蚪发育成蛙是细胞分化的结果,细胞分化是细胞中基因选择性表达,而不是遗传物质改变,D错误。
3.(2024·甘肃高考)某研究团队发现,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶酶体内被降解。关于细胞自噬,下列叙述错误的是(　　)
A.饥饿状态下,自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量
B.当细胞长时间处在饥饿状态时,过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡
C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程
D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应
【解析】选C。本题考查细胞自噬现象和原理。细胞“饥饿”状态下,机体可以通过细胞自噬降解一些非必要成分来达到“自给自足”,渡过难关,A正确;细胞长期处于“饥饿”状态,细胞内的自噬活动加强,造成更多的细胞结构被降解,可能会发生细胞凋亡,B正确;溶酶体中的水解酶是蛋白质,由核糖体合成,溶酶体本身不具有合成蛋白质的功能,C错误;细胞自噬是指细胞在外界环境因素的影响下,细胞利用溶酶体降解自身受损、变性或衰老的大分子物质以及细胞器的自我消化过程,D正确。
4.(2024·天津高考)某抗体类药物能结合肺癌细胞表面HER2受体,阻断受体功能,引起癌细胞发生一系列变化而凋亡。下列对癌细胞变化的分析不合理的是(　　)
A.凋亡基因表达上调,提示HER2受体被激活
B.细胞由扁平形变为球形,提示细胞骨架受到影响
C.细胞膜的磷脂酰丝氨酸由内侧翻转到外侧,提示细胞膜流动性改变
D.基因组DNA被降解成约200碱基对的小片段,提示DNA酶被激活
【解析】选A。由题干信息可知,某抗体类药物与肺癌细胞表面HER2受体特异性结合后,使受体功能受阻,引起癌细胞凋亡相关基因的表达,使癌细胞凋亡,所以凋亡基因表达上调提示HER2受体功能受阻,而不是HER2受体被激活,故A错误。细胞骨架可以维持细胞的形态,细胞癌变后细胞形态结构发生显著变化,说明细胞骨架受到影响,故B正确。细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的,体现了细胞膜具有一定的流动性,所以细胞膜的磷脂酰丝氨酸的翻转提示细胞膜流动性的改变,故C正确。根据酶的作用和特性可知,DNA酶可以催化长链DNA降解,所以基因组DNA降解成小片段提示DNA酶被激活,故D正确。
5.(2022·山东高考)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
【解析】选C。进入细胞核的蛋白APOE可诱导细胞核骨架发生自噬性降解,细胞核骨架被破坏,可导致细胞核形态改变,A正确;蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老,所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老,B正确;干细胞自噬是在溶酶体中进行的,不在细胞核内,C错误;异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸,可被再利用,D正确。
瞭望高考·探悟动态
锁定新情境:
酵母菌细胞的线粒体自噬
　　酵母菌是一种单细胞真菌,其结构简单,是研究生命科学的理想微生物,也常用于酿酒等生产,如图表示酵母中线粒体发生的“自噬”现象,请回答下列问题。
基于核心素养的新考向:
1.(结构与功能观)正常的酵母菌中若发生严重的线粒体“自噬”,会引起细胞________(填“凋亡”或“坏死”)。
2.(模型与建模)据图可知,损伤的线粒体可被细胞自身的膜(如内质网或高尔基复合体的膜)包裹形成自噬体,并与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”,该过程体现了生物膜具有__________________________。
3.(物质与能量观)若该酵母菌的线粒体均遭此“损伤”,则葡萄糖氧化分解的最终产物是CO2和________,用酸性重铬酸钾溶液对后者进行检测时,颜色变化是__________________________________________。
【解析】1.线粒体自噬是一种细胞过程,选择性对老化、受损、功能异常的线粒体进行降解,诱导细胞凋亡。
2.由于生物膜具有一定的流动性,因此自噬体能与溶酶体结合形成“自噬溶酶体”。
3.线粒体是有氧呼吸的场所,若线粒体均遭此“损伤”,则葡萄糖分解只能在细胞质基质中进行,产生CO2和酒精;重铬酸钾可以用来检测酒精,若有酒精产生,则重铬酸钾由橙色变成灰绿色。
答案:1.凋亡　2.(一定的)流动性
3.酒精(或C2H5OH)　由橙色变成灰绿色
- 1 -核心素养测评 第四单元 第17讲　细胞的分化、衰老和死亡
(20分钟　34分)
一、选择题:本题共8小题,每小题3分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下表为人体不同细胞的寿命和分裂能力的比较,下列说法错误的是(　　)
细胞 种类 小肠上皮 细胞 癌细胞 红细胞 白细胞
寿命 1~2天 不死性 (无限增殖) 120天左右 5~7天
能否 分裂 能 能 不能 大多数 不能
A.白细胞的凋亡比红细胞快,可能与白细胞吞噬病原体有关
B.细胞的分裂能力越强,细胞的寿命就越长
C.癌细胞的无限增殖是原癌基因和抑癌基因突变累积的结果
D.小肠上皮细胞寿命最短,这与基因控制的细胞凋亡有关
【解析】选B。根据表格数据可知,细胞的寿命与分裂能力无关,B错误;原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,癌细胞的无限增殖是原癌基因和抑癌基因突变引起的,C正确;细胞凋亡是基因所决定的细胞自动结束生命的过程,小肠上皮细胞寿命最短,与细胞凋亡有关,D正确。
2.壁虎自然再生出的尾巴只是一堆由脂肪、肌肉和皮肤组成的同心管,缺少了原生尾巴的脊椎、神经组织等,科研人员通过植入胚胎干细胞的方式,帮助断尾壁虎长出一条接近于原装版本的尾巴,实现了2.5亿年来断尾壁虎都没能自行完成的“进化”。下列相关叙述错误的是(　　)
A.胚胎干细胞与构成尾巴的组织细胞中基因的执行情况不同
B.胚胎干细胞分化成尾部细胞前后,蛋白质的种类完全不同
C.该研究无法体现胚胎干细胞具有全能性
D.该研究给人类实现受损器官原位再生带来新希望
【解析】选B。细胞分化的实质是基因的选择性表达,即同一个体不同细胞中基因的执行情况不同,A正确;细胞分化的根本原因为基因的选择性表达,胚胎干细胞分化成尾部细胞前后,其DNA不变,也有相同的表达基因,如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等,所以蛋白质种类不完全相同,B错误;壁虎断尾的再生只体现胚胎干细胞可以分化为尾部的相关组织、器官,无法说明其具有分化成各种细胞的能力或发育成个体的能力,C正确;科研人员通过植入胚胎干细胞的方式,帮助壁虎拥有一条接近于原装版本的尾巴,说明人类实现受损器官原位再生也有可能实现,D正确。
3.(2026·广州联考)PA6细胞株源于小鼠颅骨骨髓基质细胞,是一种特殊的骨髓基质干细胞类型。研究发现,PA6细胞与胚胎干细胞混合培养能使53%的胚胎干细胞分化为神经细胞,该过程会导致细胞发生一系列变化,其中不包括(　　)
A.DNA分子的遗传信息不改变
B.形成新的形态、结构和功能
C.分化为其他细胞的潜能下降
D.所有基因都会发生表达
【解析】选D。细胞分化过程中,DNA的遗传信息未发生改变,只是基因选择性表达,A不符合题意;细胞分化会导致细胞形成新的形态、结构和功能(如神经细胞),B不符合题意;胚胎干细胞分化为神经细胞后,其全能性(分化为其他细胞的潜能)下降,C不符合题意;细胞分化是特定基因表达的结果,并非所有基因都会表达,D符合题意。
4.端粒是染色体两端的DNA—蛋白质复合体,在正常细胞内端粒DNA序列随分裂次数的增加而不断缩短,当缩短到临界值,细胞失去分裂能力。端粒酶(由RNA和蛋白质组成)可以利用自身的RNA合成端粒DNA。下列叙述错误的是(　　)
A.端粒酶合成端粒DNA时,既提供模板也起到催化作用
B.细胞分裂时,细胞内每条染色体都具有1个或2个端粒
C.端粒酶基因是有遗传效应的DNA片段,端粒酶属于逆转录酶
D.癌细胞端粒酶的活性可能高于正常细胞
【解析】选B。端粒酶合成端粒DNA时既提供模板也起到催化作用,A正确;细胞分裂时,细胞内每条染色体含有1个或2个DNA,则具有2个或4个端粒,B错误;端粒酶基因是有遗传效应的 DNA 片段,端粒酶可以利用自身的RNA合成端粒DNA,因此,端粒酶属于逆转录酶,C正确;癌细胞能够不断进行分裂,则其端粒酶的活性可能高于正常细胞,D正确。
5.肺泡上皮二型细胞作为主要的肺泡上皮干细胞,在维持肺泡的生理功能和肺泡损伤后修复中都具有重要作用。随着衰老的发生,肺泡上皮二型细胞不断丢失自我更新能力,导致慢性阻塞性肺疾病(COPD)。下列叙述错误的是(　　)
A.衰老的肺泡上皮二型细胞中蛋白质的合成都减少
B.衰老过程中,肺泡上皮二型细胞中染色体的端粒显著变短
C.严重的COPD患者血液中O2浓度下降、CO2浓度上升
D.肺泡上皮干细胞分化成肺泡细胞时遗传物质并没有发生改变
【解析】选A。衰老的肺泡上皮二型细胞中,并非所有蛋白质的合成都减少,A错误;细胞衰老的过程中,肺泡上皮二型细胞中染色体的端粒显著变短,端粒内侧的DNA序列就会受到损伤,B正确;严重的COPD患者血液中O2浓度下降、CO2浓度上升,呼吸困难,C正确;肺泡上皮干细胞分化成肺泡细胞是由于基因的选择性表达,遗传物质并没有发生改变,D正确。
6.(2024·安徽高考)在多细胞生物体的发育过程中,细胞的分化及其方向是由细胞内外信号分子共同决定的,某信号分子诱导细胞分化的部分应答通路如图。下列叙述正确的是(　　)
A.细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞内的相应受体
B.酶联受体是质膜上的蛋白质,具有识别、运输和催化作用
C.ATP水解释放的磷酸分子与靶蛋白结合,使其磷酸化而有活性
D.活化的应答蛋白通过影响基因的表达,最终引起细胞定向分化
【解析】选D。本题考查细胞分化、蛋白质的功能。题图显示,细胞对该信号分子的特异应答,依赖于细胞膜上的相应受体,A错误;酶联受体蛋白识别信号分子并与之结合后,激酶区域被激活,催化ATP水解,所以酶联受体具有识别和催化作用,而没有体现运输作用,B错误;激酶区域被激活,催化ATP水解,释放的磷酸基团与应答蛋白结合并使其磷酸化,从而激活应答蛋白,而不是磷酸分子与靶蛋白结合,C错误;基因的表达包括转录和翻译两个过程,需要许多酶的参与,活化的应答蛋白可能通过影响酶的活性进而影响相应基因的表达,最终引起细胞定向分化,D正确。
7.小白兔误入陷阱受伤后,其皮下细胞M能增殖、分化成表皮各层形态不同的细胞,休养一段时间后,伤口能够愈合。下列相关叙述错误的是(　　)
A.小白兔被陷阱中尖刺刺伤时,部分细胞正常代谢中断,属于细胞坏死
B.细胞M和表皮各层细胞形态存在差异的原因是遗传信息表达不同
C.若小白兔没有误入陷阱受伤,则体内不会发生细胞的程序性死亡
D.小白兔体内细胞的普遍衰老会导致个体的衰老,衰老细胞水分减少
【解析】选C。小白兔被陷阱中尖刺刺伤时,部分细胞正常代谢中断,属于不正常的死亡,为细胞坏死,A正确;细胞M和表皮各层细胞形态存在差异,是细胞分化导致的,发生的根本原因是遗传信息表达不同,B正确;细胞的程序性死亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,在小白兔的个体发育中始终存在细胞的程序性死亡,C错误;小白兔为多细胞生物,多细胞生物体中大多数细胞衰老(细胞的普遍衰老)导致个体衰老,细胞衰老时,细胞水分减少,D正确。
8.★动物细胞的存活与存活因子有密切关系。存活因子与细胞表面的受体结合后,启动细胞内部信号途径,抑制细胞凋亡,如图表示其过程。相关说法正确的是(　　)
A.细胞中的Bcl-2 mRNA量增加,凋亡程序启动
B.存活因子受体的竞争抑制剂不会加速细胞凋亡
C.动物体细胞核中都存在Bcl-2基因,细胞凋亡与特定基因的表达量有关
D.细胞的分裂、分化、衰老、坏死是所有细胞都必须要经历的阶段
【解析】选C。分析题图可知,细胞中的Bcl-2 mRNA量增加,会合成Bcl-2蛋白质,抑制细胞凋亡,A错误;存活因子受体的竞争抑制剂会阻碍存活因子与受体细胞表面的特异性受体结合,抑制Bcl-2基因的表达,促进凋亡,B错误;由同一个受精卵发育而来的细胞中基因都相同,动物体细胞中都存在Bcl-2基因,细胞凋亡是基因决定的细胞的程序性死亡,故细胞凋亡与特定基因的表达量有关,C正确;不是所有细胞都经历分裂、分化、衰老、凋亡过程,由于某些不利因素的影响,有些细胞可能还未衰老就坏死了或凋亡了,再比如哺乳动物成熟红细胞就无分裂、分化等过程,D错误。
二、非选择题
9.(10分)★★干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞,图1表示胚胎干细胞分裂过程中的一个细胞周期,图2为人体中胚胎干细胞分化出各种组织细胞的示意图。回答下列问题:
(1)胚胎干细胞增殖过程中,一个完整的细胞周期可用________(填“a→a”“d→d”或“d→a”)表示,核DNA和染色体数的倍增分别发生在细胞周期的______期和______期。
(2)____________是细胞内维持正常细胞周期所必需的基因,癌变往往与该基因的激活有关。
(3)不同干细胞的分化潜能是不同的。受精卵是全能干细胞;胚胎干细胞是______________,它的分化能力仅次于受精卵。
(4)图2中肌肉细胞、骨细胞和神经细胞等形态、结构、功能不同的根本原因是_________________________________________________________。
【解析】(1)连续分裂的细胞从一次分裂完成开始至下一次分裂完成为止,称为一个细胞周期,分为分裂间期和分裂期。一个完整的细胞周期可用a→a表示。核DNA的倍增发生在细胞周期的分裂间期(间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成),染色体数的倍增发生在有丝分裂后期(有丝分裂后期着丝粒分裂,姐妹染色单体分开成为染色体)。
(2)原癌基因表达的蛋白质是正常的生长与增殖所必需的,这类基因一旦突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强,就可能引起细胞癌变。
(3)胚胎干细胞是多能干细胞。
(4)由于基因的选择性表达,使肌肉细胞、骨细胞和神经细胞等形态、结构、功能不同。
答案:(1)a→a　间/S　后　(2)原癌基因　(3)多能干细胞　(4)基因的选择性表达
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