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第18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
从教材走向高考
【课标要求】
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。
考点一　细胞分化与细胞的全能性　　 　　　　　　 　
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.细胞的分化:
【名师点睛】
关于细胞分化的2点提醒
(1)细胞分化程度越高,细胞分裂的能力一般就越低。
(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等刺激后仍可再分裂。
2.细胞的全能性:
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。
(2)类型:
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自__________或原始性腺组织 来自多种组织或器官
功能 可以分化成各种组织和器官 具有分化成特定功能细胞的能力
举例 来自囊胚的__________细胞 骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
分裂和分化
早期胚胎
内细胞团
【多维赋能】
细胞分化的“变”与“不变”
【自测强化】
1.蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果。(2024·贵州卷,2D)( )
分析:蝌蚪发育成蛙是细胞分裂和分化的结果,遗传物质未发生改变。
2.细胞分化只发生在胚胎发育阶段。(2022·海南卷,2B)( )
分析:细胞分化发生在个体发育的任何阶段。
3.细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(2021·江苏卷,2C)( )
分析:细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质不变。
×
×
×
4.一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。(必修1 P119正文)( )
5.在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。(必修1 P119正文)( )
√
√
【精练提素养】
1.(2024·黑吉辽卷)手术切除大鼠部分肝脏后,残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖;肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞,使肝脏恢复到原来的体积。下列叙述错误的是(　　)
A.肝细胞增殖过程中,需要进行DNA复制
B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程
C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达
D.卵圆细胞能形成新的肝细胞,证明其具有全能性
√
【解析】选D。本题考查细胞增殖、分化等。肝细胞增殖过程中,会发生细胞的分裂,使细胞数目增多,需要进行DNA复制,A正确。成熟的生物体中,细胞会自然更新,某些被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的,B正确。肝脏中的卵圆细胞可分化形成新的肝细胞,说明卵圆细胞是肝脏内具有再分化能力的一类干细胞,干细胞分化的实质是基因的选择性表达,C正确。细胞的全能性是指细胞分裂和分化后,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,卵圆细胞能形成新的肝细胞,并未形成“其他各种细胞”,因此未证明其具有全能性,D错误。
2.(2024·浙江6月卷)同一个体的肝细胞和上皮细胞都会表达一些组织特异性的蛋白质。下列叙述错误的是(　　)
A.肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质
B.肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同
C.肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果
D.上皮细胞的形成与基因选择性表达有关
√
【解析】选A。本题主要考查细胞的分化。肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质,如呼吸酶,A错误。肝细胞和上皮细胞是由同一受精卵分裂、分化而来的,所含遗传信息相同,B正确。肝细胞和上皮细胞的形成是细胞分裂、分化的结果,与基因选择性表达有关,C、D正确。
3. 【不定项】(2024·安徽卷【改编】)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。下列叙述错误的是(　　)
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A、B、C。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。
【加固训练】
　(2025·衡阳模拟)日本学者山中伸弥成功将人体皮肤细胞诱导形成多能干细胞——“iPS细胞”,iPS细胞可以分裂、分化为神经细胞、心肌细胞、肝细胞等多种细胞。下列叙述正确的是(　　)
A.iPS细胞和它分化形成的神经细胞都具有细胞周期
B.iPS细胞分化形成的神经细胞和肝细胞中的基因表达存在差异
C.人体皮肤细胞诱导形成iPS细胞的过程中,细胞分化程度逐渐增加
D.诱导多功能干细胞分化成的多种细胞中核酸相同,蛋白质却不完全相同
√
【解析】选B。iPS细胞具有分裂能力,因此具有细胞周期,但它分化形成的神经细胞是高度分化的细胞,不能持续分裂,因此不具有细胞周期,A错误;iPS细胞通过细胞分化形成神经细胞和肝细胞,细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此iPS细胞分化形成的神经细胞和肝细胞中的基因表达存在差异,B正确;人体皮肤细胞分化程度较高,iPS细胞分化程度较低,因此人体皮肤细胞诱导形成iPS细胞的过程中,细胞分化程度逐渐降低,C错误;细胞分化的实质是基因的选择性表达,分化形成的多种细胞中DNA相同,但mRNA不完全相同,蛋白质也不完全相同,D错误。
考点二　细胞的衰老和死亡
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.细胞的衰老:
(1)细胞衰老的特征:
①细胞膜________改变,使物质运输功能______。
②细胞核的体积______,核膜内折,染色质收缩、染色______。
③细胞内的水分______,细胞萎缩,体积______。
④细胞内多种酶的活性______,呼吸速率减慢,新陈代谢速率______。
⑤细胞内的色素逐渐______,妨碍细胞内物质的____________。
通透性
降低
增大
加深
减少
变小
降低
减慢
积累
交流和传递
【名师点睛】
“口诀法”巧记细胞衰老的特征
(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:
2.细胞的死亡:
(1)细胞凋亡:
(2)细胞坏死:
(3)细胞自噬:
【多维赋能】
细胞凋亡和细胞坏死的区别
【自测强化】
1.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。(2024·甘肃卷,4B)( )
2.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程。(2024·甘肃卷,4C)( )
分析:溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体。
3.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应。(2024·甘肃卷,4D)( )
4.抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。(2023·江苏卷,1B)( )
分析:提高端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。
√
×
√
×
5.人体各组织细胞的衰老总是同步的。(2022·浙江6月卷,4C)( )
分析:人体各组织细胞的衰老通常是不同步的。
6.细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(2021·河北卷,5A)( )
分析:细胞凋亡过程中与凋亡有关的基因需要表达,即有相应蛋白质的合成。
×
×
【精练提素养】
1.(2025·北京卷)科学家对线虫进行诱变,发现C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡。下列叙述错误的是(　　)
A.C3基因促进细胞凋亡
B.C9基因抑制细胞凋亡
C.细胞凋亡不利于线虫发育
D.细胞凋亡受基因的调控
√
【解析】选C。C3基因功能缺失导致本应凋亡的细胞存活,说明正常C3基因促进细胞凋亡,A正确;C9基因功能缺失导致本不应凋亡的细胞凋亡,说明正常C9基因抑制细胞凋亡,B正确;细胞凋亡是生物体正常发育的基础,例如清除多余或受损细胞,若凋亡被抑制会导致发育异常,因此细胞凋亡对线虫发育有利,C错误;细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡,受基因调控,D正确。
2. 【不定项】(2025·湖南卷【改编】)单一使用干扰素-γ治疗肿瘤效果有限。降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但同时加入干扰素-γ能破坏线粒体膜结构,促进癌细胞凋亡。下列叙述错误的是(　　)
A.癌细胞凋亡是由环境决定的
B.蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡
C.线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放
D.抑制蛋白V合成会减弱肿瘤治疗的效果
√
√
【解析】选A、D。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,癌细胞凋亡也不例外,A错误;根据题意,降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但与干扰素-γ同时作用能促进癌细胞凋亡,由此推测蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡,B正确;线粒体是半自主性细胞器,含有少量DNA,线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放出来,C正确;由题意可知,降低线粒体蛋白V合成,再同时加入干扰素-γ能促进癌细胞凋亡,所以抑制蛋白V合成会增强肿瘤治疗的效果,而不是减弱,D错误。
3.(2025·湖北卷)科研人员以SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,以EdU作为细胞DNA复制的标记,揭示了AP2A1蛋白通过调节p53蛋白表达量来影响细胞衰老的机制,实验结果如下图。下列叙述错误的是(　　)
A.对照组中也有衰老的细胞
B.蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累
C.据图可推测衰老细胞中各种蛋白质的表达量上升
D.含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛
√
【解析】选C。从左图看出,对照组中SA-β-Gal含量不为0,而SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,所以对照组中也有衰老的细胞,A正确;从最右图看出,AP2A1基因过表达组中p53蛋白相对表达量明显比对照组多,所以可能蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累,B正确;据图可知,衰老细胞中与衰老有关的蛋白质表达量增加,但不是各种蛋白质的表达量都会增加,C错误;EdU作为细胞DNA复制的标记,细胞增殖过程中会发生DNA复制,所以含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛,D正确。
【加固训练】
　(2025·四川卷)通俗地说,细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。下列叙述错误的是(　　)
A.溶酶体作为“消化车间”可为细胞自噬过程提供水解酶
B.线粒体作为“动力车间”为细胞自噬过程提供所需能量
C.细胞自噬产生的氨基酸可作为原料重新用于蛋白质合成
D.细胞自噬“吃掉”细胞器不利于维持细胞内部环境稳定
√
【解析】选D。溶酶体含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器等,可作为“消化车间”为细胞自噬提供水解酶,A正确;线粒体是有氧呼吸的主要场所,能为细胞生命活动(包括细胞自噬)提供能量(ATP),B正确;细胞自噬分解衰老细胞器等产生氨基酸,氨基酸可作为原料参与蛋白质合成,实现物质再利用,C正确;细胞自噬“吃掉”衰老、损伤的细胞器,能维持细胞内部环境稳定,利于细胞正常代谢,D错误。
从教材走向高考
【体验高考真题溯源】
1.(2025·安徽卷)→(必修1 P122概念检测T2)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体,可模拟胰岛的结构和功能,具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是(　　)
A.胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是基因选择性表达的结果
B.胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的,其细胞核不具有全能性
C.对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析,可判断其细胞类型
D.胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
√
【教考融通】
教材和考题相似:都是以胰岛样细胞或胰岛类器官为背景考查细胞分化的原因、结果、意义等,属于相似背景考查教材基础知识。
【解析】选B。胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是细胞分化的结果,其实质是基因的选择性表达,A正确;干细胞诱导分化的胰岛A细胞,细胞核仍含全套遗传信息,其细胞核具有全能性,B错误;不同细胞的mRNA差异反映基因表达情况,可判断细胞类型,C正确;胰岛类器官可模拟胰岛功能,可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究,D正确。
2.(2025·晋陕宁青卷)→[必修1 P127概念检测T1(2)]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
√
【教考融通】
本题源于教材中细胞衰老与死亡的解释,通过分析细胞衰老的特征,主要考查细胞衰老的特征与原因。
【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。
【深研教材预测高考】
3.(必修1 P122拓展应用T2【改编】)干细胞疗法是一种利用干细胞的自我更新和分化能力来修复或替换受损组织和细胞的治疗方法,下列相关叙述正确的是(　　)
A.干细胞疗法应用的原理是细胞的全能性
B.干细胞分化过程中细胞的遗传物质发生了改变
C.干细胞自我更新时,染色体数目在后期加倍
D.可以通过检测某些基因的有无来判断细胞是否分化
√
【解析】选C。干细胞疗法利用的是干细胞的分裂和分化能力,而细胞全能性需产生完整有机体或分化成其他各种细胞,故干细胞疗法应用的原理不是细胞的全能性,A错误;细胞分化是基因选择性表达的结果,遗传物质未改变,B错误;干细胞通过有丝分裂自我更新,在分裂后期染色体数目加倍,C正确;细胞分化时基因未丢失,仅表达情况不同,需检测基因表达产物(如蛋白质),检测某些基因的有无不能判断细胞是否分化,D错误。
【加固训练】
(必修1 P127生物科技进展【改编】)秀丽隐杆线虫是一种研究细胞凋亡的模式生物,CED-9、CED-4、CED-3、EGL-1是控制其细胞凋亡的关键基因,调控过程如图。下列叙述错误的是(　　)
A.秀丽隐杆线虫细胞的凋亡与基因的选择性表达有关
B.CED-9基因发生突变而不能表达,不易引起秀丽隐杆线虫细胞癌变
C.用基因编辑技术敲除EGL-1可阻止细胞凋亡,有利于秀丽隐杆线虫完成个体发育
D.秀丽隐杆线虫细胞在营养缺乏等极端条件下发生激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡
√
【解析】选C。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,本质上是控制凋亡基因的选择性表达,A正确;CED-9抑制细胞凋亡,易引发癌变,若CED-9基因发生突变而不能表达,则不易引起秀丽隐杆线虫细胞癌变,B正确;CED-9抑制细胞凋亡,EGL-1解除了CED-9对CED-4的抑制,用基因编辑技术敲除EGL-1可抑制细胞凋亡,不利于秀丽隐杆线虫完成个体发育,C错误;细胞在营养缺乏等条件下会发生细胞自噬,有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡,D正确。
第18讲　细胞的分化、衰老和死亡
【课标要求】
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。
考点一　细胞分化与细胞的全能性　　 　　　　　　 　　　　　　 　　
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.细胞的分化:
【名师点睛】
关于细胞分化的2点提醒
(1)细胞分化程度越高,细胞分裂的能力一般就越低。
(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等刺激后仍可再分裂。
2.细胞的全能性:
3.干细胞:
(1)概念: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。
(2)类型:
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自早期胚胎或原始性腺组织 来自多种组织或器官
功能 可以分化成各种组织和器官 具有分化成特定功能细胞的能力
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
【多维赋能】
细胞分化的“变”与“不变”
【自测强化】
1.蝌蚪发育成蛙是遗传物质改变的结果。(2024·贵州卷,2D)(×)
分析:蝌蚪发育成蛙是细胞分裂和分化的结果,遗传物质未发生改变。
2.细胞分化只发生在胚胎发育阶段。(2022·海南卷,2B)(×)
分析:细胞分化发生在个体发育的任何阶段。
3.细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(2021·江苏卷,2C)(×)
分析:细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质不变。
4.一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。(必修1 P119正文)(√)
5.在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。(必修1 P119正文)(√)
【精练提素养】
1.(2024·黑吉辽卷)手术切除大鼠部分肝脏后,残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖;肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞,使肝脏恢复到原来的体积。下列叙述错误的是(　　)
A.肝细胞增殖过程中,需要进行DNA复制
B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程
C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达
D.卵圆细胞能形成新的肝细胞,证明其具有全能性
【解析】选D。本题考查细胞增殖、分化等。肝细胞增殖过程中,会发生细胞的分裂,使细胞数目增多,需要进行DNA复制,A正确。成熟的生物体中,细胞会自然更新,某些被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的,B正确。肝脏中的卵圆细胞可分化形成新的肝细胞,说明卵圆细胞是肝脏内具有再分化能力的一类干细胞,干细胞分化的实质是基因的选择性表达,C正确。细胞的全能性是指细胞分裂和分化后,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,卵圆细胞能形成新的肝细胞,并未形成“其他各种细胞”,因此未证明其具有全能性,D错误。
2.(2024·浙江6月卷)同一个体的肝细胞和上皮细胞都会表达一些组织特异性的蛋白质。下列叙述错误的是(　　)
A.肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质
B.肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同
C.肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果
D.上皮细胞的形成与基因选择性表达有关
【解析】选A。本题主要考查细胞的分化。肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质,如呼吸酶,A错误。肝细胞和上皮细胞是由同一受精卵分裂、分化而来的,所含遗传信息相同,B正确。肝细胞和上皮细胞的形成是细胞分裂、分化的结果,与基因选择性表达有关,C、D正确。
3. 【不定项】(2024·安徽卷【改编】)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。下列叙述错误的是(　　)
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A、B、C。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。
【加固训练】
　(2025·衡阳模拟)日本学者山中伸弥成功将人体皮肤细胞诱导形成多能干细胞——“iPS细胞”,iPS细胞可以分裂、分化为神经细胞、心肌细胞、肝细胞等多种细胞。下列叙述正确的是(　　)
A.iPS细胞和它分化形成的神经细胞都具有细胞周期
B.iPS细胞分化形成的神经细胞和肝细胞中的基因表达存在差异
C.人体皮肤细胞诱导形成iPS细胞的过程中,细胞分化程度逐渐增加
D.诱导多功能干细胞分化成的多种细胞中核酸相同,蛋白质却不完全相同
【解析】选B。iPS细胞具有分裂能力,因此具有细胞周期,但它分化形成的神经细胞是高度分化的细胞,不能持续分裂,因此不具有细胞周期,A错误;iPS细胞通过细胞分化形成神经细胞和肝细胞,细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此iPS细胞分化形成的神经细胞和肝细胞中的基因表达存在差异,B正确;人体皮肤细胞分化程度较高,iPS细胞分化程度较低,因此人体皮肤细胞诱导形成iPS细胞的过程中,细胞分化程度逐渐降低,C错误;细胞分化的实质是基因的选择性表达,分化形成的多种细胞中DNA相同,但mRNA不完全相同,蛋白质也不完全相同,D错误。
考点二　细胞的衰老和死亡
【精梳攻教材】
【基础整合】
1.细胞的衰老:
(1)细胞衰老的特征:
①细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
②细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深。
③细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小。
④细胞内多种酶的活性降低,呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢。
⑤细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。
【名师点睛】
“口诀法”巧记细胞衰老的特征
(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:
2.细胞的死亡:
(1)细胞凋亡:
(2)细胞坏死:
(3)细胞自噬:
【多维赋能】
细胞凋亡和细胞坏死的区别
【自测强化】
1.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。(2024·甘肃卷,4B)(√)
2.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程。(2024·甘肃卷,4C)(×)
分析:溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体。
3.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应。(2024·甘肃卷,4D)(√)
4.抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。(2023·江苏卷,1B)(×)
分析:提高端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老。
5.人体各组织细胞的衰老总是同步的。(2022·浙江6月卷,4C)(×)
分析:人体各组织细胞的衰老通常是不同步的。
6.细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(2021·河北卷,5A)(×)
分析:细胞凋亡过程中与凋亡有关的基因需要表达,即有相应蛋白质的合成。
【精练提素养】
1.(2025·北京卷)科学家对线虫进行诱变,发现C3基因功能缺失突变体中本应凋亡的细胞存活,C9基因功能缺失突变体中本不应凋亡的细胞发生凋亡。下列叙述错误的是(　　)
A.C3基因促进细胞凋亡
B.C9基因抑制细胞凋亡
C.细胞凋亡不利于线虫发育
D.细胞凋亡受基因的调控
【解析】选C。C3基因功能缺失导致本应凋亡的细胞存活,说明正常C3基因促进细胞凋亡,A正确;C9基因功能缺失导致本不应凋亡的细胞凋亡,说明正常C9基因抑制细胞凋亡,B正确;细胞凋亡是生物体正常发育的基础,例如清除多余或受损细胞,若凋亡被抑制会导致发育异常,因此细胞凋亡对线虫发育有利,C错误;细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡,受基因调控,D正确。
2. 【不定项】(2025·湖南卷【改编】)单一使用干扰素-γ治疗肿瘤效果有限。降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但同时加入干扰素-γ能破坏线粒体膜结构,促进癌细胞凋亡。下列叙述错误的是(　　)
A.癌细胞凋亡是由环境决定的
B.蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡
C.线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放
D.抑制蛋白V合成会减弱肿瘤治疗的效果
【解析】选A、D。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,癌细胞凋亡也不例外,A错误;根据题意,降低线粒体蛋白V合成,不影响癌细胞凋亡,但与干扰素-γ同时作用能促进癌细胞凋亡,由此推测蛋白V可能抑制干扰素-γ诱发的癌细胞凋亡,B正确;线粒体是半自主性细胞器,含有少量DNA,线粒体膜结构破坏后,其DNA可能会释放出来,C正确;由题意可知,降低线粒体蛋白V合成,再同时加入干扰素-γ能促进癌细胞凋亡,所以抑制蛋白V合成会增强肿瘤治疗的效果,而不是减弱,D错误。
3.(2025·湖北卷)科研人员以SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,以EdU作为细胞DNA复制的标记,揭示了AP2A1蛋白通过调节p53蛋白表达量来影响细胞衰老的机制,实验结果如下图。下列叙述错误的是(　　)
A.对照组中也有衰老的细胞
B.蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累
C.据图可推测衰老细胞中各种蛋白质的表达量上升
D.含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛
【解析】选C。从左图看出,对照组中SA-β-Gal含量不为0,而SA-β-Gal作为细胞衰老的分子标志,所以对照组中也有衰老的细胞,A正确;从最右图看出,AP2A1基因过表达组中p53蛋白相对表达量明显比对照组多,所以可能蛋白质AP2A1促进了细胞中p53蛋白积累,B正确;据图可知,衰老细胞中与衰老有关的蛋白质表达量增加,但不是各种蛋白质的表达量都会增加,C错误;EdU作为细胞DNA复制的标记,细胞增殖过程中会发生DNA复制,所以含EdU标记的细胞所占比例越大,表明细胞增殖越旺盛,D正确。
【加固训练】
　(2025·四川卷)通俗地说,细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。下列叙述错误的是(　　)
A.溶酶体作为“消化车间”可为细胞自噬过程提供水解酶
B.线粒体作为“动力车间”为细胞自噬过程提供所需能量
C.细胞自噬产生的氨基酸可作为原料重新用于蛋白质合成
D.细胞自噬“吃掉”细胞器不利于维持细胞内部环境稳定
【解析】选D。溶酶体含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器等,可作为“消化车间”为细胞自噬提供水解酶,A正确;线粒体是有氧呼吸的主要场所,能为细胞生命活动(包括细胞自噬)提供能量(ATP),B正确;细胞自噬分解衰老细胞器等产生氨基酸,氨基酸可作为原料参与蛋白质合成,实现物质再利用,C正确;细胞自噬“吃掉”衰老、损伤的细胞器,能维持细胞内部环境稳定,利于细胞正常代谢,D错误。
【体验高考真题溯源】
1.(2025·安徽卷)→(必修1 P122概念检测T2)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体,可模拟胰岛的结构和功能,具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是(　　)
A.胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是基因选择性表达的结果
B.胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的,其细胞核不具有全能性
C.对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析,可判断其细胞类型
D.胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
【教考融通】
教材和考题相似:都是以胰岛样细胞或胰岛类器官为背景考查细胞分化的原因、结果、意义等,属于相似背景考查教材基础知识。
【解析】选B。胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异,这是细胞分化的结果,其实质是基因的选择性表达,A正确;干细胞诱导分化的胰岛A细胞,细胞核仍含全套遗传信息,其细胞核具有全能性,B错误;不同细胞的mRNA差异反映基因表达情况,可判断细胞类型,C正确;胰岛类器官可模拟胰岛功能,可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究,D正确。
2.(2025·晋陕宁青卷)→[必修1 P127概念检测T1(2)]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
【教考融通】
本题源于教材中细胞衰老与死亡的解释,通过分析细胞衰老的特征,主要考查细胞衰老的特征与原因。
【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。
【深研教材预测高考】
3.(必修1 P122拓展应用T2【改编】)干细胞疗法是一种利用干细胞的自我更新和分化能力来修复或替换受损组织和细胞的治疗方法,下列相关叙述正确的是(　　)
A.干细胞疗法应用的原理是细胞的全能性
B.干细胞分化过程中细胞的遗传物质发生了改变
C.干细胞自我更新时,染色体数目在后期加倍
D.可以通过检测某些基因的有无来判断细胞是否分化
【解析】选C。干细胞疗法利用的是干细胞的分裂和分化能力,而细胞全能性需产生完整有机体或分化成其他各种细胞,故干细胞疗法应用的原理不是细胞的全能性,A错误;细胞分化是基因选择性表达的结果,遗传物质未改变,B错误;干细胞通过有丝分裂自我更新,在分裂后期染色体数目加倍,C正确;细胞分化时基因未丢失,仅表达情况不同,需检测基因表达产物(如蛋白质),检测某些基因的有无不能判断细胞是否分化,D错误。
【加固训练】
(必修1 P127生物科技进展【改编】)秀丽隐杆线虫是一种研究细胞凋亡的模式生物,CED-9、CED-4、CED-3、EGL-1是控制其细胞凋亡的关键基因,调控过程如图。下列叙述错误的是(　　)
A.秀丽隐杆线虫细胞的凋亡与基因的选择性表达有关
B.CED-9基因发生突变而不能表达,不易引起秀丽隐杆线虫细胞癌变
C.用基因编辑技术敲除EGL-1可阻止细胞凋亡,有利于秀丽隐杆线虫完成个体发育
D.秀丽隐杆线虫细胞在营养缺乏等极端条件下发生激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡
【解析】选C。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,本质上是控制凋亡基因的选择性表达,A正确;CED-9抑制细胞凋亡,易引发癌变,若CED-9基因发生突变而不能表达,则不易引起秀丽隐杆线虫细胞癌变,B正确;CED-9抑制细胞凋亡,EGL-1解除了CED-9对CED-4的抑制,用基因编辑技术敲除EGL-1可抑制细胞凋亡,不利于秀丽隐杆线虫完成个体发育,C错误;细胞在营养缺乏等条件下会发生细胞自噬,有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡,D正确。核心素养测评　
第三单元　第18讲　细胞的分化、衰老和死亡
(20分钟　21分)
【基础过关练】
1.(2分)(2025·河南卷)导管是被子植物木质部中运输水分和无机盐的主要输导组织,由导管的原始细胞分裂、分化、死亡后形成。下列叙述正确的是 (　　)
A.细胞坏死形成导管的过程是一种自然的生理过程
B.分化成熟后的导管仍具备脱分化和再分化的能力
C.导管的原始细胞与叶肉细胞的基因表达情况存在差异
D.细胞骨架在维持导管的形态及物质的运输中发挥作用
【解析】选C。形成导管的细胞死亡属于细胞凋亡,是一种基因决定的自然的生理过程,不是细胞坏死,A错误;分化成熟后的导管是死细胞,不具备脱分化和再分化的能力,B错误;导管原始细胞与叶肉细胞的遗传物质相同,但结构、形态和功能的差异源于细胞分化过程中的基因选择性表达,C正确;成熟的导管分子为长管状的死细胞,没有细胞骨架,D错误。
【加固训练】
造血干细胞可增殖、分化为B细胞,B细胞受特定抗原刺激后增殖、分化为浆细胞。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.造血干细胞能分化为B细胞,体现了全能性
B.造血干细胞和浆细胞中的呼吸酶基因都能表达
C.与造血干细胞相比,浆细胞中有丰富的内质网、高尔基体等
D.衰老的浆细胞中水分减少,细胞核体积增大
【解析】选A。已分化的细胞能够发育成完整的有机体或分化为其他各种细胞才能体现出细胞的全能性,A错误;活细胞都要进行呼吸,所以造血干细胞和浆细胞中的呼吸酶基因都能表达,B正确;浆细胞能够分泌抗体(蛋白质),所以含有丰富的内质网和高尔基体,C正确;衰老细胞的特征:细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质收缩,D正确。
【方法规律】“三看”法确认细胞“全能性”
2.(2分)细胞分化可看作一个球在丘陵地带的滚动过程:细胞在山丘a处时,其“命运”面临选择;当到达谷底时,它已成为一个有明确功能的专门细胞。下列叙述错误的是 (　　)
A.山丘a处的“球”代表受精卵或分化程度较低的细胞
B.现代生物技术可决定“球”在山丘a处之后的“命运”
C.制备诱导多能干细胞是将处于山谷的“球”运回山丘a处
D.愈伤组织再分化是将“球”从一个山谷转移到另一个山谷
【解析】选D。细胞在山丘a处时,其“命运”面临选择,即细胞依然可以发生细胞分化,故山丘a处的“球”代表受精卵或分化程度较低的细胞,A正确;现代生物技术可以影响基因的表达,即现代生物技术可以决定“球”在山丘a处之后的“命运”,B正确;多能干细胞是分化程度低的细胞,依然可以进行细胞分化,则制备诱导多能干细胞是将处于山谷的“球”运回山丘a处,C正确;愈伤组织再分化是将“球”从一个山丘转移到山谷,D错误。
3.(2分)(2026·哈尔滨模拟)细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程,如图所示。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.细胞凋亡是基因控制的,对生物的生长发育和机体稳态的维持具有重要作用
B.细胞坏死最终会导致细胞膜被破坏,细胞内容物外溢
C.吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关
D.在成人体内,被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的
【解析】选D。细胞凋亡是基因控制的,基因可以控制生物的性状,所以细胞凋亡对生物的生长发育和机体稳态的维持具有重要作用,A正确;细胞坏死是在不利因素影响下发生的,最终会导致细胞膜被破坏,细胞内容物外溢,B正确;溶酶体中含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌,所以吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关,C正确;在成人体内,某些被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的,D错误。
【知识拓展】细胞凋亡的机理
4.(2分)自由基学说是一种细胞衰老假说。图示为自由基学说示意图,下列叙述正确的是 (　　)
A.由图可知,过程②、①的作用效果属于正反馈调节
B.自由基可能引起细胞衰老,不会引起细胞癌变
C.若过程③使酪氨酸酶活性降低,会导致衰老细胞内黑色素积累
D.过程④导致DNA片段缺失引起染色体结构变异
【解析】选A。由题图可知,过程②的作用效果促进过程①产生更多的自由基,属于正反馈调节,A正确;细胞癌变的原因是原癌基因或抑癌基因发生突变,由题图可知,自由基攻击DNA导致基因突变,有可能导致细胞癌变,B错误;若过程③攻击的是酪氨酸酶,则会导致酶活性降低,黑色素合成减少,头发变白,C错误;过程④使DNA分子中的基因发生碱基对缺失或替换等,导致遗传信息发生改变,属于基因突变,D错误。
5.(2分)(2025·甘肃卷)绝大多数细胞在经历有限次数的分裂后不再具有增殖能力而进入衰老状态。癌细胞具有较高的端粒酶活性,能防止端粒缩短,体外培养时可无限增殖不衰老。关于细胞衰老,下列叙述错误的是 (　　)
A.衰老的细胞中细胞核形态异常,核质间的物质交换频率降低
B.细胞产生的自由基可以通过攻击DNA和蛋白质引起细胞衰老
C.体外培养癌细胞时,培养液中加入端粒酶抑制剂可诱导癌细胞衰老
D.将衰老细胞与去细胞核的年轻细胞融合,获得的融合细胞可以增殖
【解析】选D。衰老细胞的细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,导致核质间物质交换效率降低,A正确;自由基学说指出,自由基攻击DNA、蛋白质等生物大分子,引起结构和功能损伤,导致细胞衰老,B正确;癌细胞依赖端粒酶维持端粒长度以无限增殖,抑制端粒酶活性会导致端粒缩短,最终引发癌细胞衰老,C正确;衰老与细胞核密切相关,融合细胞的核来自衰老细胞,即使细胞质年轻,仍无法恢复增殖能力,D错误。
6.(2分)(2025·江苏卷)图示小肠上皮组织,a~c表示3类不同功能的细胞。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.a类干细胞分裂产生的子细胞都继续分化成b类或c类细胞
B.压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,可促使干细胞衰老
C.c类细胞凋亡和坏死,对细胞外液的影响不同
D.3类不同功能的细胞都表达细胞骨架基因
【解析】选A。a类干细胞分裂产生的子细胞,一部分继续保持干细胞的状态,另一部分分化成b类或c类细胞,并非都继续分化成b类或c类细胞,A错误;压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,会影响细胞内的正常代谢等,可促使干细胞衰老,B正确;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,对机体是有利的,细胞坏死是在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡,对机体是有害的,所以c类细胞凋亡和坏死对细胞外液的影响不同,C正确;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等多种生命活动密切相关,3类不同功能的细胞都需要细胞骨架发挥作用,都表达细胞骨架基因,D正确。
【易错警示】注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况:若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统清除,则属于细胞凋亡。
【思维进阶练】
7.(3分) 【不定项】基因Bax和Bcl-2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达,研究其对细胞凋亡的影响,结果如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控
B.TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡
C.TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡
D.可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症
【解析】选A、B、C。本题考查基因表达对细胞凋亡的影响,意在考查学生的理解能力和信息获取能力。细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常生命活动,都受遗传信息的调控,A正确;据题目信息可知,siRNA干扰TRPM7基因实验组,TRPM7基因表达量下降,据图可知,该组Bax基因表达量增加,细胞凋亡率增加,由此可以得出,TRPM7基因可能通过抑制Bax基因表达来抑制细胞凋亡,B正确;据图可知,siRNA干扰TRPM7基因实验组,Bcl-2基因表达量下降,细胞凋亡率增加,而Bcl-2基因抑制细胞凋亡,所以TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因表达来抑制细胞凋亡,C正确;siRNA干扰TRPM7基因实验组,Bax基因表达量增加,Bcl-2基因表达量下降,细胞凋亡率增加,因此可通过抑制癌细胞中TRPM7基因的表达,促进癌细胞凋亡来治疗相关癌症,D错误。
8.(3分)(2024·重庆卷)科研小组以某种硬骨鱼为材料在鱼鳍(由不同组织构成)“开窗”研究组织再生的方向性和机制(题图所示),下列叙述不合理的是 (　　)
A.“窗口”愈合过程中,细胞之间的接触会影响细胞增殖
B.对照组“窗口”远端,细胞不具有增殖和分化的潜能
C.“窗口”再生的方向与两端H酶的活性高低有关,F可抑制远端H酶活性
D.若要比较尾鳍近、远端的再生能力,则需沿鳍近、远端各开“窗口”观察
【解析】选B。本题主要考查细胞的增殖。“窗口”愈合过程中,存在细胞增殖以增加细胞的数量,正常细胞增殖过程中存在接触抑制,即细胞之间的接触会影响细胞增殖,A正确;处理组与对照组比较,添加F后,“窗口”远端的细胞继续增殖和分化,说明对照组“窗口”远端的细胞保留了增殖和分化的潜能,B错误;由题图可知,“窗口”再生的方向与两端H酶的活性高低有关,由活性低向活性高的方向再生,添加F后可抑制远端H酶活性,使组织再生的方向由两端向中间延伸,C正确;题图中的近端和远端为同一个“窗口”,只能判断出再生的方向,若要判断出再生的能力,则需沿鳍近、远端各开“窗口”分别观察,D正确。
9.(3分)(2024·山东卷)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法错误的是 (　　)
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
【解析】选C。本题主要考查细胞吞噬和细胞呼吸。巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程为胞吞,该过程需要细胞呼吸提供能量,A正确;载体蛋白在转运物质时会发生自身构象的改变,B正确;由题意可知,心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,说明有氧呼吸减弱,即该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率减小,C错误;被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,为机体的其他代谢提供营养物质,D正确。
【加固训练】
1.细胞自噬是指细胞将自身受损或衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程。细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制p53基因表达来促发肝癌。如图中的甲、乙、丙过程分别对应细胞自噬中的微自噬、巨自噬和分子伴侣介导型自噬三种类型,且研究发现丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP-2a的数量呈正相关。下列相关说法正确的是 (　　)
A.细胞自噬会导致肝癌细胞中的原癌基因和p53基因发生突变
B.自吞小泡是由内质网或高尔基体的双层膜脱落后形成的
C.丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP-2a介导才能进入溶酶体内
D.细胞自噬与细胞坏死不存在本质区别
【解析】选C。根据题干信息可知,细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制p53基因表达来促发肝癌,基因没有发生突变,A错误;自吞小泡是由内质网或高尔基体的单层膜脱落后形成的,B错误;由“丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP-2a的数量呈正相关”可知,丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP-2a介导才能进入溶酶体,C正确;细胞坏死是被动的病理性死亡,对机体是有害的,细胞自噬是指细胞将自身受损或衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程,对机体是有利的,二者有着本质的区别,D错误。
2.副结核病是由副结核分枝杆菌(MAP)引起的,以顽固性腹泻、渐进性消瘦和肠黏膜增厚形成皱襞等为特征的人畜共患传染性疾病,会对养殖业造成严重的经济损失。
(1)MAP与人体细胞在结构上最主要的区别是　MAP没有以核膜为界限的细胞核　。 吞噬细胞是MAP感染早期的主要宿主细胞,MAP进入吞噬细胞后会在　溶酶体　中被消化分解。
【解析】(1)MAP是原核生物,其与人体细胞(真核细胞)在结构上最主要的区别是MAP没有以核膜为界限的细胞核;溶酶体可吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,所以MAP进入吞噬细胞后会在溶酶体中被消化分解。
(2)吞噬细胞的凋亡对机体限制MAP的繁殖十分重要。研究人员研究了MAP菌株与小鼠吞噬细胞凋亡的关系(结果如图)。据图可知,MAP可以诱导吞噬细胞凋亡,判断的依据是　侵染12 h后,MAP处理组的细胞凋亡相关蛋白相对含量显著高于对照组的　。
【解析】(2)与对照组相比,侵染12 h后,MAP处理组的细胞凋亡相关蛋白相对含量显著增加,从而可知MAP可以诱导吞噬细胞凋亡。
(3)当机体受到外界刺激时,不能折叠或错误折叠的蛋白质会在内质网中积累,称为内质网应激。研究发现MAP能引起小鼠吞噬细胞内质网应激,由此有人推测:MAP可能是通过引起小鼠吞噬细胞发生内质网应激来诱导吞噬细胞凋亡的。为研究上述推测是否正确,研究人员设计以下实验,请在空格处填上相应的内容。
项目 甲 乙 丙 丁
a.　 小鼠吞噬细胞　 + + + +
b.　 MAP菌液　 - + + +
内质网应激抑制剂4-PBA c.　-　 e.　-　 + g.　-　
内质网应激激动剂Tm d.　-　 - f.　-　 h.　+　
注:“+”表示加入该材料或试剂;“-”表示不加入。检测指标为凋亡相关蛋白相对含量。
①若实验结果为　与甲组相比,乙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著升高;与乙组相比,丙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著降低,丁组显著升高　, 则说明推测正确。
②若想进一步研究内质网应激介导的凋亡对MAP在细胞内繁殖的影响。则还需要在上述实验中检测　感染后细胞内MAP的数量　。
【解析】(3)依题干信息可知,实验目的是探究MAP是否通过引起小鼠吞噬细胞发生内质网应激来诱导吞噬细胞凋亡,结合表格分析可知,实验的自变量是MAP菌液的有无及内质网应激试剂的类型,因变量是凋亡相关蛋白相对含量。实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,由此可得实验材料应该是小鼠吞噬细胞和MAP菌液,其中甲组是小鼠吞噬细胞,不加入MAP菌液,其目的是作为对照,乙组中加入MAP菌液,表中的a和b分别是小鼠吞噬细胞、MAP菌液,而c~h分别是-、-、-、-、-、+。①若MAP是通过引起小鼠吞噬细胞发生内质网应激来诱导吞噬细胞凋亡的,则实验结果为:与甲组相比,乙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著升高;与乙组相比,丙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著降低,丁组显著升高。②反映MAP在细胞内繁殖的指标应该是MAP的数量,所以若想进一步研究内质网应激介导的凋亡对MAP在细胞内繁殖的影响,则还需要在上述实验中检测感染后细胞内MAP的数量。(共34张PPT)
核心素养测评　
第三单元　第18讲　细胞的分化、衰老和死亡
(20分钟　21分)
【基础过关练】
1.(2分)(2025·河南卷)导管是被子植物木质部中运输水分和无机盐的主要输
导组织,由导管的原始细胞分裂、分化、死亡后形成。下列叙述正确的是
(　　)
A.细胞坏死形成导管的过程是一种自然的生理过程
B.分化成熟后的导管仍具备脱分化和再分化的能力
C.导管的原始细胞与叶肉细胞的基因表达情况存在差异
D.细胞骨架在维持导管的形态及物质的运输中发挥作用
√
【解析】选C。形成导管的细胞死亡属于细胞凋亡,是一种基因决定的自然的生理过程,不是细胞坏死,A错误;分化成熟后的导管是死细胞,不具备脱分化和再分化的能力,B错误;导管原始细胞与叶肉细胞的遗传物质相同,但结构、形态和功能的差异源于细胞分化过程中的基因选择性表达,C正确;成熟的导管分子为长管状的死细胞,没有细胞骨架,D错误。
【加固训练】
造血干细胞可增殖、分化为B细胞,B细胞受特定抗原刺激后增殖、分化为
浆细胞。下列相关叙述错误的是 (　　)
A.造血干细胞能分化为B细胞,体现了全能性
B.造血干细胞和浆细胞中的呼吸酶基因都能表达
C.与造血干细胞相比,浆细胞中有丰富的内质网、高尔基体等
D.衰老的浆细胞中水分减少,细胞核体积增大
√
【解析】选A。已分化的细胞能够发育成完整的有机体或分化为其他各种细胞才能体现出细胞的全能性,A错误;活细胞都要进行呼吸,所以造血干细胞和浆细胞中的呼吸酶基因都能表达,B正确;浆细胞能够分泌抗体(蛋白质),所以含有丰富的内质网和高尔基体,C正确;衰老细胞的特征:细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小,但细胞核体积增大,染色质收缩,D正确。
【方法规律】“三看”法确认细胞“全能性”
2.(2分)细胞分化可看作一个球在丘陵地带的滚动过程:细胞在山丘a处时,其
“命运”面临选择;当到达谷底时,它已成为一个有明确功能的专门细胞。下
列叙述错误的是 (　　)
A.山丘a处的“球”代表受精卵或分化程度较低的细胞
B.现代生物技术可决定“球”在山丘a处之后的“命运”
C.制备诱导多能干细胞是将处于山谷的“球”运回山丘a处
D.愈伤组织再分化是将“球”从一个山谷转移到另一个山谷
√
【解析】选D。细胞在山丘a处时,其“命运”面临选择,即细胞依然可以发生细胞分化,故山丘a处的“球”代表受精卵或分化程度较低的细胞,A正确;现代生物技术可以影响基因的表达,即现代生物技术可以决定“球”在山丘a处之后的“命运”,B正确;多能干细胞是分化程度低的细胞,依然可以进行细胞分化,则制备诱导多能干细胞是将处于山谷的“球”运回山丘a处,C正确;愈伤组织再分化是将“球”从一个山丘转移到山谷,D错误。
3.(2分)(2026·哈尔滨模拟)细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程,如图所示。
下列有关叙述错误的是 (　　)
A.细胞凋亡是基因控制的,对生物的生长发
育和机体稳态的维持具有重要作用
B.细胞坏死最终会导致细胞膜被破坏,细胞内容物外溢
C.吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关
D.在成人体内,被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的
√
【解析】选D。细胞凋亡是基因控制的,基因可以控制生物的性状,所以细胞凋亡对生物的生长发育和机体稳态的维持具有重要作用,A正确;细胞坏死是在不利因素影响下发生的,最终会导致细胞膜被破坏,细胞内容物外溢,B正确;溶酶体中含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌,所以吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关,C正确;在成人体内,某些被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的,D错误。
【知识拓展】细胞凋亡的机理
4.(2分)自由基学说是一种细胞衰老假说。图示为自由基学说示意图,下列叙
述正确的是 (　　)
A.由图可知,过程②、①的作用效果属于正
反馈调节
B.自由基可能引起细胞衰老,不会引起细胞
癌变
C.若过程③使酪氨酸酶活性降低,会导致衰老细胞内黑色素积累
D.过程④导致DNA片段缺失引起染色体结构变异
√
【解析】选A。由题图可知,过程②的作用效果促进过程①产生更多的自由基,属于正反馈调节,A正确;细胞癌变的原因是原癌基因或抑癌基因发生突变,由题图可知,自由基攻击DNA导致基因突变,有可能导致细胞癌变,B错误;若过程③攻击的是酪氨酸酶,则会导致酶活性降低,黑色素合成减少,头发变白,C错误;过程④使DNA分子中的基因发生碱基对缺失或替换等,导致遗传信息发生改变,属于基因突变,D错误。
5.(2分)(2025·甘肃卷)绝大多数细胞在经历有限次数的分裂后不再具有增殖
能力而进入衰老状态。癌细胞具有较高的端粒酶活性,能防止端粒缩短,体
外培养时可无限增殖不衰老。关于细胞衰老,下列叙述错误的是 (　　)
A.衰老的细胞中细胞核形态异常,核质间的物质交换频率降低
B.细胞产生的自由基可以通过攻击DNA和蛋白质引起细胞衰老
C.体外培养癌细胞时,培养液中加入端粒酶抑制剂可诱导癌细胞衰老
D.将衰老细胞与去细胞核的年轻细胞融合,获得的融合细胞可以增殖
√
【解析】选D。衰老细胞的细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,导致核质间物质交换效率降低,A正确;自由基学说指出,自由基攻击DNA、蛋白质等生物大分子,引起结构和功能损伤,导致细胞衰老,B正确;癌细胞依赖端粒酶维持端粒长度以无限增殖,抑制端粒酶活性会导致端粒缩短,最终引发癌细胞衰老,C正确;衰老与细胞核密切相关,融合细胞的核来自衰老细胞,即使细胞质年轻,仍无法恢复增殖能力,D错误。
6.(2分)(2025·江苏卷)图示小肠上皮组织,a~c表示3类不同功能的细胞。
下列相关叙述错误的是 (　　)
A.a类干细胞分裂产生的子细胞都继续分化成b类或c
类细胞
B.压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,可促使干
细胞衰老
C.c类细胞凋亡和坏死,对细胞外液的影响不同
D.3类不同功能的细胞都表达细胞骨架基因
√
【解析】选A。a类干细胞分裂产生的子细胞,一部分继续保持干细胞的状态,另一部分分化成b类或c类细胞,并非都继续分化成b类或c类细胞,A错误;压力应激引起a类干细胞质膜通透性改变,会影响细胞内的正常代谢等,可促使干细胞衰老,B正确;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,对机体是有利的,细胞坏死是在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡,对机体是有害的,所以c类细胞凋亡和坏死对细胞外液的影响不同,C正确;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,与细胞运动、分裂、分化以及物质运输等多种生命活动密切相关,3类不同功能的细胞都需要细胞骨架发挥作用,都表达细胞骨架基因,D正确。
【易错警示】注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况:若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统清除,则属于细胞凋亡。
【思维进阶练】
7.(3分) 【不定项】基因Bax和Bcl-2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利
用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达,研究其对细胞凋亡的影响,结果如
图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控
B.TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来
抑制细胞凋亡
C.TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡
D.可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症
√
√
√
【解析】选A、B、C。本题考查基因表达对细胞凋亡的影响,意在考查学生的理解能力和信息获取能力。细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常生命活动,都受遗传信息的调控,A正确;据题目信息可知,siRNA干扰TRPM7基因实验组,TRPM7基因表达量下降,据图可知,该组Bax基因表达量增加,细胞凋亡率增加,由此可以得出,TRPM7基因可能通过抑制Bax基因表达来抑制细胞凋亡,B正确;据图可知,siRNA干扰TRPM7基因实验组,Bcl-2基因表达量下降,细胞凋亡率增加,而Bcl-2基因抑制细胞凋亡,所以TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因表达来抑制细胞凋亡,C正确;siRNA干扰TRPM7基因实验组,Bax基因表达量增加,Bcl-2基因表达量下降,细胞凋亡率增加,因此可通过抑制癌细胞中TRPM7基因的表达,促进癌细胞凋亡来治疗相关癌症,D错误。
8.(3分)(2024·重庆卷)科研小组以某种硬骨鱼为材料在鱼鳍(由不同组织构
成)“开窗”研究组织再生的方向性和机制(题图所示),下列叙述不合理的
是 (　　)
A.“窗口”愈合过程中,细胞之间的接触会影
响细胞增殖
B.对照组“窗口”远端,细胞不具有增殖和分
化的潜能
C.“窗口”再生的方向与两端H酶的活性高低有关,F可抑制远端H酶活性
D.若要比较尾鳍近、远端的再生能力,则需沿鳍近、远端各开“窗口”观察
√
【解析】选B。本题主要考查细胞的增殖。“窗口”愈合过程中,存在细胞增殖以增加细胞的数量,正常细胞增殖过程中存在接触抑制,即细胞之间的接触会影响细胞增殖,A正确;处理组与对照组比较,添加F后,“窗口”远端的细胞继续增殖和分化,说明对照组“窗口”远端的细胞保留了增殖和分化的潜能,B错误;由题图可知,“窗口”再生的方向与两端H酶的活性高低有关,由活性低向活性高的方向再生,添加F后可抑制远端H酶活性,使组织再生的方向由两端向中间延伸,C正确;题图中的近端和远端为同一个“窗口”,只能判断出再生的方向,若要判断出再生的能力,则需沿鳍近、远端各开“窗口”分别观察,D正确。
9.(3分)(2024·山东卷)心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随
后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,引起有机酸
ITA的生成增加。ITA可被细胞膜上的载体蛋白L转运到细胞外。下列说法
错误的是 (　　)
A.细胞呼吸为巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程提供能量
B.转运ITA时,载体蛋白L的构象会发生改变
C.该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率增大
D.被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解
√
【解析】选C。本题主要考查细胞吞噬和细胞呼吸。巨噬细胞吞噬死亡细胞的过程为胞吞,该过程需要细胞呼吸提供能量,A正确;载体蛋白在转运物质时会发生自身构象的改变,B正确;由题意可知,心肌损伤诱导某种巨噬细胞吞噬、清除死亡的细胞,随后该巨噬细胞线粒体中NAD+浓度降低,生成NADH的速率减小,说明有氧呼吸减弱,即该巨噬细胞清除死亡细胞后,有氧呼吸产生CO2的速率减小,C错误;被吞噬的死亡细胞可由巨噬细胞的溶酶体分解,为机体的其他代谢提供营养物质,D正确。
【加固训练】
1.细胞自噬是指细胞将自身受损或衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程。
细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制p53基因表达来促发肝癌。如图中的
甲、乙、丙过程分别对应细胞自噬中的微自噬、巨自噬和分子伴侣介导型自噬三种
类型,且研究发现丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP-2a的数量呈
正相关。下列相关说法正确的是 (　　)
A.细胞自噬会导致肝癌细胞中的原癌基因和p53基因发生
突变
B.自吞小泡是由内质网或高尔基体的双层膜脱落后形成的
C.丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP-2a介导才能进入溶酶体内
D.细胞自噬与细胞坏死不存在本质区别
√
【解析】选C。根据题干信息可知,细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制p53基因表达来促发肝癌,基因没有发生突变,A错误;自吞小泡是由内质网或高尔基体的单层膜脱落后形成的,B错误;由“丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP-2a的数量呈正相关”可知,丙过程中待清除的蛋白质需要经过受体蛋白LAMP-2a介导才能进入溶酶体,C正确;细胞坏死是被动的病理性死亡,对机体是有害的,细胞自噬是指细胞将自身受损或衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程,对机体是有利的,二者有着本质的区别,D错误。
2.副结核病是由副结核分枝杆菌(MAP)引起的,以顽固性腹泻、渐进性消瘦
和肠黏膜增厚形成皱襞等为特征的人畜共患传染性疾病,会对养殖业造成严
重的经济损失。
(1)MAP与人体细胞在结构上最主要的区别是__________________________
_________。 吞噬细胞是MAP感染早期的主要宿主细胞,MAP进入吞噬细
胞后会在___________中被消化分解。
　MAP没有以核膜为界限的
细胞核　
　溶酶体　
【解析】(1)MAP是原核生物,其与人体细胞(真核细胞)在结构上最主要的区别是MAP没有以核膜为界限的细胞核;溶酶体可吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌,所以MAP进入吞噬细胞后会在溶酶体中被消化分解。
(2)吞噬细胞的凋亡对机体限制MAP的繁殖十分重要。研究人员研究了
MAP菌株与小鼠吞噬细胞凋亡的关系(结果如图)。据图可知,MAP可以诱导
吞噬细胞凋亡,判断的依据是______________________________________
_______________________________。
【解析】(2)与对照组相比,侵染12 h后,MAP处理组的细胞凋亡相关蛋白相
对含量显著增加,从而可知MAP可以诱导吞噬细胞凋亡。
　侵染12 h后,MAP处理组的细胞凋亡相关
蛋白相对含量显著高于对照组的　
(3)当机体受到外界刺激时,不能折叠或错误折叠的蛋白质会在内质网中积累,称为内质网应激。研究发现MAP能引起小鼠吞噬细胞内质网应激,由此有人推测:MAP可能是通过引起小鼠吞噬细胞发生内质网应激来诱导吞噬细胞凋亡的。为研究上述推测是否正确,研究人员设计以下实验,请在空格处填上相应的内容。
注:“+”表示加入该材料或试剂;“-”表示不加入。检测指标为凋亡相关蛋白相对含量。
项目 甲 乙 丙 丁
a.__________________ + + + +
b.______________ - + + +
内质网应激抑制剂4-PBA c.____　 e.______ + g.____　
内质网应激激动剂Tm d.____　 - f.____　 h.____　
　 小鼠吞噬细胞　
　 MAP菌液　
　-
　-
　-　
　-
　-
　+
①若实验结果为__________________________________________________
______________________________________________________________,
则说明推测正确。
②若想进一步研究内质网应激介导的凋亡对MAP在细胞内繁殖的影响。
则还需要在上述实验中检测____________________________。
　与甲组相比,乙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著升高;
与乙组相比,丙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著降低,丁组显著升高　
　感染后细胞内MAP的数量　
【解析】(3)依题干信息可知,实验目的是探究MAP是否通过引起小鼠吞噬细胞发生内质网应激来诱导吞噬细胞凋亡,结合表格分析可知,实验的自变量是MAP菌液的有无及内质网应激试剂的类型,因变量是凋亡相关蛋白相对含量。实验设计应遵循对照原则与单一变量原则,由此可得实验材料应该是小鼠吞噬细胞和MAP菌液,其中甲组是小鼠吞噬细胞,不加入MAP菌液,其目的是作为对照,乙组中加入MAP菌液,表中的a和b分别是小鼠吞噬细胞、MAP菌液,而c~h分别是-、-、-、-、-、+。①若MAP是通过引起小鼠吞噬细胞发生内质网应激来诱导吞噬细胞凋亡的,则实验结果为:与甲组相比,乙组
细胞凋亡相关蛋白相对含量显著升高;与乙组相比,丙组细胞凋亡相关蛋白相对含量显著降低,丁组显著升高。②反映MAP在细胞内繁殖的指标应该是MAP的数量,所以若想进一步研究内质网应激介导的凋亡对MAP在细胞内繁殖的影响,则还需要在上述实验中检测感染后细胞内MAP的数量。

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