資源簡介

【備考2024】一輪新人教版生物學學案
第四單元　細胞的生命歷程
第3講　細胞的分化、衰老和死亡
考點1　細胞的分化和全能性
一、細胞分化及其意義
二、細胞的全能性
1．概念：細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。
2．原因：細胞內含有形成完整個體所需的全部基因。
3．證明實例
(1)植物組織培養→植物細胞具有全能性。
(2)動物體細胞核移植→動物體細胞的細胞核具有全能性。
4．干細胞
(1)概念：動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞。
(2)類型
項目 胚胎干細胞 成體干細胞
來源 來自早期胚胎 成體組織或器官內的干細胞
功能 可以分化成各種組織和器官甚至個體 具有組織特異性，只能分化成特定的細胞和組織
舉例 來自囊胚的內細胞團細胞 造血干細胞、神經干細胞、精原干細胞
1．已分化的動物體細胞的細胞核為什么仍具有全能性？(必修1　P121“旁欄思考”)
提示：已分化的動物體細胞的細胞核中含有該動物幾乎全部的遺傳物質(少數遺傳物質存在于線粒體的DNA中)。
2．為什么可以利用干細胞培養組織、器官來修復受到損傷的組織、器官？(必修1　P121“與社會的聯系”)
提示：因為干細胞具有分裂、分化的能力，可培養出組織或器官。
1．斷尾壁虎長出新尾巴的過程中發生了細胞分化。 (√)
2．同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含基因種類不同。 (×)
提示：同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含基因相同。
3．同一細胞內往往含有不同的蛋白質，這是基因選擇性表達的結果。 (×)
提示：基因選擇性表達是指同一個體的不同種類細胞中基因表達情況不同。
4．成熟個體體內的所有細胞都已經高度分化。 (×)
提示：成熟個體內也有分化程度低的干細胞。
5．同一植物個體莖尖分生組織細胞的全能性比葉肉細胞更容易表達。 (√)
1．人的胰島B細胞和神經細胞的核基因種類和數量相同，但功能不同，其原因是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：人的胰島B細胞和神經細胞都是由同一個受精卵經有絲分裂形成的，因此核基因的種類和數量相同，但兩類細胞中基因進行了選擇性表達，產生了不同結構和功能的蛋白質，因此功能不同
2．克隆猴“中中”和“華華”的誕生證明了_____________________________
_____________________________________________________________________。
提示：動物體細胞的細胞核仍然具有全能性
1．理解細胞分化的關鍵點
(1)從不同水平理解細胞分化
(2)細胞分化的“改變”與“不變”
①不變：DNA、細胞的數目，tRNA、rRNA的種類。
②改變：mRNA、蛋白質的種類，細胞的形態、結構和生理功能。
(3)分化細胞表達的基因
①管家基因：所有細胞均表達的一類基因，其表達產物是維持細胞基本生命活動所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
②奢侈基因：不同類型細胞特異性表達的一類基因，其產物賦予不同細胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。
2．比較細胞分化與細胞的全能性
項目 細胞分化 細胞的全能性
原理 細胞內基因的選擇性表達 含有本物種全套遺傳物質
結果 形成形態、結構和功能不同的細胞 形成新的個體或分化成其他各種細胞
大小比較 分化程度：體細胞>生殖細胞>受精卵 全能性大小：體細胞<生殖細胞<受精卵
聯系 ①細胞分化不會導致遺傳物質改變，已分化的細胞都含有本物種全套的遺傳物質，因而都具有全能性。 ②一般來說，細胞分化程度越高，全能性越難以表達；細胞分化程度越低，全能性就越高
1．如圖是人體三種細胞內的部分基因及它們的活動狀態。
(1)在所有細胞中均表達的基因稱為管家基因，在特定的細胞中表達的基因稱為奢侈基因。a、b、c、d中屬于管家基因的是哪一個？屬于奢侈基因的是哪些基因？
(2)若用胰島素基因作探針檢測A、B、C三類細胞的DNA分子，則其雜交帶狀況如何？若用探針檢測胰島素基因的mRNA，其雜交帶狀況如何？
提示：(1)a；b、c、d。
(2)A、B、C三類細胞中均含胰島素基因，但該基因只有在A細胞中才能轉錄產生mRNA，故用胰島素基因作探針，三類細胞均可形成雜交帶；但改為檢測胰島素基因的mRNA，則只有A細胞能產生雜交帶。
2．與體細胞相比，生殖細胞中核遺傳物質減少了一半，是否還具有全能性？為什么？
提示：生殖細胞仍然具有全能性。在生物的體細胞中染色體是成對的，基因也是成對的。生殖細胞中的染色體數目減少了一半，核基因也減少了一半，但基因的種類沒有少，仍然含有控制生長發育的全部遺傳信息，因此仍然具有全能性。
考查對細胞分化的理解
1．(2022·廣東惠州調研)科學家將糖尿病患者的骨髓干細胞植入其胰腺組織后可分化為胰島樣細胞，以替代損傷的胰島B細胞，達到治療糖尿病的目的。下列相關敘述正確的是(　　)
A．骨髓干細胞移入胰腺后發生了基因的選擇性表達
B．向糖尿病患者移入其自身的骨髓干細胞也能引起免疫排斥反應
C．骨髓干細胞能夠植入胰腺說明其細胞形態與胰腺細胞相同
D．胰島樣細胞與骨髓干細胞相比，遺傳物質發生了明顯改變
A　[骨髓干細胞植入其胰腺組織后可分化為胰島樣細胞，說明發生了基因的選擇性表達，A正確；向糖尿病患者移入其自身的骨髓干細胞進行治療，其優點是不會發生免疫排斥，B錯誤；骨髓干細胞與胰腺細胞的分化程度不同，功能不一樣，故形態不同，C錯誤；胰島樣細胞與骨髓干細胞相比，只是發生了細胞的分化，其遺傳物質沒有發生改變，D錯誤。]
2．(2022·河北選擇性考試改編)骨骼肌受牽拉或輕微損傷時，衛星細胞(一種成肌干細胞)被激活，增殖、分化為新的肌細胞后與原有肌細胞融合，使肌肉增粗或修復損傷。下列敘述錯誤的是(　　)
A．衛星細胞具有自我更新和分化的能力
B．肌動蛋白在肌細胞中特異性表達，其編碼基因不存在于其他類型的細胞中
C．激活的衛星細胞中，多種細胞器分工合作，為細胞分裂進行物質準備
D．適當進行抗阻性有氧運動，有助于塑造健美體型
B　[由題干信息“衛星細胞被激活，增殖、分化為新的肌細胞后與原有肌細胞融合”可知，衛星細胞具有自我更新和分化的能力，A正確；因為同一個體的所有細胞最初均來源于受精卵，所以遺傳物質相同，肌動蛋白在肌細胞中特異性表達，其編碼基因也存在于其他類型的細胞中，只是沒有在其他類型細胞中表達，B錯誤；衛星細胞被激活后會進行增殖、分化，所以激活的衛星細胞中，多種細胞器分工合作，為細胞分裂進行物質準備，如核糖體會合成蛋白質等，C正確；根據題干信息可知，適當進行抗阻性有氧運動，骨骼肌受牽拉，可以激活衛星細胞，最后達到使肌肉增粗的作用，有助于塑造健美體型，D正確。]
考查對細胞全能性的理解
3．(2022·四川成都七中檢測)關于細胞的全能性的敘述，錯誤的是(　　)
A．離體的植物細胞在一定條件下培養能表現出全能性
B．在生物體所有的細胞中，受精卵的全能性最高
C．克隆羊的誕生證明了高度分化的動物細胞具有全能性
D．卵細胞直接發育成雄蜂體現了動物細胞具有全能性
C　[處于離體狀態的植物細胞，在一定的營養物質、激素和其他外界條件下，可培養成完整植株，體現了植物細胞的全能性，A正確；在生物體所有的細胞中，受精卵的分化程度最低，全能性最高，B正確；高度分化的動物細胞，其全能性受到限制，不容易表達，克隆羊的誕生證明了高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，C錯誤；由卵細胞直接發育成雄蜂的過程體現了卵細胞的全能性，D正確。]
考點2　細胞的衰老和死亡
一、細胞衰老
1．個體衰老與細胞衰老的關系
2．細胞衰老的特征
(1)代謝變化
(2)細胞核的體積增大，核膜內折，染色質收縮、染色加深。
3．細胞衰老的原因
(1)自由基學說：細胞代謝中產生的自由基會攻擊和破壞生物膜；還會攻擊DNA，可能引起基因突變；攻擊蛋白質，使蛋白質活性下降等，導致細胞衰老。
(2)端粒學說：每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA—蛋白質復合體，稱為端粒。端粒DNA序列會隨著細胞分裂次數的增加而縮短，導致正常基因的DNA序列損傷，使細胞活動漸趨異常。
二、細胞的死亡
1．細胞死亡包括凋亡和壞死等方式，其中凋亡是細胞死亡的一種主要方式。
2．細胞凋亡
(1)概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。
(2)類型
(3)意義
3．細胞壞死：在種種不利因素影響下，如極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激的情況下，由細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。
同樣是血細胞，為什么白細胞凋亡的速率比紅細胞快得多？(必修1　P127“拓展應用”)
提示：白細胞的主要功能是吞噬病菌。
1．細胞的衰老和凋亡是生物體異常的生命活動。 (×)
提示：細胞的衰老和凋亡是生物體正常生命活動。
2．衰老細胞內染色質固縮影響DNA復制和轉錄。 (√)
3．細胞凋亡是各種不利因素引起的細胞死亡。 (×)
提示：細胞凋亡是基因控制的。
4．細胞凋亡受基因調控，不利于個體生長發育。 (×)
提示：細胞凋亡對個體的生長發育是有利的。
5．細胞毒性T細胞裂解含有病毒的組織細胞的過程屬于細胞凋亡。 (√)
6．衰老的細胞內所有酶的活性均降低。 (×)
提示：衰老的細胞內多種酶的活性降低，但不是所有酶的活性均降低。
1．細胞自噬是指在一定條件下，_________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：細胞會將受損或功能退化的細胞結構等，通過溶酶體降解后再利用
2．老年人的白發與白化病患者白發的原因分別是_________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：前者是由于毛囊中的黑色素細胞衰老，細胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少；后者是細胞中控制合成酪氨酸酶的基因異常，不能合成酪氨酸酶，細胞中缺少酪氨酸酶所致
細胞凋亡與細胞壞死過程的比較
比較 細胞凋亡 細胞壞死
機制 基因調控的細胞程序性死亡，主動進行(自殺性) 不利因素影響下細胞死亡，被動進行(他殺性)
誘因 生理性或輕微病理性刺激因子誘導發生，如生長因子缺乏 嚴重的病理性刺激因子誘導發生，如缺氧、感染、中毒
死亡范圍 多為零散的單個細胞 多為聚集的大片細胞
形態特征 細胞皺縮，細胞膜及各細胞器膜完整，膜可發泡成芽，形成凋亡小體 細胞腫脹，細胞膜及各細胞器膜溶解破壞，溶酶體酶釋放，細胞自溶
周圍反應 不引起周圍組織炎癥反應和修復再生，但凋亡小體可被鄰近細胞吞噬 引起周圍組織炎癥反應和修復再生
細胞凋亡時，內源性核酸酶被激活導致染色體DNA不同程度的斷裂。用藍細菌產生的毒素MC處理鯽魚淋巴細胞，流式細胞儀檢測結果如下圖(檢測時對細胞的處理會使斷裂形成的小DNA片段釋放到細胞外)。
與對照組相比，MC處理組低于30的核DNA增多，說明了什么問題？
提示：MC可能激活了內源性核酸酶的活性，造成核DNA不同程度的斷裂。
考查細胞的衰老
1．(2022·山東濟寧一模)自由基學說是一種細胞衰老假說。下列敘述錯誤的是(　　)
A．自由基攻擊DNA時可能引起生物性狀改變
B．自由基攻擊酪氨酸酶時會使人患白化病
C．自由基通常是異常活潑的帶電分子或基團
D．自由基攻擊生物膜上的磷脂分子時會產生新的自由基
B　[自由基攻擊DNA時，可能會引起堿基的替換、缺失，從而導致基因突變，因此可能會引起生物性狀改變，A正確；白化病是遺傳病，自由基攻擊酪氨酸酶時，使酶的活性下降，黑色素合成量減少，但不會患白化病，B錯誤；我們通常把異常活潑的帶電分子或基團稱為自由基，C 正確；自由基攻擊生物膜的磷脂分子時，產物同樣是自由基，D正確。]
2．(2021·江蘇新高考適應性測試)端粒學說認為端粒DNA序列在每次細胞分裂后會縮短，導致細胞的衰老。端粒長度的維持與端粒酶活性有關，端粒酶以其攜帶的RNA為模板使端粒DNA延伸。下列敘述正確的是(　　)
A．每條染色體只有一個端粒
B．端粒酶中的RNA與核酶(有催化功能的RNA)作用相似
C．端粒的修復僅發生在細胞分裂中期
D．端粒酶在人體惡性腫瘤細胞中活性較高
D　[每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA—蛋白質復合體，即端粒，A錯誤；端粒酶中的RNA與核酶(有催化功能的RNA)作用不同，前者是逆轉錄的模板，后者起催化作用，B錯誤；端粒的修復僅發生在細胞分裂間期，C錯誤；隨著細胞分裂次數的增加，截短的部分會逐漸向內延伸，在端粒DNA序列被“截”短后，端粒內側正常基因的DNA序列就會受到損傷，結果使細胞活動漸趨異常，由此可知，癌變的細胞在細胞分裂時端粒可能不會縮短，據此可推測，端粒酶在人體惡性腫瘤細胞中活性較高，D正確。]
考查細胞凋亡和細胞自噬
3．(2022·廣東佛山質檢)動物細胞的存活依賴外界信號，如果喪失存活信號，就會啟動內部的凋亡程序。存活因子是一種常見的存活信號，其與細胞表面的受體結合后，啟動細胞內部信號途徑，抑制凋亡的發生，過程如圖所示。據圖分析，下列敘述錯誤的是(　　)
A．凋亡程序啟動后細胞中的Bcl 2 mRNA量增加
B．Bcl 2蛋白要在蛋白激酶的促進下發揮作用
C．Bcl 2基因不僅僅存在于將要凋亡的動物細胞中
D．存活因子通過控制Bcl 2蛋白的合成來抑制細胞凋亡
A　[存活因子會促進Bcl 2基因的表達，會引起細胞內Bcl 2 mRNA量增多，凋亡程序啟動后細胞中的Bcl 2 mRNA量會減少，A錯誤；由圖可知，Bcl 2蛋白要在蛋白激酶的促進下發揮作用，抑制細胞凋亡，B正確；Bcl 2基因不僅僅存在于將要凋亡的動物細胞中，它存在于幾乎所有的活細胞中，C正確；由圖可知，存活因子通過調控Bcl 2基因的表達，抑制細胞凋亡，D正確。]
4．(2022·山師大附中檢測)細胞自噬是真核細胞中，將自身衰老的細胞器及錯誤折疊的蛋白質等物質通過溶酶體降解的過程，如下圖所示。下列關于細胞自噬的推斷，錯誤的是(　　)
A．自噬體的形成與內質網、高爾基體等細胞器有關
B．細胞自噬與細胞凋亡無關
C．當細胞營養物質缺乏時，細胞自噬作用可能增強
D．錯誤折疊的蛋白質的最終水解產物可以留在細胞內再利用
B　[據題圖分析，自噬前體來自內質網，溶酶體來源于高爾基體，故自噬體的形成可能與內質網、高爾基體等細胞器有關，A正確；細胞凋亡過程中伴隨細胞器的衰老等過程，故與細胞自噬有關，B錯誤；細胞自噬可以將自身物質降解，為細胞提供物質和能量，當細胞營養物質缺乏時，細胞自噬作用可能增強，C正確；錯誤折疊的蛋白質通過細胞自噬被水解，產物是氨基酸，氨基酸可以留在細胞內再利用，D正確。]
　細胞凋亡與細胞自噬的比較
區別 細胞凋亡 細胞自噬
形態學方面 細胞膜內陷形成凋亡小體，最后細胞解體 形成雙層膜的自噬泡，包裹胞質內的物質，然后與溶酶體融合消耗內容物
生理意義方面 凋亡是正常的細胞死亡途徑，凋亡后細胞必定死亡 是細胞在高脅迫環境中的一種應急機制，旨在為自身提供營養或者降解錯誤折疊的蛋白質、衰老損傷的結構等，不一定引起細胞死亡
聯系 有些激烈的細胞自噬，也能誘導細胞凋亡
細胞生命歷程的綜合性考查
5．(2021·廣東選擇考適應性測試)下列關于細胞生命歷程的敘述，正確的是(　　)
A．在植物發育過程中，導管的原始細胞經細胞伸長、細胞壁加厚等，最后形成了木質部導管。在該過程中發生了細胞凋亡
B．在高等植物胚的發育早期，出現了胚柄，胚發育后期胚柄逐漸退化。在該過程中主要發生了細胞衰老
C．在體外使用基因轉移的方法，建立神經干細胞系，使其不斷生長和分裂，從而阻止細胞壞死
D．在損傷情況下，肝組織表現出明顯的補充損傷死亡細胞的能力。肝組織自我更新功能依賴于細胞脫分化
A　[在植物發育過程中，導管的形成是導管原始細胞凋亡的結果，A正確；在高等植物胚的發育過程中，胚柄的退化是細胞凋亡的結果，B錯誤；在體外使用基因轉移的方法，建立神經干細胞系，神經干細胞不斷生長和分裂，阻止了細胞衰老和凋亡，C錯誤；肝組織的自我更新依賴于細胞的分裂、分化與凋亡，D錯誤。]
6．(2021·河北選擇性考試)關于細胞生命歷程的敘述，錯誤的是(　　)
A．細胞凋亡過程中不需要新合成蛋白質
B．清除細胞內過多的自由基有助于延緩細胞衰老
C．紫外線照射導致的DNA損傷是皮膚癌發生的原因之一
D．已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性
A　[細胞凋亡過程中有與凋亡相關的基因的表達，即有相應蛋白質的合成，A敘述錯誤；細胞內的自由基增多會造成蛋白質及DNA的損傷，致使細胞衰老，因此清除細胞內過多的自由基有助于延緩細胞衰老，B敘述正確；紫外線照射可能會導致DNA損傷，從而發生基因突變，是皮膚癌發生的原因之一，C敘述正確；已分化的動物體細胞由受精卵經有絲分裂而來，細胞核具有本物種全套的遺傳物質，所以已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性，D敘述正確。]
1．核心概念
(1)(必修1 P119)細胞分化：在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。
(2)(必修1 P121)細胞的全能性：細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。
(3)(必修1 P121)干細胞：動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞。
(4)(必修1 P126)細胞凋亡：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。2．結論語句
(1)(必修1 P119)細胞分化是基因選擇性表達的結果，即在個體發育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同。
(2)(必修1 P119)細胞分化的意義：①是生物個體發育的基礎；②使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高生物體各種生理功能的效率。
(3)(必修1 P126)在成熟的生物體中，細胞的自然更新，某些被病原體感染的細胞的清除，也是通過細胞凋亡完成的。
1．(2022·江蘇選擇性考試)下列關于細胞生命歷程的敘述正確的是(　　)
A．胚胎干細胞為未分化細胞，不進行基因選擇性表達
B．成人腦神經細胞衰老前后，代謝速率和增殖速率都由快變慢
C．剛出生不久的嬰兒體內也會有許多細胞發生凋亡
D．只有癌細胞中能同時發現突變的原癌基因和抑癌基因
C　[胚胎干細胞為未分化細胞，但是也會進行基因的選擇性表達，A錯誤；細胞衰老，會引起代謝速率變慢，但是如果一個細胞不再進行細胞增殖，但是還沒有細胞衰老，那它的增殖速率在衰老前后就不會發生變化，B錯誤；細胞凋亡是生物體正常的生理現象，有利于個體的發育，剛出生不久的嬰兒體內也會有許多細胞發生凋亡，C正確；原癌基因和抑癌基因同時發生突變，也不一定會發生細胞癌變，D錯誤。]
2．(2022·山東等級考)某種干細胞中，進入細胞核的蛋白APOE可作用于細胞核骨架和異染色質蛋白，誘導這些蛋白發生自噬性降解，影響異染色質上的基因的表達，促進該種干細胞的衰老。下列說法錯誤的是(　　)
A．細胞核中的APOE可改變細胞核的形態
B．敲除APOE基因可延緩該種干細胞的衰老
C．異染色質蛋白在細胞核內發生自噬性降解
D．異染色質蛋白的自噬性降解產物可被再利用
C　[由“蛋白APOE可作用于細胞核骨架”可知，APOE可改變細胞核的形態，A正確；蛋白APOE可促進該種干細胞的衰老，所以敲除APOE基因可延緩該種干細胞的衰老，B正確；自噬是在溶酶體(如動物)或液泡(如植物、酵母菌)中進行的，不在細胞核內，C錯誤；異染色質蛋白的自噬性降解產物是氨基酸，可被再利用，D正確。]
3．(2022·湖北選擇性考試)BMI1基因具有維持紅系祖細胞分化為成熟紅細胞的能力。體外培養實驗表明，隨著紅系祖細胞分化為成熟紅細胞，BMI1基因表達量迅速下降。在該基因過量表達的情況下，一段時間后成熟紅細胞的數量是正常情況下的1012倍。根據以上研究結果，下列敘述錯誤的是(　　)
A．紅系祖細胞可以無限增殖分化為成熟紅細胞
B．BMI1基因的產物可能促進紅系祖細胞的體外增殖
C．該研究可為解決臨床醫療血源不足的問題提供思路
D．紅系祖細胞分化為成熟紅細胞與BMI1基因表達量有關
A　[紅系祖細胞能分化為成熟紅細胞，但不具有無限增殖的能力，A錯誤；BMI1基因過量表達的情況下，一段時間后成熟紅細胞的數量是正常情況下的1012倍，推測BMI1基因的產物可能促進紅系祖細胞的體外增殖和分化，B正確；若使BMI1基因過量表達，則可在短時間內獲得大量成熟紅細胞，可為解決臨床醫療血源不足的問題提供思路，C正確；當紅系祖細胞分化為成熟紅細胞后，BMI1基因表達量迅速下降，若使該基因過量表達，則成熟紅細胞的數量快速增加，可見紅系祖細胞分化為成熟紅細胞與BMI1基因表達量有關，D正確。]
(教師用書獨具)
1．(2021·江蘇選擇性考試)下列關于人體細胞生命歷程的敘述，正確的是(　　)
A．組織細胞的更新包括細胞分裂、分化等過程
B．造血干細胞是胚胎發育過程中未分化的細胞
C．細胞分化使各種細胞的遺傳物質發生改變
D．凋亡細胞被吞噬細胞清除屬于細胞免疫
A　[人體內組織細胞的更新包括組織細胞的產生和凋亡，新組織細胞的形成需要經過細胞分裂、分化，A正確；造血干細胞是已分化的細胞，但仍能繼續分化形成血細胞和淋巴細胞等，B錯誤；細胞分化的實質是基因的選擇性表達，遺傳物質不變，C錯誤；凋亡細胞被吞噬細胞清除屬于非特異性免疫，D錯誤。]
2．(2021·北京等級考)為研究毒品海洛因的危害，將受孕7天的大鼠按下表隨機分組進行實驗，結果如下。
　　　處理 檢測項目　　　 對照組 連續9天給予海洛因
低劑量組 中劑量組 高劑量組
活胚胎數/胚胎總數(%) 100 76 65 55
腦畸形胚胎數/活胚胎數(%) 0 33 55 79
腦中促凋亡蛋白Bax含量(μg·L-1) 6.7 7.5 10.0 12.5
以下分析不合理的是(　　)
A．低劑量海洛因即可嚴重影響胚胎的正常發育
B．海洛因促進Bax含量提高會導致腦細胞凋亡
C．對照組胚胎的發育過程中不會出現細胞凋亡
D．結果提示孕婦吸毒有造成子女智力障礙的風險
C　[據表分析，低劑量組的腦畸形胚胎數/活胚胎數為33%，與對照組(0)相比明顯升高，故低劑量海洛因即可嚴重影響胚胎的正常發育，A正確；Bax為腦中促凋亡蛋白，分析表格數據可知，與對照組相比，海洛因處理組的Bax含量升高，故海洛因促進Bax含量提高會導致腦細胞凋亡，B正確；細胞凋亡是由基因決定的細胞程序性死亡，是一種正常的生理現象，且據表可知，對照組的Bax含量為6.7，故對照組胚胎的發育過程中也會出現細胞凋亡，C錯誤；據表格數據可知，海洛因處理組的活胚胎數降低，腦畸形胚胎數和腦細胞凋亡率均升高，故推測孕婦吸毒有造成子女智力障礙的風險，D正確。]
課時分層作業(十三)　細胞的分化、衰老和死亡
1．如圖所示，哺乳動物機體中位于小腸絨毛基部的上皮細胞a不斷增殖、分化，形成具吸收功能的細胞b后向上遷移，補充小腸絨毛頂端凋亡的細胞c。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細胞a、b中基因的執行情況不同，但仍有相同的mRNA產生
B．細胞b 不具有細胞周期，但細胞核仍具有全能性
C．細胞c與細胞a 相比，核仁和細胞核體積都會增大
D．用3H標記細胞a的DNA后，置于普通培養液中培養，可觀察到細胞a、b、c的更替過程
C　[細胞a、b的分化程度不同，基因執行情況不同，但仍有相同的mRNA產生，例如與呼吸有關的mRNA，A正確；細胞b不再進行連續的有絲分裂，因此沒有細胞周期，但細胞核仍具有全能性，B正確；凋亡細胞c會發生核質收縮，核膜、核仁破碎，DNA降解等過程，C錯誤；細胞a可以不斷增殖分化，用3H標記細胞a的DNA后，置于普通培養液中培養，可觀察到細胞a、b、c的更替過程，D正確。]
2．(2022·海南等級考)人體細胞會經歷增殖、分化、衰老和死亡等生命歷程。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．正常的B淋巴細胞不能無限增殖
B．細胞分化只發生在胚胎發育階段
C．細胞產生的自由基可攻擊蛋白質，導致細胞衰老
D．細胞通過自噬作用可清除受損的細胞器，維持細胞內部環境的穩定
B　[正常的B淋巴細胞受到抗原刺激后，能發生分裂和分化，但不能無限增殖，癌細胞具有無限增殖的能力，A正確；細胞分化發生在個體發育中的各個階段，B錯誤；細胞產生的自由基會攻擊和破壞細胞內各種執行正常功能的生物分子，攻擊蛋白質，使蛋白質的活性下降，導致細胞衰老，C正確；細胞通過自噬作用可清除受損的細胞器，從而維持細胞內部環境的穩定，D正確。]
3．(2022·河北石家莊一模)研究表明，激活某種蛋白激酶(PKR)，可誘導被病毒感染的細胞發生凋亡。下列敘述正確的是(　　)
A．細胞凋亡不利于維持內環境的穩定
B．被病毒感染的細胞發生凋亡不受基因控制
C．抑制PKR的激活，有利于機體清除病毒
D．PKR激活劑可作為抗病毒藥物加以研究
D　[由題意分析可知，細胞凋亡有利于內環境的穩定，A錯誤；細胞凋亡受基因控制，因此被病毒感染的細胞發生細胞凋亡受基因控制，B錯誤；由題意可知，激活PKR有利于機體清除病毒，因此，抑制PKR的激活，不利于機體清除病毒，C錯誤；由題意可知，激活PKR能夠誘導被病毒感染的細胞發生凋亡，故PKR激活劑可作為潛在的抗病毒藥物加以研究，D正確。]
4．(2022·安徽合肥質檢)細胞自噬是指在一定條件下，細胞內受損或功能退化的細胞結構等被包被成囊泡，與溶酶體融合后，被降解再利用。此外，處于營養缺乏條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．細胞自噬有利于維持細胞內部環境的相對穩定
B．處于營養充足條件下的細胞不會發生細胞自噬
C．侵入細胞內的微生物可能通過細胞自噬被清除
D．通過溶酶體可將蛋白質降解為氨基酸再次利用
B　[在細胞受到損傷或細胞衰老時，通過細胞自噬可將損傷或衰老的細胞分解，進而保持細胞內部環境的穩定，A正確；處于營養充足條件下的細胞也會發生細胞器的衰老、損傷等，通過細胞自噬作用將它們清除，B錯誤；微生物侵入人體細胞后，溶酶體釋放水解酶并將微生物分解，即侵入細胞內的微生物可能通過細胞自噬被清除，C正確；在溶酶體水解酶的作用下，自噬作用可將蛋白質分解為氨基酸，D正確。]
5．(2022·廣東深圳檢測)研究表明，線粒體上的PT孔和細胞凋亡直接相關，促凋亡因子能通過誘導線粒體上PT孔的開放，導致線粒體膜電位喪失，促使細胞色素c和凋亡誘導因子進入細胞質基質中，誘導凋亡基因的表達，促使細胞凋亡，據此推測，下列說法中不正確的是(　　)
A．線粒體上的PT孔是某些離子進出線粒體的通道
B．癌細胞不會發生細胞凋亡的原因可能是凋亡基因沒有表達
C．紅細胞沒有線粒體，其凋亡過程和線粒體無關
D．燒傷的皮膚細胞不通過誘導形成PT孔使細胞死亡
C　[促凋亡因子能通過誘導線粒體上PT孔的開放，導致線粒體膜電位喪失，而膜電位與離子的進出有關，因此線粒體上的PT孔是某些離子進出線粒體的通道，A正確；癌細胞也具有凋亡基因，癌細胞不發生細胞凋亡的原因是凋亡基因沒有表達，B正確；哺乳動物成熟的紅細胞沒有線粒體，其凋亡過程和線粒體無關，C錯誤；PT孔和細胞凋亡直接相關，而燒傷的皮膚細胞的死亡屬于細胞壞死，不能通過誘導形成PT孔使細胞死亡，D正確。]
6．(2021·湖南招生適應性測試)多細胞生物個體發育過程中，細胞增殖與分化相伴隨。下列敘述正確的是(　　)
A．肝細胞和肌細胞的形態、核DNA序列和生理功能均存在差異
B．體細胞克隆猴實驗說明已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性
C．白血病患者血液中出現大量紅細胞異常增殖，可通過骨髓移植治療
D．人體中大多數乳腺細胞仍然具有分裂和分化能力
B　[肝細胞和肌細胞是經細胞分裂和分化形成的，它們的形態、生理功能均存在差異，但核DNA序列相同，A錯誤；體細胞克隆猴實驗說明已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性，B正確；白血病患者血液中出現大量異常白細胞，可通過骨髓移植治療，C錯誤；人體中大多數乳腺細胞是高度分化的細胞，已失去分裂和分化能力，D錯誤。]
7．(2022·山東滕州二中質量檢測)每條染色體的兩個末端DNA片段稱為端粒，體細胞的每次分裂，都會使端粒縮短一截，隨著端粒縮短、消失，細胞將失去分裂能力。人的端粒酶結構及其催化修復端粒DNA的過程如圖所示，端粒酶通過修復端粒DNA從而維持端粒長度，控制該酶的基因在癌細胞等細胞中有不同程度的表達。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．端粒酶是RNA和蛋白質的復合體
B．端粒酶修復端粒DNA過程的實質是逆轉錄
C．癌細胞的端粒酶活性比失去增殖能力的細胞的低
D．圖示端粒酶能夠延長的重復序列為TTAGGG
C　[據題圖分析可知，端粒酶由RNA和蛋白質組成，是RNA和蛋白質的復合體，A正確；據題圖分析可知，端粒酶修復端粒DNA的過程是以端粒酶的RNA為模板合成DNA的過程，其實質是逆轉錄，B正確；癌細胞能夠無限增殖，其端粒酶活性比失去增殖能力的細胞的高，C錯誤；分析題圖中延伸的端粒DNA上的堿基序列和端粒酶RNA上的堿基序列(AAUCCCAAU)可知，圖示端粒酶能夠延長的重復序列為TTAGGG，D正確。]
8．(2023·廣東深圳檢測)為分析不同溫度下牡丹花瓣衰老的細胞機制及生理原因，科學家以牡丹花為材料，研究25 ℃±1 ℃[室溫，對照組(CK)]、2 ℃、4 ℃和8 ℃處理對花瓣壽命的影響，結果如圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細胞正常的生理活動依賴于細胞核的完整性，其形態可反映植物細胞衰老程度
B．實驗結果表明，低溫對花瓣細胞核正常率有影響
C．4 ℃時花瓣細胞核正常率下降緩慢，該溫度是牡丹花保存的最適溫度
D．低溫處理可能減緩自由基對花瓣細胞核的侵蝕，延長花瓣壽命
C　[細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心，細胞正常的生理活動依賴于細胞核的完整性，其形態可反映植物細胞的衰老程度，A正確；據圖可知，與對照組(室溫，25 ℃±1 ℃)相比，低溫處理下的細胞正常率變化情況不同，故推測低溫對花瓣細胞核正常率有影響，B正確；與其他溫度處理相比，4 ℃時花瓣細胞核正常率下降緩慢，但不能得出該溫度是牡丹花保存的最適溫度的結論，應縮小溫度范圍進行重復實驗最終得出結論，C錯誤；自由基學說認為細胞衰老是自由基對細胞成分的有害進攻造成的，結合圖示實驗結論可知，低溫處理可能減緩自由基對花瓣細胞核的侵蝕，延長花瓣壽命，D正確。]
9．細胞自噬是指細胞通過降解自身結構或物質使細胞存活的自我保護機制。細胞面臨代謝壓力時， 可通過降解自身大分子物質或細胞器為生存提供能量。下圖1、圖2表示酵母細胞自噬的信號調控過程，其中AKT和mTor是抑制酵母細胞凋亡和自噬的兩種關鍵蛋白激酶。請回答下列問題：
　
圖1　　　　　　　　　　圖2
(1)與細胞自噬有關的細胞器主要是________，該細胞器的主要功能是________
_____________________________________________________________________。
(2)據圖1所示，當營養物質充足時，胰島素與特異性受體結合，激活AKT來抑制凋亡，激活的該酶一方面可促進葡萄糖進入細胞，并且進一步促進____________________，另一方面可激活mTor，從而抑制______________。
(3)細胞凋亡是指__________________________________。
(4)據圖2所示，當環境中營養物質或胰島素缺乏時，mTor失活，酵母細胞會啟動細胞自噬過程，其意義是__________________________________；如果上述過程無法滿足細胞代謝需要，酵母細胞則啟動細胞凋亡程序。
(5)總結細胞自噬和細胞凋亡的共同點：___________________________________
_____________________________________________________________________
(答出兩點即可)。
[解析]　(1)由“細胞自噬是指細胞通過降解自身結構或物質使細胞存活的自我保護機制”可知，與細胞自噬有關的細胞器主要是溶酶體。溶酶體的主要功能是分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒或細菌。(2)分析圖1可知：當營養物質充足時，胰島素與特異性受體結合，激活AKT來抑制凋亡，激活的該酶一方面可促進葡萄糖進入細胞，并且進一步促進葡萄糖分解生成的丙酮酸和[H]進入線粒體產生大量ATP，另一方面可激活mTor，從而抑制細胞自噬的發生。(3)細胞凋亡是指由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。(4)據圖2所示，當環境中營養物質或胰島素缺乏時，mTor失活，酵母細胞會啟動細胞自噬過程，其意義是為細胞生命活動提供ATP(能量)。(5)細胞自噬和細胞凋亡的共同點：都受基因控制；都貫穿于正常細胞生長發育的全過程；都在細胞生命活動過程中發揮積極作用。
[答案]　(1)溶酶體　分解衰老、損傷的細胞器，吞噬并殺死侵入細胞的病毒或細菌　(2)葡萄糖分解成的丙酮酸和[H]進入線粒體產生大量ATP　細胞自噬的發生　(3)由基因所決定的細胞自動結束生命的過程　(4)為細胞生命活動提供ATP(能量)
(5)都受基因控制；都貫穿于正常細胞生長發育的全過程；都在細胞生命活動過程中發揮積極作用
10．(2023·遼寧名校聯考)細胞增殖是細胞重要的生命活動，現已發現調控細胞周期的一系列基因，以及相關的酶及蛋白質，這些發現對腫瘤研究等領域產生了重大影響。科研人員通過細胞實驗和動物實驗的方法揭示了miR 34a(某種病毒表達的一種RNA)對結腸癌的影響。如圖1、圖2是對實驗結果的記錄及相關分析。根據題意回答下列問題：
圖1
右上象限與右下象限之和代表凋亡細胞所占百分比
圖2
圖3
(1)腫瘤細胞具有無限增殖的能力，通常比健康細胞的細胞周期________(填“長”或“短”)。據圖1、圖2可知，實驗組的細胞增殖能力________(填“低于”或“高于”)對照組，細胞凋亡率________(填“低于”或“高于”)對照組，說明miR 34a能________(填“促進”或“抑制”)細胞增殖，________(填“促進”或“抑制”)細胞凋亡。
(2)細胞凋亡是細胞的________死亡。圖3為細胞凋亡過程的部分示意圖，推測miR 34a________(填“促進”或“抑制”)Bcl 2基因的表達，從而促進細胞凋亡。miR 34a是一種非編碼蛋白單鏈小分子RNA，推測其在該過程中發揮作用的機制：_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)請根據題意提出一種治療結腸癌的思路：_______________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)腫瘤細胞在適宜條件下可以無限增殖，其比健康細胞的增殖速度快，故細胞周期短；從圖1、圖2中可知，實驗組增殖能力低于對照組，細胞凋亡率高于對照組，說明miR 34a能抑制細胞增殖，促進細胞凋亡。
(2)細胞凋亡是由基因決定的，是細胞的程序性死亡；由圖3可知，Bcl 2蛋白可抑制細胞凋亡，故miR 34a抑制Bcl 2基因的表達，從而促進細胞凋亡；miR 34a是一種非編碼蛋白單鏈小分子RNA，不能編碼蛋白質，推測可能是通過與Bcl 2蛋白基因的mRNA結合，阻礙翻譯過程。
(3)用能夠表達miR 34a的病毒感染結腸癌細胞，讓miR 34a發揮作用，抑制結腸癌細胞增殖，從而促進結腸癌細胞凋亡。
[答案]　(1)短　低于　高于　抑制　促進 (2)程序性　抑制　miR 34a與Bcl 2蛋白基因的mRNA通過堿基互補配對結合，抑制其翻譯過程　(3)用表達miR 34a的病毒感染結腸癌細胞
11．(2022·重慶育才中學一模)如圖表示人體紅細胞成熟經歷的幾個過程及各個階段的細胞特點，下列敘述正確的是(　　)
A．造血干細胞和網織紅細胞均具有細胞周期
B．網織紅細胞的原癌基因和抑癌基因突變導致白血病
C．過程③在脫去細胞核的同時還排出核糖體等細胞器
D．成熟紅細胞的凋亡由基因控制，其凋亡基因在④之前已表達
D　[只有連續進行有絲分裂的細胞才具有細胞周期，網織紅細胞不具有細胞周期，A錯誤；白血病是一類造血干細胞惡性克隆性疾病，造血干細胞的原癌基因和抑癌基因突變可導致白血病，網織紅細胞無細胞核，不存在原癌基因和抑癌基因，B錯誤；據圖分析可知，過程③在脫去細胞核后，形成的網織紅細胞能進行蛋白質的合成，說明過程③沒有排出核糖體等細胞器，C錯誤；成熟紅細胞的凋亡由基因控制，其凋亡基因在④之前已表達，D正確。]
12．(2022·華中師大一附中檢測)研究發現，秀麗隱桿線蟲在發育成熟的過程中，有131個細胞通過細胞凋亡的方式被去除，使得成蟲體內總共有959個細胞，這一凋亡過程受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控。下圖顯示了四種基因的表達產物EGL 1、CED 3、CED 4、CED 9精細控制著細胞凋亡的啟動。下列相關說法正確的是(　　)
注： “－”表示抑制，“＋”表示促進。
A．上述細胞凋亡是只由四種基因調控并通過特定程序誘導的細胞死亡
B．正常情況下，發生凋亡的細胞內EGL 1、CED 3等的含量會增加
C．用某種藥物來抑制CED 9基因的表達，細胞凋亡過程可能會減慢
D．在嚴重病理性刺激下，細胞正常代謝中斷也可能會引起細胞凋亡
B　[由圖示可知，題述細胞凋亡不只是由四種基因調控并通過特定程序誘導的細胞死亡，A錯誤；圖中顯示EGL 1的存在解除了CED 9對CED 4的抑制作用，進而促進了CED 3的生成，促進了細胞凋亡，即細胞內EGL 1、CED 3等的含量增加會激發細胞凋亡過程，B正確；用某種藥物來抑制CED 9基因的表達，則CED 9對CED 4的抑制作用減弱，進而促進了CED 3的生成，促進了細胞凋亡，因而細胞凋亡過程可能會加速，C錯誤；在嚴重病理性刺激下，細胞正常代謝中斷引起的細胞死亡是不正常的死亡，對機體有害，不屬于細胞凋亡，D錯誤。]
13．(2023·廣東廣州聯考)研究發現，內皮素能促進黑色素細胞的增殖，從而促進黑色素的產生，使黑色素急劇增加；內皮素拮抗劑可以競爭黑色素細胞膜上的受體，使內皮素失去作用，消除內皮素所帶來的負面影響。這為美白祛斑產品的開發提供了一種新的思路。下列相關敘述正確的是(　　)
A．黑色素細胞內黑色素積累增多，進而出現皮膚色斑和老年斑
B．內皮素對黑色素細胞的調節作用體現了細胞膜信息交流的功能
C．內皮素拮抗劑與受體結合后，也能促進黑色素細胞產生黑色素
D．控制內皮素、內皮素受體的基因只在黑色素細胞中選擇性表達
B　[皮膚上會長出“老年斑”主要與衰老細胞中的褐色素積累有關，A錯誤；內皮素只有與細胞膜上相應的受體結合后才能發揮作用，細胞膜上的受體識別相應的信號分子并與相應的信號分子結合從而完成信息傳遞的過程，屬于細胞膜的信息交流功能，B正確；內皮素拮抗劑可以競爭黑色素細胞膜上的受體，使內皮素失去作用，內皮素能促進黑色素細胞的增殖，從而促進黑色素的產生，故內皮素拮抗劑抑制黑色素的產生，C錯誤；控制內皮素受體的基因只在黑色素細胞中選擇性表達，但控制內皮素的基因在相應的內分泌細胞中選擇性表達，D錯誤。]
14．(2022·山東濰坊一模)線粒體對缺氧敏感，高海拔低氧可引起線粒體氧化應激平衡失調，嚴重低氧可導致細胞死亡。研究人員以雄性健康大鼠為材料，采用低壓艙模擬不同海拔低氧的方法研究低氧環境下細胞的適應性功能改變。
(1)大鼠有氧呼吸過程中，O2在____________(填寫具體場所)參與反應，該階段釋放出的能量將轉化為________________________。
(2)當細胞中O2含量低時，受損線粒體代謝中會產生更多的活性氧等自由基，自由基對細胞的損害主要表現在__________________________________________
_____________________________________________________________________
(至少答出兩個方面)。
(3)將大鼠細胞分別用常氧(甲)、適度低氧(乙)和嚴重低氧(丙)處理24 h后，三類細胞受損線粒體的自噬情況如圖1所示；三類細胞經3 甲基腺嘌呤(自噬抑制劑)處理相同時間后細胞內活性氧含量情況如圖2所示。
圖1
圖2
①受損線粒體可經自噬途徑被細胞中的________(結構)降解，激烈的自噬可能誘導細胞發生____________現象。
②綜合分析圖1、圖2結果，可推測適度低氧能___________________________
_____________________________________________________________________。
(4)模擬實驗發現，大鼠暴露到5 000～7 000米海拔10天，心肌細胞中線粒體的DNA和RNA合成顯著增加。請從線粒體的角度推測低氧下心肌細胞內發生的適應性改變有哪些？___________________________(答出兩條)。
[解析]　(1)在人體細胞呼吸過程中，O2參與有氧呼吸的第三階段，其場所是線粒體內膜；在有氧呼吸第三階段，釋放出的能量將轉化為熱能(大部分)和ATP中的化學能(少部分)。
(2)細胞代謝過程中會產生自由基，其攻擊和破壞細胞內各種執行正常功能的生物分子，當自由基攻擊生物膜的組成成分磷脂分子時，產物同樣是自由基，這些新產生的自由基又會去攻擊別的分子，由此引發雪崩式的反應，損傷生物膜結構與功能；此外，自由基還會攻擊DNA，可能引起基因突變；攻擊蛋白質，使蛋白質活性降低，導致細胞衰老。
(3)①溶酶體是細胞的“消化車間”，內部含有多種水解酶，能分解衰老、損傷的細胞器，損傷的線粒體可通過線粒體自噬途徑，被細胞中的溶酶體降解；激烈的細胞自噬可能誘導細胞發生細胞凋亡現象。
②分析圖1可知，與甲組(常氧)和丙組(嚴重低氧)相比，乙組(適度低氧)細胞內線粒體自噬情況相對值最高；分析圖2可知，用自噬抑制劑處理后，各組的活性氧含量均有所升高，且乙組與對照組活性氧的差值最大，故可推測適度低氧可促進受損線粒體自噬，使細胞的活性氧減少。
(4)綜合上述信息可知，大鼠暴露到5 000～7 000米海拔10天，低氧條件下心肌細胞中線粒體的DNA和RNA合成顯著增加，推測低氧可能促進相關基因的表達，導致線粒體數目增加，線粒體中與有氧呼吸相關的酶數量增加，以適應低氧環境。
[答案]　(1)線粒體內膜　熱能和ATP中的化學能　(2)攻擊生物膜，損傷生物膜結構與功能；攻擊DNA，可能引起基因突變；攻擊蛋白質，使蛋白質活性降低　(3)溶酶體　細胞凋亡　促進受損線粒體自噬，使細胞的活性氧減少　(4)線粒體數目增加；線粒體中有氧呼吸酶數量增加

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