2022届高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第12讲细胞的分化衰老和死亡学案新人教版

这是一份2022届高考生物一轮复习第4单元细胞的生命历程第12讲细胞的分化衰老和死亡学案新人教版，共18页。学案主要包含了细胞的分化和细胞的全能性，细胞的衰老和死亡等内容，欢迎下载使用。


必备知识固本夯基
一、细胞的分化和细胞的全能性
1.细胞分化
(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,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
② :是生物界普遍存在的生命现象。
(3)实质
在个体发育过程中,不同种类的细胞中 的表达情况不同,即基因的 。
(4)意义
①是生物 的基础。
②使多细胞生物体中的细胞趋向 ,有利于提高生物体各种 的效率。
2.细胞的全能性
3.干细胞
二、细胞的衰老和死亡
1.细胞衰老
(1)细胞衰老的特征
①代谢变化
②细胞 ,体积变小; 体积增大, 内折, 收缩、染色 。
(2)细胞衰老的原因
① 学说:自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。如:生物膜的 、DNA和蛋白质等。
② 学说: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,截短的部分逐渐向内延伸,导致正常基因的 受到损伤,使细胞活动渐趋异常。
(3)细胞衰老与个体衰老的关系
2.细胞死亡
(1)细胞凋亡
①概念:由 所决定的细胞自动结束生命的过程。
②类型个体发育中细胞的自动死亡成熟生物体中细胞的 被病原体感染的细胞的清除
③意义保证多细胞生物体完成正常发育维持内部环境的 抵御外界各种因素的干扰
(2)细胞坏死:在种种不利因素影响下,如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞 。
概念检测
1.基于对细胞分化和细胞全能性的理解,判断下列表述是否正确。
(1)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。( )
(2)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因,故可以产生胰岛素而不能产生抗体。( )
(3)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。( )
(4)克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。( )
(5)利用胚胎干细胞分化成生物体的其他各种细胞,体现了细胞的全能性。( )
2.基于对细胞衰老和死亡的理解,判断下列表述是否正确。
(1)细胞凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程。( )
(2)细胞衰老时,其细胞膜的通透性会发生改变。( )
(3)细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞坏死。( )
(4)细胞衰老与细胞中的自由基和端粒变化有关。( )
(5)细胞坏死和细胞凋亡都是细胞的死亡,对生物体的生命活动都是有害的。( )
教材拓展
(人教版必修1P121“与社会的联系”)为什么可利用干细胞培养来修复受到损伤的组织、器官?
核心考点能力提升
考点一 细胞的分化和细胞的全能性
合作探究
探究细胞分化的实质和特点
(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
(2)下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
①在所有细胞中均表达的基因称为管家基因,在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。上述基因属于管家基因的是 ,属于奢侈基因的是 。
②这三种细胞是否包括红细胞?细胞A、B分别是什么细胞?
③若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子,则其杂交带状况如何?若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA,其杂交带状况如何?
归纳总结细胞分化的三个关键点
(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。
考向突破
考向1 细胞分化的实质和特点
1.(2020山东济南三模)早期人们推测细胞分化的本质是基因发生了选择性的丢失。为了研究该问题,科学家设计了如下实验:将鸡的核糖体蛋白基因、卵清蛋白基因、β珠蛋白基因、胰岛素基因制备成探针,分别去检测鸡的输卵管细胞、成红细胞、胰岛B细胞中的DNA和RNA,检测结果如下表。细胞中可表达的基因一种是管家基因,在所有细胞中都表达,其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的;另一种是奢侈基因,只在某类细胞中特异性表达,其表达产物赋予细胞特异的形态、结构和功能。下列叙述错误的是( )
注:“+”表示出现杂交带,“-”表示未出现杂交带
A.表中DNA分子杂交和分子杂交均遵循碱基互补配对原则
B.据表可知核糖体蛋白基因属于管家基因,胰岛素基因属于奢侈基因
C.鸡成红细胞成熟以后将检测不到卵清蛋白基因、胰岛素基因
D.输卵管细胞中β珠蛋白基因和胰岛素基因未表达也并未发生丢失,说明细胞分化的本质是基因选择性表达
方法技巧“四看法”判断细胞分化
2.(2020山东潍坊二模)最新研究表明,决定细胞“命运”的内因是基因的选择性表达,而外因是细胞信号的特异性组合。下图为部分信号决定细胞“命运”的示意图,图中字母分别代表不同的胞外信号。下列说法正确的是( )
A.只要有胞外信号b和e,细胞就一定会进行分裂
B.对于癌细胞而言,胞外信号a~e可能会持续起作用
C.只有胞外信号f和g能诱导细胞内的基因选择性表达
D.图中细胞凋亡无胞外信号作用,说明细胞凋亡不受机体调控
考向2 细胞的全能性和干细胞
3.(2020山东枣庄二模)间充质干细胞(MSC)最初在骨髓中发现,是一类具有自我更新和多向分化能力的细胞。下列叙述错误的是( )
A.MSC在增殖时核膜与核仁可以周期性地消失和重建
B.MSC能完成多向分化的根本原因是遗传信息的执行情况不同
C.MSC是一类不具有凋亡基因的多能干细胞
D.MSC中原癌基因和抑癌基因发生突变会使其变成癌细胞
考点二 细胞的衰老和死亡
合作探究
探究细胞分裂、分化、衰老、凋亡的关系
下图是细胞分裂、分化、衰老及凋亡等图形信息,据图回答下列问题。
(1)经过a、b过程,一个细胞分成两个细胞,这是 。
(2)c过程中细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异,这叫细胞的分化。细胞分化的结果是产生了组织, 分别属于不同的组织。
(3)d、e过程分别为细胞的 。
整合提升细胞各生命历程间的关系
考向突破
考向 细胞的衰老和死亡
1.(2021年1月辽宁适应性测试)下列有关多细胞生物体的细胞生命历程的叙述,正确的是( )
A.细胞增殖过程中会发生DNA复制
B.成熟的生物体内不存在细胞分化现象
C.衰老的细胞中细胞核与细胞质体积比变小
D.正在发育的生物体内不会发生细胞凋亡
2.(2019全国Ⅰ)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.细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程,属于细胞坏死
3.(2020山东青岛三模)脊椎动物在胚胎发育过程中产生了过量的运动神经元,它们彼此竞争靶细胞(如肌肉细胞)分泌的神经生长因子。只有接受了足量神经生长因子的神经元才能生存,并与靶细胞建立链接,其他的则发生凋亡。下列有关叙述正确的是( )。
A.脊椎动物细胞的凋亡仅发生在胚胎发育的各个时期
B.神经元的凋亡是不受内外环境影响的细胞程序性死亡
C.凋亡后的神经细胞被吞噬细胞清除的过程属于体液免疫
D.神经元与靶细胞间可通过化学信号进行双向的信息传递
归纳总结细胞凋亡和细胞坏死的区别
(1)从方式看主动结束生命活动⇒细胞凋亡被动结束生命活动⇒细胞坏死
(2)从结果看对生物体是有利的⇒细胞凋亡对生物体是有害的⇒细胞坏死
学科素养达成评价
情境探究 细胞周期阻断
一般培养条件下,群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡,常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时相,这就是细胞同步化技术。选用DNA合成抑制剂可以抑制S期细胞DNA合成而不影响其他细胞周期运转,最终可将细胞群体阻断在G1/S期交界处。将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期,可以抑制细胞增殖,达到治疗癌症的目的。一些抑制微管聚合的药物,因能抑制有丝分裂装置的形成和功能行使,可将细胞阻断在有丝分裂中期,最终使细胞同步于M期。常用的药物有秋水仙素和秋水仙酰胺等。
(1)用秋水仙素处理西瓜的幼苗,能不能导致基因突变的产生?原因是什么?
(2)秋水仙素处理后,最终得到的细胞每条染色质能否含有2个DNA分子?原因是什么?
(3)用秋水仙素加倍曼陀罗等植物的染色体数获得成功以后,能不能使细胞有多个细胞核?原因是什么?
(4)用秋水仙素处理西瓜的幼苗芽尖,能不能导致芽尖正在分裂的细胞染色体都加倍?原因是什么?
【情境应用】
1.如图表示用胸苷(TdR)双阻断法使细胞周期同步化,其中①表示正常的细胞周期,G1、S、G2、M期依次分别为10 h、7 h、3.5 h、1.5 h;②表示经第一次阻断,细胞都停留在S期;③表示洗去TdR恢复正常的细胞周期;④表示经第二次阻断,细胞均停留在G1/S交界处。下列说法正确的是( )
A.实验中需要对细胞解离、漂洗、染色、制片,以便于显微镜下观察
B.胸苷(TdR)很可能是通过阻碍核糖体与mRNA结合发挥作用的
C.第二次阻断应该在第一次洗去TdR之后的7 h到15 h之间
D.若改用秋水仙素处理,则细胞会停留在G2/M交界处
2.细胞周期检验点是细胞周期调控的一种机制,当细胞周期中某一节点出现“异常事件”,调节机制就被激活,排除“故障”或使细胞周期中断。如G2期末检验点主要检测复制后的DNA是否损伤,细胞中合成的物质是否够多,细胞的体积是否足够大;纺锤体组装检验点(SAC)能够检查纺锤体是否正确组装,纺锤丝是否正确连接在染色体的着丝粒上。下列相关叙述不正确的是( )
A.G2期末检验通过后,说明具备分裂条件,细胞将进入分裂期
B.SAC检验未通过,细胞将停留在染色体数目暂时加倍的状态
C.细胞周期检验点往往与相应的分子修复机制共同作用
D.有的细胞可能因某些原因暂时脱离细胞周期,不进行增殖
3.(2020江苏)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如下图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题。
(1)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是 。
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过 ,保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否 (填序号:①损伤和修复、②完成复制);检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂的检验点是 。
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关,癌细胞的主要特征是 。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点 ,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙碱抑制 的形成,主要激活检验点 ,使癌细胞停滞于中期。
第12讲 细胞的分化、
衰老和死亡
必备知识·固本夯基
一、1.(1)一个或一种 稳定性差异 (2)持久性 普遍性 (3)遗传信息 选择性表达 (4)个体发育 专门化 生理功能
2.完整有机体 各种细胞 全套基因 细胞 细胞核 离体 受精卵 体细胞 低 高
3.分裂和分化
二、1.(1)水分 酶的活性 色素 萎缩 细胞核 核膜 染色质 加深 (2)自由基 磷脂分子 端粒 DNA序列 (3)单 多
2.(1)基因 自然更新 稳定 (2)损伤和死亡
【概念检测】
1.(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√
2.(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)×
【教材拓展】
提示因为干细胞具有分裂和分化能力,可以培养并分化成组织或器官。
核心考点·能力提升
考点一
【合作探究】
探究
(1)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。
(2)①提示a b、c、d
②提示在这三种细胞中血红蛋白基因均不能表达,因此这三种细胞不包括红细胞;A细胞可产生胰岛素,应为胰岛B细胞;B细胞可产生生长激素,应为垂体细胞。
③提示A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因,但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA,故用胰岛素基因作探针,三类细胞均可形成杂交带,但改为检测胰岛素基因的mRNA,则只有A细胞能产生杂交带。
【考向突破】
1.C DNA分子杂交与分子杂交的原理均是碱基互补配对,A项正确;据表可知,核糖体蛋白基因在三种细胞中均可表达,为管家基因,胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,为奢侈基因,B项正确;鸡不属于哺乳动物,其红细胞成熟后依然可检测到卵清蛋白基因和胰岛素基因,C项错误;输卵管细胞中β珠蛋白基因和胰岛素基因未表达,但依然可检测到基因存在,说明未丢失,细胞分化的实质是基因选择性表达,D项正确。
2.B 细胞分裂需要胞外信号a、b、c、d和e共同存在,A项错误;癌细胞无限增殖,对于癌细胞而言,胞外信号a~e可能会持续起作用,B项正确;诱导细胞内的基因选择性表达需要胞外信号a、b、c、f和g共同存在,C项错误;图中细胞凋亡无胞外信号作用,说明细胞凋亡是基因控制的主动死亡,受机体调控,D项错误。
3.C MSC通过有丝分裂的方式自我更新,在增殖时核膜与核仁可以周期性地消失和重建,A项正确;MSC有多向分化的能力,是一种多能干细胞,细胞分化的根本原因是遗传信息的执行情况不同,B项正确;MSC具有凋亡基因,因此它是一类具有凋亡基因的多能干细胞,C项错误;细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变所致,因此MSC中原癌基因和抑癌基因发生突变会使其变成癌细胞,D项正确。
考点二
【合作探究】
探究
(1)提示细胞的分裂
(2)提示④⑤⑥⑦
(3)提示衰老与凋亡
【考向突破】
1.A 细胞增殖过程中,在间期会发生DNA复制,A项正确;细胞分化发生在整个生命进程中,故成熟的生物体内也存在细胞分化现象,B项错误;衰老的细胞的细胞体积减小,细胞核体积增大,故细胞核与细胞质体积比变大,C项错误;正在发育的生物体内也会发生细胞凋亡,如胎儿手的发育过程中存在细胞凋亡,D项错误。
2.B 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,在正在发育及发育成熟的人体中都有凋亡的细胞。胎儿手的发育过程中,五个手指最初是愈合在一起的,后来随着指间的细胞自动死亡,才发育为成形的手指,A项错误。在成熟的生物体中,细胞的自然更新、被病原体感染细胞的清除都是通过细胞凋亡完成的,B项正确,C项错误。细胞坏死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,作为细胞自然生理过程的细胞凋亡不属于细胞坏死,D项错误。
3.D 脊椎动物细胞凋亡发生在个体发育的各个时期,A项错误;神经元凋亡受基因的控制,也受环境的影响,B项错误;凋亡后的神经细胞被吞噬细胞清除的过程属于非特异性免疫,C项错误;神经元与靶细胞间可通过化学信号(神经生长因子及神经递质)进行双向的信息传递,D项正确。
学科素养达成评价
情境探究(1)提示能。秋水仙素是化学物质,可能诱导细胞发生基因突变。
(2)提示不能。秋水仙素抑制纺锤丝的形成,但没有抑制染色体着丝粒的分裂,所以最终得到的细胞每条染色质将有1个DNA分子。
(3)提示不能。用秋水仙素处理可以获得多倍体植物,但细胞内只有1个细胞核。
(4)提示不能。用秋水仙素处理西瓜的幼苗芽尖,只有部分细胞染色体数目加倍。
【情境应用】1.C 该实验过程中细胞需要保持活性,故不能对细胞进行解离,A项错误;胸苷可能是通过阻碍DNA复制发挥作用的,它是合成DNA的原料之一,B项错误;第二次阻断应该等S期的细胞全部离开S期,否则还会有细胞滞留在S期,故至少要7h,且时间不能大于15h,因为要防止走在最前面的细胞又一次抢先进入新的S期,C项正确;若改用秋水仙素处理,则细胞分裂过程中纺锤丝无法形成,细胞会停留在M期,D项错误。
2.B 细胞周期的顺序是G1→S→G2→M,G2期正常后,细胞将进入分裂期,A项正确;纺锤体的形成是在有丝分裂的前期,纺锤体组装检验点(SAC)能够检查纺锤体是否正确组装,若SAC检验未通过,细胞将停留在分裂前期,而染色体数目加倍是在分裂的后期,B项错误;根据题干信息“当细胞周期中某一节点出现‘异常事件’,调节机制就被激活,排除‘故障’或使细胞周期中断”可知,细胞周期检验点往往与相应的分子修复机制共同作用,C项正确;有的细胞可能因某些原因暂时脱离细胞周期,不进行增殖,如B细胞,但当受到抗原刺激时,可以继续进行细胞增殖,D项正确。
3.答案(1)染色体数不变,核DNA数加倍 (2)染色体正确复制和平均分配 ①② 检验点5 (3)细胞无限增殖 2 纺锤体 4
解析(1)细胞分裂间期的G1期,主要是合成DNA复制所需要的蛋白质以及核糖体的增生。S期主要是发生DNA的复制,DNA数加倍;G2期合成M期所必需的一些蛋白质,所以与G1期相比,G2期细胞中染色体数不变,核DNA数加倍。(2)细胞有丝分裂的意义是通过染色体正确复制和平均分配,保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。检验点1检验G1期染色体是否正常,若有损伤是否进行了修复,检验点2检验是否在S期完成了DNA复制。检验点5检验在细胞分裂末期,分离的染色体是否正确到达细胞两极。(3)癌细胞的主要特征是细胞无限增殖。DNA的合成发生在细胞分裂间期的S期,DNA合成阻断法是用药物特异性抑制DNA的合成,激活检验点2,使癌细胞停滞在S期;秋水仙碱能抑制细胞分裂前期纺锤体的形成,主要激活检验点4,使癌细胞停滞于中期。
探 针
DNA检测结果
RNA检测结果
输卵管
细胞
成红
细胞
胰岛B
细胞
输卵管
细胞
成红
细胞
胰岛B
细胞
核糖体蛋白基因
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卵清蛋白基因
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β珠蛋白基因
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胰岛素基因
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实验方法
DNA分子杂交
分子杂交