2024届苏教版高考生物一轮复习细胞的分化、衰老和死亡学案

第5课时　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的分化，形成了复杂得多细胞生物体。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　细胞的分化与全能性

1．细胞分化的概念、特点和原因

(1)下图是生物个体发育中的相关过程示意图，请据图回答下列问题：

①图中A、B分别表示什么过程？

提示　细胞分裂(增殖)、细胞分化。

②什么是细胞分化？

提示　在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，称为细胞分化。

(2)科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如表所示。

说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。

①这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？

提示　有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成，因此这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。

②3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β­珠蛋白基因、胰岛素基因，但每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？

提示　这一事实说明，基因的表达存在选择性。

③核糖体蛋白基因是否发生了选择性表达？

提示　核糖体蛋白基因在所有的细胞中均表达，未发生选择性表达。

归纳总结　细胞分化的概念、特点和原因

2．区分细胞分化的关键点

(1)分化细胞表达的基因

(2)细胞分化的“变”与“不变”

3．细胞的全能性

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，接受抗原刺激后仍可再分裂。

(3)分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。

4．干细胞

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。

考向一　细胞分化的实质、特点和意义分析

1．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

答案　C

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．(2023·江苏连云港高三模拟)下图为人体内部分细胞分化过程，下列说法正确的是(　　)

A．红细胞是通过无丝分裂产生的，不发生DNA的复制

B．上述细胞中，造血干细胞的分化程度最低

C．人体内神经干细胞分化成神经细胞的过程不可逆

D．皮肤干细胞分化成皮肤细胞的过程中遗传物质发生改变

答案　C

解析　分析题图可知，人的红细胞是由造血干细胞分化而来，人的成熟红细胞无细胞核和线粒体，不含DNA，A错误；上述细胞中，胚胎干细胞的分化程度最低，B错误；自然状态下，细胞分化是不可逆的，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不发生改变，D错误。

考向二　细胞的全能性和干细胞

3．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　)

A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因

B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性

C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变

D．将紫色糯性玉米种子培育成植株，反映了植物种子具有全能性

答案　B

解析　细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套遗传信息，而配子也具有这样的全套基因，因此同样具有全能性，A项错误；植物体内某些细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C项错误；种子属于植物的器官，种子发育成植株是个体正常发育的过程，不能反映全能性，D项错误。

4．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

答案　C

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。

考点二　细胞的衰老与死亡

1．细胞衰老

(1)特征

请分析下列现象，回答相关问题：

a．老年人皮肤皱缩；b.衰老细胞代谢速率减慢；c.老年人的头发会变白；d.老年人的皮肤上会长“老年斑”；e.衰老细胞的细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。

①老年人皮肤皱缩与皮肤细胞衰老过程中的什么物质含量减少有关？

提示　水。

②衰老细胞代谢减慢的原因有哪些？

提示　水分减少；多种酶活性下降；细胞质膜通透性改变，物质运输功能降低；呼吸速率减慢。

③老年人头发变白的原因是什么？

提示　毛囊细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少。

④老年人皮肤上长“老年斑”的原因是什么？

提示　衰老细胞中色素积累。

⑤衰老细胞内DNA复制和转录都会受到影响，原因是什么？

提示　染色质收缩，DNA不能解旋。

归纳总结　细胞衰老的特征

(2)原因

①自由基学说

②端粒学说

(3)细胞衰老和个体衰老的关系

年龄因素与细胞衰老的关系：①随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。②细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。

(4)细胞衰老的意义

细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。

2．细胞死亡

(1)源于必修1 P127～128：请结合资料比较细胞自噬和细胞凋亡

资料一：DNase酶和Caspase酶是细胞凋亡的两种关键酶，在凋亡诱导因子与细胞质膜受体结合后，通过细胞内信号转导激活凋亡相关基因。这两种酶一旦被激活，DNase酶能将DNA切割形成DNA片段，Caspase酶能将细胞内蛋白降解成多肽，导致细胞裂解形成凋亡小体，进而被吞噬细胞吞噬清除。

资料二：通俗地说，细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。在一定条件下，细胞可通过溶酶体的作用，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，其局部过程如图所示。

请比较二者的区别与联系：

区别：①形态学上的区别：凋亡会使细胞质膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡，包裹细胞质内的物质，然后与溶酶体融合消化掉内容物。

②生理意义上的区别：凋亡一定(填“一定”或“不一定”)引起细胞死亡；自噬不一定(填“一定”或“不一定”)引起细胞死亡。

联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。

(2)源于必修1 P128：同样是血细胞，白细胞和红细胞的功能不同，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。

考向一　细胞衰老与细胞死亡的分析

5．(2023·江苏高邮高三模拟)我国科学家筛选鉴定出能促进细胞衰老的基因——组蛋白乙酰转移酶编码基因kat7，研究表明，kat7基因失活会延缓细胞衰老，从而延长实验动物的寿命。下列说法正确的是(　　)

A．衰老的细胞中细胞核体积减小，染色质呈收缩状态

B．衰老细胞中呼吸酶的活性降低，组蛋白乙酰转移酶的活性升高

C．细胞正常的衰老和细胞坏死有利于机体更好地实现自我更新

D．通过转基因技术将kat7基因导入受体细胞并表达有助于治疗老年性痴呆

答案　B

解析　衰老细胞内细胞核体积增大，染色质收缩，染色加深，A错误；衰老细胞中呼吸酶的活性降低，呼吸速率减慢，据题意可知，组蛋白乙酰转移酶的活性升高，B正确；正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新，细胞坏死是指细胞在受到不利因素影响时死亡的现象，不是实现机体自我更新的途径，C错误；组蛋白乙酰转移酶编码基因kat7能促进细胞衰老，因此不能通过转基因技术治疗老年性痴呆，D错误。

6．(2023·江苏泰州高三模拟)下列与细胞凋亡有关的说法，正确的是(　　)

A．细胞被病原体感染后的死亡均属于细胞凋亡

B．人的成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达

C．凋亡细胞体积变大，线粒体数量减少，细胞核体积变小

D．在细胞凋亡时，细胞的内容物通常不会释放到内环境中

答案　D

解析　细胞被病原体感染后的死亡属于细胞坏死，A错误；人的红细胞成熟前，与凋亡有关的基因就已经表达，B错误；凋亡细胞的细胞核体积变大，C错误；细胞凋亡属于程序性死亡，细胞的内容物通常不会释放到内环境中，D正确。

7．细胞自噬是指细胞将自身受损、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。下图中的甲、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

答案　C

解析　分析题图可知：图中表示细胞自噬的三种方式，其中方式甲是溶酶体直接胞吞颗粒物；方式乙是先形成自吞小泡，自吞小泡再与溶酶体融合；方式丙为蛋白质与分子伴侣结合后通过溶酶体上的膜蛋白进入溶酶体。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；根据题干信息“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。

方法总结　判断细胞凋亡与细胞坏死的方法

考向二　细胞生命历程的综合分析

8. 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

答案　C

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。

9．(多选)脑缺血会造成局部脑神经细胞不可逆的损伤，甚至死亡。骨髓基质细胞是骨髓中的干细胞，经诱导可以生成心肌细胞、成骨细胞、神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实现对脑缺血引起的损伤神经细胞的结构与功能的修复和重建。下列相关叙述错误的是(　　)

A．脑缺血导致的局部脑神经细胞死亡属于细胞凋亡

B．骨髓基质细胞能够合成多种mRNA表明细胞已经分化

C．干细胞参与受损部位修复时，体内细胞同时发生着程序性死亡

D．干细胞与神经细胞形态、结构和功能不同的根本原因是遗传信息表达不同

答案　AB

解析　脑缺血导致的局部脑神经细胞死亡，属于细胞坏死，A错误；增殖和分化的细胞中都能合成多种mRNA，因此存在多种mRNA不能说明细胞已经分化，B错误。

1．(2022·江苏，2)下列关于细胞生命历程的叙述正确的是(　　)

A．胚胎干细胞的未分化细胞，不进行基因选择性表达

B．成人脑神经细胞衰老前后，代谢速率和增殖速率都由快变慢

C．刚出生不久的婴儿体内也会有许多细胞发生凋亡

D．只有癌细胞中能同时发现突变的原癌基因和抑癌基因

答案　C

解析　胚胎干细胞为未分化细胞，但是也会进行基因的选择性表达，A错误；细胞衰老会引起代谢速率变慢，但是如果一个细胞不再进行细胞增殖，但是还没有衰老，那它的增殖速率在衰老前后就不会发生变化，B错误；细胞凋亡是生物体正常的生理现象，有利于个体的发育，刚出生不久的婴儿体内也会有许多细胞发生凋亡，C正确；原癌基因和抑癌基因同时发生突变，也不一定会发生细胞癌变，D错误。

2．(2022·浙江6月选考，4)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

答案　A

解析　细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，A正确；细胞凋亡贯穿于整个生命历程中，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。

3．(2021·江苏，2)下列关于人体细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)

A．组织细胞的更新包括细胞分裂、分化等过程

B．造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞

C．细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变

D．凋亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫

答案　A

解析　人体内组织细胞的更新包括组织细胞的产生和凋亡，新组织细胞的形成需要经过细胞分裂、分化等过程，A正确；造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成血细胞和淋巴细胞等，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不变，C错误；凋亡细胞被吞噬细胞清除属于非特异性免疫，D错误。

4．(2020·江苏，4)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

答案　C

解析　高度分化的细胞也可以进行增殖，如精原细胞等，A项错误；癌变细胞内已变异的基因也可以表达，使细胞表现出癌细胞的特征，B项错误；细胞凋亡是由基因控制的细胞编程性死亡，不是细胞坏死，D项错误。

5．(多选)(2018·江苏，23)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，下图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图。下列叙述错误的是(　　)

A．组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同

B．MSC不断增殖分化，所以比组织细胞更易衰老

C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡

D．不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞

答案　ABC

解析　组织细胞中的DNA与MSC中的相同，由于组织细胞和MSC中的基因进行选择性表达，所以两者的RNA不完全相同，A错误；细胞会随着分裂次数的增多而逐渐衰老，组织细胞是MSC分裂、分化后形成的，所以组织细胞更易衰老，B错误；组织细胞中凋亡基因表达，细胞才开始凋亡，C错误；MSC在不同诱导因素的作用下，可分化形成不同类型的细胞，D正确。

一、易错辨析

1．同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同(　×　)

2．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(　×　)

3．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(　×　)

4．成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化(　×　)

5．壁虎断尾后重新长出尾巴体现了细胞的全能性(　×　)

6．造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性(　×　)

7．细胞分化程度越高，其全能性一定越低(　×　)

8．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动(　×　)

9．被病原体感染后细胞的死亡属于细胞坏死(　√　)

10．被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡(　√　)

二、填空默写

1．(必修1 P124)细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞经分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程。

2．细胞的全能性：细胞分裂和分化后，仍然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。

3．(必修1 P128)细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，也常常被称为细胞程序性死亡。