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新高考生物一轮复习讲练课件：第13讲 细胞的分化、衰老和死亡（含解析）
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这是一份新高考生物一轮复习讲练课件：第13讲 细胞的分化、衰老和死亡（含解析），共53页。PPT课件主要包含了素养目标，强基础增分策略，多细胞，生命进程，分化后的状态，基因选择性表达，细胞的全能性，完整有机体，其他各种细胞，细胞核等内容，欢迎下载使用。
一、细胞的分化与细胞的全能性1.细胞分化(1)概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在 上发生稳定性差异的过程。 (2)特点
形态、结构和生理功能
(3)分化细胞表达的基因
(5)实质:细胞中 的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中 。
遗传信息的表达情况不同
形成完整个体所需的全套基因
3.干细胞的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。 旁栏边角(必修1,第122页,“拓展应用2”改编)利用干细胞的分离和体外培养在体外培育出组织和器官,并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗,将干细胞体外培育出组织和器官的过程 (填“是”或“否”)体现了体细胞的全能性,理由是 。
提示 是 细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,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,将干细胞体外培育出组织和器官能体现细胞的全能性
易错辨析基于对细胞的分化与细胞的全能性的理解,判断下列表述是否正确。(1)同一人体内的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。( )(2)肌细胞与红细胞中的基因、mRNA、蛋白质均不同。( )(3)非洲爪蟾肠上皮细胞核移植实验证明了动物体细胞具有全能性。( )(4)利用植物组织培养技术快速繁殖花卉、蔬菜的原理是植物体细胞的全能性。( )(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)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。( )
二、细胞的衰老、死亡1.细胞衰老(1)细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。(2)细胞衰老的特征①代谢的变化
②细胞核的变化:体积 ,核膜内折,染色质 ,染色加深。
(3)细胞衰老的原因
损伤生物膜、攻击DNA、
DNA-蛋白质复合体
正常基因的DNA序列
(4)个体衰老与细胞衰老的关系
3.细胞坏死的概念:指在种种 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 引起的细胞损伤和死亡。 旁栏边角(必修1,第127页,“思维训练”改编)有人认为“细胞寿命与细胞分裂能力之间有明显对应关系——寿命越短的细胞,其分裂能力一定越强”,你认为题表数据是否支持上述观点?请分析说明。
提示 不支持。表中数据显示,细胞的寿命与分裂能力无明显对应关系。寿命短的细胞不一定能分裂(如白细胞),寿命长的细胞也可能分裂(如平滑肌细胞)。
易错辨析基于对细胞的衰老、死亡的理解,判断下列表述是否正确。(1)自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老。( )(2)衰老细胞内染色质收缩、染色加深,这样会影响DNA复制和转录。( )(3)正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。( )(4)细胞凋亡受基因调控,不利于个体生长发育。( )(5)蝌蚪尾的消失、被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。( )
考向探究考向1细胞分化的理解与分析1.人体的各种细胞都是从一个受精卵分裂分化而来。下列关于卵原细胞与肝细胞的叙述,正确的是( )A.卵原细胞只进行减数分裂,肝细胞只进行有丝分裂B.肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上,因此肝炎可遗传C.卵原细胞与肝细胞含有的DNA和RNA分子相同,蛋白质不完全相同D.卵原细胞与肝细胞的基因组相同,基因的表达具有差异
答案 D 解析 卵原细胞是特殊的体细胞,可以进行有丝分裂,也可以进行减数分裂,A项错误;肝炎是传染病,不是遗传病,B项错误;卵原细胞和肝细胞含有的DNA基本相同,但RNA和蛋白质差别较大,C项错误;卵原细胞和肝细胞都是体细胞,都来自受精卵,所以卵原细胞和肝细胞的基因组相同,基因表达具有差异,D项正确。
2.(2022山东)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体,该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后,目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶,调控细胞内a-酮戊二酸的含量,从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是( )A.α-酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用B.α-酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞分化C.抑制L基因表达可降低细胞内α-酮戊二酸的含量D.目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能
答案 C 解析 α-酮戊二酸合成酶是蛋白质,其降解产物是氨基酸,可以被细胞重新利用,A项正确;根据题干信息推理,α-酮戊二酸含量减少,有利于干细胞的分化,因此,α-酮戊二酸含量增加不利于干细胞分化,B项正确;抑制L基因表达后,α-酮戊二酸合成酶的降解会减少,因此α-酮戊二酸的含量会增加,C项错误;目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输功能,D项正确。
考向2细胞全能性与干细胞的理解3.(2020海南)下列关于人体造血干细胞的叙述,错误的是( )A.造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度高B.造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟C.造血干细胞可不断增殖和分化,捐献造血干细胞不影响人体健康D.造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
答案 B 解析 造血干细胞可以分化成红细胞、白细胞和血小板,胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞,所以造血干细胞分化程度更高,A项正确;造血干细胞分化产生的T细胞在胸腺中发育成熟,B细胞在骨髓中成熟,B项错误;骨髓中的造血干细胞可不断增殖和分化,捐献后可以由分裂得到补充,所以捐献造血干细胞不影响人体健康,C项正确;造血干细胞移植可以取代白血病患者病变的造血干细胞,是治疗白血病的有效手段,D项正确。
方法突破1.细胞分化的实质
在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的执行情况不同,即基因的选择性表达。
2.细胞分化的两个关键点(1)细胞分化的标志
(2)细胞分化的“改变”与“不变”
3.细胞分化与全能性的比较
考向探究考向1细胞衰老的特征与原因1.(2022山东聊城、泰安联考)人体细胞中的染色体DNA会随着复制次数的增加而逐渐缩短。在原始生殖细胞和癌细胞中有一定量的端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体),能够将变短的DNA末端重新加长,其作用机理如下图所示。下列相关叙述错误的是( )A.抑制端粒酶的作用可抑制癌细胞增殖B.端粒酶作用的实质是催化逆转录过程C.人体除了生殖细胞以外的其他细胞不含端粒酶基因D.染色体DNA缩短可影响细胞的正常代谢而促使细胞衰老
答案 C 解析 在原始生殖细胞和癌细胞中存在端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体),能够将变短的DNA末端重新加长,使得癌细胞能无限增殖,则抑制端粒酶的作用可使得癌细胞衰老,进而抑制癌细胞增殖,A项正确;根据图示信息,端粒酶能以RNA为模板合成DNA,即能催化逆转录过程,B项正确;人体原始生殖细胞、癌细胞和其他细胞都含端粒酶基因,但由于基因的选择性表达,使原始生殖细胞和癌细胞中含有一定量的端粒酶,C项错误;端粒学说认为人体细胞衰老的原因是染色体DNA会随着复制次数增加而逐渐缩短,进而影响细胞的正常代谢而促使细胞衰老,D项正确。
考向2细胞的死亡2.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
答案 B 解析 细胞凋亡是细胞编程性死亡,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,5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.(2022广东)研究表明,激活某种蛋白激酶PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是( )A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
答案 D 解析 细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。细胞凋亡是不可逆的,细胞凋亡后其功能不可恢复,A项错误;细胞凋亡也称细胞编程性死亡,B项错误;根据定义可知,细胞凋亡过程受基因控制,C项错误;PKR激活剂可激活蛋白激酶PKR,从而诱导被病毒感染的细胞发生凋亡,因此可作为潜在的抗病毒药物加以研究,D项正确。
方法突破1.细胞分化、衰老、凋亡与坏死的比较
2.细胞各生命历程间的内在关系
细胞凋亡知识必备1.细胞凋亡的过程细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段:接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化→进入连续反应过程。细胞凋亡的生化改变不仅仅是DNA的有控降解,在细胞凋亡的过程中往往还有新的基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。如TFAR-19就是在细胞凋亡时高表达的一种分子,再如在糖皮质激素诱导鼠胸腺细胞凋亡过程中,加入RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂即能抑制细胞凋亡的发生。
2.细胞凋亡的意义细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育。在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程。
3.细胞凋亡的应用举例胸腺细胞成熟过程中的凋亡:胸腺细胞经过一系列的发育过程而成为各种类型的免疫活性细胞。在这一发展过程中,涉及了一系列的阳性细胞选择和阴性细胞选择过程。以形成CD4+的T淋巴细胞亚型及CD8+的T淋巴细胞亚型。同时,对识别自身抗原的T细胞克隆进行选择性地消除,其细胞克隆死亡的机制主要是通过程序性细胞死亡。因此,正常的免疫系统发育的结局,既形成了有免疫活性的淋巴细胞,又产生了对自身抗原的免疫耐受。耐受机制的形成,主要靠识别自身抗原的T淋巴细胞克隆的程序性细胞死亡机制的活化。
专项突破典例.(2022北京)为研究毒品海洛因的危害,将受孕7 d的大鼠按下表随机分组进行实验,结果如下。
以下分析不合理的是( )A.低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育B.海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡C.对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡D.结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险
答案 C 解析 据表分析,低剂量组的脑畸形胚胎比例为33%,与对照组(0)相比明显升高,故低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育,A项正确;BaX为脑中促凋亡蛋白,分析表格数据可知,与对照组相比,海洛因处理组的Bax含量升高,故海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡,B项正确;细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡,是一种正常的生理现象,且据表可知,对照组的Bax含量为6.7 μg/L,故对照组胚胎的发育过程中也会出现细胞凋亡,C项错误;据表格数据可知,海洛因处理组的活胚胎比例降低,脑畸形胚胎比例和Bax均升高,故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险,D项正确。
专项训练1.(2022山东菏泽一模)科学研究发现,4种基因控制着某种线虫细胞凋亡的启动,4种基因的表达产物EGL-1、CED-9、CED-4、CED-3之间的关系如下图。以下相关说法错误的是( )A.调控该种线虫细胞凋亡全过程的基因应该多于4种B.正常情况下,发生凋亡的细胞内EGL-1、CED-3的含量增加C.若CED-4基因发生突变而不能表达,细胞凋亡过程会受很大影响D.若CED-9基因发生突变而不能表达,则不会引起细胞凋亡
答案 D 解析 由题图可知,4种基因控制着某种线虫细胞凋亡的启动,而凋亡过程也是细胞内基因选择性表达的过程,因此调控该线虫细胞凋亡全过程的基因应该多于4种,A项正确;正常情况下,发生凋亡的细胞内EGL-1解除了CED-9对CED-4的抑制,使CED-4、CED-3大量表达从而启动凋亡,因此细胞内EGL-1、CED-3的含量增加,B项正确;若CED-4基因发生突变而不能表达,会影响CED-3基因的正常表达,进而影响细胞凋亡过程的启动,C项正确;CED-9起抑制作用,若CED-9基因发生突变而不能表达,会使CED-4基因正常表达进而启动细胞凋亡,D项错误。
2.(2022山东省实验中学一模)在胚胎发育期间,秀丽新小杆线虫有1 090个体细胞,但在发育过程中有131个体细胞程序性死亡。细胞程序性死亡与4组共15个基因共同作用有关,如下图所示。
遗传学研究发现:ced-3、ced-4、ced-9这3个基因在所有131个程序性死亡的细胞中都起作用,ced-9可阻断ced-3、ced-4的作用,防止细胞死亡;ced-3或ced-4突变体中,应该死去的131个细胞都活下来了;nuc-1突变体中,DNA裂解受阻,但细胞仍然死亡。根据以上信息,下列推断不合理的是( )A.健康细胞接受内外信号从而启动程序性死亡B.组1中2个基因对ced-9基因的开启与关闭具有调控作用C.ced-9与ced-3、ced-4在细胞程序性死亡中的作用是相互拮抗的D.ced-3、ced-4、nuc-1中任意1个基因发生突变都会导致细胞凋亡受阻
答案 D 解析 结合图示可以看出,在内、外相关信号的刺激下,健康细胞启动程序性死亡,A项正确;图中显示ces-2基因能阻断ces-1基因的开启,从而ced-9基因开启,可阻断ced-3基因、ced-4基因的作用,若ces-1基因开启,ced-9基因关闭,从而ced-3基因、ced-4基因开启,进而执行死亡程序,因此组1中2两个基因对ced-9基因的开启与关闭具有调控作用,B项正确;ced-9可阻断ced-3、ced-4的作用,防止细胞死亡;而ced-3、ced-4基因的作用是执行死亡程序,ced-9与ced-3、ced-4在细胞程序性死亡中的作用是相互拮抗的,C项正确;题意显示ced-3或ced-4突变体中,应该死去的131个细胞都活下来了,而nuc-1突变体中,DNA裂解受阻,但细胞仍然死亡,即nuc-1基因发生突变并未导致细胞凋亡受阻,D项错误。
3.(2022山东日照一模)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膜受体结合后,通过细胞内信号传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。下列分析错误的是( )A.Dnase酶和Caspase酶被激活,是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果B.吞噬细胞以胞吞方式吞噬凋亡小体并利用自身溶酶体中的水解酶将其水解C.通过抑制癌细胞中控制Caspase酶合成的相关基因的表达可以促进其凋亡D.癌细胞膜上的糖被减少可能导致其无法识别凋亡诱导因子而不能启动凋亡
答案 C 解析 由题意可知Dnase酶、Caspase酶被激活,导致细胞凋亡,细胞凋亡是基因的程序性表达,是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果,A项正确;吞噬细胞的溶酶体中含有大量的水解酶,能吞噬并水解凋亡小体,B项正确;Caspase酶合成的相关基因的表达导致细胞凋亡,通过抑制癌细胞中控制Caspase酶合成的相关基因的表达可以抑制其凋亡,C项错误;癌细胞结构改变,因为识别具有特异性,很可能无法识别凋亡诱导因子而不能启动凋亡程序,D项正确。
4.(2022山东青岛一模)秀丽隐杆线虫具有身体透明、细胞数量少、发育周期短等特点,在细胞凋亡的研究中发挥了极其重要的作用。雌雄同体型秀丽隐杆线虫从受精卵到发育成熟,共产生1 090个体细胞,其中131个细胞发生凋亡而被清除,最终成体共有959个体细胞。下图为苏尔斯顿揭示的秀丽隐杆线虫的细胞谱系(字母代表细胞谱系的分支;右侧框内代表AB分支中部分细胞的生命历程)。
下列分析错误的是( )A.EMS、P2、MS、P3等分支中,细胞中基因的执行情况不同B.131个细胞凋亡而被清除的过程发生在特定的时间和空间C.细胞“X”衰老后控制其凋亡的基因开始表达D.细胞凋亡是在信号分子作用下由基因决定的程序性死亡
一、细胞的分化与细胞的全能性1.细胞分化(1)概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在 上发生稳定性差异的过程。 (2)特点
形态、结构和生理功能
(3)分化细胞表达的基因
(5)实质:细胞中 的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中 。
遗传信息的表达情况不同
形成完整个体所需的全套基因
3.干细胞的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。 旁栏边角(必修1,第122页,“拓展应用2”改编)利用干细胞的分离和体外培养在体外培育出组织和器官,并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗,将干细胞体外培育出组织和器官的过程 (填“是”或“否”)体现了体细胞的全能性,理由是 。
提示 是 细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,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,将干细胞体外培育出组织和器官能体现细胞的全能性
易错辨析基于对细胞的分化与细胞的全能性的理解,判断下列表述是否正确。(1)同一人体内的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。( )(2)肌细胞与红细胞中的基因、mRNA、蛋白质均不同。( )(3)非洲爪蟾肠上皮细胞核移植实验证明了动物体细胞具有全能性。( )(4)利用植物组织培养技术快速繁殖花卉、蔬菜的原理是植物体细胞的全能性。( )(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)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。( )
二、细胞的衰老、死亡1.细胞衰老(1)细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。(2)细胞衰老的特征①代谢的变化
②细胞核的变化:体积 ,核膜内折,染色质 ,染色加深。
(3)细胞衰老的原因
损伤生物膜、攻击DNA、
DNA-蛋白质复合体
正常基因的DNA序列
(4)个体衰老与细胞衰老的关系
3.细胞坏死的概念:指在种种 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 引起的细胞损伤和死亡。 旁栏边角(必修1,第127页,“思维训练”改编)有人认为“细胞寿命与细胞分裂能力之间有明显对应关系——寿命越短的细胞,其分裂能力一定越强”,你认为题表数据是否支持上述观点?请分析说明。
提示 不支持。表中数据显示,细胞的寿命与分裂能力无明显对应关系。寿命短的细胞不一定能分裂(如白细胞),寿命长的细胞也可能分裂(如平滑肌细胞)。
易错辨析基于对细胞的衰老、死亡的理解,判断下列表述是否正确。(1)自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老。( )(2)衰老细胞内染色质收缩、染色加深,这样会影响DNA复制和转录。( )(3)正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。( )(4)细胞凋亡受基因调控,不利于个体生长发育。( )(5)蝌蚪尾的消失、被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。( )
考向探究考向1细胞分化的理解与分析1.人体的各种细胞都是从一个受精卵分裂分化而来。下列关于卵原细胞与肝细胞的叙述,正确的是( )A.卵原细胞只进行减数分裂,肝细胞只进行有丝分裂B.肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上,因此肝炎可遗传C.卵原细胞与肝细胞含有的DNA和RNA分子相同,蛋白质不完全相同D.卵原细胞与肝细胞的基因组相同,基因的表达具有差异
答案 D 解析 卵原细胞是特殊的体细胞,可以进行有丝分裂,也可以进行减数分裂,A项错误;肝炎是传染病,不是遗传病,B项错误;卵原细胞和肝细胞含有的DNA基本相同,但RNA和蛋白质差别较大,C项错误;卵原细胞和肝细胞都是体细胞,都来自受精卵,所以卵原细胞和肝细胞的基因组相同,基因表达具有差异,D项正确。
2.(2022山东)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体,该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后,目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶,调控细胞内a-酮戊二酸的含量,从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是( )A.α-酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用B.α-酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞分化C.抑制L基因表达可降低细胞内α-酮戊二酸的含量D.目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能
答案 C 解析 α-酮戊二酸合成酶是蛋白质,其降解产物是氨基酸,可以被细胞重新利用,A项正确;根据题干信息推理,α-酮戊二酸含量减少,有利于干细胞的分化,因此,α-酮戊二酸含量增加不利于干细胞分化,B项正确;抑制L基因表达后,α-酮戊二酸合成酶的降解会减少,因此α-酮戊二酸的含量会增加,C项错误;目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输功能,D项正确。
考向2细胞全能性与干细胞的理解3.(2020海南)下列关于人体造血干细胞的叙述,错误的是( )A.造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度高B.造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟C.造血干细胞可不断增殖和分化,捐献造血干细胞不影响人体健康D.造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
答案 B 解析 造血干细胞可以分化成红细胞、白细胞和血小板,胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞,所以造血干细胞分化程度更高,A项正确;造血干细胞分化产生的T细胞在胸腺中发育成熟,B细胞在骨髓中成熟,B项错误;骨髓中的造血干细胞可不断增殖和分化,捐献后可以由分裂得到补充,所以捐献造血干细胞不影响人体健康,C项正确;造血干细胞移植可以取代白血病患者病变的造血干细胞,是治疗白血病的有效手段,D项正确。
方法突破1.细胞分化的实质
在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的执行情况不同,即基因的选择性表达。
2.细胞分化的两个关键点(1)细胞分化的标志
(2)细胞分化的“改变”与“不变”
3.细胞分化与全能性的比较
考向探究考向1细胞衰老的特征与原因1.(2022山东聊城、泰安联考)人体细胞中的染色体DNA会随着复制次数的增加而逐渐缩短。在原始生殖细胞和癌细胞中有一定量的端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体),能够将变短的DNA末端重新加长,其作用机理如下图所示。下列相关叙述错误的是( )A.抑制端粒酶的作用可抑制癌细胞增殖B.端粒酶作用的实质是催化逆转录过程C.人体除了生殖细胞以外的其他细胞不含端粒酶基因D.染色体DNA缩短可影响细胞的正常代谢而促使细胞衰老
答案 C 解析 在原始生殖细胞和癌细胞中存在端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体),能够将变短的DNA末端重新加长,使得癌细胞能无限增殖,则抑制端粒酶的作用可使得癌细胞衰老,进而抑制癌细胞增殖,A项正确;根据图示信息,端粒酶能以RNA为模板合成DNA,即能催化逆转录过程,B项正确;人体原始生殖细胞、癌细胞和其他细胞都含端粒酶基因,但由于基因的选择性表达,使原始生殖细胞和癌细胞中含有一定量的端粒酶,C项错误;端粒学说认为人体细胞衰老的原因是染色体DNA会随着复制次数增加而逐渐缩短,进而影响细胞的正常代谢而促使细胞衰老,D项正确。
考向2细胞的死亡2.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
答案 B 解析 细胞凋亡是细胞编程性死亡,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,5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.(2022广东)研究表明,激活某种蛋白激酶PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是( )A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
答案 D 解析 细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。细胞凋亡是不可逆的,细胞凋亡后其功能不可恢复,A项错误;细胞凋亡也称细胞编程性死亡,B项错误;根据定义可知,细胞凋亡过程受基因控制,C项错误;PKR激活剂可激活蛋白激酶PKR,从而诱导被病毒感染的细胞发生凋亡,因此可作为潜在的抗病毒药物加以研究,D项正确。
方法突破1.细胞分化、衰老、凋亡与坏死的比较
2.细胞各生命历程间的内在关系
细胞凋亡知识必备1.细胞凋亡的过程细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段:接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化→进入连续反应过程。细胞凋亡的生化改变不仅仅是DNA的有控降解,在细胞凋亡的过程中往往还有新的基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。如TFAR-19就是在细胞凋亡时高表达的一种分子,再如在糖皮质激素诱导鼠胸腺细胞凋亡过程中,加入RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂即能抑制细胞凋亡的发生。
2.细胞凋亡的意义细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育。在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程。
3.细胞凋亡的应用举例胸腺细胞成熟过程中的凋亡:胸腺细胞经过一系列的发育过程而成为各种类型的免疫活性细胞。在这一发展过程中,涉及了一系列的阳性细胞选择和阴性细胞选择过程。以形成CD4+的T淋巴细胞亚型及CD8+的T淋巴细胞亚型。同时,对识别自身抗原的T细胞克隆进行选择性地消除,其细胞克隆死亡的机制主要是通过程序性细胞死亡。因此,正常的免疫系统发育的结局,既形成了有免疫活性的淋巴细胞,又产生了对自身抗原的免疫耐受。耐受机制的形成,主要靠识别自身抗原的T淋巴细胞克隆的程序性细胞死亡机制的活化。
专项突破典例.(2022北京)为研究毒品海洛因的危害,将受孕7 d的大鼠按下表随机分组进行实验,结果如下。
以下分析不合理的是( )A.低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育B.海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡C.对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡D.结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险
答案 C 解析 据表分析,低剂量组的脑畸形胚胎比例为33%,与对照组(0)相比明显升高,故低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育,A项正确;BaX为脑中促凋亡蛋白,分析表格数据可知,与对照组相比,海洛因处理组的Bax含量升高,故海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡,B项正确;细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡,是一种正常的生理现象,且据表可知,对照组的Bax含量为6.7 μg/L,故对照组胚胎的发育过程中也会出现细胞凋亡,C项错误;据表格数据可知,海洛因处理组的活胚胎比例降低,脑畸形胚胎比例和Bax均升高,故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险,D项正确。
专项训练1.(2022山东菏泽一模)科学研究发现,4种基因控制着某种线虫细胞凋亡的启动,4种基因的表达产物EGL-1、CED-9、CED-4、CED-3之间的关系如下图。以下相关说法错误的是( )A.调控该种线虫细胞凋亡全过程的基因应该多于4种B.正常情况下,发生凋亡的细胞内EGL-1、CED-3的含量增加C.若CED-4基因发生突变而不能表达,细胞凋亡过程会受很大影响D.若CED-9基因发生突变而不能表达,则不会引起细胞凋亡
答案 D 解析 由题图可知,4种基因控制着某种线虫细胞凋亡的启动,而凋亡过程也是细胞内基因选择性表达的过程,因此调控该线虫细胞凋亡全过程的基因应该多于4种,A项正确;正常情况下,发生凋亡的细胞内EGL-1解除了CED-9对CED-4的抑制,使CED-4、CED-3大量表达从而启动凋亡,因此细胞内EGL-1、CED-3的含量增加,B项正确;若CED-4基因发生突变而不能表达,会影响CED-3基因的正常表达,进而影响细胞凋亡过程的启动,C项正确;CED-9起抑制作用,若CED-9基因发生突变而不能表达,会使CED-4基因正常表达进而启动细胞凋亡,D项错误。
2.(2022山东省实验中学一模)在胚胎发育期间,秀丽新小杆线虫有1 090个体细胞,但在发育过程中有131个体细胞程序性死亡。细胞程序性死亡与4组共15个基因共同作用有关,如下图所示。
遗传学研究发现:ced-3、ced-4、ced-9这3个基因在所有131个程序性死亡的细胞中都起作用,ced-9可阻断ced-3、ced-4的作用,防止细胞死亡;ced-3或ced-4突变体中,应该死去的131个细胞都活下来了;nuc-1突变体中,DNA裂解受阻,但细胞仍然死亡。根据以上信息,下列推断不合理的是( )A.健康细胞接受内外信号从而启动程序性死亡B.组1中2个基因对ced-9基因的开启与关闭具有调控作用C.ced-9与ced-3、ced-4在细胞程序性死亡中的作用是相互拮抗的D.ced-3、ced-4、nuc-1中任意1个基因发生突变都会导致细胞凋亡受阻
答案 D 解析 结合图示可以看出,在内、外相关信号的刺激下,健康细胞启动程序性死亡,A项正确;图中显示ces-2基因能阻断ces-1基因的开启,从而ced-9基因开启,可阻断ced-3基因、ced-4基因的作用,若ces-1基因开启,ced-9基因关闭,从而ced-3基因、ced-4基因开启,进而执行死亡程序,因此组1中2两个基因对ced-9基因的开启与关闭具有调控作用,B项正确;ced-9可阻断ced-3、ced-4的作用,防止细胞死亡;而ced-3、ced-4基因的作用是执行死亡程序,ced-9与ced-3、ced-4在细胞程序性死亡中的作用是相互拮抗的,C项正确;题意显示ced-3或ced-4突变体中,应该死去的131个细胞都活下来了,而nuc-1突变体中,DNA裂解受阻,但细胞仍然死亡,即nuc-1基因发生突变并未导致细胞凋亡受阻,D项错误。
3.(2022山东日照一模)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膜受体结合后,通过细胞内信号传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。下列分析错误的是( )A.Dnase酶和Caspase酶被激活,是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果B.吞噬细胞以胞吞方式吞噬凋亡小体并利用自身溶酶体中的水解酶将其水解C.通过抑制癌细胞中控制Caspase酶合成的相关基因的表达可以促进其凋亡D.癌细胞膜上的糖被减少可能导致其无法识别凋亡诱导因子而不能启动凋亡
答案 C 解析 由题意可知Dnase酶、Caspase酶被激活,导致细胞凋亡,细胞凋亡是基因的程序性表达,是不同细胞遗传信息执行情况不同的结果,A项正确;吞噬细胞的溶酶体中含有大量的水解酶,能吞噬并水解凋亡小体,B项正确;Caspase酶合成的相关基因的表达导致细胞凋亡,通过抑制癌细胞中控制Caspase酶合成的相关基因的表达可以抑制其凋亡,C项错误;癌细胞结构改变,因为识别具有特异性,很可能无法识别凋亡诱导因子而不能启动凋亡程序,D项正确。
4.(2022山东青岛一模)秀丽隐杆线虫具有身体透明、细胞数量少、发育周期短等特点,在细胞凋亡的研究中发挥了极其重要的作用。雌雄同体型秀丽隐杆线虫从受精卵到发育成熟,共产生1 090个体细胞,其中131个细胞发生凋亡而被清除,最终成体共有959个体细胞。下图为苏尔斯顿揭示的秀丽隐杆线虫的细胞谱系(字母代表细胞谱系的分支;右侧框内代表AB分支中部分细胞的生命历程)。
下列分析错误的是( )A.EMS、P2、MS、P3等分支中,细胞中基因的执行情况不同B.131个细胞凋亡而被清除的过程发生在特定的时间和空间C.细胞“X”衰老后控制其凋亡的基因开始表达D.细胞凋亡是在信号分子作用下由基因决定的程序性死亡
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