新高考生物一轮复习学案：第13讲　细胞的分化、衰老、凋亡与癌变（含解析）

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高中生物一轮复习学案
第13讲 细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
考点一　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，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
(2)特点
①普遍性：多细胞生物普遍具有。
②持久性：贯穿于生物体整个生命进程中。
③稳定性：已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。
④不可逆性：一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。
(3)实质：在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。
(4)意义
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，这些细胞叫做干细胞。
(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
来自各式各样的组织
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
囊胚的内细胞团细胞
骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
[基础诊断]
1．红细胞和心肌细胞的功能不同，遗传物质不同。(必修1　P117正文)(×)
2．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，提高了各种生理功能的效率。(必修1　P118正文)(√)
3．高度分化的叶肉细胞具有完整的遗传信息，具备发育成完整植株的潜能。(必修1　P119正文)(√)
4．克隆羊“多利”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。(必修1　P119正文)(×)
5．动物和人体内仍保留着少数干细胞，这些细胞只增殖不分化。(必修1　P119正文)(×)
[深度拓展]
1．(必修1　P118正文)一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡，在什么条件下，这些分化的细胞不再保持分化后的状态呢？__________________________
________________________________________________________________________。
提示：在离体人工培养条件下，高度分化的细胞能够脱分化恢复分裂和分化能力
2．(必修1　P118正文)就一个个体而言，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态、结构和功能却有很大差异，这是因为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同
3．(必修1　P119旁栏思考)动物体细胞的细胞核具有全能性的原因是________________________________________________________________________。
提示：细胞核中含有保持本物种遗传性状所需的全套基因
4．(必修1　P120拓展题2)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：否　细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，将干细胞体外培育出组织和器官并未得到完整个体

1．细胞分化的实质(如图所示)

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．“四看”法判断细胞分化

3．细胞分化与全能性的比较
项目
细胞分化
细胞全能性
原因
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传信息
结果
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成完整有机体或其他各种细胞
大小
比较
细胞分化程度有高低之分：体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有大小之分：受精卵>生殖细胞>体细胞
关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性；
②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达；细胞分化程度越低，全能性就越高


1．(2022·济宁模拟)研究表明myoD基因在黄颡鱼雌雄成体的心、脑、肌肉等不同组织中均有表达，在肌肉组织中表达量最高。下列叙述正确的是(　　)
A．myoD基因在肌肉组织中表达量最高，说明肌肉细胞的分化程度最高
B．心、脑、肌肉细胞中DNA和RNA相同，但蛋白质种类不一定相同
C．myoD基因在雌雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌雄个体出现性状差异
D．通过检测组织细胞的myoD基因和呼吸酶基因是否表达，可确定细胞是否分化
C　[细胞分化的实质是基因的选择性表达，myoD基因在肌肉组织中表达量最高，不能说明肌肉细胞分化程度最高，A错误；心、脑、肌肉细胞中DNA相同，但是RNA和蛋白质种类是不完全相同的，B错误；myoD基因在雌雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌雄个体出现性状差异，C正确；所有细胞中呼吸酶基因都表达，因此不能通过检测组织细胞的呼吸酶基因是否表达，来确定细胞是否分化，D错误。]
2．(2022·龙岩模拟)研究人员用三种基因探针，对某转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA进行分子杂交，结果如表所示。下列叙述错误的是(　　)
　　细胞种类
探针　　　
乳腺细胞
口腔上
皮细胞
蹄部细胞
乳腺蛋白
基因探针
出现杂交带
未现杂交带
未现杂交带
人干扰素
基因探针
出现杂交带
出现杂交带
出现杂交带
胰岛素
基因探针
未现杂交带
未现杂交带
未现杂交带
A.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达
B．可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针
C．用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带
D．胰岛A细胞中的mRNA能与胰岛素基因探针形成杂交带
D　[人干扰素基因探针在多种细胞中出现杂交带，说明人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达，A正确；可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针，B正确；用上述探针分别检测三种细胞的DNA，都会出现杂交带，C正确；胰岛素基因在胰岛A细胞中不能表达，故胰岛A细胞中的mRNA不能与胰岛素基因探针形成杂交带，D错误。]

3．(2022·济南模拟)武汉同济医院首次使用了由人的干细胞体外定向分化获得的功能细胞来治疗半月板损伤。在充分知情的情况下，受试者接受了膝骨关节腔内的干细胞注射。下列有关叙述中错误的是(　　)
A．干细胞是一种具有自我更新能力和多向分化潜能的未分化细胞群体
B．在体内，细胞分化一般是稳定的，而且是不可逆的过程
C．体外诱导干细胞分化的过程与基因的选择性表达有关
D．用自体干细胞移植法治疗半月板损伤可避免机体发生免疫排斥反应
A　[骨髓中的造血干细胞是分化了的细胞，但分化程度低，分化能力强，A错误。]
4．(2021·武汉调研)“细胞核重编程”即将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，它们就有再分化形成多种类型细胞的可能，可应用于临床医学。下列有关叙述错误的是(　　)
A．干细胞分化成多种类型的细胞体现了细胞的全能性
B．干细胞可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病
C．“细胞核重编程”和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关
D．该项研究为临床上解决器官移植的免疫排斥反应带来希望
A　[干细胞分化成多种类型的细胞，但没有形成个体，所以不能体现细胞的全能性，A错误；干细胞能分化形成胰岛B细胞，因此可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病，B正确；细胞核重编程和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关，C正确；细胞核重编程后形成的细胞，其细胞核是自身细胞的，形成的组织器官用于移植属于自体移植，没有免疫排斥反应，D正确。]
考点二　细胞的衰老、凋亡与癌变

1．细胞衰老
(1)细胞衰老的特征

(2)细胞衰老的假说
①自由基学说：各种生化反应产生的自由基会损伤生物膜、攻击DNA、攻击蛋白质等致使细胞衰老。
②端粒学说：染色体两端的特殊DNA序列(端粒)会随细胞分裂次数的增加而被“截短”，进而损伤正常基因的DNA序列，使细胞活动趋向异常。
2．细胞凋亡

3．细胞的癌变
(1)癌细胞的特征

(2)致癌因子分类[连线]

(3)原癌基因和抑癌基因
①原癌基因：主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
②抑癌基因：主要是阻止细胞不正常的增殖。
(4)细胞癌变的机理：环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
[基础诊断]
1．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。(必修1　P122正文)(√)
2．细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。(必修1　P123正文)(×)
3．蝌蚪尾的消失、被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡。(必修1　P124正文)(√)
4．原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。(必修1　P126正文)(×)
5．癌细胞形态结构发生显著变化，因此容易扩散和转移。(必修1　P126正文)(×)
[深度拓展]
1．(必修1　P126图6－16)病毒能使人的细胞发生癌变的原理是什么？
提示：病毒感染人的细胞后，将其含有的病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列整合到人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变。
2．(必修1　P126、P127小字内容)人体内有细胞发生癌变，就一定会患癌症吗？为什么老年人癌症的发病率会提高？
提示：人体内有细胞发生癌变，不一定会患癌症。因为正常情况下，人体免疫系统会监控并清除体内产生的癌细胞，老年人免疫能力弱，免疫系统的监控和清除功能弱，因此癌症的发病率会提高。
3．(必修1　P127资料分析)根据你学习的知识，可以对身边的人进行怎样的防癌宣传？
提示：不吃发霉、烤焦食品，少吃熏制和高脂肪的食品，多吃新鲜的蔬菜和水果；不吸烟，少饮酒；保持乐观的心情。

1．细胞凋亡和细胞坏死的区别


　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。

2．细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的比较
项目
实质
结果
遗传物质
细胞
衰老
内因、外因共同作用
细胞正常死亡
不发生
改变
细胞
凋亡
由遗传机制决定的程序性调控
自动结束生命的正常死亡
细胞
坏死
受外界不利因素影响；不受基因控制
细胞膜破裂，对周围细胞造成伤害，引起发炎
细胞
癌变
致癌因子诱发基因突变
形成无限增殖的癌细胞
发生改变


1．(2021·山东济宁检测)如图表示肝细胞的生命历程，细胞1为衰老的细胞，细胞2为癌变的细胞，Ⅰ～Ⅳ代表细胞的生命现象。下列叙述错误的是(　　)

A．Ⅰ过程的实质是基因的选择性表达
B．细胞1具有水分减少、代谢减慢等特征
C．Ⅱ过程没有新蛋白的合成，而Ⅲ过程中有
D．Ⅳ过程体现了免疫系统的监控、清除功能
C　[Ⅰ过程为细胞分化，分化的实质是基因的选择性表达，A正确；细胞1为衰老的细胞，衰老细胞具有水分减少、代谢减慢等特征，B正确；细胞衰老和癌变过程中均有新蛋白的合成，C错误；效应T细胞使衰老细胞和癌细胞裂解死亡，体现了免疫系统的监控、清除功能，D正确。]
2．(2021·北京高考)为研究毒品海洛因的危害，将受孕7天的大鼠按下表随机分组进行实验，结果如下。
处理
检测项目
对照组
连续9天给予海洛因
低剂量组
中剂量组
高剂量组
活胚胎数/
胚胎总数(%)
100
76
65
55
脑畸形胚胎数/
活胚胎数(%)
0
33
55
79
脑中促凋亡
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
C　[由表格数据可以看出，低剂量海洛因使活胚胎数的比例降低，使脑畸形胚胎数的比例升高，所以低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育，A正确；Bax是促凋亡蛋白，海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡，B正确；胚胎的发育过程中会出现细胞凋亡，细胞凋亡发生在发育的整个过程中，C错误；结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险，D正确。]

3．(2022·河北衡水模拟)细胞癌变是细胞异常分化的结果，下列关于细胞癌变的叙述正确的是(　　)
A．人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因
B．环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA，使原癌基因和抑癌基因发生定向突变
C．癌细胞细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低
D．抑癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程
A　[人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因，如原癌基因和抑癌基因，A正确；环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA，使原癌基因和抑癌基因发生突变，基因突变具有不定向性，B错误；衰老细胞的细胞膜通透性改变，物质运输功能降低，癌细胞不具有该特征，C错误；原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，D错误。]
4．(2021·湖南高考)某国家男性中不同人群肺癌死亡累积风险如图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．长期吸烟的男性人群中，年龄越大，肺癌死亡累积风险越高
B．烟草中含有多种化学致癌因子，不吸烟或越早戒烟，肺癌死亡累积风险越低
C．肺部细胞中原癌基因执行生理功能时，细胞生长和分裂失控
D．肺部细胞癌变后，癌细胞彼此之间黏着性降低，易在体内分散和转移
C　[由曲线图分析可知，与不吸烟、30岁戒烟、50岁戒烟人群肺癌死亡累积风险相比，长期吸烟的男性人群中，年龄越大，肺癌死亡累积风险越高，A正确；结合选项A分析推测，烟草中含有多种化学致癌因子，不吸烟或越早戒烟，肺癌死亡累积风险越低，B正确；原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的基因，控制细胞生长和分裂的进程，当肺部细胞中原癌基因发生突变后可能导致细胞生长和分裂失控，C错误；当肺部细胞癌变后，由于癌细胞膜糖蛋白减少，导致细胞黏着性降低，易在体内分散和转移，D正确。]

1．(2019·全国卷Ⅰ，1)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
B　[胎儿手的发育过程中发生细胞凋亡，才会形成成形手指，A错误；小肠上皮细胞自然更新过程中存在细胞凋亡，B正确；清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，不同于细胞坏死，D错误。]
2．(2021·广东高考)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
D　[被上述病毒感染的细胞凋亡后不能恢复其功能，因为此时的细胞已经死亡，失去活性，A错误；被上述病毒感染的细胞的清除过程属于细胞凋亡，而病原体直接杀死细胞，不属于细胞凋亡，B错误；上述病毒感染细胞的凋亡过程属于细胞凋亡，该过程受基因的控制，C错误；由题干信息分析可知，激活PKR能够诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，故PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。]

析个性
第1题直接考查了细胞凋亡的3种类型；第2题以蛋白激酶PKR的激活为情境，考查了细胞凋亡的原理、类型和应用
找共性
两个题目都考查了细胞凋亡的有关知识，特别是都考查了病毒感染后细胞的清除的各种细胞凋亡类型。解答此类问题要明确细胞凋亡的原理和类型

1．细胞死亡的方式有四类，简称“三凋亡、一坏死”
细胞死
亡方式
类型
代表性实例
三类凋亡
自然
更新
小肠上皮细胞、皮肤表皮细胞不断凋亡，机体不断产生新细胞替换
免疫
防御
某些被病原体感染的细胞被细胞毒性T细胞裂解死亡
正常
发育
脊椎动物的神经系统在发育过程中，约50%以上细胞凋亡
一类
坏死
代谢
受损
机械损伤、药物毒害、病毒侵染等引起细胞代谢受损的死亡
2.细胞凋亡的一般原理
―→

1．(2021春·济宁期中)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．细胞凋亡是由基因控制的，对多细胞生物体维持机体稳态具有重要作用
B．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
C．由图推测，细胞坏死可能通过引起炎症进而导致机体功能紊乱
D．吞噬细胞吞噬处理凋亡小体的过程，主要与溶酶体这种细胞器有关
B　[细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程，是由基因控制的，细胞凋亡对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用，A正确；在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的，B错误；由图推测，细胞坏死最终以细胞膜破坏，胞浆外溢而死亡，因此细胞坏死可能通过引起炎症进而导致机体功能紊乱，C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。因此吞噬细胞吞噬凋亡小体主要与溶酶体有关，D正确。]
2．(2021·珠海二模)研究发现，秀丽隐杆线虫发育过程中有多种基因编码的蛋白质参与细胞凋亡。这些蛋白质间有如下关系：CED­9与CED­4结合形成复合体会抑制CED­4的功能，而EGL­1能解除这种抑制，CED­4可促进CED­3活化，被激活的CED­3可使细胞出现形态变化，最终发生细胞凋亡。下列推断不合理的是(　　)
A．CED­3和CED­4的相互关系，可以促进线虫细胞凋亡
B．CED­9基因发生突变而不能表达，会引起线虫细胞癌变
C．细胞凋亡使线虫的部分细胞自主有序地死亡，对生物体有利
D．与正常细胞相比，发生凋亡的细胞内EGL­1基因表达水平高
B　[CED­4可促进CED­3活化，被激活的CED­3可使细胞出现形态变化，最终发生细胞凋亡。可见CED­3和CED­4的相互关系，可以促进线虫细胞凋亡，A正确；CED­9与CED­4结合形成复合体会抑制CED­4的功能，CED­4可促进CED­3活化，被激活的CED­3可使细胞出现形态变化，最终发生细胞凋亡。可见CED­9基因发生突变而不能表达，细胞的凋亡会受到影响，但是细胞不一定癌变，B错误；细胞凋亡使线虫的部分细胞自主有序地死亡，对生物体有利，C正确；分析题意可知：CED­9与CED­4结合形成复合体会抑制CED­4的功能，而EGL­1能解除这种抑制，促进CED­4的功能，可促进CED­3活化，被激活的CED­3可使细胞出现形态变化，最终发生细胞凋亡，故发生凋亡的细胞内EGL­1基因表达水平高，D正确。]
3．(2022·湖北模拟)凋亡抑制蛋白是一类高度保守的内源性抗凋亡基因家族表达产物，广泛存在于病毒及哺乳动物细胞中，起着抑制细胞凋亡的作用，而细胞表达的凋亡蛋白Q则与凋亡抑制蛋白作用相反，现研究发现青蒿琥酯(青蒿素的一种衍生物)能明显提高癌细胞凋亡蛋白Q的表达量。下列分析不合理的是(　　)
A．凋亡抑制蛋白和凋亡蛋白Q的周期性表达共同维系着细胞正常的生命历程
B．某些致癌病毒的内源性抗凋亡基因可能是导致癌细胞“长寿”的主因
C．青蒿琥酯能促进凋亡基因的表达使癌细胞的凋亡率升高
D．衰老细胞内的自由基可能攻击抗凋亡基因使所有酶活性降低
D　[凋亡抑制蛋白起着抑制细胞凋亡的作用，而凋亡蛋白Q可促进细胞凋亡，两种基因的相反作用共同调节细胞的生命历程，A正确；凋亡抑制蛋白基因广泛存在于病毒及哺乳动物细胞中，由于其高度保守性，使发生癌变的细胞更难凋亡，导致癌细胞“长寿”，B正确；由题意“青蒿琥酯能明显提高癌细胞凋亡蛋白Q的表达量”可知，青蒿琥酯能促进凋亡基因的表达使癌细胞的凋亡率升高，C正确；衰老细胞内不是所有酶活性降低，与凋亡、衰老有关的酶活性可能升高，D错误。]

一、网络构建

二、要语必记
1．细胞分化的实质是基因的选择性表达，此过程中遗传物质并未改变。
2．细胞分化在自然条件下是不可逆的。
3．雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞具有全能性。
4．细胞衰老最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
5．细胞凋亡是受到严格的遗传机制决定的细胞程序性死亡。
6．癌细胞中遗传物质发生变化。
7．原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
8．抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
9．细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡都不会使遗传物质发生改变。