专题11 细胞的分化、衰老与死亡-备战2024年高考生物一轮复习抢分特训（全国通用）

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考点1 细胞的分化
1．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
2．高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。原因是细胞中有全套的遗传物质。
3．动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
4．细胞分化的原因是基因的选择性表达。
5．同一个体的两个细胞不同的直接原因是蛋白质不同，根本原因是mRNA不同；两个个体不同的直接原因是蛋白质不同，根本原因是DNA不同。
考点2 细胞的衰老和死亡
1．衰老的细胞主要具有以下特征：
①细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；
②细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢；
③细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递；
④细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；
⑤细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
2．对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事；总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
3．由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。
4．在成熟的生物体中，细胞的自然更新、某些被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
真 题 回 顾
1．（2023·海南·高考真题）根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞，可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚，细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是（ ）
A．根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质
B．物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多
C．根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量
D．物质A引起的根边缘细胞凋亡，是该植物在胚发育时期基因表达的结果
2．（2023·山东·高考真题）研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是（ ）
A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的
B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡
C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化
D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化
3．（2022·山东·高考真题）某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是（ ）
A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态
B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老
C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解
D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用
4．（2022·浙江·高考真题）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
5．（2022·江苏·统考高考真题）下列关于细胞生命历程的叙述正确的是（ ）
A．胚胎干细胞为未分化细胞，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
6．（2022·浙江·统考高考真题）在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的（ ）
A．分裂与分化B．分化与癌变C．癌变与衰老D．衰老与分裂
新 题 尝 鲜
1．（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）胡杨具有高温45℃热不死、低温-40℃冻不死的特性，该植物是我国西北大漠的守卫者。下列与胡杨相关的叙述正确的是（ ）
A．不同季节的胡杨细胞内自由水的含量没有变化
B．在外界45℃下，胡杨体内的ATP合成酶会完全变性失活
C．在胡杨的不同发育阶段，细胞内mRNA的种类无差异
D．从25℃至-40℃，胡杨细胞膜的流动性会降低
2．（2023·四川成都·石室中学校考模拟预测）成纤维细胞在调控过程中的定向转化如图所示，下列关于①②③过程中细胞发生变化的叙述，正确的是（ ）
A．①过程无核膜和核仁的周期性变化
B．图示过程表明细胞的分化是不可逆的
C．③过程中遗传物质没有发生变化
D．①过程中没有基因的选择性表达
3．（2023·广东汕头·统考三模）人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞（MSC），下列叙述正确的是（ ）
A．MSC细胞具有多向分化潜能，可通过定向诱导分化，用于治疗组织细胞损伤类的疾病
B．MSC具有增殖分化的能力，也正是由于不断分裂使其比组织细胞更易衰老
C．MSC分化成脂肪、骨、肌肉等多种组织细胞的过程中，胞内DNA和RNA逐渐发生改变
D．MSC可分化形成多种类型的细胞，体现了动物细胞的全能性
4．（2023·湖北襄阳·襄阳四中校考模拟预测）下图是小肠上皮细胞运输葡萄糖的过程。其中GLUT2是细胞膜上运输葡萄糖的载体蛋白，Na+/K+-ATPase是钠/钾-ATP水解酶。有关叙述正确的是（ ）
A．葡萄糖载体和Na+/K+-ATPase功能不同的根本原因是基因的选择性表达
B．GLUT2运输葡萄糖时，需要与其结合，且每次转运时都会发生自身构象的改变
C．Na+/K+-ATPase合成、运输过程不需要高尔基体的参与
D．图中Na+以主动运输的方式运出小肠上皮细胞时能量来自K+电化学势能和ATP的水解
5．（2023·河北衡水·河北衡水中学校考一模）下列关于细胞生命历程的叙述，错误的是（ ）
A．细胞凋亡过程中，存在蛋白质的合成和水解
B．细胞分化过程中基因的表达不受信号分子调控
C．细胞分化具有稳定性，一般不可逆
D．细胞衰老后体积会变小，且物质运输效率会降低
6．（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）超氧化物歧化酶（SOD）可抑制氧自由基的活性，提高机体的抗逆能力。研究发现，低温锻炼可一定程度上提高植物的抗寒能力，科研人员为了探究低温锻炼对冷胁迫下幼苗体内超氧化物歧化酶活性的影响，将某种幼苗随机分成T1、T2和CK三组，冷胁迫前，三组对应的温度依次为昼15℃夜10℃、昼10℃夜5℃、昼25℃夜20℃，10天后进行冷胁迫处理，实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．随着冷胁迫处理时间的延长，三组SOD的活性变化趋势不完全一致
B．人体衰老的过程中，细胞内SOD的活性很可能是不断下降的
C．幼苗进行适当的低温锻炼，可能是通过提高SOD活力增强抗寒能力
D．该实验的自变量是冷胁迫下的温度，幼苗的种类属于无关变量
7．（2023·海南·统考模拟预测）研究表明，尿苷能延缓人类干细胞衰老，促进多组织再生修复。下列分析正确的是（ ）
A．干细胞衰老后细胞体积、细胞核体积都变小，染色质收缩、染色加深
B．组织再生修复可能与染色体两端的端粒修复有关，端粒是DNA—RNA复合物
C．用3H标记的尿苷饲喂动物，可在动物的线粒体、细胞核、核糖体、细胞质基质中检测到放射性
D．尿苷能延缓干细胞衰老，可能与其能阻止自由基攻击蛋白质、DNA、磷脂等生物大分子有关
8．（2023·吉林·统考模拟预测）我国是茶的故乡，制茶喝茶的历史有三千多年，茶汁中富含的茶多酚能清除自由基，对人体有益。下列叙述不正确的是（ ）
A．茶制作过程的高温处理，是为控制酶的活性，保留茶多酚等物质含量
B．沸水泡茶时，卷曲的茶叶变得舒展，是茶的叶肉细胞渗透吸水的结果
C．茶多酚消除自由基，保护细胞膜，具有养颜美容、减缓细胞衰老的药效
D．茶中富含咖啡碱，饮茶与喝咖啡一样有提神的作用，可以适当选择饮用
9．（2023·广东梅州·大埔县虎山中学校考模拟预测）冰叶日中花是一种耐盐碱植物，它的盐囊泡具有暂时储存盐分和泌盐的作用（部分机制如下图所示）。盐囊泡是一种体积大、高度液泡化的泡状细胞，其形成过程为原表皮细胞的原生质变浓，细胞增大，原表皮细胞垂直于叶片突出生长，形成盐囊泡原始细胞，盐囊泡原始细胞再分裂成两个子细胞，其中一个发育成囊泡细胞，另一个发育成柄细胞。请回答下列问题：
注：HKTl.2是Na+转运蛋白，NHX是液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白，P-ATPase和V-ATPase分别代表定位于细胞膜和液泡膜上的质子泵，ClCc是Cl-通道蛋白
(1)分别从分子水平和细胞水平分析原表皮细胞和囊泡细胞的不同点： （各写出一点即可）。
(2)据图分析，为了避免Na+毒害，盐囊泡细胞的适应机制是 。质子泵能够直接利用 释放的能量将膜内侧的H+转运至 。Cl-在通过ClC-c时， （填“需要”或“不需要”）与通道蛋白结合。
(3)盐胁迫可以改变冰叶日中花的光合途径，由卡尔文（C3）途径变成景天酸代谢（CAM）途径。CAM途径是对C3途径的补充，夜间植物叶片气孔打开，在液泡内暂时完成CO2的固定；白天气孔关闭，经一系列反应CO2再进入叶绿体中，经过C3途径形成淀粉。气孔开闭昼夜差别是CAM途径区别于C3途径的重要标志。尚不清楚在此过程中Na+和Cl-是单独作用，还是两者共同作用。某科研人员想探究以上问题，请结合以上信息，帮助其设计实验思路。
（提示：复合钠盐和复合氯盐可分别提供Na+和Cl-且其他成分对植物无影响，对实验结果及其检测方法不做要求）
实验思路： 。
过 关 检 测
一、选择题
1．（2023秋·河南·高三校联考开学考试）科研人员通过转基因技术将外源基因导入黑色羽毛鸡胚的成纤维细胞，诱导其重编程为诱导多能干细胞（iPS），再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞（iPGCs），然后将iPGCs注射到孵化2.5天的白色羽毛鸡胚血管中，最终获得黑色羽毛鸡特性的后代。下列相关分析错误的是（ ）
A．iPS细胞能够分化成多种器官、组织细胞
B．从iPS细胞到iPGCs细胞发生了基因的变化
C．iPS技术过程中不使用胚胎细胞或卵细胞
D．该技术为避免器官移植免疫排斥提供了依据
2．（2023秋·高一课时练习）管家基因的表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，而奢侈基因的表达产物赋予细胞特殊的形态与功能。下图所示为同一个体中不同类型的细胞内基因的表达情况，有关分析错误的是（ ）
A．在基因1－8中，管家基因最可能是基因2B．奢侈基因的表达标志着细胞的分化
C．细胞分化使不同细胞中的遗传信息发生变化D．此图可以用来说明细胞分化的实质
3．（2023春·云南丽江·高二宁蒗彝族自治县第一中学校考期末）研究人员常用饲养层细胞（与胚胎干细胞共同培养的失去分裂能力的细胞，用于支持胚胎干细胞的生长）分离培养胚胎干细胞，研究表明，胚胎干细胞具有形成畸胎瘤的可能性。下列有关叙述错误的是（ ）
A．体外培养的胚胎干细胞可以不断增殖而不发生分化
B．胚胎干细胞可在成人体内分离得到
C．饲养层细胞可为胚胎干细胞提供营养与贴附面
D．先将胚胎干细胞在体外诱导分化为某种特异组织再用于治疗，可防止形成畸胎瘤
4．（2023春·湖北·高一武汉市第四十九中学校联考期中）肌卫星细胞是骨骼肌中除肌细胞外的一种干细胞。力量训练时肌细胞受损会激活肌卫星细胞进行增殖分化，产生新的肌细胞与现有的肌细胞融合来修复肌肉损伤。下列叙述正确的（ ）
A．肌细胞和肌卫星细胞的细胞核都具有全能性
B．力量训练造成的肌细胞损伤会使肌肉萎缩，危害人体健康
C．肌细胞与肌卫星细胞的功能不同是因为它们含有的基因不同
D．肌卫星细胞可进行增殖分化产生新的肌细胞，体现了细胞的全能性
5．（2023春·广东深圳·高一深圳市罗湖高级中学校考期中）科学家为了探究影响细胞衰老的年龄因素，进行了如下实验。实验一：在相同条件下，分别单独培养胎儿、中年人、老年人的肺成纤维细胞，增殖代数分别为50、20、2～4。实验二：将年轻人的肺成纤维细胞去核后与老年人的肺成纤维细胞的细胞核融合，细胞几乎不分裂；将老年人的肺成纤维细胞去核后与年轻人的肺成纤维细胞的细胞核融合，细胞分裂旺盛。下列叙述错误的是（ ）
A．老年人的细胞增殖能力会受细胞核中染色质收缩的影响
B．细胞增殖能力与个体的年龄密切相关
C．老年人体内缺乏新生细胞因而代谢速率减慢
D．由上述实验可推测肺成纤维细胞的分裂由细胞核决定
6．（2023·江苏苏州·统考三模）脑缺血会引起局部脑神经细胞出现不可逆损伤，甚至死亡。干细胞疗法有望实现对脑缺血受损神经细胞进行修复和重建。下列相关叙述错误的是（ ）
A．脑缺血引起的局部神经细胞死亡属于细胞坏死
B．神经干细胞是未分化细胞，能形成各种组织细胞
C．神经干细胞与神经细胞的mRNA和蛋白质不完全相同
D．修复和重建过程中伴随着细胞分裂、分化、衰老等过程
7．（2023·江西·江西师大附中校联考模拟预测）溶酶体是真核细胞内的“消化车间”之一，其含有多种水解酶，而这些水解酶先由游离核糖体合成一段信号肽，在信号肽的指引下，该游离核糖体会转变为内质网上的附着核糖体，然后多肽链会继续合成，翻译结束后，核糖体会解体成大小两个亚基。细胞自噬是一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后，送入溶酶体（动物）或液泡（酵母菌和植物）中进行降解并得以循环利用的过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．真核细胞内的“消化车间”都是具有单层膜的细胞结构
B．动物细胞内具有双层膜的细胞结构只有线粒体和细胞核
C．若抑制信号肽的合成，则粗面内质网上的核糖体数量会下降
D．细胞自噬对细胞内一些物质的循环再利用具有重要意义
8．（2024·全国·高三专题练习）Fe3+通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，最终以Fe2+形式进入细胞质基质，相关过程如图所示。细胞内若Fe2+过多会引发膜脂质过氧化，导致细胞发生铁依赖的程序性死亡，称为铁死亡。下列叙述不正确的是（ ）
注：早期内体和晚期内体是溶酶体形成前的结构形式
A．铁死亡和细胞自噬都受基因调控
B．运铁蛋白结合与释放Fe3+的环境pH不同
C．细胞膜的脂质过氧化会导致膜流动性降低
D．运铁蛋白携带Fe3+进入细胞不需要消耗能量
二、非选择题
9．（2023·全国·高三专题练习）诗仙李白在《将进酒》中写道：“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”。 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。目前大家普遍接受的细胞衰老的假说是自由基学说和端粒学说。
(1)通常，随着年龄的增长，人的头发会逐渐“青丝成雪”。试从细胞衰老的角度分析，其原因是 。
(2)关于细胞衰老的机制，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。自由基学说认为，自由基产生后会攻击细胞内各种执行正常功能的生物分子，致使细胞衰老。如：攻击生物膜上的磷脂分子时，对生物膜损伤比较大；攻击DNA分子时，可能引起 ；攻击蛋白质时，会使 下降。
(3)对于人体而言，细胞的衰老与个体的衰老并不是一回事，人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，二者的关系可概括为 。
(4)人体内细胞的自然更新，被病原体感染的细胞的清除等是通过细胞凋亡完成的。据此，可以说明细胞凋亡的生物学意义有 。（答出1点即可）
(5)从细胞形态、结构上看，细胞衰老的特点有 （至少答两点）。老年人白发的原因是 。
(6)已知端粒是染色体两端的特殊序列，保护端粒内侧的正常DNA不被损伤，推测端粒的化学组成主要是 。动物细胞随着培养代数增多，端粒平均长度缩短，更多细胞趋向于衰老死亡。请利用端粒学说来解释细胞衰老的原因： 。
(7)端粒是如何产生的呢？科学家把加入四膜虫端粒的一条人工染色体转入酵母菌中，通过实验发现复制后的染色体上带有的是酵母菌的端粒。这说明端粒的形成过程 （填“是”或“不是”）单纯的DNA聚合酶在发挥催化作用。科学家继续探究端粒形成过程中发挥催化作用的物质，将四膜虫细胞提取液中加入端粒DNA，然后分别加入蛋白酶、多糖酶、DNA酶、RNA酶等进行实验，检测培养液中是否能合成端粒DNA．结果在四膜虫细胞提取液中分别加入蛋白酶、RNA酶的这两组实验培养液中均不能合成端粒DNA．科学家通过实验能得到结论： 。
(8)科学家将端粒酶进行纯化，发现其是由RNA和蛋白质组成的，作用机制如图。将其中的RNA进行测序，发现端粒酶RNA中有一段序列能够与 序列互补。
(9)不同细胞中端粒酶的活性是不同的，干细胞相比较体细胞来说端粒酶的活性 。细胞中如果端粒酶的活性异常升高，可能会导致细胞 。
10．（2024·全国·高三专题练习）细胞色素c是细胞呼吸过程中的电子传递体，参与水的生成。细胞受到损伤时，细胞色素c从呼吸链中流失导致线粒体释放出大量自由基（如ROS），并与蛋白A结合进而诱发细胞凋亡，如图所示。

(1)ROS可以攻击DNA，可能引起 ；攻击蛋白质，使蛋白质活性 ，导致细胞衰老。
(2)当紫外线、化学因素等导致细胞损伤时，细胞色素c被释放到细胞质基质中，与蛋白A结合，在ATP的作用下，使 ，进而诱导细胞凋亡。
(3)细胞凋亡是细胞的一种 死亡，该过程由基因决定，凋亡细胞解体后被吞噬细胞吞噬，由吞噬细胞内的 （细胞器）将其消化，最终维持了内部环境的稳定。
(4)为探究生物制用Q对阿毒素所导致的心肌细胞凋亡是否具有保护作用，设计如下三组实验：
甲组加入培养液+心肌细胞+生理盐水：
乙组加入培养液+心肌细胞+生理盐水+阿霉素；
丙组加入培养液+心肌细胞+生理盐水+阿霉素+生物制剂Q。
每组所加心肌细胞数量相同，设置若干重复。在相同且适宜的条件下培养，一段时间后观察 。若 ，则说明生物制剂 Q对阿霉素所导致的心肌细胞凋亡具有保护作用。