高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞呼吸的原理和应用优质导学案及答案

细胞的分化、衰老和死亡

核心知识点一：细胞的分化

1. 细胞分化及其意义

（1）细胞分化的概念剖析：一个或一种细胞增殖产生的后代、后代细胞在形态、结构和生理功能上存在差异。

（2）细胞分化的时间：发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度。

（3）细胞分化的结果：形成不同的组织、器官。

（4）细胞分化的特点：①持久性，贯穿于生物体整个生命历程中；②不可逆性，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，③普遍性，细胞分化是生物界普遍存在的现象；④遗传物质不变性，细胞分化后形态、结构、功能发生改变，但细胞内的遗传物质不变。

（5）细胞分化的意义：生物个体发育的基础，使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。

（6）细胞分化的机理：用图解法展示

细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果，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。

2. 细胞的全能性

（1）概念剖析：已经分化的细胞、发育为完整个体的潜能。

（2）细胞具有全能性的原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套遗传信息。

（3）细胞全能性表达的四个条件：具有完整的细胞核、离体状态、一定的营养物质和植物激素、适宜的外界环境条件。

（4）全能性大小的比较：受精卵>生殖细胞>体细胞，植物细胞>动物细胞，分裂旺盛的细胞>分裂缓慢或不分裂的细胞

（5）“三看”法确认细胞“全能性”

3. 细胞分化与全能性的比较

易错点拨：区分细胞分化与全能性的标志

①细胞分化的标志：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因可以证明细胞发生了分化。

②体细胞全能性的标志：由体细胞发育成一个个体能证明体细胞的全能性。判断体细胞是否具有全能性的标志是看起点和终点，起点是“已分化的体细胞”，终点是发育成“个体”。

例题1  最新研究表明：受损的成体细胞如血细胞、神经细胞、肌细胞和肠细胞会将“时钟”拨到早期胚胎干细胞状态。下列相关分析合理的是（    ）

A. 细胞分化形成血细胞等成体细胞的过程一定是不可逆的

B. 神经细胞、肌细胞和肠细胞中含有的遗传物质不同

C. 早期胚胎干细胞具有分裂能力但未保留分化的能力

D. 受损的成体细胞转变成早期胚胎干细胞有利于细胞快速增殖治愈伤口

答案：D

解析：本题考查细胞分化的特点，难度中等。细胞分化的过程一般是不可逆的，但题中信息“受损的成体细胞如血细胞、神经细胞、肌细胞和肠细胞会将‘时钟’拨到早期胚胎干细胞状态”，说明分化的细胞也可能恢复分裂的能力，A错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故神经细胞、肌细胞和肠细胞等分化的细胞中遗传物质相同，RNA和蛋白质不完全相同，B错误；干细胞仍保留有分裂和分化的能力，C错误；受损成体细胞转变成早期胚胎干细胞状态，恢复了增殖的能力，有利于细胞快速增殖治愈伤口，D正确。

例题2  下列有关细胞的全能性的说法，不正确的是（　　）  

A. 植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性

B. 克隆动物的成功表明高度分化的动物细胞具有全能性

C. 细胞具有全能性是因为具有该生物的全套遗传物质

D. 全能性的大小依次为：受精卵>生殖细胞>植物体细胞>动物体细胞

答案：B

解析：本题考查细胞全能性的特点，难度中等。植物组织培养是指利用植物细胞形成完整的植物体，其成功表明高度分化的植物细胞具有全能性，A正确；动物克隆成功表明高度分化的动物的细胞核具有全能性，B错误；细胞具有全能性是因为具有该生物的全套遗传物质，C正确；一般情况下，细胞的分化程度越低，细胞的全能性越高，全能性的大小依次为：受精卵>生殖细胞>植物体细胞>动物体细胞，D正确。

核心知识点二：细胞的衰老和死亡

1. 细胞衰老

（1）个体衰老与细胞衰老的关系

（2）细胞衰老的特征

巧记细胞衰老的特征：

（3）细胞衰老的“假说”

易错点拨：衰老个体中并非所有细胞都衰老且衰老细胞中并非所有酶活性都降低。多细胞生物个体衰老时，其细胞普遍衰老，但衰老个体中也会有“新生细胞”（如造血干细胞）生成，细胞衰老时，其多数酶活性降低，然而与衰老相关基因表达的酶的活性升高。

2. 细胞死亡

（1）细胞凋亡的概念、主要类型、意义

（2）细胞凋亡与细胞坏死的区别

易错点拨：①在细胞的生命历程中细胞分裂、分化、衰老、凋亡均未改变遗传信息；②除细胞坏死对生物体不利外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均对生物体有积极意义；③除细胞坏死外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均与基因有关，受基因控制。

例题1  “清除衰老细胞”被美国《科学》杂志评为当年的十大科学突破之一，清除衰老细胞对延缓机体衰老、防止癌症具有重大意义。下列关于细胞衰老相关叙述错误的是（    ）

A. 新出生的婴幼儿也存在衰老的细胞

B. 多细胞生物个体衰老的过程，也是组成个体的细胞普遍衰老的过程

C. 衰老细胞的体积减小，从而使细胞的相对表面积增大，物质运输效率增强

D. 单细胞个体的衰老就是细胞的衰老，多细胞个体的细胞衰老和个体衰老不是同步的

答案：C

解析：本题考查细胞衰老的特点，难度中等。衰老发生在这个生命历程，新出生的婴幼儿也存在衰老的细胞，A正确；多细胞生物个体衰老的过程，也是组成个体的细胞普遍衰老的过程，B正确；衰老细胞细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低，C错误；单细胞个体的衰老就是细胞衰老，多细胞个体的细胞衰老和个体衰老不是同步，D正确。

例题2  下列有关细胞凋亡、细胞坏死的说法错误的是（　　）

A. 人在胚胎时期要经历尾的消失、指间细胞死亡，原因是遗传物质决定的程序性调控

B. 细胞的自动更新、被病原体感染的细胞清除是通过细胞凋亡完成的

C. 细胞坏死是由于细胞代谢活动受损或中断引起的，如蛋白质合成减慢

D. 吸烟引起的肺部细胞死亡属于细胞凋亡

答案：D

解析：本题考查细胞凋亡和细胞坏死的差异，难度中等。人在胚胎时期要经历尾的消失、指间细胞死亡，原因是遗传物质决定的程序性调控，A正确；细胞的自动更新、被病原体感染的细胞清除是通过细胞凋亡完成的，B正确；细胞坏死是由于细胞代谢活动受损或中断引起的，如蛋白质合成减慢，C正确；吸烟引起的肺部细胞死亡属于细胞坏死，D错误。

（答题时间：30分钟）

1. 下列有关细胞分化的叙述，错误的是（    ）

A. 细胞分化过程中细胞中的遗传物质不发生改变

B. 造血干细胞分化为血细胞的过程是可逆的

C. 细胞分化使细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异

D. 细胞分化使细胞趋向专门化，提高了各种生理功能的效率

2. 下图所示的是来自同一人体的4种细胞，下列叙述错误的是（    ）

A. 上述四种细胞所携带的基因相同但形态、功能不同

B. 上述四种细胞的形态、大小不同，但DNA含量相同

C. 上述四种细胞大小虽不同，但细胞中含量最多的化合物相同

D. 上述四种细胞的生理功能不同，吸收葡萄糖的方式也可能不同

3. 在个体发育中，通过细胞增殖增加细胞数目，通过细胞分化增加细胞种类，下列相关说法正确的是（    ）

A. 同一个体的不同细胞具有相同的遗传信息，但遗传信息的执行情况不同

B. 植物根尖细胞中无叶绿体，故用根尖细胞不能培养出含叶绿体的植物体

C. 有丝分裂间期完成的 DNA 复制和有关蛋白质的合成，均在细胞核中进行

D. 细胞分化过程中，其形态、结构、生理功能以及遗传物质均发生稳定性的变化

4. 下列与高等植物细胞分化和细胞全能性有关的说法，错误的是（    ）

A. 两个细胞中遗传信息的执行情况可能相同

B. 细胞表现全能性的过程中一定存在细胞分化

C. 某细胞能合成ATP合成酶，说明该细胞已经发生了分化

D. 细胞分化有利于多细胞生物体提高生理功能的效率

5. 下图是干细胞发育过程中的几个去路。下列说法不正确的是（    ）

A. 干细胞是机体中保持分裂、分化能力的细胞

B. 干细胞分化成组织细胞时，形态结构和生理功能会发生改变

C. 机体出现细胞衰老时，细胞核体积变小，染色质固缩

D. 组织细胞的凋亡受基因调控，对机体正常发育是有利的

6. 下列关于人体细胞衰老、凋亡的叙述，错误的是（    ）

A. 细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定

B. 细胞内水分减少是衰老细胞体积减小的主要原因

C. 正常细胞的衰老凋亡必将使生物个体衰老死亡

D. 衰老细胞中多种酶的活性降低，但往往与衰老有关的酶的活性增强

7. 下列关于细胞分裂、分化、衰老和凋亡的叙述中，正确的是（    ）

A. 细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同

B. 个体发育过程中细胞的分裂、分化和凋亡对于生物体都是有积极意义的

C. 细胞分裂存在于个体发育整个生命过程中，细胞分化仅发生在胚胎发育阶段

D. 多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的

8. 下图表示动物细胞生命历程，下列叙述错误的是（    ）

A. 真核生物的①过程的方式有有丝分裂、减数分裂和无丝分裂

B. 在个体发育过程中，有序的②过程能够增加细胞的类型

C. ③过程中细胞含水量增加，酶活性下降，细胞核体积增大，细胞相对表面积减小

D. ④过程是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，对生物体的生长发育具有积极意义

9. 下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，请据图回答下列问题：

（1）图中A表示细胞增殖过程，真核细胞该过程的主要方式是__________________。

（2）B表示_______________过程。图中a、b、c、d一般具有______（相同\不同）的遗传物质。若a能合成血红蛋白，则b、c、d都不能合成，其根本原因是__________________________。正常的骨骼肌常呈现红色，是因为骨骼肌细胞中含有肌红蛋白。请推测上皮细胞中_________（填“能”或“不能”）合成肌红蛋白，_________（填“含有”或“不含有”）肌红蛋白基因。

（3）对人体来说，在A、B、C、D四项生命活动中，具有积极意义的是________。

（4）老年人的头发会变白，这与C过程中的细胞内__________活性降低有关。C过程中细胞核发生的变化是__________________、_____________________。（答其中两项即可）

10. 细胞衰老与凋亡是生物界的普遍规律。一部分发生衰老的细胞会被机体自身清除，但另一些衰老的细胞会随着时间的推移在体内积累增多，并分泌一些免疫刺激因子，导致低水平炎症发生，引起周围组织衰老或癌变。实验揭示，衰老细胞不仅是衰老过程的产物，也可能是组织器官进一步衰退的重要原因。最近科学家通过研究表明，清除衰老细胞可延缓小鼠的衰老进程，该成果有望开辟出一条对抗衰老的新途径。

（1）衰老细胞的特征主要有__________减少，细胞萎缩；__________的活性降低，代谢速率减慢；细胞膜__________改变，使物质运输功能降低等。

（2）在成熟的生物体内，衰老细胞以及被病原体感染的细胞的清除，都是通过__________完成的，该过程通过控制。

（3）对人类来说，良好的外部环境和行为习惯也可以延缓细胞的衰老，试举例说明（至少写两个）__________。

（4）细胞凋亡和细胞坏死的差异是                                            。

1. B  解析：本题考查细胞分化的特点，难度中等。细胞分化过程中细胞中的遗传物质不发生改变，只是基因的选择性表达，A正确；细胞分化过程一般是不可逆的，B错误；细胞分化产生了特定的蛋白质，使细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异，C正确；细胞分化使细胞功能趋向专门化，提高了各种生理功能的效率，D正确。

2. B  解析：本题考查分化细胞的相同点，难度较大。由题意可知来自同一人体的4种细胞是由一个受精卵发育而来的，携带基因相同，A正确；由一个受精卵发育而来的，卵细胞DNA含量是其他体细胞的一半，B错误；细胞中含量最多的化合物是水，故四种细胞中含量最多的化合物相同，C正确；四种细胞的生理功能不同，吸收葡萄糖的方式也可能不同，D正确。

3. A  解析：本题考查细胞增殖和细胞分化的比较，难度中等。同一个体的不同细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，都具有相同的遗传信息，但遗传信息的执行情况不同，A正确；植物根尖细胞中无叶绿体，但含有控制叶绿体合成的相关遗传物质，因此用根尖细胞能培养出含叶绿体的植物体，B错误；有丝分裂间期DNA复制和蛋白质合成的转录过程均在细胞核中完成，而蛋白质合成的翻译过程在核糖体上完成，C错误；细胞分化过程中，其形态、结构、生理功能均发生稳定性的差异，但遗传物质没有发生改变，D错误。

4. C  解析：本题考查细胞分化和细胞全能性的比较，难度中等。两个不同类型的细胞中遗传信息的执行情况一定不完全相同，但如果两个细胞是同一种类型，则它们遗传信息的执行情况相同，A正确；细胞表现全能性的过程中一定存在细胞分裂和细胞分化，B正确；活细胞中都能合成ATP合成酶，因此能合成ATP合成酶不能作为细胞已经发生分化的标志，C错误；细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率，D项正确。

5. C  解析：本题考查干细胞的特点，难度中等。干细胞具有自我更新和分化的潜能，A正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，其遗传信息不会发生改变，形态结构和生理功能会发生改变，B正确；机体出现细胞衰老时，细胞体积变小，细胞核体积变大，染色质固缩，C错误；细胞的凋亡是由基因决定的，对机体正常发育有重要作用，D正确。

6. C  解析：本题考查细胞衰老和凋亡，难度中等。细胞凋亡又称为细胞程序性死亡，是细胞自动结束生命的过程，细胞凋亡能够维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰，A正确；衰老的细胞失水较多，细胞内水分减少，会引起细胞萎缩，体积变小，代谢缓慢，B正确；正常细胞的衰老凋亡不会使生物个体衰老死亡，C错误；衰老细胞的绝大多数酶活性下降，与衰老有关的酶活性升高，D正确。

7. B  解析：本题考查细胞分裂、分化、衰老和凋亡，难度较大。细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞的遗传物质不变，A错误；根据分析可知，个体发育过程中，细胞分裂、分化和凋亡对于生物体都是有积极意义的，B正确；细胞分裂和细胞分化均存在于个体发育整个生命过程中，C错误；多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老不同步，年幼个体内也有衰老的细胞，D错误。

8. C  解析：本题考查细胞的生命历程，难度中等。真核生物的①细胞增殖过程，主要方式有有丝分裂也存在减数分裂和无丝分裂，A正确；在个体发育过程中，②过程是细胞分化，是基因的选择性表达，形成各种细胞，B正确；③过程为细胞衰老，细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深，C错误；④过程是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，对生物体的生长发育具有积极意义，D正确。

9. （1）有丝分裂（2）细胞分化相同遗传信息的执行情况不同（或答“基因的选择性表达”）不能含有（3）ABCD（4）酪氨酸酶细胞核体积增大核膜内折

解析：本题考查细胞增殖、分化、衰老，难度中等。

（1）有丝分裂是真核细胞进行细胞分裂的主要方式。

（2）图中B形成形态、功能不同的细胞，表示细胞分化过程，该过程中遗传物质不变，则图中由A分化形成的a、b、c、d遗传物质相同。若a能合成血红蛋白，则b、c、d都不能合成，其根本原因是遗传信息的执行情况不同（或基因的选择性表达）。正常的骨骼肌常呈现红色，是因为骨骼肌细胞中含有肌红蛋白，因为基因选择性表达，上皮细胞中不能合成肌红蛋白，但含有肌红蛋白基因。

（3）对人体来说，在A细胞分裂、B细胞分化、C细胞衰老、D细胞凋亡四项生命活动中，A、B、C、D属于正常生命活动，具有积极意义。

（4）老年人的头发会变白，这与C过程中的细胞内酪氨酸酶活性降低有关。C过程中细胞核发生的变化是细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。

10. （1）水分酶通透性（2）细胞凋亡基因（3）合理的饮食结构、适宜的体育运动、乐观的人生态度（4）细胞凋亡为生理性死亡，是主动结束生命的过程，对生物有利；细胞坏死为病理性死亡，是被动结束生命的过程，对生物有害。

解析：本题考查细胞衰老和细胞凋亡，难度中等。

（1）根据分析，衰老细胞水分减少，细胞萎缩，酶活性降低，代谢速率减慢；细胞膜的通透性改变，使物质运输功能降低。

（2）在成熟的生物体内，衰老细胞以及被病原体感染的细胞的清除都是细胞凋亡，细胞凋亡由基因控制。

（3）合理的饮食结构、适宜的体育运动、乐观的人生态度等都可以延缓衰老。

（4）细胞凋亡和细胞坏死的差异：