高考生物一轮复习考点一遍过考点23 细胞的分化和细胞的全能性(含解析)

考点23  细胞的分化和细胞的全能性

高考频度：★★★☆☆     难易程度：★★★☆☆

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：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。

（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。

（4）意义

2．细胞的全能性

（1）概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

（2）实例

（3）干细胞：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。

（4）把实例与相应的原理或过程连线

考向一  细胞分化

1．下列有关细胞分化的说法错误的是

A．细胞分化是一种持久性的变化

B．生物个体发育与细胞分裂和分化有关

C．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率

D．细胞分化使不同的细胞具有不同的遗传物质

【参考答案】D

【试题解析】细胞分化的特点之一是具有持久性，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，A正确；细胞分裂能够增加细胞的数量，细胞分化导致细胞种类增加，因此生物个体发育与细胞分裂和分化有关，B正确；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，C正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞分化过程中遗传物质没有发生改变，D错误。

归纳整合

图解法展示细胞分化的机理

2．如图所示为来自同一人体的4 种细胞，下列叙述错误的是

A．虽然来自同一人体，但各细胞中遗传物质含量并不相同

B．虽然各细胞的生理功能不同，但都能产生ATP

C．虽然各细胞大小不同，但细胞中所含的蛋白质种类相同

D．虽然各细胞中携带的基因相同，但进行表达的基因不同

【答案】C

【解析】虽然来自同一人体，但各细胞中遗传物质含量并不相同，如卵细胞中的核DNA含量减半，A正确；虽然各细胞的生理功能不同，但都能进行细胞呼吸产生ATP，B正确；图中看出，细胞已经发生分化，由于基因的选择性表达，导致细胞中含有的蛋白质种类不完全相同，C错误；虽然各细胞中携带的基因相同，但进行表达的基因不同，D正确。

考向二  细胞全能性的判断

3．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是

A．造血干细胞形成各种血细胞

B．花药经离体培养得到单倍体植株
C．克隆羊“多利”的诞生

D．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗

【参考答案】D

【试题解析】造血干细胞形成各种血细胞是细胞分化形成的，但该过程没有体现细胞的全能性，A错误；花药是生殖细胞，不是体细胞，B错误；克隆羊多利的诞生说明动物细胞的细胞核具有全能性，不能体现细胞的全能性，C错误；棉花根尖细胞经诱导形成幼苗发生了细胞分化且能体现体细胞全能性，D正确。

规律总结

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）判断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”。

4．某实验室做了如图所示的实验研究，下列相关叙述正确的是

A．肝细胞、神经细胞、上皮细胞等细胞中都有与细胞癌变有关的基因

B．与纤维母细胞相比，经过程a形成的诱导干细胞的全能性较低

C．过程b是诱导干细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性差异的过程

D．上述细胞中具有细胞周期的是诱导干细胞和神经细胞

【答案】A

【解析】正常细胞中都有原癌基因和抑癌基因；诱导干细胞的全能性比纤维母细胞高；过程b是诱导干细胞的分化过程，细胞的形态、结构发生稳定性差异，遗传物质并未改变；具有细胞周期的是能进行连续分裂的细胞，神经细胞是高度分化的细胞，已失去了分裂能力。

考向三  干细胞的特征与应用

5．胚胎干细胞可诱导分化成神经细胞，用于治疗因特定神经元死亡而导致的帕金森病。下列关于胚胎干细胞的叙述错误的是

A．具有增殖能力 

B．能诱导分化成各种细胞

C．不具有细胞周期 

D．比神经细胞容易培养

【答案】C

【解析】胚胎干细胞具有增殖能力，可以增殖分化出各种类型的细胞，A正确；胚胎干细胞具有全能性，能诱导分化成各种细胞，B正确；胚胎干细胞能连续进行有丝分裂，故具有细胞周期，C错误；胚胎干细胞比神经细胞的分裂能力强，因此比神经细胞容易培养，D正确。故选C。

归纳拓展

关于干细胞的2点提醒

（1）干细胞就是“什么都能干、干什么都可以”的细胞，能增殖、能分化。

（2）干细胞的应用：医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，因为自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应；另外，干细胞的研究为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。

6．研究人员发现“人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞”，对此种干细胞进行培养后能得到多种细胞(如图所示)。下列叙述正确的是

A．图中所示过程中不发生DNA分子的复制
B．图中各种不同细胞的RNA和蛋白质完全不同
C．各种细胞功能的不同决定了其具有不同的结构

D．分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异

【答案】D

【解析】图中细胞分化之前发生了细胞分裂，而细胞分裂过程中有DNA的复制，A错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，但是不同的细胞中也有相同的基因表达，因此中各种不同细胞的RNA和蛋白质不完全相同，B错误；结构决定功能，图中各种细胞的功能是由其结构决定的，C错误；分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异，如耗能多的细胞中线粒体多些，D正确。

1．下列关于细胞分化与全能性的叙述中，正确的是

A．造血干细胞形成红细胞体现了细胞全能性 

B．老年人的体内一般不会发生细胞分化

C．细胞分化的方向通常是可逆转的 

D．胡萝卜的韧皮部细胞具有全能性

2．如图为胚胎干细胞的分化过程，下列分析合理的是  

A．哺乳动物成熟红细胞失去细胞核和DNA，说明细胞分化过程中遗传物质发生了改变

B．分化后的细胞一定会一直保持分化后的状态直到细胞死亡

C．胚胎干细胞、造血干细胞、白细胞的细胞全能性依次提高

D．从分子水平看，细胞分化表示各种细胞内合成了不同种类的蛋白质

3．有人把能够在所有细胞中表达、维持细胞基本生命活动所必需的基因称为“管家基因”，而把只在特定细胞中表达的基因称为“奢侈基因”。以下相关说法正确的是

A．ATP水解酶、膜蛋白、血红蛋白都是管家基因的表达产物

B．根尖分生区细胞分化形成成熟区细胞过程中，奢侈基因的遗传信息改变

C．人的RNA聚合酶基因和抗体基因都属于管家基因

D．细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果

4．涡虫是具有较强再生能力的雌雄同体动物（精巢和卵巢生在同一动物体内），其80%的基因与人类同源。实验表明，将2 cm长的涡虫切成200多块，每块都能很快发育成一条完整的涡虫。下列叙述错误的是

A．涡虫体内组织中干细胞的比例较高

B．涡虫生活史中的细胞增殖方式都属于有丝分裂

C．离体涡虫切块的细胞具有较高的全能性

D．研究涡虫再生的遗传信息，利于寻找延缓人体器官衰老的方法

5．下列实例可以说明细胞具有全能性的是

A．皮肤被划破后，伤口重新愈合 

B．蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部

C．造血干细胞增殖分化产生各种血细胞

D．胡萝卜组织块经离体培养产生完整植株

6．上海生命科学研究院诱导人成纤维细胞重编程为肝细胞(hiHep细胞)获得成功，hiHep细胞具有肝细胞的许多功能，包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物等。下列相关叙述中不正确的是

A．该项成果表明，分化了的细胞其分化后的状态是可以改变的
B．人成纤维细胞与hiHep细胞的核DNA完全相同
C．人成纤维细胞重编程为hiHep细胞，并未体现细胞的全能性

D．hiHep细胞通过主动运输方式将血清白蛋白运出细胞

7．哺乳动物红细胞的部分生命历程如图所示，图中除成熟红细胞外，其余细胞中均有核基因转录的RNA。下列叙述错误的是

A．成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生二氧化碳
B．网织红细胞仍然能够合成核基因编码的蛋白质
C．造血干细胞与网织红细胞中基因的执行情况不同

D．成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达

8．取人体不同类型的细胞，检测其基因组成及基因表达情况，结果如下表所示（+表示存在，-表示不存在），则下列关于1、2、3的叙述错误的是

A．1细胞分泌的激素与机体渗透压调节有关
B．2细胞的分泌过程可受1细胞的调节
C．3细胞可以进行有机物的彻底氧化分解

D．3形成过程中存在基因的选择性表达

9．干细胞中c­Myc(原癌基因)、Klf4(抑癌基因)、Sox2和Oct­等基因处于活跃表达状态，Oct­的精确表达对于维持干细胞的正常自我更新是至关重要的。科学家利用逆转录病毒，将Oct­、Sox2、c­Myc和Klf4四个关键基因转入高度分化的体细胞内，让其重新变成一个多功能iPS细胞(如图所示)。请分析回答下列问题：

（1）Oct­基因在高度分化的细胞中处于________状态。依据图示的原理，体细胞癌变是________________等基因异常表达的结果；细胞凋亡是在图中__________________等基因控制下的细胞__________________的过程。

（2）研究人员利用小鼠体细胞诱导形成的iPS细胞，进一步诱导又获得了心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞，iPS细胞的这种变化过程称作________。

10．血管平滑肌细胞（VSMC）的功能受多种物质影响，与血管健康密切相关。同型半胱氨酸会导致VSMC分化程度降低，功能紊乱，血管保护药物R可改善同型半胱氨酸对VSMC的作用。为验证同型半胱氨酸和血管保护药物R的作用，请根据以下提供的材料设计实验，完善实验设计思路：

材料与用具：培养瓶若干、小鼠血管平滑肌细胞（VSMC）若干、细胞培养液、同型半胱氨酸溶液、血管保护药物R溶液、生理盐水、显微镜、血细胞计数板、吸光光度计、滴管等。

（要求与说明）分化相关指标为细胞增殖率和细胞粘附率，分化程度越低，细胞粘附率越低。细胞增殖率（%）=（实验组细胞增殖数/对照组细胞增殖数）×100%，细胞粘附率（%）=（实验组细胞光吸收值/对照组细胞光吸收值）×100%，实验思路涉及的主要用具需写出，但具体操作过程不作要求，实验条件适宜。不考虑加入药物后的体积变化等因素。

（1）完善实验思路：

①取若干个培养瓶，分别加入_______________的细胞培养液和小鼠血管平滑肌细胞（VSMC），显微镜下用血细胞计数板计数VSMC细胞数并记录，同时用吸光光度计测定光吸收值并记录。

②将上述培养瓶随机均分为甲、乙、丙三组，甲组、乙组分别加入_________________________、 _________________________________________，丙组加入等量的_____________作为对照。

③将上述培养瓶放相同且适宜的条件下培养。 

④每隔一定时间，用显微镜和血细胞计数板、吸光光度计等工具检测和记录数据，计算细胞增殖率和细胞粘附率，统计分析。

（2）预测实验结果（在下列坐标系的示意曲线旁填写相应概率的组别：“甲”或者“乙”）

①_________， ②__________，③___________，④__________。

（3）分析讨论

①同型半胱氨酸可引起VSMC功能紊乱的原因是引起细胞内内质网功能紊乱，堆积未折叠蛋白，这些蛋白没有形成正确的___________，不能行使正常功能。

②实验中每组应设三个重复，其目的是__________________________________。

11．（2018·江苏卷）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

12．（2016·新课标II卷)在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是

A．细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献

B．哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞

C．细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果

D．通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株

1．【答案】D

【解析】细胞全能性是分化细胞具有发育成完整个体的潜能，造血干细胞分化形成红细胞的过程不能体现细胞的全能性，A错误；老年人体内仍然发生细胞分化，如造血干细胞增殖后分化成各种血细胞，B错误；细胞分化的方向通常是不可逆的，C错误；胡萝卜的韧皮部细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，即具有全能性，D正确。

2．【答案】D

【解析】在动物和人体中仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞是干细胞。哺乳动物成熟红细胞失去细胞核和DNA，是高度分化的细胞，细胞分化的过程遗传物质不变，A错误。一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡，但不是绝对的，B错误。细胞分裂能力越强，全能性越高，分化程度越高，全能性越小，因此胚胎干细胞、造血干细胞、白细胞的细胞全能性依次减小，C错误。细胞分化的实质是基因选择性表达，合成的蛋白质不同，D正确。

3．【答案】D

【解析】ATP水解酶、膜蛋白都是管家基因的表达产物，而血红蛋白基因只在红细胞中表达，因此血红蛋白是奢侈基因表达的产物，A错误；细胞从未分化状态分化为成熟细胞的过程中，细胞内遗传物质携带的遗传信息一般不会改变，B错误；人的RNA聚合酶基因可在所有细胞中表达，属于管家基因，而抗体基因只在浆细胞中表达，属于奢侈基因，C错误；细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果，D正确。

4．【答案】B

【解析】涡虫是具有较强再生能力的雌雄同体动物，说明其可以进行有性生殖，可以进行减数分裂；将2cm长的涡虫切成200多块，每块都能很快发育成一条完整的涡虫，说明涡虫体内组织中干细胞的比例较高，再生能力较强，全能性较高，据此分析答题。根据以上分析已知，涡虫体内组织中干细胞的比例较高，再生能力较强，全能性较高，AC正确；根据以上分析已知，涡虫不仅可以进行有性生殖，也可以进行减数分裂，B错误；研究涡虫再生的遗传信息，有利于人类研究并寻找延缓人体器官衰老的方法，D正确。

5．【答案】D

【解析】皮肤被划破后，伤口重新愈合属于细胞的分裂和分化，A错误；蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部属于细胞的增殖和分化，B错误；造血干细胞增殖分化产生各种血细胞，并没有形成完整的个体，不能体现细胞的全能性，C错误；胡萝卜组织块经过离体培养产生完整植物，体现植物细胞的全能性，D正确。

6．【答案】D

【解析】该研究院的研究成果使成纤维细胞重编程为hiHep细胞，该细胞具有肝细胞的多种功能，这说明分化了的细胞，其分化后的状态是可以改变的，A项正确；人成纤维细胞与hiHep细胞均由受精卵分裂分化而成，因此两者的核DNA完全相同，B项正确；细胞的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，人成纤维细胞重编程为hiHep细胞，并没有发育成完整个体，C项正确；血清白蛋白是大分子物质，因此hiHep细胞是通过胞吐的方式将血清白蛋白运出细胞的，D项错误。

7．【答案】D

【解析】成熟红细胞没有线粒体，不能进行有氧呼吸，但能进行无氧呼吸，在无氧呼吸过程中不产生二氧化碳，A正确；网织红细胞中有核基因转录的RNA，仍然能够合成核基因编码的蛋白质，B正确；网织红细胞来源于造血干细胞的分化，细胞分化过程中由于基因的选择性表达，因此造血干细胞与网织红细胞中基因的执行情况不同，C正确；成熟红细胞不具有细胞核与线粒体，因此细胞内没有基因，也就没有凋亡基因的表达，D错误。

8．【答案】C

【解析】1细胞能分泌促性腺激素释放激素，所以是下丘脑细胞，其可以分泌抗利尿激素，而抗利尿激素可以参与渗透压调节，A正确。2细胞可以分泌胰岛素，说明是胰岛B细胞，胰岛B细胞受下丘脑某一神经的调节，B正确。3细胞没有任何基因，含有呼吸酶，说明是成熟红细胞，成熟红细胞只能进行无氧呼吸，即不能进行有机物的彻底氧化分解，C错误。成熟红细胞形成的过程中存在基因的选择性表达，D正确。

9．【答案】（1）未表达(或沉默)　  c­Myc、Klf4　  c­Myc、Klf4、Fas　  程序性死亡　

（2）细胞分化

【解析】（1）通过图示可以推测，在高度分化的体细胞中，Oct­基因处于未表达状态或沉默状态。c­Myc、Klf4基因分别为原癌基因和抑癌基因，它们异常表达时高度分化的体细胞可以变为肿瘤细胞；在c­Myc、Klf4、Fas等基因的控制下，细胞发生程序性死亡，引起细胞凋亡。（2）iPS细胞类似胚胎干细胞，诱导其获得心肌细胞、血管平滑肌细胞等多种组织细胞的过程属于细胞分化。

10．【答案】（1）①适量且等量     ②（适量且等量的）同型半胱氨酸溶液     血管保护药物R溶液和同型半胱氨酸溶液的混合溶液    生理盐水   

（2）①甲    ②乙    ③乙    ④甲   

（3）①空间结构    ②减少随机误差或提高实验结果的准确性   

【解析】本实验为验证同型半胱氨酸和血管保护药物R对VSMC分化的作用，自变量为是否加入同型半胱氨酸和血管保护药物R，根据“分化相关指标为细胞增殖率和细胞粘附率，分化程度越低，细胞粘附率越低。细胞增殖率（%）=（实验组细胞增殖数/对照组细胞增殖数）×100%，细胞粘附率（%）=（实验组细胞光吸收值/对照组细胞光吸收值）×100%”，可知实验中因变量为细胞增殖率和细胞的粘附率，实验中可通过检测细胞的数量和细胞的光吸收值来计算细胞的增殖率和细胞的粘附率。通过比较细胞的增殖率和细胞的粘附率来反应同型半胱氨酸和血管保护药物R对VSMC分化的作用。（1）①根据上述分析可知，实验自变量为是否加入同型半胱氨酸和血管保护药物R，因变量为细胞增殖率和细胞的粘附率，其它无关变量应相同且一致，所以取若干个培养瓶，分别加入适量且等量的细胞培养液和小鼠血管平滑肌细胞（VSMC），显微镜下用血细胞计数板计数VSMC细胞数并记录，同时用吸光光度计测定光吸收值并记录。②为了说明同型半胱氨酸和血管保护药物R对VSMC分化的作用，需要将上述培养瓶随机均分为甲、乙、丙三组，甲组、乙组分别加入适量且等量的同型半胱氨酸溶液、血管保护药物R溶液和同型半胱氨酸溶液的混合溶液，丙组加入等量的生理盐水作为对照。③将上述培养瓶放在相同且适宜的条件下培养。④每隔一定时间，用显微镜和血细胞计数板、吸光光度计等工具检测和记录数据，并计算细胞增殖率和细胞粘附率。（2）由于同型半胱氨酸会导致VSMC分化程度降低，血管保护药物R可改善同型半胱氨酸对VSMC的作用。故只添加同型半胱氨酸的甲组和添加血管保护药物R溶液和同型半胱氨酸溶液混合溶液的乙组相比，甲组的细胞增殖率会大于乙组，而细胞的粘附率甲组低于乙组，故实验预测结果为：

即图中①为甲，②为乙，③为乙，④为甲。（3）①内质网的作用之一就是对蛋白质进行加工，形成一定的空间结构，所以机体产生的同型半胱氨酸水平升高，可引起VSMC内质网功能紊乱，堆积未折叠蛋白，这些蛋白没有形成正确的空间结构，不能行使正常功能。②在实验过程中每组内设三个重复，其目的是减少随机误差，使实验结果更准确。

11．【答案】ABC

【解析】组织细胞中的DNA与MSC细胞中的DNA相同，但是RNA不同，A错误；组织细胞是MSC细胞增殖分化形成的，因此组织细胞比MSC细胞更容易衰老，B错误；当MSC中的基因都不能表达时，说明该细胞早就已经开始凋亡了，C错误；不同诱导因素能够使MSC分化形成不同类型的细胞，D正确。

12．【答案】B

【解析】细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础，而细胞增殖的主要方式是有丝分裂，A项正确；哺乳动物的造血干细胞是已经分化的细胞，B项错误；细胞分化的实质是：在个体发育中，在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程，即细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果，C项正确；借助植物组织培养技术，可将离体的植物叶肉细胞培育成新的植株，D项正确。