2024届人教版高中生物一轮复习细胞的分化、衰老和死亡学案（多项版）

这是一份2024届人教版高中生物一轮复习细胞的分化、衰老和死亡学案（多项版），共13页。

第3课　细胞的分化、衰老和死亡
[复习目标]　1.比较细胞的分化、衰老和死亡，建立细胞是一个统一整体的生物学观念。(生命观念)　2.分析细胞衰老、凋亡的特点，关注人体健康和科技发展。(社会责任)
考点一　细胞分化与细胞的全能性

1．细胞分化



[教材深挖]
(必修1 P119正文拓展)一般来说，分化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的能力。
2．细胞的全能性

[教材深挖]
(必修1 P122拓展应用2拓展)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否(填“是”或“否”)体现了体细胞的全能性，理由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不能体现细胞的全能性。
3．干细胞

[易错辨析]
1．细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变。(√)
2．玉米种子形成新植株体现了细胞的全能性。(×)
3．受精卵没有分化，故受精卵没有全能性。(×)
4．骨髓移植可以有效地治疗白血病。(√)
5．单个已分化的动物体细胞可培养成新的个体。(×)

1．区分细胞分化的关键点
(1)分化细胞表达的基因

(2)细胞分化的“变”与“不变”

2．“三看”法确认细胞“全能性”


命题点1　围绕细胞分化的实质、特点和意义考查生命观念及社会责任
1．(2022·山东济宁模拟)MyoD基因是一个控制肌细胞发育的主导基因，其表达产物MyoD蛋白可以调控其他与肌肉发生相关基因的转录，还能促进MyoD基因的表达，最终使前体细胞分化为肌细胞。以下叙述不正确的是(　　)
A．前体细胞分化为肌细胞的过程是不可逆的
B．与肌细胞相比，前体细胞的分化程度较低
C．含有MyoD基因的细胞只能分化为肌细胞
D．MyoD蛋白对MyoD基因的表达存在正反馈调节
解析：选C。细胞分化的标志是基因的选择性表达，含有MyoD基因的细胞能分化为其他细胞，C错误。
命题点2　围绕细胞的全能性和干细胞的应用考查生命观念及科学思维
2．将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是(　　)
A．骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同
B．骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明骨髓干细胞具有全能性
C．可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞
D．若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞
解析：选C。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，故骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成一样，但不同细胞选择性表达的基因不同，因此这两种细胞中的基因表达产物不完全相同，A错误；骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明胰腺组织的环境造成骨髓干细胞基因选择性表达，没有体现出全能性，B错误；判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量，“胰岛样”细胞可以代替损伤的胰岛B细胞产生胰岛素，C正确；自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，一般而言，细胞分化过程在生物体内是不可逆的，故将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，不会恢复成骨髓干细胞，D错误。
3．(2022·江苏省百校联考)科学家将c-Myc、KIf4、Sox2和Oct-3/4这四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞内，细胞在一定条件下转变成iPS细胞。在适当条件诱导下，iPS细胞可以定向分化成各种细胞。下列叙述不正确的是(　　)

A．图示过程运用了转基因技术，原理是基因重组
B．iPS细胞分化成各种组织细胞过程中DNA序列不变
C．iPS细胞的分裂分化能力比造血干细胞弱
D．iPS细胞分化成各种组织细胞时表达的基因不完全相同
解析：选C。据图分析，将四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞内，再通过培养转变成iPS细胞，运用了转基因技术，原理是基因重组，A正确；iPS细胞分化成各种组织细胞的过程中，细胞的形态、结构和生理功能发生改变，细胞分化的实质是基因的选择性表达，使得细胞内mRNA和蛋白质改变，但DNA不变，B正确；iPS细胞的分裂分化能力比造血干细胞强，C错误；iPS细胞分化成各种组织细胞时，涉及基因的选择性表达，故表达的基因不完全相同，D正确。
考点二　细胞的衰老与死亡

1．细胞的衰老
(1)细胞衰老的特征
①代谢的变化

②细胞核的变化：体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
(2)细胞衰老的原因
①自由基学说

②端粒学说

(3)细胞衰老和个体衰老的关系

[教材深挖]
(必修1 P123图6－8)细胞衰老过程中细胞代谢会减慢，原因有水分减少，多种酶活性降低，细胞膜通透性改变，染色质收缩，色素逐渐积累等。
2．细胞的死亡
(1)细胞凋亡

(2)细胞坏死

(3)细胞自噬
①概念：通俗地说，就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用。
②类型
a．处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。
b．在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。
③意义：研究表明，人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
[教材深挖]
　(必修1 P127拓展应用)同样是血细胞，白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞快得多，原因是白细胞的主要功能是吞噬病菌等。
[易错辨析]
1．细胞不能继续分化是细胞衰老的特征之一。(×)
2．当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。(√)
3．细胞死亡是细胞凋亡的同义词。(×)
4．细胞凋亡使细胞自主有序地死亡，对生物体是有利的。(√)
5．有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。(√)

细胞衰老、细胞坏死、细胞凋亡的内容比较

比较内容
细胞衰老
细胞坏死
细胞凋亡
影响因素
自由基端粒酶等、
细胞受到严重损伤
细胞内部基因调控
细胞体积
萎缩变小
肿胀变大
皱缩变小
细胞核
体积增大、核膜内折、染色质收缩
染色质不凝集、核膜破裂等
染色质凝集、并沿核膜分布
细胞质、细胞器
多种酶活性降低、色素积累等
线粒体膨大
细胞器完整
细胞膜
通透性改变
破裂
包裹细胞器等碎片形成凋亡小体
炎症反应
无
有
无

命题点1　围绕细胞衰老与细胞死亡考查生命观念
1．(2022·江苏模拟)自由基学说是一种细胞衰老假说。如图是自由基学说示意图，下列有关叙述正确的是(　　)

A．自由基可能引起细胞衰老，一定不会引起细胞癌变
B．由图可知，过程②、①的作用效果属于负反馈调节
C．若过程③攻击的是酪氨酸酶，则会引起人体患白化病
D．过程④可能导致细胞膜上蛋白质的种类或数量发生改变
解析：选D。由图可知，自由基攻击DNA导致基因突变，有可能导致细胞癌变，A错误；过程②的作用效果促进过程①，属于正反馈调节，B错误；若过程③攻击的是酪氨酸酶，导致酶活性降低，黑色素合成减少，头发变白，而白化病是由于酪氨酸酶基因异常导致，C错误；过程④使DNA分子中的基因碱基对缺失或替换，导致遗传信息发生改变，可能导致细胞膜上蛋白质种类或数量发生改变，D正确。
2．(2022·湖北省调研)细胞毒性T细胞(简称CTL)，对靶细胞的杀伤作用有多种方式。方式一：CTL与靶细胞接触后释放大量穿孔素，穿孔素插入靶细胞膜上，并多聚化形成孔径较大的穿膜通道，这种通道迅速改变了细胞膜的通透性和细胞渗透压，最终导致内容物大量溢出，细胞溶解死亡。方式二：CTL表达信息分子，它被释放到细胞外与靶细胞表面的受体结合，引起靶细胞内相关基因表达，靶细胞演变成许多囊泡状结构并被吞噬细胞摄取。当细胞坏死时会溢出细胞质，影响到周围细胞，而细胞凋亡并不危及相邻细胞。综合分析，CTL杀伤靶细胞的方式一、方式二分别属于(　　)
A．细胞凋亡、细胞凋亡
B．细胞坏死、细胞凋亡
C．细胞凋亡、细胞坏死
D．细胞坏死、细胞坏死
解析：选B。据题意可知，CTL杀伤靶细胞的方式一，CTL与靶细胞接触后释放大量穿孔素，在穿孔素的作用下，细胞膜的通透性和细胞渗透压改变，最终导致内容物大量溢出，细胞溶解死亡，而且溢出的细胞内容物会影响到周围细胞，故方式一属于细胞坏死；方式二，CTL表达信息分子，它被释放到细胞外与靶细胞表面的受体结合，引起靶细胞内相关基因表达，最终被吞噬细胞摄取，导致细胞死亡，可见该细胞死亡并不危及相邻细胞，故方式二属于细胞凋亡。
[技法提炼]　判断细胞凋亡与细胞坏死的方法

命题点2　围绕细胞衰老与死亡考查科学思维及科学探究
3．(2022·河北省模拟)在人的一生中，体细胞一般能够分裂50～60次。科学家利用分裂了40次的男性成纤维细胞和分裂了10次的女性成纤维细胞进行如下实验。依据实验结果能够得出的结论是(　　)

实验方案
继续培养10～20代实验结果
两种细胞等量混合培养
女性细胞的分裂依旧旺盛，男性细胞逐渐停止分裂
将女性细胞核注入到男性去核细胞中
融合细胞分裂依旧旺盛
将男性细胞核注入到女性去核细胞中
融合细胞逐渐停止分裂
A.在稳定的培养环境下，细胞衰老不是由细胞自身因素决定
B．细胞分裂潜力主要取决于细胞核而非细胞质
C．随着分裂次数增加，细胞质中自由基积累，导致细胞衰老
D．随着分裂次数增加，核染色体端粒逐渐缩短，导致细胞衰老
解析：选B。由第一组实验结果可知，两种细胞在同样条件下培养结果不同，故细胞衰老是由细胞自身因素决定的，A不符合题意；对比第二组、第三组实验结果可知，男性细胞核使细胞分裂停止，女性细胞核使细胞分裂旺盛，实验能说明细胞分裂潜力主要取决于细胞核而非细胞质，B符合题意；本实验没有涉及自由基、端粒的比较，无法得出细胞质中自由基积累、核染色体端粒逐渐缩短，导致细胞衰老的结论，C、D不符合题意。
4．(2021·北京卷)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
解析：选C。据表分析，低剂量组的脑畸形胚胎数/活胚胎数(%)为33%，与对照相比(0)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合理；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合理；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－1，故对照组胚胎的发育过程中也会出现细胞凋亡，C不合理；据表格数据可知，海洛因处理组的活胚胎数降低，脑畸形胚胎数和脑细胞凋亡率均升高，故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险，D合理。

[真题演练]
1．(2021·山东卷)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α-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的分化
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
解析：选C。α-酮戊二酸合成酶被溶酶体降解，所以其降解产物可被细胞再利用，A正确；根据题干信息“该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化”，说明α-酮戊二酸含量降低促进细胞分化，而含量升高不利于胚胎干细胞的分化，B正确；根据题干信息“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”，所以如果抑制L基因表达，则复合体不能与受体L结合，不利于降解α-酮戊二酸合成酶，细胞中α-酮戊二酸的含量会升高，C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的功能，D正确。
2．(2022·浙江6月选考)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
解析：选A。细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程，A正确；细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B错误；人体生长发育的不同时期均有细胞的衰老，C错误；细胞衰老时呼吸速率减慢，新陈代谢减慢，D错误。
3．(2021·广东卷)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
解析：选D。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，因此细胞凋亡后其功能不可恢复，A、C错误；细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，因此细胞凋亡也被称为细胞程序性死亡，B错误；依据题干“激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡”可知，PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
[长句特训]
通俗地说，细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。通过细胞自噬可清除细胞内错误折叠或聚集的蛋白质、受损或老化的细胞器。如图表示细胞自噬的三种形式以及溶酶体参与自噬的过程，回答下列相关问题：

设问形式1　实验分析类命题
(1)细胞自噬现象最早发现于酵母菌中。酵母菌液泡内富含水解酶，科学家在研究液泡与自噬的关系时，以野生型酵母菌为对照组，以液泡水解酶缺陷型酵母菌为实验组，在饥饿状态下，______________________________酵母菌液泡中出现自噬体大量堆积的现象。
设问形式2　逻辑推理类命题
(2)当细胞中的线粒体受损后，由____________的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹形成自噬体，随后自噬体与溶酶体融合，最终被降解。受损的线粒体功能逐渐退化，会直接影响有氧呼吸的第二和三阶段。细胞及时清除受损线粒体的意义是____________________。
设问形式3　依据推测类命题
(3)细胞内受损蛋白质可与热休克蛋白形成复合物，与溶酶体膜上的______________结合，并在其作用下转入溶酶体腔被降解；细胞自噬后的降解产物，一部分以代谢废物的形式排出细胞外，另一部分______________。据研究，癌细胞中热休克蛋白比正常细胞内的含量多，据图推测癌细胞能在营养条件较为恶劣环境下存活的原因可能是_______________________________。
基于上述原理，请提出治疗癌症的思路______________________
(答出一项即可)。
解析：(1)酵母菌液泡内富含水解酶，科学家在研究液泡与自噬的关系时，以野生型酵母菌为对照组，以液泡水解酶缺陷型酵母菌为实验组，在饥饿状态下，液泡水解酶缺陷型酵母菌液泡中出现自噬体大量堆积的现象。(2)当细胞中的线粒体受损后，由内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹形成自噬体，随后自噬体与溶酶体融合，最终被降解。受损的线粒体功能逐渐退化，会直接影响有氧呼吸的第二和三阶段。细胞及时清除受损的线粒体可以维持细胞内部环境的稳定。(3)细胞内受损蛋白质可与热休克蛋白形成复合物，与溶酶体膜上的受体结合，并在其作用下转入溶酶体腔被降解；细胞自噬后的降解产物，一部分以代谢废物的形式排出细胞外，另一部分被细胞再利用。据研究，癌细胞中热休克蛋白比正常细胞内的含量多，据图推测癌细胞能在营养条件较为恶劣环境下存活的原因可能是促进细胞自噬，获得的降解产物为癌细胞合成自身的有机物提供原料。基于上述原理，可以通过抑制热休克蛋白的活性、抑制相关受体的活性等措施来治疗癌症。
答案：(1)液泡水解酶缺陷型　(2)内质网　维持细胞内部环境的稳定　(3)受体　被细胞再利用　促进细胞自噬，获得的降解产物为癌细胞合成自身的有机物提供原料　抑制热休克蛋白的活性、抑制相关受体的活性等