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

第3讲　细胞的分化、衰老和死亡考点1　细胞的分化和全能性一、细胞分化及其意义二、细胞的全能性1．概念：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。2．原因：细胞内含有形成完整个体所需的全部基因。3．证明实例(1)植物组织培养→植物细胞具有全能性。(2)动物体细胞核移植→动物体细胞的细胞核具有全能性。4．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。(2)类型1．已分化的动物体细胞的细胞核为什么仍具有全能性？(必修1　P121“旁栏思考”)提示：已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质(少数遗传物质存在于线粒体的DNA中)。2．为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官？(必修1　P121“与社会的联系”)提示：因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。1．断尾壁虎长出新尾巴的过程中发生了细胞分化。 (√)2．同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因种类不同。 (×)提示：同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因相同。3．同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果。 (×)提示：基因选择性表达是指同一个体的不同种类细胞中基因表达情况不同。4．成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化。 (×)提示：成熟个体内也有分化程度低的干细胞。5．同一植物个体茎尖分生组织细胞的全能性比叶肉细胞更容易表达。 (√)1．人的胰岛B细胞和神经细胞的核基因种类和数量相同，但功能不同，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：人的胰岛B细胞和神经细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，因此核基因的种类和数量相同，但两类细胞中基因进行了选择性表达，产生了不同结构和功能的蛋白质，因此功能不同2．克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了_________________________________________________________________________________________________。提示：动物体细胞的细胞核仍然具有全能性1．理解细胞分化的关键点(1)从不同水平理解细胞分化(2)细胞分化的“改变”与“不变”①不变：DNA、细胞的数目，tRNA、rRNA的种类。②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和生理功能。(3)分化细胞表达的基因①管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。2．比较细胞分化与细胞的全能性1．如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。a、b、c、d中属于管家基因的是哪一个？属于奢侈基因的是哪些基因？(2)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若用探针检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？提示：(1)a；b、c、d。(2)A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针，三类细胞均可形成杂交带；但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。2．与体细胞相比，生殖细胞中核遗传物质减少了一半，是否还具有全能性？为什么？提示：生殖细胞仍然具有全能性。在生物的体细胞中染色体是成对的，基因也是成对的。生殖细胞中的染色体数目减少了一半，核基因也减少了一半，但基因的种类没有少，仍然含有控制生长发育的全部遗传信息，因此仍然具有全能性。考查对细胞分化的理解1．(2022·广东惠州调研)科学家将糖尿病患者的骨髓干细胞植入其胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列相关叙述正确的是(　　)A．骨髓干细胞移入胰腺后发生了基因的选择性表达B．向糖尿病患者移入其自身的骨髓干细胞也能引起免疫排斥反应C．骨髓干细胞能够植入胰腺说明其细胞形态与胰腺细胞相同D．胰岛样细胞与骨髓干细胞相比，遗传物质发生了明显改变A　[骨髓干细胞植入其胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，说明发生了基因的选择性表达，A正确；向糖尿病患者移入其自身的骨髓干细胞进行治疗，其优点是不会发生免疫排斥，B错误；骨髓干细胞与胰腺细胞的分化程度不同，功能不一样，故形态不同，C错误；胰岛样细胞与骨髓干细胞相比，只是发生了细胞的分化，其遗传物质没有发生改变，D错误。]2．(不定项)(2022·河北选择性考试)骨骼肌受牵拉或轻微损伤时，卫星细胞(一种成肌干细胞)被激活，增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合，使肌肉增粗或修复损伤。下列叙述正确的是(　　)A．卫星细胞具有自我更新和分化的能力B．肌动蛋白在肌细胞中特异性表达，其编码基因不存在于其他类型的细胞中C．激活的卫星细胞中，多种细胞器分工合作，为细胞分裂进行物质准备D．适当进行抗阻性有氧运动，有助于塑造健美体型ACD　[由题干信息“卫星细胞被激活，增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合”可知，卫星细胞具有自我更新和分化的能力，A正确；因为同一个体的所有细胞最初均来源于受精卵，所以遗传物质相同，肌动蛋白在肌细胞中特异性表达，其编码基因也存在于其他类型的细胞中，只是没有在其他类型细胞中表达，B错误；卫星细胞被激活后会进行增殖、分化，所以激活的卫星细胞中，多种细胞器分工合作，为细胞分裂进行物质准备，如核糖体会合成蛋白质等，C正确；根据题干信息可知，适当进行抗阻性有氧运动，骨骼肌受牵拉，可以激活卫星细胞，最后达到使肌肉增粗的作用，有助于塑造健美体型，D正确。]考查对细胞全能性的理解3．(2022·四川成都七中检测)关于细胞的全能性的叙述，错误的是(　　)A．离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性B．在生物体所有的细胞中，受精卵的全能性最高C．克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性D．卵细胞直接发育成雄蜂体现了动物细胞具有全能性C　[处于离体状态的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件下，可培养成完整植株，体现了植物细胞的全能性，A正确；在生物体所有的细胞中，受精卵的分化程度最低，全能性最高，B正确；高度分化的动物细胞，其全能性受到限制，不容易表达，克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；由卵细胞直接发育成雄蜂的过程体现了卵细胞的全能性，D正确。]考点2　细胞的衰老和死亡一、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(1)代谢变化(2)细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。3．细胞衰老的原因(1)自由基学说：细胞代谢中产生的自由基会攻击和破坏生物膜；还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降等，导致细胞衰老。(2)端粒学说：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒。端粒DNA序列会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致正常基因的DNA序列损伤，使细胞活动渐趋异常。二、细胞的死亡1．细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。2．细胞凋亡(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。(2)类型 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(个体发育中细胞的程序性死亡（自动死亡）,成熟的生物体中，细胞的自然更新,被病原体感染的细胞的清除))(3)意义 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(保证多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,抵御外界各种因素的干扰))3．细胞坏死：在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。同样是血细胞，为什么白细胞凋亡的速率比红细胞快得多？(必修1　P127“拓展应用”)提示：白细胞的主要功能是吞噬病菌。1．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。 (×)提示：细胞的衰老和凋亡是生物体正常生命活动。2．衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录。 (√)3．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 (×)提示：细胞凋亡是基因控制的。4．细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。 (×)提示：细胞凋亡对个体的生长发育是有利的。5．细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞凋亡。 (√)6．衰老的细胞内所有酶的活性均降低。 (×)提示：衰老的细胞内多种酶的活性降低，但不是所有酶的活性均降低。1．细胞自噬是指在一定条件下，___________________________________________________________________________________________________________。提示：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．老年人的白发与白化病患者白发的原因分别是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。提示：前者是由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；后者是细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶，细胞中缺少酪氨酸酶所致细胞凋亡与细胞坏死过程的比较细胞凋亡时，内源性核酸酶被激活导致染色体DNA不同程度的断裂。用蓝细菌产生的毒素MC处理鲫鱼淋巴细胞，流式细胞仪检测结果如下图(检测时对细胞的处理会使断裂形成的小DNA片段释放到细胞外)。与对照组相比，MC处理组低于30的核DNA增多，说明了什么问题？提示：MC可能激活了内源性核酸酶的活性，造成核DNA不同程度的断裂。考查细胞的衰老1．(2022·山东济宁一模)自由基学说是一种细胞衰老假说。下列叙述错误的是(　　)A．自由基攻击DNA时可能引起生物性状改变B．自由基攻击酪氨酸酶时会使人患白化病C．自由基通常是异常活泼的带电分子或基团D．自由基攻击生物膜上的磷脂分子时会产生新的自由基B　[自由基攻击DNA时，可能会引起碱基的替换、缺失，从而导致基因突变，因此可能会引起生物性状改变，A正确；白化病是遗传病，自由基攻击酪氨酸酶时，使酶的活性下降，黑色素合成量减少，但不会患白化病，B错误；我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基，C 正确；自由基攻击生物膜的磷脂分子时，产物同样是自由基，D正确。]2．(2021·江苏新高考适应性测试)端粒学说认为端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短，导致细胞的衰老。端粒长度的维持与端粒酶活性有关，端粒酶以其携带的RNA为模板使端粒DNA延伸。下列叙述正确的是(　　)A．每条染色体只有一个端粒B．端粒酶中的RNA与核酶(有催化功能的RNA)作用相似C．端粒的修复仅发生在细胞分裂中期D．端粒酶在人体恶性肿瘤细胞中活性较高D　[每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，即端粒，A错误；端粒酶中的RNA与核酶(有催化功能的RNA)作用不同，前者是逆转录的模板，后者起催化作用，B错误；端粒的修复仅发生在细胞分裂间期，C错误；随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸，在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常，由此可知，癌变的细胞在细胞分裂时端粒可能不会缩短，据此可推测，端粒酶在人体恶性肿瘤细胞中活性较高，D正确。]考查细胞凋亡和细胞自噬3．(2022·广东佛山质检)动物细胞的存活依赖外界信号，如果丧失存活信号，就会启动内部的凋亡程序。存活因子是一种常见的存活信号，其与细胞表面的受体结合后，启动细胞内部信号途径，抑制凋亡的发生，过程如图所示。据图分析，下列叙述错误的是(　　)A．凋亡程序启动后细胞中的Bcl­2 mRNA量增加B．Bcl­2蛋白要在蛋白激酶的促进下发挥作用C．Bcl­2基因不仅仅存在于将要凋亡的动物细胞中D．存活因子通过控制Bcl­2蛋白的合成来抑制细胞凋亡A　[存活因子会促进Bcl­2基因的表达，会引起细胞内Bcl­2 mRNA量增多，凋亡程序启动后细胞中的Bcl­2 mRNA量会减少，A错误；由图可知，Bcl­2蛋白要在蛋白激酶的促进下发挥作用，抑制细胞凋亡，B正确；Bcl­2基因不仅仅存在于将要凋亡的动物细胞中，它存在于几乎所有的活细胞中，C正确；由图可知，存活因子通过调控Bcl­2基因的表达，抑制细胞凋亡，D正确。]4．(2022·山师大附中检测)细胞自噬是真核细胞中，将自身衰老的细胞器及错误折叠的蛋白质等物质通过溶酶体降解的过程，如下图所示。下列关于细胞自噬的推断，错误的是(　　)A．自噬体的形成与内质网、高尔基体等细胞器有关B．细胞自噬与细胞凋亡无关C．当细胞营养物质缺乏时，细胞自噬作用可能增强D．错误折叠的蛋白质的最终水解产物可以留在细胞内再利用B　[据题图分析，自噬前体来自内质网，溶酶体来源于高尔基体，故自噬体的形成可能与内质网、高尔基体等细胞器有关，A正确；细胞凋亡过程中伴随细胞器的衰老等过程，故与细胞自噬有关，B错误；细胞自噬可以将自身物质降解，为细胞提供物质和能量，当细胞营养物质缺乏时，细胞自噬作用可能增强，C正确；错误折叠的蛋白质通过细胞自噬被水解，产物是氨基酸，氨基酸可以留在细胞内再利用，D正确。]　细胞凋亡与细胞自噬的比较细胞生命历程的综合性考查5．(2021·广东选择考适应性测试)下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)A．在植物发育过程中，导管的原始细胞经细胞伸长、细胞壁加厚等，最后形成了木质部导管。在该过程中发生了细胞凋亡B．在高等植物胚的发育早期，出现了胚柄，胚发育后期胚柄逐渐退化。在该过程中主要发生了细胞衰老C．在体外使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，使其不断生长和分裂，从而阻止细胞坏死D．在损伤情况下，肝组织表现出明显的补充损伤死亡细胞的能力。肝组织自我更新功能依赖于细胞脱分化A　[在植物发育过程中，导管的形成是导管原始细胞凋亡的结果，A正确；在高等植物胚的发育过程中，胚柄的退化是细胞凋亡的结果，B错误；在体外使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，神经干细胞不断生长和分裂，阻止了细胞衰老和凋亡，C错误；肝组织的自我更新依赖于细胞的分裂、分化与凋亡，D错误。]6．(2021·河北选择性考试)关于细胞生命历程的叙述，错误的是(　　)A．细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质B．清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老C．紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一D．已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性A　[细胞凋亡过程中有与凋亡相关的基因的表达，即有相应蛋白质的合成，A叙述错误；细胞内的自由基增多会造成蛋白质及DNA的损伤，致使细胞衰老，因此清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老，B叙述正确；紫外线照射可能会导致DNA损伤，从而发生基因突变，是皮肤癌发生的原因之一，C叙述正确；已分化的动物体细胞由受精卵经有丝分裂而来，细胞核具有本物种全套的遗传物质，所以已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性，D叙述正确。]1．核心概念(1)(必修1 P119)细胞分化：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)(必修1 P121)细胞的全能性：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。(3)(必修1 P121)干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。(4)(必修1 P126)细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。2．结论语句(1)(必修1 P119)细胞分化是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)(必修1 P119)细胞分化的意义：①是生物个体发育的基础；②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。(3)(必修1 P126)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。1．(2022·江苏选择性考试)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C　[胚胎干细胞为未分化细胞，但是也会进行基因的选择性表达，A错误；细胞衰老，会引起代谢速率变慢，但是如果一个细胞不再进行细胞增殖，但是还没有细胞衰老，那它的增殖速率在衰老前后就不会发生变化，B错误；细胞凋亡是生物体正常的生理现象，有利于个体的发育，刚出生不久的婴儿体内也会有许多细胞发生凋亡，C正确；原癌基因和抑癌基因同时发生突变，也不一定会发生细胞癌变，D错误。]2．(2022·山东等级考)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C　[由“蛋白APOE可作用于细胞核骨架”可知，APOE可改变细胞核的形态，A正确；蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老，所以敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老，B正确；自噬是在溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)中进行的，不在细胞核内，C错误；异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸，可被再利用，D正确。]3．(2022·湖北选择性考试)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明，随着红系祖细胞分化为成熟红细胞，BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果，下列叙述错误的是(　　)A．红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞B．BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖C．该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路D．红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关A　[红系祖细胞能分化为成熟红细胞，但不具有无限增殖的能力，A错误；BMI1基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍，推测BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖和分化，B正确；若使BMI1基因过量表达，则可在短时间内获得大量成熟红细胞，可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路，C正确；当红系祖细胞分化为成熟红细胞后，BMI1基因表达量迅速下降，若使该基因过量表达，则成熟红细胞的数量快速增加，可见红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关，D正确。] 项目胚胎干细胞成体干细胞来源来自早期胚胎成体组织或器官内的干细胞功能可以分化成各种组织和器官甚至个体具有组织特异性，只能分化成特定的细胞和组织举例来自囊胚的内细胞团细胞造血干细胞、神经干细胞、精原干细胞项目细胞分化细胞的全能性原理细胞内基因的选择性表达含有本物种全套遗传物质结果形成形态、结构和功能不同的细胞形成新的个体或分化成其他各种细胞大小比较分化程度：体细胞>生殖细胞>受精卵全能性大小：体细胞