第4单元 第16讲 细胞的分化、衰老和死亡（教师word）-【金版新学案】2025年高考生物学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

第16讲　细胞的分化、衰老和死亡 【课标解读】　1.说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性分化，形成了复杂的多细胞生物体。　2.描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。 考点一　细胞的分化与全能性 1．细胞分化 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 时间 发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度 结果 形成不同的组织和器官 特点 持久性、不可逆性、普遍性 意义 是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，有利于提高生物体各种生理功能的效率 原因 细胞中基因的选择性表达 2.细胞的全能性 提醒　①全能性表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞。②分化程度高的细胞全能性不一定低，如生殖细胞属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。 3．干细胞 教材拾遗 1．(必修1 P118“问题探讨”)骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗？ 提示：可以改变血型，但不会影响遗传。 2．(必修1 P121“与社会的联系”)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？ 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。 【链接高考】 1．(2021·江苏卷)造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞。(　×　) 2．(2021·江苏卷)细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变。(　×　) 3．(2021·福建卷)愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的。(　×　) 4．(2021·河北卷)已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。(　√　) 5．(2020·江苏卷，4A)高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖。(　×　) 6．(经典高考)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。(　√　) 7．(经典高考)高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。(　×　) 1．细胞分化的内在原因 学生用书↓第122页 2．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” 考向一　围绕细胞分化的实质、特点及意义，考查生命观念 1．(2024·湖北孝感模拟)人体的各种细胞都是从一个受精卵分裂分化而来。下列关于卵原细胞与肝细胞的叙述，正确的是(　　) A．卵原细胞只进行减数分裂，肝细胞只进行有丝分裂 B．肝炎病毒的遗传物质可以整合到肝细胞的DNA上，因此肝炎可遗传 C．卵原细胞与肝细胞含有的DNA和RNA分子相同，蛋白质不完全相同 D．卵原细胞与肝细胞的基因相同，基因的表达具有差异 答案：D 解析：卵原细胞不只进行减数分裂，也可以通过有丝分裂进行增殖，A错误；肝炎病毒的遗传物质DNA可以整合到肝细胞的DNA上，但发生在体细胞的遗传物质改变一般不能遗传，B错误；由于不同细胞基因表达不完全相同，来源于同一受精卵的卵原细胞与肝细胞含有的DNA分子相同，但RNA和蛋白质不完全相同，即基因的表达具有差异，C错误，D正确。 2．(2024·河南模拟)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 答案：C 解析：①过程是有丝分裂的过程，可发生核膜和核仁的周期性变化，A错误。图示为细胞转化的人工调控过程。由图可知成纤维细胞经过脱分化处理，变成了干细胞，经过再分化处理，变成了神经细胞，不再是成纤维细胞，该过程表明细胞分化是可逆的，B错误。③过程为再分化的过程，该过程中遗传物质没有发生改变，只是发生了基因的选择性表达，C正确。①过程为细胞分裂过程，该过程中也会发生基因的选择性表达，D错误。 考向二　围绕细胞的全能性和干细胞应用，考查社会责任 3．(2023·阳江期中)脑梗可导致脑局部的血液中断和脑组织缺血性死亡。利用干细胞移植技术把健康的干细胞移植到患者脑部，以修复或替换损伤脑细胞或组织，对治疗脑梗有一定效果。下列说法错误的是(　　) A．利用干细胞移植技术治疗脑梗时，干细胞存在基因的选择性表达 B．干细胞分化形成的神经细胞不会有与干细胞相同的蛋白质 C．脑梗导致少数神经细胞缺血性死亡属于细胞坏死 D．人体内神经细胞不能分化形成干细胞 答案：B 解析：干细胞移植到患者脑部，以修复或替换损伤脑细胞或组织，存在细胞分化，即干细胞存在基因的选择性表达，A正确；干细胞分化形成的神经细胞仍然有与干细胞相同的蛋白质，如ATP合成酶、呼吸酶等，B错误；脑梗可导致脑局部的血液中断和脑组织缺血性死亡，对机体有害，因此脑梗导致少数神经细胞缺血性死亡属于细胞坏死，C正确；人体内神经细胞属于高度分化的细胞，不能再分裂分化，D正确。 4．(2023·广东一模)如图为诱导多能干细胞(iPS细胞)用于治疗糖尿病的示意图，下列相关叙述错误的是(　　) A．诱导iPS细胞分化的实质是动物细胞核具有发育的全能性 B．干细胞存在于多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等 C．除图中的成纤维细胞，已分化的T细胞和B细胞等均能被诱导为iPS细胞 D．将分化得到的胰岛细胞移植回病人体内治疗，理论上可避免免疫排斥反应 答案：A 解析：诱导iPS细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，A错误；动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞，存在于多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等，B正确；iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来，后来发现已分化的T细胞和B细胞等均能被诱导为iPS细胞，C正确；用患者自己的体细胞通过体外诱导成胰岛细胞，并将胰岛细胞移植回病人体内，由于移植的细胞是由病人自身细胞得到的，理论上可以避免免疫排斥反应，D正确。 规律方法 三看法确认细胞“全能性” 学生用书↓第123页 考点二　细胞的衰老与死亡 1．细胞衰老 (1)细胞衰老的特征 (2)个体衰老与细胞衰老的关系 (3)细胞衰老的原因 ①自由基学说 ②端粒学说 (4)细胞衰老的意义 细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。 2．细胞的死亡 (1)细胞凋亡 (2)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。 3．细胞自噬 【链接高考】 1．(2021·湖南卷)花开花落与细胞的生长和细胞凋亡相关联。(　√　) 2．(2021·河北卷)细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质。(　×　) 3．(经典高考)清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象。(　×　) 4．(经典高考)衰老细胞中各种酶的活性显著降低。(　×　) 5．(经典高考)自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老。(　√　) 6．(经典高考)细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除。(　√　) 学生用书↓第124页 考向一　围绕细胞衰老，考查社会责任 1．(2023·梅州一模)我国科学家筛选鉴定出能促进细胞衰老的基因——组蛋白乙酰转移酶编码基因kat7，研究表明，kat7基因失活会延缓细胞衰老，从而延长实验动物的寿命。下列说法正确的是(　　) A．衰老的细胞中细胞核体积减小，染色质呈收缩状态 B．衰老细胞中呼吸酶的活性降低，组蛋白乙酰转移酶的活性升高 C．细胞正常的衰老和细胞坏死有利于机体更好地实现自我更新 D．通过转基因技术将kat7基因导入受体细胞并表达有助于治疗老年性痴呆 答案：B 解析：衰老细胞的细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深，A错误；衰老细胞呼吸酶的活性降低，呼吸速度减慢，据题意可知组蛋白乙酰转移酶的活性升高，B正确；正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新，细胞坏死是指细胞在受到不利因素影响时死亡的现象，不是实现机体的自我更新的途径，C错误；组蛋白乙酰转移酶编码基因kat7能促进细胞衰老，因此通过转基因技术将kat7基因导入受体细胞并表达，不能治疗老年性痴呆，D错误。 2．(2024·江汉区模拟)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。下列叙述错误的是(　　) A．个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程 B．自由基攻击和破坏蛋白质、DNA等分子导致细胞衰老 C．自由基攻击生物膜会产生新的自由基，加速自由基的积累 D．所有DNA分子都有端粒结构，端粒受损会导致细胞衰老 答案：D 解析：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，A正确；自由基学说认为，自由基能攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，如磷脂、DNA，还可以攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老，B正确；自由基攻击生物膜时能产生新的自由基，加速自由基的积累和细胞衰老，C正确；端粒位于染色体上，所以并不是所有DNA分子都有端粒结构，D错误。 考向二　围绕细胞的死亡与细胞自噬，考查社会责任 3．(2024·湖北黄冈模拟)下图为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析错误的是(　　) A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能 B．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程 C．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达 D．凋亡相关基因也存在于分裂旺盛的细胞中，对动物完成正常发育发挥重要作用 答案：B 解析：分析题图可知，细胞凋亡之前，经过①，凋亡诱导因子与将要凋亡的细胞膜上的受体结合，由于凋亡诱导因子与细胞膜受体结合过程具有特异性，因此说明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能，A正确；分析题图可知，细胞凋亡是细胞的程序性死亡，是由与凋亡相关的基因决定的，是细胞的主动死亡，B错误；蛋白质的合成过程是基因的表达过程，细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达，C正确；凋亡基因是机体固有的，控制着细胞凋亡的过程，在动物生长发育过程中发挥重要作用，D正确。 4．(2024·河北联考模拟)线粒体在饥饿胁迫处理及解除胁迫后的变化过程如图所示。在饥饿胁迫下，自噬体会与溶酶体融合，转化成的物质最后会被自身利用。下列相关叙述正确的是(　　) A．正常条件下，线粒体可分解葡萄糖为细胞代谢提供能量 B．饥饿条件下形成的环状线粒体对细胞的生命活动有利 C．饥饿条件下形成的膨胀线粒体不利于细胞适应胁迫环境 D．自噬体与溶酶体融合后，会被溶酶体合成的酶所分解 答案：B 解析：葡萄糖首先在细胞质基质中分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，经有氧呼吸第二、三阶段分解并释放大量能量，产生大量ATP，A错误；膨胀状态的线粒体失去功能被降解，降解后的产物能提供维持生存所需要的物质和能量，而环状线粒体不被降解，能恢复功能，由此推测，线粒体形态、结构的改变可能有利于其质量和数量的选择性控制，从而维持细胞稳态，B正确，C错误；溶酶体中的水解酶是在核糖体上合成的，D错误。 学生用书↓第125页 链接新情境命题16 与干细胞相关的科研材料解读 材料一　东方人头皮的毛囊中存在黑素干细胞，能增殖分化产生黑素细胞。黑素细胞中的酪氨酸酶催化酪氨酸转化为黑色素，使头发呈现黑色。但一些情况会使“青丝”转为“华发”。2004年研究者发现，Mitf基因和Bcl-2基因中的任何一种发生突变，都会导致实验鼠毛发变白。 材料二　研究发现，有些成体干细胞可跨越组织类型向其他组织类型分化，被称为成体干细胞的可塑性。如骨髓干细胞可以向肝脏、胰腺、肌肉及神经细胞分化，肌肉、神经干细胞也可分化为血细胞等。不过，有学者认为成体干细胞的可塑性是由于细胞融合引发的假象。因为有研究者发现，将小鼠的神经干细胞与胚胎干细胞共同培养几周后，神经干细胞就具有了胚胎干细胞的分化潜能，此时的成体干细胞具有多个细胞核。 材料三　科学家将细胞干性基因转入小鼠体细胞(通过病毒介导将c-Myc、Klf4、Sox2和Oct4等基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞中)，诱导其成为多能干细胞，即iPS细胞。该技术突破了高度分化的动物细胞难以实现重新分裂、分化的瓶颈，为进一步定向诱导奠定了基础，也为那些依赖于胚胎干细胞而进行的疾病治疗提供了新的选择。 角度一　考查信息的获取与表达能力 1．头发变白过程中，毛囊中的黑素细胞会不断减少。从来源去路分析，其原因除了相应干细胞减少以外，还可能是由于衰老、凋亡的黑素细胞增多。随着年龄增长，黑素细胞中酪氨酸酶的活性会降低(填“降低”、“不变”或“增加”)。 2．骨髓干细胞可以向肝脏、胰腺、肌肉及神经细胞分化，从本质上看这是细胞内基因选择性表达的结果。 3．利用小鼠成纤维细胞获得iPS细胞的过程中，转入c-Myc、Klf4、Sox2和Oct4基因的作用是诱导已分化细胞转变为未分化细胞，使体细胞恢复了分裂、分化的能力。诱导形成的多种体细胞具有相同(填“相同”或“不同”)的遗传信息。 角度二　考查原因分析与解决问题能力 4．科学家普遍认为，iPS细胞在医学上的应用前景优于胚胎干细胞。请你结合所学知识，写出其优越性的两点体现。 提示：iPS细胞可从成体细胞直接诱导而成，避免破坏胚胎所引起的伦理问题；同时iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，移植回病人体内后可避免免疫排斥。 5．将细胞干性基因转入小鼠体细胞使其重新分裂，是获得iPS细胞的关键。此技术可能带来的最大风险是什么？ 提示：细胞无限增殖，即发生癌变。 重温高考　典题演练 1．(2023·海南卷)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 学生用书↓第126页 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 答案：D 解析：根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”，说明根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质，A正确；根据题干信息“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”，说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多 ，B正确；细胞通过自噬，分解部分细胞中的物质和结构，获得维持生存所需的物质和能量，C正确；物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的，不是在胚发育时期基因表达的结果，D错误。 2．(2022·湖北卷)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 答案：A 解析：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。 3．(2023·湖南卷)基因Bax和Bcl-2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达，研究其对细胞凋亡的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控 B．TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡 C．TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡 D．可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症 答案：D 解析：细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常的生命活动，都受遗传信息的调控，A正确；据题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组的Bcl-2基因表达量下降，Bax基因表达量增加，细胞凋亡率增加，由此可以得出，TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡，B正确；siRNA干扰TRPM7基因实验组细胞凋亡率高，Bcl-2基因表达量降低，而Bcl-2基因抑制细胞凋亡，故TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡，C正确；由题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组，Bax基因表达量增加，Bcl-2基因表达量减少，细胞凋亡率增加，所以可以通过抑制癌细胞中TRPM7基因表达来治疗相关癌症，D错误。 4．(2022·山东卷)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 答案：C 解析：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，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。 1．铁死亡 铁死亡是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式。铁死亡的主要机制是在二价铁或酯氧合酶的作用下，催化细胞膜上高表达的不饱和脂肪酸，发生脂质过氧化，从而诱导细胞死亡。铁死亡主要特征如下： (1)细胞形态方面，铁死亡会导致细胞线粒体变小，膜密度增高，嵴减少。细胞核中形态变化不明显，核体积正常且无核浓缩现象。 (2)细胞成分方面，铁死亡表现为脂质过氧化增高。也有一些特征基因发生变化。 2．细胞焦亡 细胞焦亡是近年来发现并证实的一种新的程序性细胞死亡方式，其特征为依赖于炎性半胱天冬酶，并伴有大量促炎症因子的释放。电镜下，可以清楚看到在细胞质膜破裂前，焦亡的细胞形成大量小泡，即焦亡小体。之后细胞膜上会形成孔隙，细胞膜破裂，内容物流出。研究表明，细胞焦亡广泛参与感染性疾病、神经系统相关疾病和动脉粥样硬化性疾病等的发生发展，并发挥重要作用，对细胞焦亡的深入研究有助于认识其在相关疾病发生发展中的作用，为临床防治提供新思路。 学生用书↓第127页 1．(2023·山东卷)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 答案：B 解析：蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“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”，说明了蛋白酶L基因影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。 2．(2022·辽宁卷改编)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。下列叙述错误的是(　　) 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 答案：D 解析：铁死亡是一种铁依赖性的，区别于细胞凋亡、细胞坏死、细胞自噬的新型的细胞程序性死亡方式，受基因调控，A正确；从图中运铁蛋白与铁离子的结合及分离，可以看出环境溶液pH为5.0时，运铁蛋白与铁离子分离，环境溶液pH为生物体稳定pH(pH≈7.0)时，运铁蛋白与其受体分离，随后与铁离子结合成铁结合运铁蛋白，B正确；细胞器和细胞膜结构的改变和功能障碍是脂质过氧化的最明显后果，包括膜流动性降低，C正确；铁离子进入细胞的方式为胞吞，并非主动运输，运铁蛋白运出细胞的过程为胞吐，胞吞与胞吐过程都需要消耗细胞代谢释放的能量，即需要ATP水解并提供能量，D错误。 3．(2024·重庆模拟)Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，经一系列过程最终以Fe2＋形式进入细胞质基质。若细胞内Fe2＋积累过多，关键调节因子谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)活性受到抑制，细胞的抗氧化能力下降，活性氧(ROs)大量堆积，从而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”。下列叙述错误的是(　　) A．Fe3＋进入细胞依赖于细胞膜的识别功能和流动性 B．抑制GPX4的活性有利于延缓细胞凋亡 C．ROs的自由基可攻击生物膜产生更多自由基 D．细胞“铁死亡”过程中存在基因的表达 答案：B 解析：由于Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，即以胞吞方式进入细胞，所以依赖于细胞膜表面受体的识别和结合以及细胞膜的流动性，A正确；若抑制GPX4的活性，则细胞的抗氧化能力下降，活性氧大量堆积导致细胞凋亡，而不是延缓细胞凋亡，B错误；自由基可攻击生物膜的磷脂，产物同样是自由基，C正确；“铁死亡”是铁依赖的程序性死亡，不属于细胞凋亡，但存在基因的表达，D正确。 4．(2024·山东模拟)铁死亡的本质为含铁量增多引发膜脂质过氧化物大量积累，脂质过氧化物进一步分解为醛和活性氧等活性衍生物，这些衍生物破坏了胞内蛋白、脂质及核酸等生物大分子，表现为线粒体膜密度增加，线粒体嵴变少甚至消失，细胞体积变小但核体积正常且无核浓缩现象，并最终导致细胞程序性死亡。下列说法正确的是(　　) A．铁死亡是由活性氧等衍生物破坏生物大分子引起的细胞凋亡 B．长期铁含量过多会导致细胞有氧呼吸第二阶段的速率降低 C．铁死亡诱导剂可以诱导异常细胞的铁死亡，利用这个特性可以有效治疗癌症 D．若机体硒的缺乏会增加细胞对铁死亡的敏感性，则补充硒可促进发生铁死亡 答案：C 解析：细胞凋亡是指由基因控制的细胞自主的程序性死亡，所以铁死亡不属于细胞凋亡，A错误；含铁量增多会使线粒体膜密度增加，线粒体嵴变少甚至消失，因此长期铁含量过多会导致细胞有氧呼吸第三阶段的速率降低，B错误；根据题意分析可知：铁死亡诱导剂可以诱导异常细胞的铁死亡，利用这个特性可以有效治疗癌症，C正确；若机体硒的缺乏会增加细胞对铁死亡的敏感性，则补充硒可降低发生铁死亡，D错误。 课时测评16　细胞的分化、衰老和死亡 (时间：40分钟，满分：50分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(每小题2分，共26分) 1．(2024·包河区模拟)细胞是生命活动的基本单位，下列关于真核细胞生命历程的说法中，正确的是(　　) A．分裂、分化、衰老、坏死是每个细胞的必经过程 B．已分化细胞的蛋白质种类与受精卵中的完全不同 C．细胞衰老可能是细胞内自由基减少或端粒缩短造成的 D．在营养缺乏时细胞可通过自噬获得维持生存所需物质 答案：D 解析：人属于多细胞生物，每个细胞一般都会经历分裂、分化、衰老、死亡等生命历程，但是有些细胞会因为不利因素而发生细胞坏死、有些细胞是因为基因控制而导致的凋亡，A错误；已分化细胞的蛋白质种类与受精卵中的不完全相同，B错误；细胞衰老可能是细胞内自由基增加或端粒缩短造成的，C错误；在营养缺乏时，细胞可通过细胞自噬获得维持生存所需物质，D正确。 2．(2023·凯里市三模)下列关于某动物体内的神经细胞、胰岛B细胞和造血干细胞三种细胞说法错误的是(　　) A．三种细胞的mRNA不完全相同 B．三者都含有原癌基因、胰岛素基因和血红蛋白基因 C．三者都能进行DNA复制、转录和翻译 D．三者都含有端粒DNA 答案：C 解析：某动物体内的神经细胞、胰岛B细胞和造血干细胞都是由同一个受精卵发育而来，故所含基因相同，即三者都含有原癌基因、胰岛素基因和血红蛋白基因，但由于基因的选择性表达，三种细胞的mRNA不完全相同，A、B正确；神经细胞和胰岛B细胞都属于高度分化的细胞，不能进行DNA分子的复制，C错误；端粒学说认为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，神经细胞、胰岛B细胞和造血干细胞都含有染色体，都含有端粒DNA，D正确。 3．(2023·苏州三模)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 答案：B 解析：脑缺血引起的局部神经细胞死亡对有机体是不利的，属于细胞坏死，A正确；神经干细胞是已经分化的细胞，能分化形成特定的组织细胞，但不能形成各种组织细胞，B错误；神经干细胞与神经细胞选择性表达的基因不同，因此它们所含的mRNA和蛋白质不完全相同，C正确；修复和重建过程中伴随着干细胞的分裂、分化以及神经细胞的衰老等过程，D正确。 4．(2023·阳江月考)秀丽隐杆线虫常作为发育生物学的模式生物，它是一种食细菌的线形动物，其身体微小透明，易饲养，繁殖快，发育过程中有131个细胞通过凋亡方式被去除，成虫仅含有959个细胞。进入21世纪以来，已经有六位科学家利用秀丽隐杆线虫为实验材料揭开了生命科学领域的重大秘密而获得了诺贝尔奖。下列相关叙述错误的是(　　) A．秀丽隐杆线虫细胞在其发育历程中都涉及基因的选择性表达 B．细胞分化使细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率 C．秀丽隐杆线虫细胞衰老过程中细胞核体积变大，细胞的形态和结构发生了改变 D．细胞凋亡是受特定程序诱导的细胞死亡，对秀丽隐杆线虫是有害的 答案：D 解析：细胞的分裂、分化、衰老、凋亡和癌变等过程都受基因的调控，都会有基因的选择性表达，故秀丽隐杆线虫细胞在其发育历程中都涉及基因的选择性表达，A正确；细胞分化是多细胞生物个体发育的基础，使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率，B正确；秀丽隐杆线虫细胞衰老过程中细胞体积变小，细胞核体积变大，核膜内折、染色质固缩、染色加深，细胞的形态和结构发生了改变，C正确；细胞凋亡是受特定程序诱导的细胞死亡，细胞凋亡是生物体正常的生命历程，对生物体是有利的，D错误。 5．(2024·锦州模拟)研究人员研究肥胖机理时发现了一种与脂肪细胞的分化形成有关的蛋白质M，其细胞分化过程如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A．已分化的细胞不可能继续分化为其他类型的细胞 B．肌肉细胞与脂肪细胞中均含控制蛋白质M合成的基因 C．促进蛋白质M的合成是解决肥胖问题的一条途径 D．间充质细胞是一种成体干细胞，其分化过程具有组织特异性 答案：A 解析：已分化的细胞也可能再转化为其他功能的细胞，如图人体的干细胞分化为间充质细胞，间充质细胞又分化为肌肉细胞或脂肪细胞，A错误；肌肉细胞和脂肪细胞都是由间充质细胞分化而来的，所以都含有控制蛋白质M合成的基因，B正确；由图可知，间充质细胞中蛋白质M消失分化成脂肪细胞，说明促进蛋白质M的表达，可以抑制脂肪细胞的形成，从而解决肥胖问题，C正确；间充质干细胞已经发生了分化，具有组织特异性，因此，在正常状态下不具有发育成完整个体的能力，D正确。 6．(2023·河北秦皇岛二模)壁虎自然再生出的尾巴只是一堆由脂肪、肌肉和皮肤组成的同心管，缺少了原生尾巴的脊椎、神经组织等，科研人员通过植入胚胎干细胞的方式，帮助断尾壁虎长出一条接近于原装版本的尾巴，实现了2.5亿年来断尾壁虎都没能自行完成的“进化”。下列相关叙述错误的是(　　) A．胚胎干细胞与构成尾巴的组织细胞中基因的执行情况不同 B．胚胎干细胞分化成尾部细胞前后，蛋白质的种类完全不同 C．该研究无法体现胚胎干细胞具有全能性 D．该研究给人类实现受损器官原位再生带来新希望 答案：B 解析：细胞分化的实质是基因的选择性表达，即同一个体不同细胞中基因的执行情况不同，A正确；细胞分化的根本原因为基因的选择性表达，胚胎干细胞分化成尾部细胞前后，其DNA不变，也有相同的表达基因，如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等，所以蛋白质种类不完全相同，B错误；壁虎断尾的再生只体现胚胎干细胞可以分化尾部的相关组织、器官，无法说明其具有可以分化成各种细胞的能力或发育成个体的能力，C正确；科研人员通过植入胚胎干细胞的方式，帮助壁虎拥有一条接近于原装版本的尾巴，说明人类受损器官原位再生也有可能实现，D正确。 7．(2024·安徽铜陵模拟)衰老是一种正常的生命现象，与溶酶体内的一种水解酶——半乳糖苷酶有关，该酶通常在pH为4的条件下表现活性，但是衰老细胞内的半乳糖苷酶在pH为6的条件下表现活性。已知溶酶体内的pH约为5，细胞质基质中的pH约为7.2。下列有关分析正确的是(　　) A．衰老的细胞中核仁大，核孔数量多 B．溶酶体内酸性环境的维持与被动运输有关 C．衰老细胞内溶酶体破裂，释放出水解酶，可导致细胞“自溶” D．溶酶体中水解酶的形成不需要经过内质网和高尔基体加工 答案：C 解析：核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关，核孔能实现核质之间频繁的物质交换和信息交流，因此，代谢旺盛的细胞中核仁大，核孔数量多，A错误；溶酶体内酸性环境的维持与氢离子通过主动运输进入到溶酶体中有关，B错误；已知溶酶体内的pH约为5，细胞质基质中的pH约为7.2，衰老细胞内溶酶体破裂后，细胞质基质的pH在5～7.2之间，而衰老细胞内半乳糖苷酶在pH为6的条件下表现活性，因而会导致细胞“自溶”，C正确；溶酶体中水解酶的形成需要经过内质网和高尔基体加工，D错误。 8．(2024·山东潍坊模拟)Bcl-2家族蛋白是细胞凋亡过程中重要的调控因子。当细胞凋亡被激活时，促凋亡蛋白Bax等会直接或间接地与线粒体外膜的Bcl-2家族蛋白结合，导致线粒体外膜通透性转换孔(PTP)打开，线粒体中的细胞色素C和复合物IV溢出。细胞色素C会活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，而复合物IV的溢出可释放活性氧导致氧化应激，从而引起细胞凋亡。与此同时，一些抑制细胞凋亡的Bcl-2家族蛋白Bcl-XL等能阻止PTP打开，从而抑制凋亡信号通路的激活。下列说法错误的是(　　) A．Bcl-2家族蛋白调节细胞凋亡，是通过调节线粒体膜的通透性实现的 B．细胞色素C和复合物IV都能促进细胞的凋亡，两者的作用机理相同 C．在细胞凋亡中，Bcl-XL的作用和Bax的作用相反 D．探讨Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡中的分子机制，可为药物研发提供新思路 答案：B 解析：当细胞凋亡被激活时，促凋亡蛋白Bax等会直接或间接地与线粒体外膜的Bcl-2家族蛋白结合，导致线粒体外膜通透性转换孔(PTP)打开，Bcl-2家族蛋白调节细胞凋亡，是通过调节线粒体膜的通透性实现的，A正确；分析题意，细胞色素C会活化半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，而复合物IV的溢出可释放活性氧导致氧化应激，所以两者促进细胞的凋亡的作用机理不同，B错误；根据题干信息，当细胞凋亡被激活时，促凋亡蛋白Bax等会直接或间接地与线粒体外膜的Bcl-2家族蛋白结合，导致线粒体外膜通透性转换孔(PTP)打开，与此同时，一些抑制细胞凋亡的Bcl-2家族蛋白Bcl-XL等能阻止PTP打开，所以Bcl-XL的作用和Bax的作用相反，C正确；通过研究Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡中的分子机制，可为抗癌药物研发提供新思路，D正确。 9．(2024·濠江区模拟)研究发现，动物细胞能量不足是组织衰老和退行性疾病发生的关键原因。浙大科研团队首次实现用软骨细胞膜包封的植物类囊体跨物种递送到动物体衰老病变的细胞内，让动物细胞也拥有植物光合作用的能量。下列叙述错误的是(　　) A．用动物自身的细胞膜包封植物类囊体，可以有效地避免免疫排斥 B．类囊体能够被衰老的软骨细胞摄取，体现生物膜具有流动性 C．类囊体产生的ATP和NADH是细胞再生修复不可或缺的能量来源 D．上述研究结合光疗，可为退行性骨关节炎等疾病的治疗提供新的思路 答案：C 解析：免疫系统能够识别自身物质，用动物自身的细胞膜包封植物类囊体，可以有效地避免免疫排斥，A正确；类囊体能够被衰老的软骨细胞摄取，涉及到了膜融合，体现生物膜具有流动性，B正确；NADH是细胞呼吸过程中产生的，类囊体在光合作用过程中产生的是ATP和NADPH，C错误；动物细胞能量不足是组织衰老和退行性疾病发生的关键原因，因此上述研究结合光疗，可为退行性骨关节炎等疾病的治疗提供新的思路，D正确。 10．(2024·天津模拟)动物细胞的存活与存活因子有密切关系。存活因子与细胞表面的受体结合后，启动细胞内部信号途径，抑制细胞凋亡，下图表示其调节过程。下列相关说法正确的是(　　) A．Bcl-2 mRNA可以自由通过核孔与核糖体结合 B．凋亡细胞中Bcl-2蛋白增多，促进细胞加速凋亡 C．存活因子受体的竞争抑制剂会加速细胞凋亡 D．遭到剧烈挤压伤害的肌肉细胞中，图示相关控制过程较为活跃 答案：C 解析：核孔具有选择透过性，Bcl-2 mRNA不是自由通过核孔，A错误；据图可知，Bcl-2蛋白增多，会抑制细胞凋亡，B错误；据图可知，存活因子与受体细胞表面的特异性受体结合后，通过激活转录因子进而抑制细胞凋亡，存活因子受体的竞争抑制剂会导致存活因子不能与受体结合而无法发挥作用，会加速细胞凋亡，C正确；图示过程是细胞凋亡的过程，是由基因控制的程序性死亡，而遭到剧烈挤压伤害的肌肉细胞中发生的是细胞坏死，与图示相关过程无关，D错误。 11．(2024·辽宁实验中学模拟)祖细胞属于成体干细胞，分别存在于生物的各种成体组织中。由于祖细胞具有帮助组织器官修复再生的“神奇”功能，因此科学家们正尝试培养祖细胞并将其移植到患者体内，用来治疗多种退行性疾病。下列关于人体祖细胞的叙述，正确的是(　　) A．患者自身的祖细胞与小肠上皮细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同 B．祖细胞存在于成体组织中，可形成多种组织细胞，能体现其具有全能性 C．祖细胞形成的红细胞在衰老的过程中，细胞的核质比会逐渐增大 D．祖细胞的凋亡是受基因控制的程序性死亡，但其遗传信息不会改变 答案：D 解析：祖细胞与小肠上皮细胞都来自同一个受精卵，基因组成一样，由于分化的过程中，基因的选择性表达，基因表达情况不同，A错误；祖细胞存在于成体组织中，如皮肤祖细胞、小肠祖细胞，祖细胞可形成多种组织细胞，但不能形成个体或其他各种细胞，故不能体现其具有全能性，B错误；祖细胞形成的红细胞在成熟后细胞器和细胞核都会退化，无细胞器和细胞核，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，是一种程序性死亡，细胞凋亡是一种自然的生理过程，遗传信息没有发生改变，D正确。 12．(2023·山东济宁期末)当紫外线、DNA损伤等导致细胞损伤时，线粒体外膜的通透性发生改变，线粒体会释放细胞色素c并经过一系列反应引起细胞凋亡，如图所示。最终凋亡细胞的遗骸被分割包裹为凋亡小体。下列叙述错误的是(　　) A．细胞凋亡是基因控制的程序性死亡，环境因素可影响该过程 B．凋亡小体内含细胞质、细胞器及核碎片，可由吞噬细胞清除 C．凋亡过程中的细胞只进行蛋白质水解，不再合成蛋白质 D．活化的C-3酶会加速细胞色素c的释放，这属于正反馈调节 答案：C 解析：细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡，环境因素会影响基因的表达，从而影响细胞凋亡，A正确；凋亡小体是细胞破裂的部分被包裹成的，所以含有细胞质、细胞器和核碎片，最终被吞噬细胞吞噬清除，B正确；凋亡过程中的细胞有蛋白质水解，但凋亡基因表达过程中会合成蛋白质，C错误；活化的C-3酶加速细胞色素c的释放，这属于正反馈调节，D正确。 13．(2024·江苏连云港模拟)研究人员将果蝇在不同黑暗处理(DD)后，转移到蓝光(BL)下，发现暴露在蓝光下的果蝇不仅会发生视网膜和大脑神经元受损，还存在明显的运动能力下降及睡眠和昼夜节律紊乱等现象。蓝光下的老年果蝇线粒体活性严重下降。部分研究指标变化如下图。下列相关说法不正确的是(　　) A．蓝光导致生物体衰老、昼夜节律紊乱的受体可能在线粒体内 B．老龄果蝇更容易受到蓝光的伤害，蓝光导致果蝇寿命大大缩短 C．研究中应让幼虫于黑暗环境中饲养一段时间再给予不同强度蓝光照射 D．蓝光照射导致果蝇视网膜和大脑神经元受损的原因可能是能量供应不足 答案：C 解析：题目信息显示，蓝光下的老年果蝇线粒体活性严重下降，据此推测，蓝光导致生物体衰老、昼夜节律紊乱的受体可能在线粒体内，A正确；题中显示，蓝光下的老年果蝇线粒体活性严重下降，说明老龄果蝇更容易受到蓝光的伤害，且根据实验结果可以看出，蓝光照射占比越大，果蝇寿命中位值以下占比越大，因而可知，蓝光会导致果蝇寿命大大缩短，B正确；根据实验思路可推测，研究中的操作是应让幼虫于黑暗环境中饲养一段时间再给予相同强度但不同时长的蓝光照射，C错误；根据实验结果可推测，蓝光照射导致线粒体活性下降，进而导致细胞中能量供应不足，引起果蝇视网膜和大脑神经元受损，D正确。 二、非选择题(共24分) 14．(12分)(2023·汕头期末)人染色体末端的端粒由6个碱基重复序列(TTAGGG)和结合蛋白组成。端粒可保持染色体的结构稳定，即不黏合、不被降解。端粒酶在细胞中负责端粒的延伸，以端粒酶中的RNA作为模板合成端粒DNA并加至染色体末端，其结构和作用过程如下图所示。回答下列问题。 (1)端粒学说认为随着细胞分裂次数的增加，其端粒长度____________。细胞内________降低，从而使新陈代谢速率减慢，这也是细胞衰老的特征之一。 (2)端粒酶中作为合成端粒模板的碱基序列为________的6个重复序列，延伸端粒DNA的过程称为__________，再通过__________酶的作用合成互补链，该过程消耗的原料是____________。 (3)细胞的某条染色体因端粒断裂而姐妹染色单体融合，着丝粒断裂后融合的染色体会随机断裂，如下图所示。该细胞分裂产生的子细胞与亲代细胞相比，其染色体结构变异类型可能是________。 答案：(1)不断缩短　水分　(2)AAUCCC　逆转录　DNA聚合　脱氧核苷酸　(3)易位 解析：(1)端粒学说认为端粒的DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸，端粒长度不断缩短。细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢速率减慢。(2)端粒中DNA的6个碱基重复序列为TTAGGG，根据碱基互补配对，故端粒酶中作为合成端粒模板(RNA)的碱基序列为AAUCCC的6个重复序列，该过程以RNA为模板合成DNA，故延伸端粒DNA的过程称为逆转录。逆转录得到的DNA为单链，需要通过DNA聚合酶的作用合成互补链，该过程消耗的原料是脱氧核苷酸。(3)结合题干“某条染色体因端粒断裂而姐妹染色单体融合，着丝粒断裂后融合的染色体会随机断裂”，故该细胞分裂产生的子细胞与亲代细胞相比，其染色体结构变异类型可能是易位。 15．(12分)(2022·河东区一模)慢阻肺病与细胞衰老密切相关，为研究冬虫夏草在吸烟引起的慢阻肺病中的作用机制，研究人员进行以下实验。 (1)随细胞分裂次数增多，染色体两端的端粒 ________(填“变短”、“变长”或“不变”)或染色体 DNA 意外损伤成为衰老细胞。细胞衰老时因线粒体功能障碍，出现 ____________速率减慢等特征。 (2)研究人员向支气管上皮细胞培养液中加入不同浓度的烟草提取物(CSE)，检测 P16蛋白的表达量，如图 1，最后选择 CSE 相对浓度为 ________，培养时间为 ________的条件下培养的细胞进行后续实验。 (3)将冬虫夏草提取液(CS)加入上述(2)的细胞培养液中，检测实验组与对照组细胞中 P16、Bcl-2 蛋白的表达量，结果如图 2(图中β-actin 是内参蛋白，作为检测蛋白表达水平的参照物)。请在图3的流程图中补充相应内容说明冬虫夏草提取液在香烟诱导的慢阻肺病中的作用。 答案：(1)变短　有氧呼吸(细胞呼吸)　(2)2.0　6 h　(3) 解析：(1)根据细胞衰老的端粒学说可知，随细胞分裂次数增多，染色体两端的端粒变短或染色体DNA意外损伤成为衰老细胞。线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，因此细胞衰老时因线粒体功能障碍，会出现有氧呼吸(细胞呼吸)速率减慢等特征。(2)据图可知，在CSE相对浓度为2.0、培养时间为6 h条件下，P16蛋白的表达量最多，因此最好选择CSE相对浓度为2.0，培养时间为6 h的条件下培养的细胞进行后续实验。(3)由题意可知，P16蛋白在衰老细胞中表达量增多，Bcl-2蛋白能促进细胞衰老。根据图2的结果可知，CSE会促进P16蛋白和Bcl-2蛋白的表达，而CS会抑制P16蛋白和Bcl-2蛋白的表达，P16蛋白表达调控细胞周期，Bcl-2蛋白调控细胞凋亡，从而延缓细胞衰老(细胞衰老时会出现呼吸速率减慢等特征)，从而延缓慢阻肺病。冬虫夏草提取液在香烟诱导的慢阻肺病中的作用流程图见答案。 学生用书↓第128页 学科网（北京）股份有限公司 $$