内容正文:
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出现等位基因原因分析:
(1)一定源自基因突变。
①体细胞中发生(如图甲)。
②发生时间在间期。
③亲代基因纯合。
(2)一定源自互换。
①姐妹染色单体的相同位置有两种颜色。(如图乙
A所在的染色体部分黑色,a所在的染色体部分白
色)
②发生时间是减数分裂Ⅰ前期。
(3)无任何提示,则上述两种情况都有可能。
(4)若同源染色体同一位置或姐妹染色单体同一位
置出现“不同字母”的基因,如A与B(b),则可能发
生了染色体结构变异(易位)(如丙、丁)。
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1.(2021·河北卷)图中①、②和③为三个精原细胞,
①和②发生了染色体变异,③为正常细胞。②减数
分裂时三条同源染色体中任意两条正常分离,另一
条随机移向一极。不考虑其他变异,下列叙述错误
的是 (C )
A.①减数第一次分裂前期两对同源染色体联会
B.②经减数分裂形成的配子有一半正常
C.③减数第一次分裂后期非同源染色体自由组合,
最终产生4种基因型配子
D.①和②的变异类型理论上均可以在减数分裂过
程中通过光学显微镜观察到
2.如图甲、乙分别是某种动物处于减数分裂过程中某
时期的细胞分裂图像,产生甲、乙细胞的个体的基因
型分别为AAXBXb、AaXBY。下列分析错误的是
(A )
A.甲细胞一定是次级卵母细胞,乙细胞表示初级精
母细胞
B.与甲细胞同时产生的另一细胞的基因型可能
是AAXbXb
C.乙细胞分裂结束后能产生4种基因型的精细胞
D.普通光学显微镜下,观察不到甲、乙细胞中所发
生的变异
第3讲 细胞的分化、衰老和死亡
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课标要求 核心素养
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。
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)
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1.细胞的分化
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
结果
形成 形态、 结构、 功能不同
的细胞,不同类型的细胞形成不同的组织
和器官
特点持久性、 不可逆性、普遍性、 稳定性
实质基因的选择性表达
意义使细胞趋向 专门化,有利于提高各种生理功能的效率
提醒:①细胞分化程度越高,细胞分裂的能力就越
低。②分化的细胞不一定不再进行分裂,如B淋巴
细胞,接受抗原和细胞因子刺激后仍可再分裂。
③同一个体不同类型的分化细胞内,遗传物质相同,
mRNA和蛋白质并非完全不同。
2.细胞的全能性
概念
细胞的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
原因细胞内含有形成完整个体所需的 全套基因
证明
植物组织培养→
植物细胞具有全能性
动物克隆→动物 细胞核 具有全能性
表达
条件: 离体、适宜营养、激素、适宜
的温度等环境条件
全能性高低:受精卵> 生殖细胞> 体
细胞;植物细胞> 动物细胞
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种子萌发长成新植株并
没有体现细胞的全能性,因为种子的胚本身就是植
株的幼体,其萌发长成植株是正常发育的过程。
3.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,这些细胞叫作干细胞。
(2)类型
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自 早期胚胎 来自各式各样的组织
功能可以分化成 各种组织和器官
具有分化成 特定
功能细胞的能力
举例来自囊胚的内细胞团细胞骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
提醒:并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂
后一部分细胞发生分化,成为具有特定功能的组织
细胞;还有一部分保持分裂能力,用于干细胞本身的
自我更新。
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易错整合,判断正误。
(1)细胞分化普遍发生在单细胞生物和多细胞生物个
体中。 ( × )
(2)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含核基
因不同。 ( × )
(3)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因
选择性表达的结果。 ( × )
(4)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。 ( × )
(5)造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能
性。 ( × )
(6)胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同。
( × )
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1.为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性?
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
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3.人的胰岛B细胞和神经细胞的核基因的种类和数量
是相同的,请分析原因: 因为都是由同一个受精
卵经有丝分裂而形成的,不同体细胞在形态、结构和
生理功能上不同的根本原因是基因的选择性表达,
直接原因是细胞中的蛋白质不同。
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1.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.细胞分化与全能性的比较
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考向一 以细胞分化为载体,考查生命观念
)
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(2023·河南名校联盟)如图显示成纤维
细胞在调控过程中的定向转化,关于①②③过程中细
胞发生的变化,下列描述正确的是 (B )
A.①过程中可发生的变异类型有基因突变、基因
重组、染色体变异
B.由图推测在调控过程中细胞分化实现了可逆
C.在③过程中,细胞的遗传物质发生了改变
D.成纤维细胞中的蛋白质与神经细胞中的完全
不同
细胞分化的标志
(1)分子水平:合成了某种细胞特有的蛋白质,如
血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等。
(2)细胞水平:形成了不同种类的细胞。
〔变式训练1〕 (2023·江苏扬州质检)下列数据
是人体部分器官中所表达基因的数目,下列有关叙述
正确的是 (D )
器官或细胞眼唾液腺皮肤甲状腺血细胞 心脏
所表达基
因的数目1 932 186 3 043 2 381 23 505 9 400
A.人体各器官所表达的基因数目不同,种类也完
全不同
B.血细胞所表达的基因数目最多,说明其遗传物
质相对含量较高
C.人体各器官表达的基因数目有差异,说明不同
细胞内所含基因不同
D.不同功能的细胞表达的基因数目不相同,这与
不同种类细胞具有不同的功能相适应
考向二 围绕细胞全能性与干细胞的应用,考查
社会责任
)
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有关细胞全能性的叙述,正确的是(B )
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所
必需的全套基因
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B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有
可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原
因是所含基因发生了改变
D.紫色糯性玉米种子培育成植株,这反映植物种
子具有全能性
“三看”法确认细胞“全能性”
一看起点→ 已分化的细胞
二看条件离体的、给予一定营养物质和其他条件(如激素等→ )
三看终点→ 完整个体或其他各种细胞
〔变式训练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 (C )
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
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1.细胞衰老
(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)分析细胞衰老的原因
①自由基学说
②端粒学说
(3)细胞衰老和个体衰老的关系
2.细胞的死亡
(1)细胞凋亡
细
胞
凋
亡
类型个体发育中细胞的 程序性死亡成熟个体中细胞的 自然更新{
被病原体感染细胞的清除
概念由 基因所决定的细胞自动结束
生命的过程
意义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
(2)细胞坏死
概念
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
过程正常细胞→进行正常代谢活动 →
受损或中断细胞损伤
和死亡
实例
烫伤后皮肤、黏膜的脱落
骨折时部分骨细胞死亡{
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吸烟者肺部细胞因尼古丁的作用而死亡
种种不利因素
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易错整合,判断正误。
(1)细胞衰老时,细胞体积和细胞核体积均减小。
( × )
(2)衰老细胞内染色质收缩影响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。
( × )
(4)细胞凋亡和细胞坏死受环境的影响,不受机体控
制。 ( × )
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1.端粒酶是延长端粒的一种酶,是由RNA和蛋白质组
成的核糖核蛋白复合体,属于逆转录酶。它以自身
的RNA作为端粒DNA复制的模板,合成出DNA序
列后添加到染色体的末端并与蛋白质结合,从而来
稳定染色体的结构。据此从染色体水平分析癌细胞
无限增殖的原因。
2.细胞自噬就是细胞的吞噬作用吗?细胞自噬有什么
意义?
3.白细胞与红细胞的功能不同,凋亡的速率也不同,白
细胞凋亡的速率比红细胞快得多。请结合这一实例
说明细胞凋亡的生物学意义。
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1.细胞凋亡的机理
2.细胞凋亡和细胞坏死的区别
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考向一 结合细胞衰老的特征、原因及意义,考查
分析判断能力
)
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(2023·山东省枣庄市三中高三开学考)
中科院研究团队最近找到了“保持细胞年轻态”的分
子开关——某表观遗传的酶,当这个开关开启的时候,
人的细胞就会变得衰老,而这个开关如果关闭的时候,
人的干细胞衰老速度就会减缓,该发现可以通过重设
衰老的表观遗传时钟,使细胞老化的节奏放缓。下列
说法错误的是 (B )
A.正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我
更新,对于个体具有积极意义
B.衰老的细胞水分减少导致细胞萎缩,细胞体积
和细胞核的体积均变小
C.衰老的细胞内多种酶的活性降低,呼吸速率减
慢,新陈代谢速率减慢
D.细胞代谢时产生的自由基可攻击DNA分子,可
能引起基因突变
〔变式训练1〕 (2024·河北省保定市高碑店市
高三期中)英国研究人员日前报告发现了8个与衰老
相关的基因,它们共同控制着人体内一种名为
DHEAS
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的类固醇的含量。人在20岁左右时,体内DHEAS的
含量达到最高峰,然后逐渐衰减,到85岁时可能只有
峰值的5%。研究显示,体内DHEAS含量不足可能诱
发多种疾病,如Ⅱ型糖尿病和淋巴瘤等。下列有关叙
述正确的是 (B )
A.衰老的细胞中染色质固缩,导致基因无法表达
B.寻找调控这8个基因的方法,使人体内DHEAS
含量稳定在较高水平,可能帮助人们更加健康长寿
C.正常细胞的衰老不利于机体实现自我更新
D.衰老的细胞中各种酶的活性均降低
考向二考查细胞死亡的方式
)
* #
(2021·浙江1月选考)秀丽新小杆线虫
发育过程中某阶段的体细胞有1 090个,而发育成熟
后体细胞只有959个。体细胞减少的原因是(A )
A.细胞凋亡 B.细胞衰老
C.细胞癌变 D.细胞分裂
〔变式训练2〕 (2023·山东淄博调研)脑缺血会
造成局部脑神经细胞不可逆的损伤,甚至死亡。骨髓
基质细胞是骨髓中的干细胞,经诱导可以生成心肌细
胞、成骨细胞、神经细胞等。运用干细胞疗法有可能实
现对脑缺血引起的损伤神经细胞的结构与功能的修复
和重建。下列相关叙述错误的是 (B )
A.脑缺血导致的局部脑神经细胞死亡属于细胞
坏死
B.骨髓基质细胞能够合成多种mRNA表明细胞
已经分化
C.干细胞参与受损部位修复时,体内细胞同时发
生着程序性死亡
D.干细胞与神经细胞形态、结构和功能不同的根
本原因是遗传信息表达不同
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阅读下列材料,回答下列问题:
成体干细胞的可塑性
近年研究发现,有些成体干细胞可跨越组织类型
向其他组织类型分化,这被称为成体干细胞的可塑性,
如造血干细胞可以向神经细胞分化。
如何解释这种发育学现象呢?有学者认为,
造血
干细胞存在着横向分化①,如造血干细胞先分化成为
神经干细胞,神经干细胞再进一步分化为神经细胞或
神经胶质细胞;也有学者认为,成体干细胞的可塑性是
细胞融合引发的假象。
(1)
造血干细胞以有丝分裂方式进行增殖②。有
丝分裂是将 亲代细胞的染色体经过复制后,精确
地平均分配到两个子细胞中,由于染色体上有遗传物
质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的
稳定性。
(2)成体干细胞“横向分化”形成不同组织细胞的
原理是 基因的选择性表达(或细胞分化)。
(3)
细胞融合依赖于细胞膜的流动性③,请以成体
干细胞和胚胎干细胞为实验材料,设计实验探究“成体
干细胞的可塑性是否是因为发生了细胞融合”,写出简
要的实验思路: 用两种不同颜色的荧光染料分别
标记成体干细胞和胚胎干细胞的膜蛋白质、将两者混
合培养一段时间后,观察是否存在细胞膜上同时含两
种颜色标记膜蛋白的细胞 。
【解题策略】
获取
信息
信息①(横向分化是指一种成体干细胞可
分化成另一种成体干细胞);
信息②(造血干细胞的增殖方式是有丝分
裂);
信息③(细胞融合依赖于细胞膜的流动性
)
信息
知识
↓
整合
(1)信息① +有丝分裂染色体的变化过程;
(2)信息② +细胞分化的原因;
(3)结合信息③,可借鉴教材中人鼠细胞融
合实验
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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 (B )
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
2.(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 (D )
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
3.(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(D )
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
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
4.(2023·天津卷)在肌神经细胞发育过程中,肌肉细
胞需要释放一种蛋白质,其进入肌神经细胞后,促进
其发育以及与肌肉细胞的联系;如果不能得到这种
蛋白质,肌神经细胞会凋亡。下列说法错误的是
(A )
A.这种蛋白质是一种神经递质
B.肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触
C.凋亡是细胞自主控制的一种程序性死亡
D.蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡
5.(2023·浙江卷)肿瘤细胞在体内生长、转移及复发
的过程中,必须不断逃避机体免疫系统的攻击,这就
是所谓的“免疫逃逸”。关于“免疫逃逸”,下列叙述
错误的是 (C )
A.肿瘤细胞表面产生抗原“覆盖物”,可“躲避”免疫
细胞的识别
B.肿瘤细胞表面抗原性物质的丢失,可逃避T细胞
的识别
C.肿瘤细胞大量表达某种产物,可减弱细胞毒性T
细胞的凋亡
D.肿瘤细胞分泌某种免疫抑制因子,可减弱免疫细
胞的作用
6.(2022·浙江卷)下列关于细胞衰老和凋亡的叙述,
正确的是 (A )
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
7.(2022·河北卷改编)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。下列叙述错误的是 (B )
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
8. (2021·广东卷)研究表明,
激活某种蛋白激酶
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PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙
述正确的是 (D )
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
9.(2021·河北卷)关于细胞生命历程的叙述,错误的
是 (A )
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
10.(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 (C )
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
11.(2020·江苏卷)下列关于细胞生命活动的叙述,
正确的是 (C )
A.高度分化的细胞执行特定的功能,不能再分裂
增殖
B.癌变细胞内发生变异的基因都不再表达
C.正常组织细胞在体外长时间培养,一般会走向
衰老
D.凋亡细胞内有活跃的基因表达,主动引导走向
坏死
12.(2020·浙江7月选考)下列与细胞生命活动有关
的叙述,正确的是 (C )
A.癌细胞表面粘连蛋白增加,使其容易在组织间
自由转移
B.高等动物衰老细胞的线粒体体积随年龄增大而
减小,呼吸变慢
C.高等植物胚胎发育过程中,胚柄的退化是通过
细胞程序性死亡实现的
D.愈伤组织再分化形成多种类型的细胞,这些细
胞中mRNA的种类和数量相同
温馨提示:复习至此,请完成练案[13]
情境拓展三 细胞周期调控和细胞自噬
热点一 细胞周期调控
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细胞周期检验点负责检查本时期内所执行的“任
务”情况,只有完成所有“任务”之后细胞才能被放行
进入下一个时期,否则细胞周期将暂停于某个检验点
上,以留出时间排除故障或进行修复。每个检验点都
有一套监控机制,目前已公认细胞周期蛋白依赖性激
酶(CDK)对此发挥了重要调控作用。不同种类的
CDK均可与相应的细胞周期蛋白结合而被激活,调控
细胞周期的检验点。
细胞周期的调控关键在分裂间期。有2个起决定
作用的控制点,从G1 期进入S期和从G2 期进入M
期。这2个转变过程都是由一种称为成熟促进因子
(MPF)的蛋白质复合体所触发的。组成MPF的是两
种蛋白:cdc2的激酶和细胞周期蛋白(cyclin)。cyclin
有2种:S - cyclin和M -cyclin。其调控过程如图所示:
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1.细胞周期包括物质准备(G1、S、G2)和细胞分裂(M)
两个连续的阶段,其连续变化的分子调控机制如图
所示。细胞周期中的检验点是停止前一阶段事件而
启动后一阶段事件的节点,类似于“关卡”,且MPF
是通过G2检验点必需的蛋白质复合物。CDK与周
期蛋白的关系类似于“酶的激活剂”与酶的关系,每
种CDK可与多种周期蛋白结合并发挥调控功能。
下列说法错误的是 (B )
A. G2期细胞内每条染色体含有两条染色单体,染色
体数目不变
B.周期蛋白可看作是CDK的“激活剂”,能循环
使用
C.同一种CDK可能有多个结合位点,能与多种周期
蛋白结合
D. CDK与周期蛋白特异性结合形成MPF后,才能
使细胞通过G2检验点
热点二 细胞自噬
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Q
细胞自噬是细胞通过溶酶体与包裹细胞自身物质
的双层膜融合,从而降解细胞自身病变物质或结构的
过程,是真核生物细胞内普遍存在的一种自稳机制。
根据细胞内底物进入溶酶体腔方式的不同,可以把细
胞自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣自噬三种方式,
具体过程如图所示:
细胞自噬通常是在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;
或是在细胞受到损伤、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。有些
激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。人类许多疾病
的发生,可能与细胞自噬发生障碍有关。
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2. LC3是自噬标志物,内质网膜包裹受损的线粒体形
成自噬体时,细胞质基质型LC3(即LC3 -Ⅰ)会酶
解掉一小段多肽,转变为(自噬体)膜型(即LC3 -Ⅱ),
LC3 -Ⅱ蛋白能促使自噬体与溶酶体融合,完成受
损线粒体的降解。某研究小组将生理状况相同的大
鼠随机分为对照组、中等强度运动组和高强度运动
组,并测量各组大鼠心肌细胞中LC3 - Ⅰ蛋白和
LC3 -Ⅱ蛋白的相对含量,结果如下表所示。下列
叙述错误的是 (D )
实验分组 对照组中等强度运动组
高强度
运动组
LC3 -Ⅰ蛋白相对含量 1. 0 0. 7 0. 5
LC3 -Ⅱ蛋白相对含量 1. 0 1. 4 1. 7
A.大鼠心肌细胞的自噬作用过程中LC3 -Ⅱ蛋白可
能起到信息传递的作用
B. LC3 -Ⅰ蛋白与LC3 -Ⅱ蛋白含量的比值随运动
强度的增大而减小
C.运动促进大鼠细胞的线粒体自噬
D.溶酶体合成的水解酶能分解衰老、
损伤的线粒体
"#&
正确;由于产生乙细胞的个体基因型为AaXBY,所以产生乙细
胞的过程中发生了互换,分裂结束后能产生4种基因型的精细
胞,C正确;甲、乙细胞中所发生的变异是基因突变和基因重组,
没有发生染色体变异,所以在普通光学显微镜下,观察不到甲、
乙细胞中所发生的变异,D正确。
第3讲 细胞的分化、衰老和死亡
考点一 细胞的分化与细胞的全能性
必备知识·夯实基础
知识巩固
1.形态、结构和生理功能 形态 结构 功能 不可逆性
专门化
2.有机体 其他各种细胞 全套 细胞核 离体
3.(1)分裂和分化 早期胚胎 各种 特定功能
思维辨析
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
延伸探究
1.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.因为干细胞具有分裂、分化的能力,可培养出组织或器官。
3.因为都是由同一个受精卵经有丝分裂而形成的
剖析难点·考点突破
精准命题
例1:B ①(有丝分裂过程)中可发生的变异类型有基因突
变、染色体变异,不会发生基因重组,A错误;由图示可知,在调控
过程中,成纤维细胞经处理,变成了干细胞,最终又被定向诱导成
神经细胞,实现了可逆,B正确;③过程为细胞分化过程,遗传物质
并未发生改变,C错误;成纤维细胞与神经细胞有相同的蛋白质,
如呼吸酶等,D错误。
变式训练1:D 人体各器官所表达的基因种类有所不同,而
不是完全不同,如人体所有器官都表达呼吸酶基因,A错误;由同
一个受精卵发育而来的各个细胞含有相同的基因,但表达的基因
不同,人体所有体细胞中遗传物质的相对含量相同,B、C错误;不
同种类细胞表达的基因数目不同,使细胞趋于专门化,这与不同
种类细胞具有不同的功能相适应,D正确。
例2:B 细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体
所必需的全套基因,而配子也具有这样的全套基因,同样具有全
能性,A错误;植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特
定时间和空间条件下选择性表达的结果,C错误;种子的胚是植物
的幼体,种子发育成植株是个体正常发育的过程,不能反映全能
性,D错误。
变式训练2: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;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。
考点二 细胞的衰老和死亡
必备知识·夯实基础
知识巩固
1.(1)①水分 降低 色素 ②增大 收缩 (2)①带电
②DNA—蛋白质复合体 (3)单 多
2.(1)基因 程序性死亡 自然更新 稳定 (2)物理 化学
病理性刺激
思维辨析
(1)× (2)√ (3)× (4)×
延伸探究
1.癌细胞能激活端粒酶的活性,合成出DNA序列后添加到染色体
的末端并与蛋白质结合,从而来稳定染色体的结构。
2.细胞自噬不是细胞的吞噬作用。细胞自噬通俗地说,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,这就是细胞自
噬;而细胞吞噬是生物体内的某些特定细胞识别异物并将其吞
入和消灭。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;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.细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的主要功
能是吞噬病菌等,所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅
保证了多细胞生物个体发育的正常进行,而且在维持生物体内
部环境的稳定、抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关
键的作用。
剖析难点·考点突破
精准命题
例1:B 细胞衰老是正常生命现象,正常的细胞衰老有利于
机体更好地实现自我更新,A正确;衰老的细胞水分减少导致细胞
萎缩变小,细胞核体积变大,染色质收缩,染色加深,B错误。
变式训练1:B 衰老的细胞中染色质固缩对基因的表达会有
影响,但不会导致基因不能表达,如控制衰老的基因,A错误;根据
题目信息,人在20岁左右时,体内DHEAS的含量达到最高峰,然
后逐渐衰减,到85岁时可能只有峰值的5%,说明使人体内DHE
AS含量稳定在较高水平,可能帮助人们更加健康长寿,B正确;细
胞的正常衰老对机体细胞的更新有利,C错误;衰老细胞中大多数
酶的活性会降低,但跟衰老有关的酶活性会升高,D错误。故
选B。
例2:A 细胞凋亡是正常的生命现象,秀丽新小杆线虫个体
发育过程中有细胞凋亡发生。秀丽新小杆线虫发育过程中某阶
段的体细胞有1 090个,而发育成熟后体细胞只有959个,体细胞
减少是细胞凋亡导致的,A正确;细胞衰老会导致细胞大小和形态
改变,但细胞数目不会减少,衰老细胞的清除是通过细胞凋亡实
现的,B错误;癌变的细胞会导致细胞具有无限增殖的能力,导致
细胞数目增多而非减少,C错误;细胞分裂会导致细胞数目增多而
非减少,D错误。
变式训练2:B 增殖和分化的细胞中都能合成多种mRNA,
因此存在多种mRNA不能说明细胞已经分化,B错误。
素养提升·强化思维
情境试题 规范作答
(1)亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平均分配到两个
子细胞中 (2)基因的选择性表达(或细胞分化) (3)用两种不
同颜色的荧光染料分别标记成体干细胞和胚胎干细胞的膜蛋白
质、将两者混合培养一段时间后,观察是否存在细胞膜上同时含
两种颜色标记膜蛋白的细胞
真题再现
1. B 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。故选B。
2. D 细胞衰老和细胞凋亡都是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。故选D。
3. D 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
—245—
细胞凋亡是外界环境引起的,不是在胚发育时期基因表达的结
果,D错误。故选D。
4. A 分析题意可知,该蛋白质进入肌神经细胞后,会促进其发育
以及与肌肉细胞的联系,而神经递质需要与突触后膜的受体结
合后起作用,不进入细胞,故这种蛋白质不是神经递质,A错误;
肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触,两者之间通过神经递质
传递信息,B正确;凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过
程,是一种程序性死亡,C正确;结合题意,如果不能得到这种蛋
白质,肌神经细胞会凋亡,故蛋白合成抑制剂可以促进肌神经
细胞凋亡,D正确。故选A。
5. C 肿瘤细胞表面的抗原若被“覆盖物”覆盖,则人体的免疫细
胞无法识别肿瘤细胞,也就无法将之清除,A正确;若肿瘤细胞
表面抗原性物质丢失,会造成人体T细胞无法识别肿瘤,发生
肿瘤细胞的“免疫逃逸”,B正确;肿瘤细胞大量表达某种产物,
继而出现“免疫逃逸”,则可推测该产物可抑制肿瘤细胞的凋
亡,使其具有无限繁殖能力,C错误;若肿瘤细胞分泌某种免疫
抑制因子,可以抑制免疫系统功能,从而减弱免疫细胞的作用,
D正确。故选C。
6. 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。
7. B 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。
8. D 被病毒感染的细胞凋亡后,丧失其功能且不可恢复,A错
误;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,是程
序性死亡受基因控制,B、C错误;由题意可知,激活蛋白激酶
PKR,可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡,故PKR激活剂可作
为潜在的抗病毒药物加以研究,D正确。
9. A 细胞凋亡是指由基因决定的细胞自动结束生命的过程,细
胞凋亡过程中有控制凋亡的基因表达,需要新合成蛋白质,A错
误;在生命活动中,细胞会产生自由基,自由基会攻击和破坏细
胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老,所以清除
细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老,B正确;细胞癌变的
原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,紫外线是一种物理致癌
因子,紫外线照射会导致DNA损伤,引起基因突变,导致细胞癌
变,是皮肤癌发生的原因之一,C正确;克隆羊“多莉”的诞生以
及我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中
中”和“华华”,就是将体细胞核移植到去核的卵母细胞中培育
成的,说明已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性,
D正确。
10. C 被溶酶体分解后的产物,如果对细胞有用的物质,细胞可
以再利用,废物则被排出细胞外。α -酮戊二酸合成酶本质为
蛋白质,水解成氨基酸后可以被细胞再利用,A正确;通过题干
可知α -酮戊二酸合成酶被溶酶体降解之后,细胞内的α -酮
戊二酸无法合成含量会降低,从而促进干细胞分化;则α -酮
戊二酸含量升高,会抑制胚胎干细胞分化,B正确;抑制L基因
表达,则溶酶体膜上的受体L无法合成,分子伴侣与α -酮戊
二酸合成酶形成的复合物无法进入溶酶体被降解,则α酮戊
二酸合成酶含量增加,催化细胞内α -酮戊二酸合成使其含量
增加,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。
11. C 高度分化的细胞能执行特定的功能,但也可能继续分裂增
殖,如性原细胞能进行有丝分裂和减数分裂,A错误;癌变细胞
是由原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和
分裂失控而形成,发生突变的基因仍能表达,B错误;正常组织
细胞在体外长时间培养,细胞分裂达到一定次数后一般都会
走向衰老,C正确;细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡,细胞
坏死与细胞凋亡不同,它是在种种不利因素影响下,由于细胞
正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡,D错误。
12. C 癌细胞表面的粘连蛋白很少或缺失,使其容易在组织间自
由转移,A错误;高等动物衰老细胞中线粒体数量随年龄增大
而减少,体积随年龄增大而增大,B错误;细胞凋亡是细胞发育
过程中的必然步骤,在植物体内普遍存在,如胚胎发育过程胚
柄的退化,C正确;细胞分化的实质是基因选择性表达,愈伤组
织再分化形成的多种细胞中的mRNA的种类和数量不完全相
同,D错误。
练案[13]
A组
1. D 受精卵发育成青蛙的过程中存在细胞分化,细胞分化的本
质是基因的选择性表达,A正确;受精卵发育成青蛙过程存在细
胞的正常死亡现象,这属于细胞凋亡,B正确;受精卵发育成青
蛙过程存在细胞衰老,细胞衰老时细胞失水,细胞萎缩,细胞核
体积变大,C正确;蛙的红细胞的细胞分裂方式是无丝分裂,因
此不止有丝分裂一种分裂方式,D错误。故选D。
2. C 线粒体是细胞的动力车间,能为细胞代谢提供能量,老年人
行动迟缓可能与线粒体功能障碍导致的供能不足有关,A正确;
蛋白质是生命活动的主要承担者,DNA损伤后某些蛋白质合成
障碍可能是细胞衰老的直接原因,B正确;端粒是真核细胞染色
体末端的DNA片段,是由蛋白质和DNA组成的,C错误;多细
胞生物的个体衰老是组成生物体的细胞普遍衰老的结果,D正
确。故选C。
3. C 造血干细胞为多能干细胞,其分化程度较B淋巴细胞低,A
正确;衰老造血干细胞为衰老细胞,衰老细胞表现为细胞核体
积增大,细胞膜通透性改变,B正确;造血干细胞只是能分化为
多种血细胞,而不是机体各种细胞,且未形成完整个体,不能体
现细胞的全能性,C错误;当该基因(Igf2bp2基因)被敲除后,与
造血干细胞衰老相关的功能丧失或减少,可说明早期的Igf2bp2
基因发挥功能会导致造血干细胞老化,D正确。故选C。
4. B 细胞癌变的机理是原癌基因和抑癌基因发生突变,A正确;
药物硼替佐米可抑制癌变的骨髓细胞中某蛋白酶的功能,促进
凋亡相关蛋白质的作用,进而引起癌细胞死亡,药物硼替佐米
引起的癌细胞死亡受细胞内基因的调控,B错误;骨髓细胞癌变
后,细胞糖蛋白减少,黏着性下降,C正确;癌细胞能够无限增
殖,细胞代谢增强,D正确。故选B。
5. B 细胞分裂是基因调控的,细胞分化的实质是基因的选择性
表达,细胞癌变的原因是细胞畸形分化,这都会导致细胞中的
mRNA种类和数量发生改变,A正确;细胞衰老过程中细胞内水
分减少,细胞核体积变大,新陈代谢速率变慢,B错误;细胞凋亡
是基因决定的细胞自动结束生命的过程,被病毒入侵的人体细
胞的清除属于细胞凋亡,对于机体是有利的,C正确;细胞癌变
是细胞中多个原癌基因和抑癌基因发生突变的结果,细胞癌变
是一种累积效应,D正确。故选B。
6. B 成熟红细胞无细胞核,已丧失控制其凋亡的基因,A错误;
溶酶体中含有多种水解酶,可以降解损坏的蛋白质或细胞器,
因此网织红细胞丧失细胞器可能与溶酶体有关,B正确;哺乳
动物成熟的红细胞中没有酪氨酸酶,C错误;细胞死亡包括细
胞凋亡和细胞坏死等,细胞的分裂、分化、衰老和凋亡属于细
胞的正常生命历程,细胞坏死不属于正常生命历程,D错误。
故选B。
7. D 细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程,该过程可及时清除
机体内的多余细胞和受损伤细胞,以维持机体稳态,A正确;细
胞分化是在个体发育中,相同细胞的后代,在形态、结构和生理
功能上发生稳定性差异的过程,故分化的细胞会发生形态结构
改变;衰老时细胞的形态结构也会发生变化,如细胞核体积变
大,B正确;凋亡细胞被吞噬和清除与吞噬细胞有关,清除与吞
噬过程会涉及膜融合,依赖于膜的流动性,C正确;AIF是凋亡
诱导因子,其作用机理是:可促进凋亡相关基因激活酶的合成,
从而使细胞凋亡,不是坏死,D错误。故选D。
8.(1)细胞凋亡 (2)分裂和分化 ①正常(或未受损)的脑神经
细胞 ②高于(或大于) 对照 ③M的线粒体可转移到脑缺
血神经细胞中,增加损伤细胞中线粒体数量,使有氧呼吸加强
产生更多ATP,为损伤细胞的修复提供充足的能量
解析:(1)
细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过
—345—