内容正文:
专题精准强化4 细胞的分化、衰老和死亡
1.(2024·广东湛江模拟)多细胞的生物会经历细胞的分裂、分化、衰老、凋亡等过程,细胞的生命历程虽短暂,却对个体的生命有一份贡献,下列关于细胞生命历程的说法,不正确的是( )
A.细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量
B.细胞衰老表现为酶活性降低,细胞核体积变大
C.分化和凋亡的细胞均存在基因的选择性表达
D.分化和凋亡的细胞中蛋白质的种类完全不同
解析:D [细胞分裂使细胞数量增加,细胞凋亡使细胞数量减少,两者共同维持多细胞生物体的细胞数量平衡,A正确;细胞衰老时表现为酶活性降低,细胞核体积变大,B正确;细胞分化是基因选择性表达的结果,细胞凋亡过程中也存在基因的选择性表达,C正确;分化和凋亡的细胞中基因的选择性表达情况不同,但不是蛋白质的种类完全不同,会有部分相同的蛋白质,D 错误。]
2.细胞自噬通俗地说就是细胞“吃掉”自身的结构和物质,它可以发生在细胞受损、微生物入侵、细胞衰老或营养缺乏时,有些激烈的细胞自噬,甚至可能诱导细胞凋亡。下列说法错误的是( )
A.溶酶体清除受损的线粒体是一种细胞自噬
B.细胞可以通过自噬获得维持生存所需的物质和能量
C.某些因细胞自噬而引起的细胞凋亡对维持内环境稳态是不利的
D.细胞自噬机制的研究对某些疾病的防治有重要意义
解析:C [溶酶体可以清除衰老、损伤的细胞器,属于细胞自噬,A正确;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正确;细胞凋亡有利于生物个体完成正常发育,维持内部环境的稳定,抵御外界各种因素的干扰,从而对维持内环境稳态是有利的,C错误;细胞自噬发生障碍可能引起人类某些疾病的发生,因此细胞自噬机制的研究对一些疾病的防治具有重要意义,D正确。]
3.(2024·山东临沂二模)癌细胞表面大量表达的SLC7A11转运蛋白可将谷氨酸转运到胞外的同时将胱氨酸转运到胞内,胱氨酸被NADPH还原为两个半胱氨酸。NADPH不足时,过度表达SLC7A11的细胞内胱氨酸及其他二硫化物会异常积累,导致二硫化物应激,引起细胞骨架蛋白二硫键形成异常,从而导致细胞程序性死亡。下列说法错误的是( )
A.二硫化物应激导致细胞骨架蛋白肽链之间错误连接进而使其异常
B.上述细胞死亡是一种细胞凋亡,受到环境因素和基因的共同调节
C.有氧呼吸过程中,细胞质基质和线粒体基质均可产生NADPH
D.通过抑制细胞内NADPH的合成可为治疗癌症提供新的思路
解析:C [二硫化物应激,引起细胞骨架蛋白二硫键形成异常,肽链之间错误连接进而使其异常,A正确;“双硫死亡”一种与膜转运蛋白SLC7A11有关的细胞程序性死亡新机制,属于细胞凋亡的一种类型,受到环境因素和基因的共同调节,B正确;有氧呼吸过程中,细胞质基质和线粒体基质均可产生NADH,C错误;当NADPH不足,胱氨酸及其他二硫化物在细胞内异常积累,导致二硫化物应激,引起细胞骨架等结构的功能异常,从而使细胞快速死亡,因此抑制NADPH 的合成可为杀死癌细胞提供新思路,D正确 。]
4.(2024·甘肃酒泉三模)研究表明,脑老化及神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)等与细胞衰老密切相关。下列有关细胞衰老的叙述,正确的是( )
A.衰老细胞内大多数酶的活性下降,细胞呼吸速率变慢
B.线粒体对葡萄糖的吸收速率减慢,代谢速率减慢
C.细胞周期延长,端粒延长速率减慢,DNA受损
D.细胞衰老会导致细胞内自由基减少,不利于人体内环境稳态
解析:A [衰老细胞内水分减少,大多数酶的活性下降,细胞呼吸速率变慢,A正确;线粒体不能直接利用葡萄糖,能直接利用丙酮酸,B错误;端粒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。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,导致细胞衰老,C错误;细胞衰老可能是细胞内自由基增加造成的,细胞衰老是生物体正常的生命历程,对生物体内环境稳定有利,D错误。]
5.(2024·河北张家口三模)某种干细胞中,蛋白APOE进入细胞核可作用于细胞核骨架(属于细胞骨架)和异染色质(如着丝粒处的染色质)蛋白,诱导其发生自噬性降解,从而影响异染色质中基因的表达,促进该种干细胞的衰老。下列有关叙述错误的是( )
A.异染色质主要由蛋白质和DNA组成
B.细胞核骨架的主要成分是蛋白质,可能具有运输功能
C.敲除APOE基因可能加速该种干细胞的衰老
D.上述自噬性降解过程需要溶酶体的参与
解析:C [着丝粒处的染色质主要由蛋白质和DNA组成,A正确;细胞骨架是真核细胞中由蛋白质纤维组成的网架结构,主要包括微丝、微管和中间纤维三种类型,在细胞形态维持、细胞运动(如肌肉收缩、细胞质环流等)、物质运输等方面发挥重要作用,B正确;分析题意,“蛋白APOE可作用于异染色质蛋白,诱导异染色质蛋白发生自噬性降解,影响异染色质中基因的表达,促进该种干细胞衰老”,故蛋白APOE可促进该种干细胞的衰老,敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老,C错误;溶酶体内有多种水解酶,可分解衰老、损伤的细胞器,异染色质蛋白发生的自噬性降解与溶酶体有关,D正确。]
6.(2024·江西赣州二模)我国科研人员发现蛋白质二硫键异构酶(PDI)参与蛋白质中二硫键的形成,其在老年小鼠组织中表达量增加。研究发现,PDI缺失会显著抑制内质网中的H2O2向细胞核释放,进而引起受到H2O2调控的SERPINEI基因的表达量减少,从而延缓细胞衰老。下列有关叙述正确的是( )
A.PDI催化二硫键形成过程蛋白质相对分子质量不变
B.造血干细胞中PDI的表达量显著高于衰老细胞
C.促进SERPINEI基因的表达可以加速细胞衰老
D.PDI通过直接作用于SERPINEI基因延缓细胞衰老
解析:C [PDI催化蛋白质形成二硫键时会脱去两个-SH中的H而形成-S-S-,相对分子质量会减小,A错误;PDI在老年小鼠组织中表达量增加,PDI缺失会延缓衰老,因此PDI高表达会促进衰老,在衰老细胞中PDI表达量显著高于其他细胞,B错误;SERPINEI基因的表达量减少,从而延缓细胞衰老,因此促进SERPINEI基因表达,可以加速细胞衰老,C正确;PDI缺失会显著抑制内质网中的H2O2向细胞核释放,进而引起受到H2O2调控的SERPINEI基因的表达量减少,从而延缓细胞衰老。因此PDI通过调节H2O2调控基因的表达,并非直接作用,D错误。]
7.(2024·重庆荣昌模拟)研究表明,自噬—溶酶体途径参与胶质母细胞瘤(GBM)的发生。调节蛋白3(Sirt3)在GBM患者体内的表达水平较高,敲除Sirt3基因会导致溶酶体膜蛋白LAMP2A表达显著减少。正常情况下,细胞内的溶酶体数目处于动态平衡,溶酶体数目异常可能会导致细胞清除能力产生障碍,诱发细胞凋亡。下列说法错误的是( )
A.溶酶体能分解衰老、损伤的细胞器或功能退化的细胞结构
B.敲除Sirt3基因可能会诱导GBM细胞发生凋亡
C.使用溶酶体膜蛋白LAMP2A激活剂可能有助于GBM的治疗
D.自噬降解产物可被再利用,获得维持细胞生存所需的物质和能量
解析:C [溶酶体含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器或功能退化的细胞结构,A正确;调节蛋白3(Sirt3)在GBM患者体内的表达水平较高,敲除Sirt3基因会导致溶酶体膜蛋白LAMP2A表达量减少,溶酶体数目异常可能会导致细胞清除能力产生障碍,诱发细胞凋亡,因而敲除Sirt3基因可能会诱导GBM细胞发生凋亡,B正确;使用溶酶体膜蛋白LAMP2A抑制剂可能有助于GBM的治疗,C错误;自噬降解产物可被再利用,从而获得维持细胞生存所需的物质和能量,D正确。]
8.(2024·重庆渝中三模)图为三种诱发细胞衰老的机制,下列有关细胞衰老的说法,错误的是( )
A.细胞周期阻滞是导致细胞衰老的关键环节
B.细胞端粒的延长或缩短都会加速细胞衰老
C.ATM等酶的磷酸化可能会引起细胞衰老
D.衰老细胞的DNA会有不同程度的损伤
解析:B [三种方式都会引发细胞周期阻滞,进而产生衰老特征引起衰老,A正确;端粒缩短会加速衰老,延长可以延缓衰老,B错误;激活损伤反应会引起ATM等酶的磷酸化,进而引发衰老,C正确;细胞衰老之前都会出现DNA损伤或者损伤反应,D正确。]
9.(2024·北京东城二模)学习以下材料,回答(1)~(5)题。
黑色素干细胞的动态变化
毛发的生长周期包括生长期、退化期和休止期(毛发脱落),毛发的生长和更新由毛囊的变化所驱动,毛囊的结构如图。毛发呈现出黑色是由于黑色素干细胞(McSC)分化的成熟黑色素细胞产生真黑色素将毛发“染”成了黑色。在人类和大多数动物毛囊中,McSC的耗尽会导致毛发变白。
研究人员构建McSC带有红色荧光标记的模型小鼠,对毛囊持续观察,研究McSC的生命历程。发现在毛发的生长期初期,McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞(一种中间状态的细胞,可快速增殖,然后分化为成熟的黑色素细胞);生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,这些细胞会在生长期结束时死亡;在生长期中后期,隆起区出现McSC,并表现出增殖能力;退化期后期,McSC出现在隆起区下部,到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。研究人员据此提出大胆假设,毛基质区的大部分TA细胞会随着毛囊的生长而分化,McSC数量的维持依赖于TA细胞的分化,这有别于以往对成体干细胞的认知。
进一步研究发现,WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子,缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足。McSC和TA细胞在隆起区和毛基质区的移动,使它们能够处于不同的WNT信号水平,从而可逆地走向分化或去分化。
对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中,检测到在第七个休止期的毛基质区有显著的McSC丢失,这些小鼠表现出毛发变灰。值得注意的是,老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置,分散到隆起区,而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%。
小鼠毛发变白机制可能同样存在于人类,对此进行深入研究有望为实现白发变青丝提供依据。
(1)干细胞是动物或人体内保留的少数具有_____________能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来,请从分子或细胞水平提出可以区分这两种细胞的检测思路________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(答出2条)。
(2)文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”,是指McSC可来源于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)综合文中内容,完善McSC在毛发生长周期中的生命历程。(在实线框中以文字和箭头的形式做答)
(4)根据文中信息,下列与WNT有关的推测合理的是________(不定项)。
A.毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期
B.隆起区WNT基因表达在生长期中后期被上调
C.持续激活隆起区WNT信号,会促进McSC分化
(5)根据文中研究成果提出有望使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:(1)干细胞是动物或人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。成熟黑色素细胞由McSC转变而来,可见这两种细胞形态、结构功能不同,存在基因的选择性表达,故可以通过观察细胞的形态结构;检测某些特定基因表达的情况;检测细胞中黑色素的含量等区分成熟黑色素细胞核McSC细胞。
(2)成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞,包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。文中提到对McSC的认知“有别于以往对成体干细胞的认知”,是指McSC可来源于TA细胞的去分化。
(3)McSC的生命历程:在毛发的生长期初期,McSC在毛囊的毛基质区增殖后全部分化为TA细胞(一种中间状态的细胞,可快速增殖,然后分化为成熟的黑色素细胞);生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,这些细胞会在生长期结束时死亡;在生长期中后期,隆起区出现McSC,并表现出增殖能力;退化期后期,McSC出现在隆起区下部,到休止期大多数McSC则定位到毛基质区并保持未分化状态。如图:
(4)A.生长期中后期,在毛基质区全部为成熟黑色素细胞,又缺乏WNT蛋白将使得成熟黑色素细胞生成不足,可见毛基质区WNT基因表达量在生长期高于休止期,A正确;
B.隆起区生长期中后期,TA细胞去分化为McSC,可见隆起区WNT基因表达在生长期中后期被下调,B错误;
C.WNT蛋白是McSC分化不可或缺的信号分子,可见持续激活隆起区WNT信号,会促进McSC分化,C正确。
故选AC。
(5)根据文中研究成果:对黑毛小鼠进行反复拔毛以加速毛囊老化的实验中,老化的毛囊中许多McSC已经改变了位置,分散到隆起区,而不在毛基质区紧密聚集。隆起区的McSC数量从拔毛前的10%增加到了50%;可知使反复拔毛小鼠毛色扭转的思路为促使隆起区的McSC重新恢复移动能力,回到毛基质区,分化为成熟的黑色素细胞。
答案:(1)分裂和分化 观察细胞的形态结构;检测某些特定基因表达的情况;检测细胞中黑色素的含量
(2)TA细胞的去分化
(3)
(4)AC
(5)促使隆起区的McSC重新恢复移动能力,回到毛基质区,分化为成熟的黑色素细胞
学科网(北京)股份有限公司
$$