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第13讲
第三单元 细胞的生命历程(含减数分裂)
细胞的分化、衰老与死亡
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课
标
内
容
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。
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微考点 大突破
内容
索引
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微真题 重体悟
考点一 细胞的分化与全能性
考点二 细胞的衰老和死亡
内容索引
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赢在微点 生物 大一轮
考点一 细胞的分化与全能性
微考点/大突破
第一部分
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1.细胞的分化
形态、结构和生理功能
胚胎
组织和器官
持久性
普遍性
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个体发育
专门化
遗传信息的表达情况
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提醒 ①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等刺激后仍可再分裂。
②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。
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2.细胞的全能性
全套
遗传信息
细胞
细胞核
离体
受精卵
体细胞
低
高
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提醒 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。
3.干细胞
少
造血干细胞
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教材基础辨析
(1)同一人体内的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。(必修1 P118、119“思考·讨论”)
( )
(2)B细胞与红细胞中的基因、mRNA、蛋白质均不同。(源自必修1 P119)( )
(3)非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞核移植实验证明了动物体细胞具有全能性。(必修1 P120“思考·讨论”)( )
√
×
×
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(4)自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞,基因表达情况与胰岛B细胞相同,可以替代损伤的胰岛B细胞,治疗糖尿病。(必修1 P122“概念检测”2)( )
(5)自体造血干细胞移植不改变后代的血型,异体造血干细胞移植可以改变后代的血型。(必修1 P122“科学·技术·社会”拓展)( )
√
×
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教材素材拓展
1.(必修1 P118“问题探讨”拓展)骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传吗?
答:______________________________________。
2.请分析以下基因在不同分化细胞内的表达情况并将其分类。
①胰岛素基因;②ATP合酶基因;③血红蛋白基因;④呼吸酶基因;⑤抗体基因;⑥核糖体合成酶基因。
(1)管家基因(所有细胞均表达的一类基因):______(填序号,下同)。
(2)奢侈基因(不同类型细胞特异性表达的一类基因):________。
可以改变血型,但不会影响下一代的遗传
②④⑥
①③⑤
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能力一 细胞分化的实质和特点(考查生命观念)
1.(不定项)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
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分析题干信息可知,卫星细胞具有自我更新和分化的能力,A项正确;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,肌动蛋白的编码基因也存在于其他类型的细胞中,B项错误;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项正确;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项正确。
解析
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2.(2025·重庆联考)研究发现,在骨细胞形成过程(骨祖细胞→成骨细胞→骨细胞)中存在线粒体的断裂现象,研究人员对诱导成骨细胞形成骨细胞的过程中,显微镜下观察线粒体形态、数量变化结果如图所示,研究人员进一步追踪溶酶体的活动,发现溶酶体在第14天后的活动增强。下列叙述错误的是( )
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A.成骨细胞到骨细胞,细胞中的细胞器种类和数量发生变化
B.与成骨细胞相比,骨细胞的形态、结构、遗传物质发生变化
C.线粒体的断裂受基因调控,是基因选择性表达的结果
D.溶酶体活动增强的原因可能是清除断裂的线粒体
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成骨细胞到骨细胞,细胞分化的过程中形态、结构和功能发生改变,细胞中的细胞器种类和数量也会根据功能的改变发生变化,A项正确;与成骨细胞相比,骨细胞的遗传物质未发生改变,B项错误;细胞分化是基因选择性表达的结果,受基因的控制,在人体成骨细胞分化为骨细胞的过程中,存在线粒体断裂和被清除现象,因此线粒体的断裂受基因调控,是基因选择性表达的结果,C项正确;溶酶体内部含有多种水解酶,能分解衰老、损伤的细胞器,溶酶体活动增强的原因可能是清除断裂的线粒体,D项正确。
解析
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能力二 细胞全能性与干细胞的应用(考查社会责任)
3.(2021·辽宁卷,T9)被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心细胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同,珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述,错误的是( )
A.由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的
B.由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性
C.由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性
D.由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组
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据题意可知,卵细胞和助细胞染色体组成相同,故二倍体被子植物的卵细胞和助细胞经无融合生殖产生的植株为单倍体(高度不育),而珠心细胞是植物的体细胞,此类细胞经无融合生殖产生的植株是正常的二倍体(可育),A项正确;卵细胞是高度分化的细胞,其直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性,B项正确;据题意可知,助细胞与卵细胞染色体组成相同,因此由助细
解析
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胞无融合生殖产生的个体不能保持亲本的全部遗传特性,C项错误;据题意可知,珠心细胞是植物的体细胞,故由某二倍体被子植物的珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组,
D项正确。
解析
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细胞“具有”全能性与“体现”全能性的辨析。
(1)细胞具有全能性的原因:_______________________________。
(2)细胞全能性表达的标志:_________________________________
_________。
(3)干细胞发育成组织或器官_______(填“能”或“不能”)体现细胞的全能性。
细胞中含有该物种的全套遗传信息
细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞
不能
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4.(2021·重庆卷,T5)人脐血含有与骨髓中相同类型的干细胞。关于脐血中的干细胞,下列叙述错误的是( )
A.可用来治疗造血功能障碍类疾病
B.分化后,表达的蛋白种类发生变化
C.分化后,细胞结构发生变化
D.具有与早期胚胎细胞相同的分化程度
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脐血中含有与骨髓中相同类型的干细胞,可以增殖、分化为血细胞,用来治疗造血功能障碍类疾病,A项正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,使得细胞中蛋白质种类有所不同,B项正确;基因的选择性表达使得不同组织细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性变化,C项正确;早期胚胎细胞的全能性高于脐血中的干细胞,其分化程度相对脐血中的干细胞更低,D项错误。
解析
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赢在微点 生物 大一轮
考点二 细胞的衰老和死亡
微考点/大突破
第一部分
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1.细胞的衰老
(1)个体衰老与细胞衰老的关系。
单
多
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(2)细胞衰老的特征。
增大
减少
降低
积累
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27
(3)细胞衰老的原因。
带电分子或基团
生物膜损伤
基因突变
活性下降
DNA—蛋白质复合体
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2.细胞的死亡
(1)细胞的凋亡和坏死。
基因
程序性死亡
自然更新
清除
受损或中断
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提醒 注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况:若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统清除,则属于细胞凋亡。
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(2)细胞自噬。
细胞器
微生物和毒素
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教材基础辨析
(1)老年人体内有幼嫩的细胞,年轻人体内没有衰老的细胞。(必修1 P123“问题探讨”)( )
(2)衰老细胞内染色质收缩、染色加深,这样会影响DNA复制和转录。(必修1 P123“图6-8”)( )
(3)细胞的衰老、凋亡都是基因控制的细胞行为,与基因的选择性表达有关,其遗传物质不变。(源自必修1 P126)( )
×
√
√
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(4)蝌蚪尾的消失、细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞属于细胞坏死。(源自必修1 P126)( )
(5)寿命越短的细胞,其分裂能力不一定越强。(必修1 P127“思维训练”)
( )
×
√
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教材素材拓展
小肠上皮是研究成体干细胞的理想材料之一。它由大量重复的单元构成,每个单元结构如图甲所示,a处是干细胞,其分化形成的新细胞在向上迁移的过程中逐渐成熟为具有吸收、分泌功能的绒毛细胞。科学家用含有3H-胸苷的营养液处理活的小肠上皮,半小时后洗去游离的3H-胸苷。连续48小时检测小肠上皮的被标记部位,结果如图乙(黑点表示放射性部位)所示。
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(1)处理后开始的几小时,发现只有a处能够检测到放射性,原因是_________________________________________________________________。
(2)48小时后继续跟踪检测,发现小肠上皮上的放射性完全消失了,原因可能是_______________________________________________。
只有a处的细胞能进行细胞分裂,细胞分裂间期要利用3H-胸苷合成DNA
具有放射性的细胞最终因为衰老、凋亡、脱落而消失
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能力一 细胞的衰老和自噬(考查科学思维)
1.(2023·海南卷,T4)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( )
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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
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项正确;根据题
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干信息,“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”,说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多,B项正确;细胞通过自噬,分解部分细胞中的物质和结构,可获得维持生存所需的物质和能量,C项正确;根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞,是高度分化的细胞,物质A引起的根边缘细胞凋亡,不是该植物在胚发育时期基因表达的结果,D项错误。
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2.(2024·甘肃卷,T4)某研究团队发现,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶酶体内被降解。关于细胞自噬,下列叙述错误的是( )
A.饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量
B.当细胞长时间处在饥饿状态时,过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡
C.溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程
D.细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应
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由题干信息可知,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶酶体内被降解,所以在饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量,来维持基本的生命活动,A项正确;细胞长时间处在饥饿状态时,细胞可能无法获得足够的能量和营养素,细胞自噬会过度活跃,导致
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细胞功能紊乱,可能会引起细胞凋亡,B项正确;溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体,在溶酶体内发挥作用,参与了细胞自噬过程,C项错误;细胞自噬是细胞感应外部环境刺激后表现出的应激性与适应性行为,来维持基本的生命活动,从而维持细胞内部环境的稳定,D项正确。
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能力二 细胞的生命历程(考查生命观念)
3.(2023·江苏卷,T1)下列关于细胞生命历程的叙述,错误的是
( )
A.细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量
B.抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老
C.细胞自噬降解细胞内自身物质,维持细胞内环境稳态
D.DNA甲基化抑制抑癌基因的表达可诱发细胞癌变
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细胞分裂可以增加细胞数目,细胞凋亡会减少细胞数目,所以细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量,A项正确;端粒酶是细胞中一种延长端粒的酶,可以延缓细胞的衰老,B项错误;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,维持细胞内环境稳态,C项正确;抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,抑癌基因的突变或甲基化可能诱发细胞癌变,D项正确。
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4.(2024·黑吉辽卷,T2)手术切除大鼠部分肝脏后,残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖;肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞,使肝脏恢复到原来体积。下列叙述错误的是( )
A.肝细胞增殖过程中,需要进行DNA复制
B.肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程
C.卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达
D.卵圆细胞能形成新的肝细胞,证明其具有全能性
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肝细胞增殖过程中,会发生细胞的分裂使得细胞数目增多,需要进行DNA复制,A项正确;肝细胞的自然更新伴随着细胞凋亡的过程,有利于维持机体内部环境的相对稳定,B项正确;卵圆细胞分化过程中会出现基因的选择性表达,合成承担相应功能的蛋白质,C项正确;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,卵圆细胞能形成新的肝细胞,未证明其具有全能性,D项错误。
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赢在微点 生物 大一轮
微真题/重体悟
第二部分
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1.(2023·山东卷,T3)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
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蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的,A项正确;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项错误;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项正确;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项正确。
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2.(2023·湖南卷,T7)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( )
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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
细胞的衰老和凋亡都是正常的细胞生命历程,都受遗传信息的调控,A项正确。分析题图可知,与空白对照组以及无功能siRNA干扰对照组相比,siRNA干扰TRPM7基因实验组细胞凋亡率高,由
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此得出TRPM7基因的功能是抑制细胞凋亡。根据题意可知,Bax基因促进细胞凋亡,结合题图可知,无功能siRNA干扰对照组以及空白对照组的Bax基因的表达量明显低于siRNA干扰TRPM7基因实验组,所以TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡,B项正确。根据题意可知,Bcl-2基因抑制细胞凋亡,结合题图可知,无功能siRNA干扰对照组以及空白对照组的Bcl-2基因的表达量明显高于siRNA干扰TRPM7基因实验组的Bcl-2基因的
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表达量,但无功能siRNA干扰对照组以及空白对照组的细胞凋亡率明显低于siRNA干扰TRPM7基因实验组的细胞凋亡率,说明TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡,C项正确。TRPM7基因的功能是抑制细胞凋亡,因此应该特异性抑制癌细胞中TRPM7基因的表达来促进癌细胞的凋亡,从而达到治疗相关癌症的目的,D项错误。
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3.(2022·山东卷,T1)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
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由题干信息“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项正确;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项正确;自噬在溶酶体中进行,不在细胞核内,C项错误;异染色质蛋白的自噬性降解产物是氨基酸,可被再利用,D项正确。
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4.(2023·天津卷,T4)脊椎动物发育过程中,躯体运动神经元接受到肌细胞分泌的足量神经营养性蛋白才能存活,并与肌细胞建立连接,否则发生凋亡。下列叙述错误的是( )
A.神经营养性蛋白是一种神经递质
B.躯体运动神经元和肌细胞建立的连接可发育为突触
C.神经元凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
D.使用神经营养性蛋白合成抑制剂可促进躯体运动神经元凋亡
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神经递质是指在神经冲动传导时由神经元轴突末梢的突触小泡释放的一种化学物质。由题干信息可知,神经营养性蛋白是由肌细胞分泌,并非由神经元分泌,A项错误;躯体运动神经元可以与肌细胞形成突触,两者之间通过神经递质传递信息,B项正确;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项正确;结合题意,如果不能得到这种蛋白质,躯体运动神经元会凋亡,故神经营养性蛋白合成抑制剂可以促进躯体运动神经元凋亡,D项正确。
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5.(2022·重庆卷,T6)某化合物可使淋巴细胞分化为吞噬细胞。实验小组研究了该化合物对淋巴细胞的影响,结果如表。下列关于实验组的叙述,正确的是( )
分组 细胞特征 核DNA含量增
加的细胞比例 吞噬细
菌效率
对照组 均呈球形 59.20% 4.61%
实验组 部分呈扁平状,
溶酶体增多 9.57% 18.64%
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A.细胞的形态变化是遗传物质改变引起的
B.有9.57%的细胞处于细胞分裂期
C.吞噬细菌效率的提高与溶酶体增多有关
D.去除该化合物后扁平状细胞会恢复成球形
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细胞的形态变化是基因选择性表达的结果,遗传物质没有发生改变,A项错误;由题表信息可知,核DNA含量增加的细胞比例为9.57%,核DNA含量增加的时期包括G2期和分裂期,B项错误;吞噬细胞中的溶酶体释放消化酶,可分解进入细胞的细菌,因此吞噬细菌效率的提高与吞噬细胞中溶酶体增多有关,C项正确;去除该化合物后扁平状细胞不再分裂分化,扁平状细胞不会恢复成球形,D项错误。
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把握高考微点,实现素能提升
完成——课时微练(十三)
本部分内容讲解结束
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