内容正文:
课时训练7 细胞的分化、衰老、死亡和癌变
(时间:40分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(1-8题每小题3分,共24分)
保分点一 细胞分化、衰老和死亡
1.(2025·北京西城二模)我国科学家将2型糖尿病患者的外周血细胞诱导成iPSC(诱导多能干细胞),体外培养成胰岛后移植回患者体内,成功治愈糖尿病。下列叙述错误的是( )
A.体外获得胰岛的过程涉及细胞分裂和分化
B.再生胰岛细胞的基因组成与iPSC不同
C.自体移植胰岛发生免疫排斥的几率很小
D.患者血糖水平可作为是否治愈的检测指标
答案:B
解析:iPSC诱导成胰岛的过程中,细胞数量增多涉及细胞分裂,细胞种类发生变化涉及细胞分化,A正确;再生胰岛细胞是由iPSC诱导分化而来,细胞分化过程中遗传物质不变,所以基因组成相同,B错误;因为是自体移植,自身免疫系统不会将其识别为外来异物,所以发生免疫排斥的几率很小,C正确;糖尿病患者的血糖水平高于正常水平,若治愈则血糖水平应恢复正常,所以患者血糖水平可作为是否治愈的检测指标,D正确。
2.(2025·湖南株洲二模)乳腺干细胞分裂时线粒体不均等分配,形成的两个子细胞,一个继续保持“干细胞”特征,另一个分化成乳腺组织细胞。与乳腺干细胞相比,乳腺组织细胞代谢需要更多的能量。下列说法正确的是( )
A.乳腺组织细胞代谢需要的能量全部来自于线粒体
B.细胞分裂产生的两个子细胞的DNA数目相同
C.获得较少线粒体的子细胞将继续保持“干细胞”特征
D.乳腺干细胞分化为乳腺组织细胞的过程体现了细胞的全能性
答案:C
解析:乳腺组织细胞代谢需要的能量大部分由线粒体提供,还可以来自于细胞质基质,A错误;乳腺干细胞分裂时线粒体不均等分配,而线粒体中也含有DNA,所以细胞分裂产生的两个子细胞的DNA数目不同,B错误;与乳腺干细胞相比,乳腺组织细胞代谢需要更多的能量,说明乳腺组织细胞中线粒体比乳腺干细胞更多,所以获得较少线粒体的子细胞将继续保持“干细胞”特征,C正确;乳腺干细胞分化为乳腺组织细胞的过程没有形成完整个体,所以不能体现细胞的全能性,D错误。
3.(2025·河北秦皇岛二模)位于下丘脑的神经干细胞可增殖分化形成神经元和神经胶质细胞,研究发现神经干细胞衰老会导致其调节功能失调。下列叙述正确的是( )
A.神经干细胞分化为神经元和神经胶质细胞后,二者DNA、RNA发生改变
B.神经干细胞衰老时,细胞体积增大、核膜内折、染色质收缩、染色加深
C.下丘脑神经干细胞衰老死亡可能会导致下丘脑分泌的促性腺激素量减少
D.神经胶质细胞的数量比神经元数量多,可参与构成神经纤维表面的髓鞘
答案:D
解析:神经干细胞分化为神经元和神经胶质细胞后,二者的DNA不变,由于基因的选择性表达,RNA会发生改变,A错误;神经干细胞衰老时,细胞体积变小,核膜内折,细胞核体积增大,染色质收缩、染色加深,B错误;下丘脑神经干细胞衰老死亡可能会导致下丘脑分泌的促性腺激素释放激素的量减少,C错误;神经胶质细胞的数量比神经元数量多,大约是神经元细胞的10~50倍,可参与构成神经纤维表面的髓鞘,D正确。
4.(2025·安徽合肥二模)科学家发现了一种新的衰老调节因子SNORA13,当这种非编码RNA被抑制时,细胞衰老过程显著减缓,表明它可能是治疗与衰老相关疾病的潜在靶点。下列叙述错误的是( )
A.细胞核体积增大的细胞可能是衰老细胞
B.衰老细胞内一部分酶的活性有所增强
C.衰老调节因子SNORA13不编码蛋白质
D.衰老调节因子SNORA13抑制了衰老相关基因的表达
答案:D
解析:衰老细胞会出现细胞体积变小、核体积变大的现象,核体积增大的细胞可能是衰老细胞,A正确;衰老细胞内与衰老相关的一部分酶的活性有所增强,B正确;衰老调节因子SNORA13属于非编码RNA,不编码蛋白质,C正确;当这种非编码RNA被抑制时,细胞衰老过程显著减缓,说明衰老调节因子SNORA13促进衰老相关基因的表达,D错误。
5.(2025·山西朔州二模)成熟的肝组织中存在一类肝脏祖细胞(ICAM),它是组织维持和修复所需新生肝细胞的重要来源。研究发现这类细胞与双能肝脏干细胞(LPC)的区别是随着小鼠年龄增长,ICAM能够持续存在于其肝脏中。下列叙述错误的是( )
A.健康成鼠肝脏中的ICAM可分化形成成熟肝细胞
B.ICAM的持续存在可能有助于组织的维持和修复
C.推测随着年龄增长,LPC可能发生细胞凋亡,数量减少
D.LPC分化成为肝细胞的过程中存在特有基因的表达
答案:D
解析:题干提到成熟的肝组织中ICAM是组织维持和修复所需新生肝细胞的重要来源,所以健康成鼠肝脏中的ICAM可分化形成成熟肝细胞,A正确;因为ICAM是组织维持和修复所需新生肝细胞的重要来源,所以ICAM的持续存在可能有助于组织的维持和修复,B正确;已知ICAM与LPC的区别是随着小鼠年龄增长,ICAM能持续存在于肝脏中,由此推测随着年龄增长,LPC可能发生细胞凋亡,数量减少,C正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,并不是存在特有基因的表达,所有细胞都含有本物种全套的基因,LPC分化成为肝细胞的过程是基因选择性表达的结果,而不是特有基因表达,D错误。
6.(2025·河南安阳二模)“辟谷”是道家学者崇尚的一种养生方式,它是指一段时间内不摄取谷类食物,仅以水、果汁等为食,以增强身体健康或减脂为目的。现代医学认为,“辟谷”期间,细胞自噬活动会加强,其原理如图所示。下列叙述错误的是( )
A.“辟谷”期间,细胞可通过自噬清除损伤的线粒体,维持细胞内部环境稳定
B.错误折叠的蛋白质可通过与泛素结合,经自噬途径被溶酶体降解
C.自噬体与溶酶体融合,体现了生物膜的流动性
D.“辟谷”期间因脂肪是细胞的直接能源物质,所以能起到很好的减脂效果
答案:D
解析:从图中可以看到,在“辟谷”期间,损伤的线粒体可被自噬受体识别,然后被包裹形成自噬体,最终在溶酶体中降解。这一过程有助于清除细胞内损伤的线粒体,维持细胞内部环境的稳定,A正确。由图可知,错误折叠的蛋白质可以与泛素结合,然后通过自噬途径,被包裹进自噬体,再与溶酶体融合,在溶酶体中被降解,B正确。自噬体与溶酶体融合的过程,涉及到膜的融合,而生物膜具有流动性,这使得膜能够发生融合等变化,所以自噬体与溶酶体融合体现了生物膜的流动性,C正确。细胞的直接能源物质是ATP,而不是脂肪。脂肪是细胞内良好的储能物质,在“辟谷”期间,细胞可通过分解脂肪来获取能量,但这并不是因为脂肪是直接能源物质,D错误。
保分点二 细胞的癌变
7.(2025·宁夏陕西二模)作为一种天然的抗癌药物,紫杉醇的作用原理是通过促进微管蛋白聚合并抑制其解聚,使纺锤体无法正常发挥作用,从而抑制癌细胞分裂。将一群细胞周期为15 h的细胞置于适宜浓度的紫杉醇溶液中24 h后,通过显微镜可观察到细胞发生的变化是( )
A.不同细胞融合成多核细胞
B.纺锤体形成和细胞分裂均加速
C.细胞均停留在分裂期
D.细胞中染色体数目不变
答案:A
解析:由于紫杉醇抑制了纺锤体的正常功能,细胞无法完成正常的分裂过程,不能形成两个子细胞,导致不同细胞融合成多核细胞,A正确;因为紫杉醇抑制纺锤体正常发挥作用,所以纺锤体形成和细胞分裂均会受到抑制,而不是加速,B错误;虽然紫杉醇抑制纺锤体形成,影响细胞分裂,但细胞不一定均停留在分裂期,也可能停留在分裂前的准备阶段等,C错误;正常细胞分裂时染色体数目会发生规律性变化,由于紫杉醇抑制细胞分裂,细胞不能正常分裂,可能会导致染色体数目发生改变,而不是不变,D错误。
8.(2025·广东广州二模)有研究指出,细胞衰老是由各种压力源触发的细胞周期停滞稳定状态,其过程如图所示。研究表明,miR-302b通过调控Cdknla蛋白来逆转衰老细胞中的细胞周期停滞,从而促进增殖并实现整体年轻化。下列说法正确的是( )
A.在压力源触发下,衰老细胞中的各种酶活性降低导致细胞周期停滞
B.据图分析,控制CDK和Cyclin蛋白合成的基因可能属于抑癌基因
C.miR-302b可通过促进衰老细胞中Cdknla的表达恢复其增殖
D.miR-302b可延缓衰老,也可能会增加致癌风险
答案:D
解析:图中显示是压力源触发产生Cdkn1a蛋白抑制细胞周期相关复合物,进而导致细胞周期停滞,并非是衰老细胞中各种酶活性降低导致细胞周期停滞,A错误。抑癌基因主要作用是阻止细胞不正常增殖,或者促进细胞凋亡。而CDK和Cyclin复合物促进细胞周期进行,即促进细胞增殖,所以控制它们合成的基因不是抑癌基因,B错误。已知miR-302b通过调控Cdkn1a蛋白来逆转衰老细胞的细胞周期停滞。它应是抑制衰老细胞中Cdkn1a的表达,减少Cdkn1a蛋白对CDK-Cyclin复合物的抑制从而促进增殖,不是促进Cdkn1a表达,C错误。miR-302b可逆转衰老细胞周期停滞,延缓衰老,但促进细胞增殖可能会使细胞增殖失控,增加致癌风险,D正确。
(9-12题每小题5分,共20分)
9.(2025·湖北武汉二模)从健康人尿液中分离出的尿源性干细胞,分别在两种成平滑肌细胞诱导分化培养基中诱导分化14 d,其中A组含转化生长因子β1(TGF-β1),B组含TGF-β1和血小板衍生生长因子(PDGF)。分别检测平滑肌细胞分化率和平滑肌特异性蛋白(α-SMA、SM22)的表达情况,结果如下图所示。下列叙述错误的是( )
A.PDGF比TGF-β1更能提高尿源性干细胞分化为平滑肌细胞的效率
B.尿源性干细胞比平滑肌细胞的分化程度低,而其全能性更高
C.该实验可知尿源性干细胞的正确分化需要体内特定的生长因子诱导
D.TGF-β1和PDGF均能促进尿源性干细胞中的α-SMA基因和SM22基因的表达
答案:A
解析:据左图可知,与β1(TGF-β1)单独使用相比,TGF-β1/PDGF联合应用能显著提高尿源性干细胞分化为平滑肌细胞的效率,但缺少PDGF单独处理组,因此不能比较PDGF和TGF-β1对尿源性干细胞分化为平滑肌细胞的效率,A错误。一般来说,细胞全能性高低与细胞分化程度有关,分化程度越高,细胞全能性越低。尿源性干细胞比平滑肌细胞的分化程度低,因此其全能性更高,B正确。据左图可知,A组培养基中添加TGF-β1,A组中平滑肌分化率约75%;B组添加TGF-β1和PDGF,B组中平滑肌细胞分化率近100%,故可推断尿源性干细胞的正确分化需要体内特定的生长因子诱导,C正确。A组含转化生长因子β1(TGF-β1),B组含TGF-β1联合血小板衍生生长因子(PDGF),据右图可知,与对照组相比,A组和B组蛋白质的含量均上升,由此可推测,TGF-βl和PDGF均能促进尿源性干细胞中的α-SMA基因和SM22基因的表达,D正确。
10.(2025·河南濮阳二模)骨质疏松症(OP)是一种以骨组织体积减小为特征的系统性代谢疾病。促进人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)的成骨分化可以提高OP的治疗效果。已知细胞焦亡(一种程序性细胞死亡的方式)可促进炎症反应,阻碍hBMSCs的成骨分化,抑制NOD样受体家族蛋白3(NLRP3)介导的hBMSCs焦亡过程可以促进成骨分化。下列有关叙述错误的是( )
A.NLRP3是由许多单体连接成的多聚体
B.hBMSCs成骨分化的过程中伴随着遗传物质的改变
C.细胞焦亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
D.调控NLRP3的作用是治疗OP的有效途径
答案:B
解析:NLRP3是一种蛋白质,组成蛋白质的单体是氨基酸,说明NLRP3是由许多单体连接成的多聚体,A正确;hBMSCs成骨分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质并没有发生改变,B错误;细胞焦亡是一种程序性细胞死亡的方式,属于细胞凋亡,是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,C正确;抑制NLRP3介导的hBMSCs焦亡过程可以促进成骨分化,而促进人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)的成骨分化可以提高OP的治疗效果,因此说调控NLRP3的作用是治疗OP的有效途径,D正确。
11.(2025·安徽滁州二模)泛凋亡是程序性细胞死亡的特殊形式,由特定的诱因激活,具有细胞凋亡和细胞坏死的一些特征,可以清除受损或被感染的细胞,也介导炎症因子的大量分泌和释放。下列相关叙述错误的是( )
A.泛凋亡是由基因控制的,不受环境因素的影响
B.一些炎症性疾病的发生可能是由泛凋亡诱导的
C.自身免疫中的异常细胞可能通过泛凋亡途径清除
D.研究泛凋亡的发生机制可为癌症治疗提供新思路
答案:A
解析:由题意可知,泛凋亡是程序性细胞死亡的特殊形式,由特定的诱因激活,说明泛凋亡是由基因控制的,也受环境因素的影响,A错误;泛凋亡可以清除受损或被感染的细胞,也介导炎症因子的大量分泌和释放,可推知一些炎症性疾病的发生可能是由泛凋亡诱导的,自身免疫中的异常细胞可能通过泛凋亡途径清除,B、C正确;研究泛凋亡的发生机制可诱导癌细胞程序性死亡,为癌症治疗提供新思路,D正确。
12.(2025·山东青岛二模)正常细胞的磷脂酰丝氨酸(PS)分布于细胞膜的胞质侧。凋亡细胞的PS会反转到细胞膜外表面,但膜的完整性、通透性正常。坏死细胞的细胞膜不完整,失去选择透过性。蛋白质AV可与PS结合,PI是一种发出红色荧光的DNA染料,二者均不能透过完整细胞膜。现用PI和绿色荧光标记的AV对细胞同时进行染色,观察染色情况。下列说法错误的是( )
A.AV和PI的染色依赖于细胞膜的选择性吸附
B.染色后,凋亡细胞细胞核不显色,细胞膜显绿色荧光
C.显绿色荧光的比显红色荧光的细胞数目多
D.正常情况下,细胞凋亡是细胞死亡的主要方式
答案:A
解析:根据题干信息分析可知,蛋白质AV可与PS结合,PI是一种发出红色荧光的DNA染料,二者均不能透过完整细胞膜。这说明它们并不是通过细胞膜的选择性吸附来染色的,A错误。凋亡细胞的PS会反转到细胞膜外表面,但膜的完整性、通透性正常。由于AV可与PS结合,并且AV被绿色荧光标记,所以凋亡细胞的细胞膜会显绿色荧光。同时,由于PI不能透过完整细胞膜,且凋亡细胞的细胞核DNA并未暴露,所以凋亡细胞的细胞核不显色,B正确。细胞凋亡是细胞程序性死亡的过程,是细胞死亡的主要方式。而细胞坏死是在种种不利因素影响下导致的细胞非正常死亡。由于凋亡细胞数量通常多于坏死细胞,且凋亡细胞的细胞膜完整,能被绿色荧光标记的AV染色,而坏死细胞的细胞膜不完整,PI能进入细胞内染色,但数量较少。所以显绿色荧光的细胞(凋亡细胞)数目通常多于显红色荧光的细胞(坏死细胞),C正确。细胞凋亡是细胞为了维持内环境稳定,在基因的控制下自主、有序的死亡过程。它是细胞死亡的主要方式,对于生物体的正常发育和稳态维持具有重要意义,D正确。
13.(16分)(2025·广东佛山二模)线粒体是细胞中主要的Ca2+储存位点,游离的Ca2+浓度是线粒体进行有氧呼吸和产生ATP的重要基础。已知线粒体内部Ca2+浓度过高会导致线粒体钙超载,钙超载会造成ATP生成障碍、ROS(活性氧,一种自由基)急剧增加,大量累积的ROS又会与线粒体钙超载发生相互作用,进一步加剧线粒体钙超载的严重程度。
(1)Ca2+是细胞中常见的无机盐,无机盐在细胞中大多以________形式存在。线粒体通过位于内膜上的钙单向转运体(MCU)摄取Ca2+。当细胞内Ca2+浓度升高时,MCU可将Ca2+快速转运到线粒体基质,促进ATP的产生。具体过程如图1所示,由此推测Ca2+进入线粒体基质的运输方式为__________。
(2)研究人员检测正常大鼠与模型大鼠(线粒体功能异常引起慢性心衰)心肌细胞MCU量、线粒体内Ca2+浓度水平及活性氧(ROS)生成量,结果如图2所示。据此推测,模型大鼠心肌细胞线粒体功能异常的原因是_______________________
___________________________________________________________________。
模型大鼠最终发生慢性心衰的原因是_____________________________________
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(3)与正常状态相比,线粒体钙超载时ATP与ADP的比值________(填“变大”“变小”或“不变”)。线粒体自噬(受损的线粒体可通过细胞自噬作用被降解)是一把双刃剑,既可以完成细胞中线粒体的更新,又可以限制细胞中ROS的增加,但线粒体自噬不足或自噬过度都可能加重慢性心衰的病情。推测线粒体自噬异常会加重病情的原因是____________________________________________
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答案:(1)离子 协助扩散 (2)模型大鼠心肌细胞内MCU量多,进入线粒体的Ca2+多,Ca2+浓度过高会导致钙超载,导致线粒体功能异常 模型大鼠线粒体内Ca2+浓度过高导致线粒体钙超载,钙超载会造成ATP生成障碍、ROS急剧增加,最终发生慢性心衰 (3)变小 自噬不足时,受损线粒体不能及时被降解,会持续产生ROS,加重细胞损伤;自噬过度时,会降解正常线粒体,影响细胞能量供应
解析:(1)细胞中的无机盐大多以离子形式存在。由题可知,当细胞内Ca2+浓度升高时,MCU可将Ca2+快速转运到线粒体基质,并且是通过位于内膜上的钙单向转运体(MCU)摄取Ca2+,是从高浓度到低浓度,通过转运蛋白的协助,所以Ca2+进入线粒体基质的运输方式为协助扩散。(2)从图2中可以看出,模型大鼠心肌细胞MCU量多,线粒体内Ca2+浓度水平升高,活性氧(ROS)生成量增加。由于MCU增多,会使进入线粒体的Ca2+增多,游离的Ca2+浓度是线粒体进行有氧呼吸和产生ATP的重要基础,同时Ca2+浓度过高会导致钙超载,进而影响线粒体功能,所以模型大鼠心肌细胞内MCU量增多,进入线粒体的Ca2+多,Ca2+浓度过高会导致钙超载,导致线粒体功能异常。模型大鼠线粒体内Ca2+浓度过高导致线粒体钙超载,钙超载会造成ATP生成障碍、ROS急剧增加,最终发生慢性心衰。(3)线粒体钙超载时会造成ATP生成障碍,即ATP的生成量减少,而ADP的量相对增加,所以ATP与ADP的比值变小。线粒体自噬异常包括自噬不足或自噬过度。自噬不足时,受损线粒体不能及时被降解,会持续产生ROS,加重细胞损伤;自噬过度时,会降解正常线粒体,影响细胞能量供应,从而加重慢性心衰的病情。
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