資源簡介

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人教(2019)生物高考知識點梳理&對點訓練
4.2 細胞的分化、衰老和死亡
知識點(一)　細胞的分化與全能性
1．細胞分化
概念 在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程
時間 發生在整個生命進程中，胚胎時期達到最大限度
結果 形成不同的組織和器官
特點 持久性、不可逆性、普遍性
意義 是生物個體發育的基礎；使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高生物體各種生理功能的效率
原因 細胞中基因的選擇性表達
2．細胞的全能性
3．干細胞
(1)概念：動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫作干細胞。
(2)類型
項目 胚胎干細胞 成體干細胞
來源 來自早期胚胎或原始性腺組織 來自多種組織或器官
功能 可以分化成各種組織和器官 具有分化成特定功能細胞的能力
舉例 來自囊胚的內細胞團細胞 骨髓干細胞、造血干細胞、神經干細胞
【連接教材資料】1．(必修1 P118“問題探討”拓展)骨髓移植可以改變血型或影響下一代的遺傳嗎？
提示：可以改變血型，但不會影響遺傳。
2．(必修1 P121“與社會的聯系”分析)可否用肌細胞代替干細胞在體外培育出組織器官用于器官移植等，實現對臨床疾病的治療？說明理由。
提示：動物細胞特別是高等動物細胞隨著胚胎的發育，細胞分化潛能變窄。肌細胞是已分化的細胞，它通常不能轉化為其他類型的細胞，因此不能用肌細胞代替干細胞在體外培育組織和器官。
【重難點講練疏通】
1．歸納概括細胞分化的三個關鍵點
(1)細胞分化的內在原因。
(2)分化細胞表達的基因。
管家基因 所有細胞均表達的一類基因，其表達產物是維持細胞基本生命活動所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因
奢侈基因 不同類型細胞特異性表達的一類基因，其產物賦予不同細胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因
(3)細胞分化的“變”與“不變”。
①不變：DNA、tRNA、rRNA、細胞的數目。
②改變：mRNA、蛋白質的種類，細胞的形態、結構和生理功能。
2．比較細胞全能性與細胞分化
項目 細胞分化 細胞全能性
原理 細胞內基因選擇性表達 細胞中含有本物種全套遺傳物質
特點 ①持久性：細胞分化貫穿于生物體整個生命進程中，在胚胎時期達到最大限度；②穩定性和不可逆性：一般來說，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態，直到死亡；③普遍性：生物界中普遍存在 ①高度分化的植物體細胞具有全能性；②動物已分化的體細胞全能性受限制，但細胞核仍具有全能性
結果 形成形態、結構、功能不同的細胞 形成新的個體
大小比較 細胞分化程度有高低之分：體細胞>生殖細胞>受精卵 細胞全能性有大小之分：受精卵>生殖細胞>體細胞
[典例]　(2022·成都模擬)小腸干細胞通過增殖分化產生潘氏細胞和小腸上皮細胞。潘氏細胞能合成并分泌溶菌酶等抗菌物質抵抗外來病原體，而小腸上皮細胞與營養吸收有關。下列說法錯誤的是(　　)
A．同一個體的小腸干細胞和潘氏細胞中的核酸有一定差異
B．三種細胞形態和功能不同與細胞中基因的執行情況有關
C．潘氏細胞和小腸上皮細胞將保持分化狀態直至衰老死亡
D．小腸干細胞在體外誘導分化形成潘氏細胞體現了全能性
[解析]　潘氏細胞與小腸上皮細胞是由小腸干細胞分化而來，由于基因的選擇性表達，兩者的核酸有一定差異，A正確；三種細胞由同一個受精卵分化而來，故三者的遺傳信息相同，三者形態和功能的不同與細胞中基因的執行情況有關，B正確；潘氏細胞和小腸上皮細胞均是分化后的細胞，在體內將保持分化狀態直至衰老死亡，C正確；全能性的判斷標準是發育為完整個體，小腸干細胞在體外誘導分化形成潘氏細胞不能體現全能性，D錯誤。
[答案]　D
澄清四個與細胞分化有關的易錯點
(1)分化的細胞不一定不再進行分裂，如B淋巴細胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。
(2)并非所有干細胞都要發生分化。干細胞分裂后一部分細胞發生分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細胞本身的自我更新。
(3)分化程度高的細胞其全能性不一定低。一般來說，細胞分化程度越高，全能性越難以表達，細胞分化程度越低，全能性越高，但卵細胞的分化程度較高，其全能性也較高。
(4)分化一般不會改變遺傳物質。細胞分化是基因選擇性表達的結果，一般不會導致遺傳物質改變。已分化的細胞一般都含有保持該物種遺傳性所需要的全套遺傳物質，因此都具有全能性。　　
[對點練習]
1．(2022·武漢調研)“細胞核重編程”即將人類成熟的體細胞重新誘導回干細胞狀態，它們就有再分化形成多種類型細胞的可能，可應用于臨床醫學。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．人類成熟的體細胞能重新誘導回干細胞狀態，體現了細胞的全能性
B．干細胞可用于治療因胰島B細胞受損而引起的糖尿病
C．“細胞核重編程”和干細胞的再分化均與細胞內基因的選擇性表達相關
D．該項研究為臨床上解決器官移植的免疫排斥反應帶來希望
解析：選A　 將人的成熟體細胞重新誘導回干細胞沒有形成完整個體或分化成其他各種細胞，所以不能體現細胞的全能性，A錯誤；通過“細胞核重編程”形成的組織器官用于移植屬于自體移植，沒有免疫排斥反應，D正確。
2．研究人員用三種基因探針，通過分子雜交技術分別對某動物三種細胞中的mRNA進行檢測，觀察雜交帶的出現情況，結果如下表所示。下列說法錯誤的是(　　)
探針 輸卵管細胞 未成熟紅細胞 胰島B細胞
卵清蛋白基因探針 有 無 無
β珠蛋白基因探針 無 有 無
胰島素基因探針 無 無 有
A．三種探針的核苷酸序列不同
B．有雜交帶出現表明相應基因發生了轉錄
C．用上述探針分別檢測三種細胞的 DNA，實驗結果不變
D．可用 mRNA 逆轉錄產生的 DNA 制作相應基因的探針
解析：選C　 三種基因不同，三種探針的核苷酸序列也不相同，A正確；檢測的是三種細胞的mRNA，若有雜交帶出現可以說明特定細胞發生了特定基因的轉錄(基因的選擇性表達)，B正確；同種生物的三種不同細胞遺傳物質相同，如果用上述探針分別檢測三種細胞的DNA，都會出現雜交帶，C錯誤；相應基因的探針可以通過mRNA逆轉錄獲得，D正確。
知識點(二)　細胞的衰老和死亡
(一)細胞衰老
1．個體衰老與細胞衰老的關系
2．細胞衰老的特征
(1)代謝變化。
(2)細胞核變化：體積增大，核膜內折，染色質收縮、染色加深。
3．細胞衰老的原因
自由基學說 細胞代謝中產生的自由基會攻擊和破壞生物膜、DNA、蛋白質等，導致細胞衰老
端粒學說 每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA—蛋白質復合體，稱為端粒。端粒會隨著細胞分裂次數的增加而縮短，導致端粒內側正常基因的DNA序列損傷，使細胞逐漸衰老
(二)細胞的死亡
1．細胞凋亡
概念 是指由基因所決定的細胞自動結束生命的過程
類型 個體發育中細胞的程序性死亡；成熟個體中細胞的自然更新；被病原體感染的細胞的清除
意義 保證多細胞生物體完成正常發育；維持內部環境的穩定；抵御外界各種因素的干擾
2.細胞壞死
在種種不利因素影響下，由細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷或死亡。
【連接教材資料】(必修1 P124“自由基學說”拓展思考)下圖表示細胞衰老的自由基學說圖解，據圖回答有關問題：
(1)衰老細胞膜的通透性改變，物質運輸功能降低的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)老年人容易發生癌變的原因是______________
________________________________________________________________________。
(3)根據圖示內容，提出延緩衰老的措施：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：(1)自由基攻擊磷脂分子和蛋白質，會引起細胞膜的磷脂分子和轉運蛋白等損傷，物質運輸功能降低。
(2)自由基會攻擊DNA，引起基因突變。(3)避免輻射危害、減少有害物質入侵和及時清除自由基等。
【知識點考法訓練】
考法(一)　分析細胞衰老與細胞死亡
1．異常活潑的帶電分子或基團稱為自由基。下圖是自由基學說示意圖，下列有關敘述正確的是(　　)
A．②①過程引起的作用效果屬于負反饋調節
B．若③過程使酪氨酸酶活性降低，將引起白化病
C．若③過程使細胞膜上葡萄糖的載體受損，葡萄糖將會自由進出細胞
D．④過程可能導致細胞膜上某些蛋白質的數量增加
解析：選D　自由基可以攻擊磷脂，產生更多的自由基，即②①過程引起的作用效果屬于正反饋調節，A錯誤；若③過程使酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，頭發會變白，但不會引起白化病，B錯誤；若③過程使細胞膜上葡萄糖的載體受損，葡萄糖將無法進出細胞，C錯誤；④過程可導致基因突變，進一步引起細胞癌變，可能導致細胞膜上某些蛋白如甲胎蛋白的數量增加，D正確。
2．如圖表示神經細胞凋亡的過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A．神經細胞形成大量的突起可提高物質運輸的效率
B．死亡信號能誘導神經細胞的基因進行選擇性表達
C．酶 Ⅰ 和酶 Ⅱ 可以進入吞噬細胞參與神經細胞的凋亡
D．癌細胞的細胞膜表面可能缺乏凋亡誘導因子受體
解析：選C　神經細胞形成大量的突起可提高物質運輸的效率，A正確；死亡信號能誘導神經細胞的基因進行選擇性表達，B正確；酶Ⅰ和酶Ⅱ在神經細胞內激活，執行神經細胞的凋亡，C錯誤；癌細胞的細胞膜表面可能缺乏凋亡誘導因子受體，導致其可無限增殖，D正確。
[規律方法]　細胞凋亡和細胞壞死的判斷
從方式看 主動結束生命活動 細胞凋亡
被動結束生命活動 細胞壞死
從結果看 對生物體是有利的 細胞凋亡
對生物體是有害的 細胞壞死
考法(二)　細胞生命歷程的綜合分析
3．下列關于細胞生命歷程的敘述，正確的是(　　)
A．在植物發育過程中，導管的原始細胞經細胞伸長，細胞壁加厚等，最后形成了木質部導管，在該過程中發生了細胞凋亡
B．在高等植物胚的發育早期，出現了胚柄，胚發育后期胚柄逐漸退化，在該過程中主要發生了細胞衰老
C．在體外使用基因轉移的方法，建立神經干細胞系，使其不斷生長和分裂，從而阻止細胞壞死
D．在損傷情況下，肝組織表現出明顯的補充損傷死亡細胞的能力，肝組織自我更新功能依賴于細胞脫分化
解析：選A　植物木質部導管形成過程中會發生由基因控制的細胞自主的、有序的死亡，即發生了細胞凋亡，A正確；在高等植物胚的發育早期，出現了胚柄，胚發育后期胚柄逐漸退化，在該過程中主要發生了細胞凋亡，B錯誤；在體外使用基因轉移的方法，建立神經干細胞系，使其不斷生長和分裂，從而阻止細胞分化，C錯誤；在損傷情況下，肝組織表現出明顯的補充損傷死亡細胞的能力，肝組織自我更新功能依賴于細胞的分裂和分化，而不是細胞脫分化，D錯誤。
4．下圖表示某個體中細胞經歷的各個階段示意圖，下列說法錯誤的是(　　)
A．a過程表示細胞增殖，不同細胞的細胞周期可能不同
B．b過程表示細胞分化，根本原因是不同細胞表達的基因不同
C．c過程可能與該個體的飲食、生活習慣、情緒狀態有關
D．d過程中不同細胞的衰老、凋亡速度相同
解析：選D　a過程表示細胞的增殖，不同細胞的細胞周期會有所不同，A正確；b過程表示細胞分化，根本原因是基因的選擇性表達，B正確；c過程是癌變，可能與個體的飲食、生活習慣和情緒狀態有關，C正確；d過程中不同細胞的衰老和凋亡速度不完全相同，D錯誤。
[歸納拓展]　細胞衰老與細胞壞死、細胞凋亡的比較
比較內容 細胞衰老 細胞壞死 細胞凋亡
影響因素 基因、端粒酶等 細胞受到嚴重損傷 細胞內部基因調控
細胞體積 萎縮變小 腫脹變大 萎縮變小
細胞核 體積增大、核膜內折，染色質收縮、染色加深 染色質不凝集，核膜破裂等 染色質凝集，并沿核膜分布
細胞質、細胞器 多種酶活性降低、色素積累等 線粒體膨大 細胞器完整
細胞質膜 通透性改變 破裂 包裹細胞器等碎片形成凋亡小體
炎癥反應 無 有 無
[課時驗收評價]
1．可利用干細胞在體外培育，并定向誘導培育出組織和器官。下列有關干細胞的敘述，錯誤的是(　　)
A．人的干細胞具有連續分裂能力，是未分化的細胞
B．利用干細胞培育出器官，未體現細胞核的全能性
C．造血干細胞含有一整套基因，能分化出多種血細胞
D．干細胞分化成相應組織細胞的過程中會合成特異性蛋白質
解析：選A　人的干細胞具有連續分裂能力，是分化程度較低的細胞。
2．有研究表明，細胞凋亡以“觸發波”的形式發生，首先半胱氨酸蛋白酶被激活，然后由它們去激活其他蛋白酶，使其開始裂解細胞，直到整個細胞被摧毀。下列敘述錯誤的是(　　)
A．年幼的生物個體中也存在細胞凋亡
B．被病毒感染的細胞的清除屬于細胞凋亡
C．細胞凋亡啟動后不再有蛋白質的合成
D．癌細胞的發生可能是“觸發波”的傳播受到了阻滯
解析：選C　細胞凋亡啟動后也會有蛋白質的合成，如凋亡蛋白，C錯誤。
3．暴曬、污染、吸煙和肥胖等都是會對細胞造成氧化應激的因素，而氧化應激產生的自由基可直接作用于端粒，影響端粒的長度，減少細胞分裂次數，加速細胞衰老。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．衰老的細胞由于水分減少，細胞形態變化大，但細胞結構變化不明顯
B．自由基攻擊細胞內的DNA，可能會引起基因突變
C．自由基的合理應用可能為癌癥治療帶來新的希望
D．日常生活中防曬、遠離污染源等有利于延緩衰老
解析：選A　衰老的細胞水分減少，細胞萎縮，體積變小，A錯誤。
4．如圖表示體外培養胚胎干細胞使其形成不同類型細胞的過程。下列有關敘述正確的是(　　)
A．胚胎干細胞在體外培養時，可以只發生①過程，而不發生②過程
B．細胞c、d形態、結構和功能不同的根本原因是其遺傳物質存在差異
C．圖示①過程一般會發生突變和基因重組等變異現象
D．細胞a可一直保持分裂能力，具有無限增殖的特點
解析：選A　①過程表示細胞增殖，②過程表示細胞分化，胚胎干細胞在體外培養時可以只增殖不分化，A正確；細胞c、d是細胞分化的結果，細胞分化時遺傳物質不發生變化，細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達，B錯誤；①過程表示細胞增殖，胚胎干細胞增殖進行的是有絲分裂，而基因重組發生在減數分裂過程中，C錯誤；一般而言，只有癌細胞在適宜條件下具有無限增殖的能力，而細胞a屬于正常增殖的細胞，不具有無限增殖的特點，D錯誤。
5．人體造血干細胞分化存在如下過程：造血干細胞→淋巴干細胞→淋巴母細胞，淋巴母細胞轉移到不同器官可分別分化為B淋巴細胞(受抗原刺激可增殖分化形成漿細胞)和T淋巴細胞(受抗原刺激可增殖分化形成細胞毒性T細胞)。下列有關說法正確的是(　　)
A．上述分化過程未改變細胞內的遺傳物質，適宜條件下各細胞均能體現全能性
B．在分化程度不同的細胞中，某種基因可能都處于活躍狀態
C．漿細胞開始凋亡時，細胞中所有的基因都不能表達
D．被病原體感染的細胞在細胞毒性T細胞的作用下死亡屬于細胞壞死
解析：選B　動物細胞的全能性受到限制，A錯誤；在分化程度不同的細胞中，某種基因可能都處于活躍狀態，如ATP合成酶基因，B正確；漿細胞開始凋亡時，細胞中凋亡基因能表達，C錯誤；被病原體感染的細胞在細胞毒性T細胞的作用下死亡屬于細胞凋亡，D錯誤。
6．細胞衰老和干細胞耗竭是機體衰老的重要標志，轉錄激活因子YAP是發育和細胞命運決定中發揮重要作用的蛋白質。研究人員利用CRISPR/Cas9基因編輯技術和定向分化技術來產生YAP特異性缺失的人胚胎干細胞，YAP缺失的干細胞會表現出嚴重的加速衰老。下列敘述錯誤的是(　　)
A．推測YAP在維持人體干細胞年輕態中發揮著關鍵作用
B．轉錄激活因子YAP的合成需要在核糖體上進行
C．YAP缺失的干細胞的形態、結構和功能不會發生改變
D．CRISPR/Cas9基因編輯過程中，基因中的磷酸二酯鍵會斷裂
解析：選C　根據題干信息“YAP缺失的干細胞會表現出嚴重的加速衰老”，可推測YAP在維持人體干細胞年輕態中發揮著關鍵作用，而細胞衰老過程中形態、結構和功能會發生改變，所以YAP缺失的干細胞的形態、結構和功能會發生改變，A正確，C錯誤；轉錄激活因子YAP是一種蛋白質，其合成場所是核糖體，B正確；CRISPR/Cas9基因編輯過程中，基因中的磷酸二酯鍵會斷裂，D正確。

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