二轮专题复习整合训练·高中生物(6)细胞的分化、衰老、凋亡和癌变（含解析）

二轮专题复习整合训练·高中生物(六)
细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
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1．[2021·广东广州二测]科学家为了探究影响细胞衰老的年龄因素，进行了如下实验。实验一：在相同条件下，分别单独培养胎儿、中年人、老年人的肺成纤维细胞，增殖代数分别为50、20、2～4。实验二：将年轻人的肺成纤维细胞去核后与老年人的肺成纤维细胞的细胞核融合，细胞几乎不分裂；将老年人的肺成纤维细胞去核后与年轻人的肺成纤维细胞的细胞核融合，细胞分裂旺盛。下列叙述错误的是(　　)
A．老年人的细胞增殖能力会受细胞核中染色质收缩的影响
B．细胞增殖能力与个体的年龄密切相关
C．老年人肺成纤维细胞代谢速率减慢可能与多种酶活性降低有关
D．由上述实验可推测肺成纤维细胞的分裂由细胞质决定
2．[2021·江西新余二模]某科研小组经研究发现了两种现象，一是受损的成体细胞如血细胞、神经细胞、肌细胞和肠细胞会将“时钟”拨到早期胚胎干细胞状态；二是myoD基因在某动物雌雄成体的心、脑、肌肉等不同组织中均有表达，在肌肉组织中表达量最高。下列相关分析不合理的是(　　)
A．myoD基因在肌肉组织中表达量最高，不能说明肌肉细胞的分化程度最高
B．受损的成体细胞将“时钟”控到早期胚胎干细胞状态可能有利于细胞增殖使伤口快速愈合
C．myoD基因在某动物雌雄成体的肌肉组织中表达量不同，可能导致雌雄个体出现性状差异
D．通过检测组织细胞的myoD基因和呼吸相关酶基因是否表达，可确定细胞是否分化
3．[2021·江苏顶尖名校三模]细胞焦亡是近年来发现并证实的一种新的细胞程序性死亡方式，发生细胞焦亡时会伴有大量促炎性细胞因子(可介导多种免疫反应)释放，细胞表现为不断膨胀直至细胞膜破裂，导致细胞内容物释放，进而激活强烈的炎症反应。细胞焦亡的形态学特征、发生及调控机制等均不同于细胞凋亡、坏死等其他细胞死亡方式。下列叙述正确的是(　　)
A．细胞焦亡与细胞内相关基因及其表达调控无关
B．细胞焦亡在抗击病原体感染中发挥重要作用
C．细胞焦亡时细胞膜破裂使组织液渗透压降低
D．促炎性细胞因子通过为免疫细胞直接提供能量来提高免疫力
4．[2021·吉林省通化高三月考]结肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤。如图是解释结肠癌发生的简化模型，下列叙述错误的是(　　)
A．k ras原癌基因的主要功能是调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程
B．除致癌因子损伤外，DCC抑癌基因也会由于DNA复制偶尔发生错误而突变
C．在结肠癌细胞的无限增殖过程中，核DNA数目与着丝点数目呈同步变化
D．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果，因此患结肠癌的多为老年人
5．[2021·山东济南市高三开学考试]顶尖学术期刊《科学》上刊登了一项与生活息息相关的研究：科学家们发现在小鼠模型中，富含果糖的玉米糖浆会导致肥胖；并促进肿瘤的生长。研究人员以早期结肠癌小鼠为实验对象，探究了糖浆摄入与结肠癌发展的关系。请回答下列问题：
(1)在环境中致癌因子的作用下，小鼠的____________________基因突变导致细胞分裂失控，形成癌细胞。由于癌细胞膜上的__________等物质减少，使癌细胞容易在体内转移。
(2)除正常饮食外，研究人员每日给早期结肠癌小鼠口服400μL玉米糖浆，并连续8周进行检测，结果如下图：
①A组为对照组，该组小鼠除正常饮食外，每日应口服____________。
②研究发现，肥胖可能会促进癌症的发展。但实验结果显示，与A组相比，B组小鼠体重增加不显著，而__________________增加显著，说明该口服剂量的玉米糖浆________________________________。
(3)研究发现，结肠癌肿瘤细胞里的一种酶会先对果糖进行代谢，产生一种叫做“果糖－1－磷酸”的代谢产物，而这种代谢产物会促进肿瘤对葡萄糖的吸收；此外，这种代谢产物也会促进脂肪酸的合成，从而促进肿瘤发展。研究人员检测并比较了正常小鼠和患结肠癌小鼠细胞中脂肪酸合成相关酶基因的mRNA，发现结肠癌小鼠细胞中该物质含量高，由此推测糖浆可能通过调控__________________________过程影响脂肪酸合成而发挥作用。若验证此推测，还需检测(2)中的A组和B组小鼠细胞中____________________。
(4)除少喝含糖量高的饮料、健康饮食以外，根据上述研究结果，请举例预防结肠癌的具体措施：________________________________________________________________________
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6．心肌细胞不能增殖，ARC基因在心肌细胞中特异性表达，抑制其发生细胞凋亡，以维持正常数量。细胞中某些基因转录形成的前体RNA加工过程中会产生许多小RNA，如miR－223(链状)，HRCR(环状)。HRCR可以吸附miR－223等，以达到清除它们的目的(如图)。当心肌细胞缺血、缺氧时，某些基因过度表达会产生过多的miR－223，导致心肌细胞凋亡，最终引起心力衰竭。请回答下列相关问题：
(1)过程①的原料是________，催化该过程的酶是________。过程②的场所是________。
(2)若某HRCR中含有n个碱基。则其中有________个磷酸二酯键。链状小RNA越短越容易被HRCR吸附，这是因为其碱基数目少，特异性________，更容易与HRCR结合。与ARC基因相比，核酸杂交分子1中特有的碱基对是__________。
(3)缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223，会导致过程②因________的缺失而受阻，最终导致心力衰竭。
(4)科研人员认为，HRCR有望成为减缓心力衰竭的新药物，其依据是________________________________________________________________________
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7．[2021·安徽省六安中学高三月考]“细胞核重编程”是指将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，它们就有再分化形成多种类型细胞的可能，可应用于临床医学。下列有关叙述错误的是(　　)
A．细胞核重编程和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关
B．分化后的多种细胞遗传物质和蛋白质种类都不相同
C．造血干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞
D．细胞分化具持久性，即细胞一般保持分化后的状态不变
8．[2021·高三第四次阶段质量检测]烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是一种蛋白质类物质，它普遍存在于哺乳动物体内，对延缓细胞衰老有重要作用。研究发现，衰老细胞中NAD＋的含量明显降低， NAMPT是NAD＋合成的关键限速酶，可通过促进NAD＋的合成来延缓细胞衰老。下列有关叙述正确的是(　　)
A．NAMPT合成后分泌到细胞外的方式是主动运输
B．衰老细胞与正常细胞相比，前者NAMPT活性增强
C．哺乳动物衰老细胞的细胞核体积变小、核膜内折、染色质收缩
D．哺乳动物将NAD＋转化成NADH可发生在细胞质基质中
9．[2021·甘肃省高三下学期第二次诊断考试]研究人员将两种小型RNA和其他转录因子加入培养液，成功将健康成年人的皮肤细胞直接转化成了运动神经元。这项研究成果有望治疗因运动神经元损伤导致的肌肉萎缩症。下列叙述正确的是(　　)
A．皮肤细胞转化成运动神经元的过程中，细胞内蛋白质的种类和数量没有发生改变
B．皮肤细胞转化成运动神经元的过程中，原有细胞内表达的基因均不再表达
C．小型RNA和转录因子的作用是诱导皮肤细胞发生基因突变，产生了不同的蛋白质
D．小型RNA和转录因子的作用是促使皮肤细胞内的基因发生了不同以往的选择性表达
10．[2021·山西省吕梁市孝义高三月考]科学家发现T细胞表面的 CTLA－4蛋白在识别肿瘤目标并接受启动信号时，使T细胞活性降低，起到免疫刹车作用，从而减弱对癌细胞的攻击。下列叙述错误的是(　　)
A．同一个体中的癌细胞与正常细胞的核基因是不同的
B．合成与运输 CTLA－4 蛋白体现细胞内结构之间的协调配合
C．可通过注射 CTLA－4 抗体的方式使癌细胞逃脱免疫系统的监控
D．癌细胞被攻击清除主要依靠细胞免疫产生的效应T细胞，此过程属于细胞凋亡
11．[2021·宁夏银川市宁夏大学附中高三月考]细胞凋亡是细胞死亡的主要方式之一。下图为动物细胞凋亡过程，相关叙述正确的是(　　)
A．成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的
B．凋亡小体的形成过程中与基因的选择性表达无关
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的选择透过性
D．该过程会破坏动物体内环境的稳态
12．[2021·山西省晋中市祁县高三月考]端粒是真核生物染色体末端一段不编码任何蛋白质的DNA序列，细胞每次分裂都会丢失一小段端粒。当端粒小于临界长度时，细胞就停止分裂，走向衰老和死亡。端粒酶是一种逆转录酶，由RNA和蛋白质组成，能以自身RNA为模板，合成端粒，从而填补因细胞分裂而丢失的端粒。下列相关叙述错误的是(　　)
A．端粒被“截”短后，端粒内侧的正常基因的DNA序列可能会受到损伤
B．与正常细胞相比，癌细胞中的端粒酶可能含量更多或活性更强
C．细胞内合成端粒酶的过程是在核糖体上以氨基酸为原料进行的
D．端粒酶催化新DNA链合成时需要脱氧核苷酸作为原料且消耗能量
13．[经典模拟]北大生命科学院教授邓宏魁团队使用4个小分子化合物的组合，把成年鼠的体细胞逆转为“多潜能性干细胞”。它为未来应用再生医学治疗重大疾病带来了新的可能，但是这种诱导是否会引发肿瘤或其他安全性问题还没有解决。请回答下列问题：
(1)干细胞是指动物和人体内保留着的少数具有________________细胞。
(2)该团队利用这种干细胞培育出多只健康的小鼠。
①干细胞分化过程中，随着细胞体积增大，其__________减小，从而限制了细胞的长大。
②干细胞分化产生的各种体细胞核遗传信息相同的原理是________________________________________________________________________。
(3)如果4个小分子化合物是核糖核苷酸。采用32P对尿嘧啶核糖核苷酸进行标记，可检测到放射性的具膜细胞器为______________，观察该细胞器可以使用________________染色。
(4)如果这种诱导引发肿瘤，与正常体细胞相比，癌细胞具有的特征包括________(多选)。
A．细胞膜上的糖蛋白减少
B．细胞膜上的甲胎蛋白(AFP)减少
C．含有的基因组与体细胞相同
D．细胞生长、分裂迅速
14．[经典模拟]人类细胞中的某关键基因突变后表达的产物有G蛋白。当细胞膜表面的酪氨酸激酶受体与生长因子结合后，G蛋白将信号经图中的过程①形成转录激活剂，激活剂激活后启动过程②③，形成大量物质D，导致细胞周期启动并过度分裂，进而转变为癌细胞(图中字母表示物质，数字表示生理过程)。
(1)题干中人类细胞中的某关键基因是指__________和____________。
(2)癌细胞的重要特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)过程②、③合称为________________________________________________________________________。
(4)根据图中的信息，从细胞间信息交流的角度提出一种抑制癌细胞产生的方法________________________________________________________________________。
(5)化学疗法(即化疗)是以静脉注射、口服或其他形式让化疗药物进入体内来抑制或杀死肿瘤的一种方法。常采用的药物烷化剂(如二氯甲二乙胺)能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。此类药品最可能作用于癌细胞周期的________期。化学疗法还可以采用其它药物，如5 氟尿嘧啶，它的结构与尿嘧啶非常相似，可以干扰________的合成。
(6)放射疗法(即放疗)是利用放射性同位素产生的α、β、γ射线等照射患处抑制或杀死癌细胞的一种方法。放射疗法与化学疗法相比，对患者全身影响较小的是__________________。
二轮专题复习整合训练·高中生物(六)答案详解
细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
1．解析：老年人的细胞核中染色质发生固缩，难以解螺旋，影响细胞分裂过程中DNA复制，从而影响细胞的增殖能力，A正确；由实验一可知，不同年龄人的肺成纤维细胞增殖代数不同，可说明细胞增殖能力与个体的年龄密切相关，B正确；衰老细胞中多种酶的活性降低，酶活性降低会减慢细胞代谢速率，C正确；通过实验二可推测，细胞核决定了细胞分裂能力，D错误。
答案：D
2．解析：不同细胞中基因的表达具有选择性，myoD基因在肌肉组织中表达量最高，不能说明该细胞分化程度最高，A合理；受损的成体细胞将“时钟”拨到早期胚胎干细胞状态，可恢复增殖能力，可能有利于细胞增殖使伤口快速愈合，B合理；由题意知，myoD基因在某动物雌雄成体的肌肉组织中表达量不同，可能导致雌雄个体出现性状差异，C合理；所有活细胞中呼吸相关酶基因都表达，且由题意知myoD基因在不同组织中均有表达，因此不能通过检测组织细胞的myoD基因和呼吸相关酶基因是否表达来确定细胞是否分化，D不合理。
答案：D
3．解析：细胞焦亡是一种新的细胞程序性死亡方式，其是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，是细胞内相关基因选择性表达调控的结果，A错误；发生细胞焦亡时会伴有大量促炎性细胞因子(可介导多种免疫反应)释放，因此，细胞焦亡在抗击病原体感染中发挥重要作用，B正确；细胞焦亡时，细胞不断膨胀直至细胞膜破裂，导致细胞内容物释放，从而使组织液渗透压升高，C错误；促炎性细胞因子不能为免疫细胞提供能量，ATP为细胞各项生命活动直接提供能量，D错误。
答案：B
4．解析：k ras原癌基因的主要功能是调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，A正确；致癌因子可导致基因突变，DCC抑癌基因也会由于DNA复制偶尔发生错误而突变，B正确；结肠癌细胞的增殖方式为有丝分裂，有丝分裂间期，核DNA复制形成姐妹染色单体，但形成的姐妹染色单体由同一个着丝点连接，有丝分裂后期着丝点一分为二，但核DNA数目不变，C错误；据图可知，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果，因此患结肠癌的多为老年人，D正确。
答案：C
5．解析：(1)在环境中致癌因子的作用下，基因突变频率显著提升，小鼠原癌基因和抑癌基因发生突变，致使细胞分裂失控，变成癌细胞。癌细胞的特点之一是细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使细胞间的黏着性降低，容易在体内扩散转移。(2)①根据单一变量及等量原则，作为对照组的A组小鼠除正常饮食外，每日应口服等量的清水。根据左图分析可知，与A组相比B组小鼠体重增加不显著；根据右图分析可知，与A组相比B组肿瘤相对体积增加显著，因此，可推知该口服剂量的玉米糖浆促进小鼠结肠癌的发展，但不依赖肥胖。(3)研究人员检测并比较了正常小鼠和患结肠癌小鼠细胞中脂肪酸合成相关酶基因的mRNA，发现结肠癌小鼠细胞中该物质含量最高，说明结肠癌小鼠细胞内脂肪酸合成相关酶基因的转录水平增强，癌细胞内脂肪酸合成显著增强，从而促进肿瘤发展。mRNA是转录的产物，由此推测糖浆可能通过调控该基因的转录过程影响脂肪酸合成而发挥作用。通过检测(2)中的A组和B组小鼠细胞中脂肪酸合成相关酶基因的表达和脂肪酸含量，可验证此推测。(4)根据研究成果，少喝含糖量高的饮料、通过基因工程抑制脂肪酸合成酶基因的表达(注射脂肪酸合成酶抑制剂)；或通过基因工程抑制果糖代谢相关酶基因的表达(注射果糖代谢相关酶的抑制剂)等措施均可预防结肠癌的发生。
答案：(1)原癌基因和抑癌　糖蛋白　(2)等量的清水　肿瘤相对体积　促进小鼠结肠癌的发展，但不依赖肥胖　(3)脂肪酸合成相关酶基因的转录　脂肪酸含量　(4)通过基因工程抑制脂肪酸合成酶基因的表达(注射脂肪酸合成酶抑制剂)；或通过基因工程抑制果糖代谢相关酶基因的表达(注射果糖代谢相关酶的抑制剂)
6．解析：(1)过程①表示转录，产物是RNA，故所需原料为核糖核苷酸，催化该过程所需的酶为RNA聚合酶；过程②表示翻译，场所位于核糖体。(2)核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，HRCR为环状RNA，故HRCR含n个碱基，会形成n个磷酸二酯键；链状小RNA越短，其碱基数目越少，特异性越弱，越容易与HRCR结合；与ARC基因相比，核酸杂交分子1中特有的碱基对是A—U。(3)当心肌细胞缺血、缺氧时，某些基因过度表达产生过多的miR－223，miR－223会与ARC基因转录得到的mRNA结合，导致过程②的模板缺失而使凋亡抑制因子的合成受阻。(4)某些基因表达出的HRCR能够吸附miR－233，使ARC基因转录获得的mRNA能正常翻译合成凋亡抑制因子。
答案：(1)核糖核苷酸　RNA聚合酶　核糖体　(2)n　弱　A—U　(3)模板　(4)HRCR能与miR－223碱基互补配对，导致ARC基因的表达增加，抑制心肌细胞的凋亡
7．解析：细胞核重编程和干细胞的再分化均与细胞内基因的选择性表达相关，A正确；分化后的多种细胞遗传物质相同，蛋白质种类不完全相同，B错误；造血干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞，C正确；细胞分化是一种持久的、稳定的过程，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，D正确。
答案：B
8．解析：NAMPT是一种蛋白类物质，属于生物大分子物质，所以NAMPT合成后分泌到细胞外应为胞吐，A错误；根据题意，发现衰老细胞中NAD＋的含量明显降低， 而NAMPT是NAD＋合成的关键限速酶(指整条代谢通路中催化反应速度最慢的酶)，可通过促进NAD＋的合成来延缓细胞衰老，可说明衰老细胞与正常细胞相比，前者NAMPT活性减弱，使NAD＋的合成减慢，B错误；细胞衰老的特征有：细胞核体积变大、核膜内折、染色质收缩，C错误；哺乳动物通过有氧呼吸将NAD＋转化成NADH的场所是细胞质基质和线粒体基质，D正确。
答案：D
9．解析：皮肤细胞转化成运动神经元的过程中，基因发生了选择性表达，细胞内蛋白质的种类和数量发生改变，A错误；皮肤细胞转化成运动神经元的过程中，原有细胞内表达的基因部分仍需表达，如呼吸酶基因等，B错误；小型RNA和转录因子的作用是诱导皮肤细胞基因发生了不同以往的选择性表达，产生了不同的蛋白质，没有发生基因突变，C错误，D正确。
答案：D
10．解析：癌细胞的原癌基因和抑癌基因发生改变，所以同一个体中的癌细胞与正常细胞的核基因是不同的，A正确；CTLA－4蛋白位于细胞膜表面，其合成与运输需要核糖体、内质网、高尔基体和线粒体等细胞器的协作，体现了细胞内结构之间的协调配合，B正确；注射CTLA－4 抗体和CTLA－4蛋白结合，使免疫刹车终止，增强了对癌细胞的攻击，而不是使癌细胞逃脱免疫系统的监控，C错误；细胞免疫产生的效应T细胞攻击清除癌细胞，此过程属于细胞凋亡，对生物体有利，D正确。
答案：C
11．解析：细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程，因此成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的，A正确；凋亡小体的形成过程中是基因的选择性表达的结果，B错误；吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞膜的流动性，C错误；该过程有利于维持内环境的稳态，D错误。
答案：A
12．解析：据题可知，端粒是真核生物染色体末端一段不编码任何蛋白质的DNA序列，细胞每次分裂都会丢失一小段端粒，端粒被“截”短后，端粒内侧的正常基因的DNA序列可能会受到损伤，A正确；癌细胞可不断增殖，与正常细胞相比，癌细胞中端粒酶可能含量更多或活性更强，B正确；由题意可知，端粒酶由RNA和蛋白质组成，故细胞内合成端粒酶的过程包括RNA的合成和蛋白质的合成，蛋白质的合成是在核糖体上以氨基酸为原料进行的，RNA的合成主要在细胞核中以核糖核苷酸为原料进行，C错误；端粒酶催化DNA合成时需要脱氧核苷酸作为原料，自身RNA作为模板，需要酶且消耗能量，D正确。
答案：C
13．解析：(1)干细胞是指动物和人体内保留着的少数具有分裂和分化能力的细胞，其分裂能力较强，分化程度较低。(2)①细胞分化过程中，细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低，这种关系限制了细胞的长大。②干细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平均分配到两个子细胞中，保持遗传物质的稳定性。(3)32P标记的尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料，动物细胞的线粒体中含DNA，能转录生成RNA，故可检测到放射性。线粒体可被活性染色剂健那绿染成蓝绿色。(4)癌细胞的细胞膜上糖蛋白减少，导致癌细胞容易转移；细胞在癌变的过程中，细胞膜的成分发生改变，产生甲胎蛋白(AFP)等物质，因此甲胎蛋白含量增加；由于发生基因突变，癌细胞中的遗传物质发生改变，转变成不受机体控制的恶性增殖细胞，其含有的基因组与体细胞不完全相同；癌细胞代谢旺盛，细胞生长、分裂迅速，所以A、D正确，B、C错误。
答案：(1)分裂和分化能力的　(2)①相对表面积　②干细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平均分配到两个子细胞中　(3)线粒体　健那绿染液　(4)AD
14．解析：(1)题干中人类细胞中的某关键基因突变后会导致细胞发生癌变，因而该基因指的是原癌基因和抑癌基因。(2)癌细胞的重要特点是细胞表面糖蛋白减少，易分散转移、无限增殖、细胞的形态结构发生改变。(3)过程②是转录、③是翻译，合称为基因的表达。(4)抑制癌细胞产生的方法：破坏细胞膜表面的酪氨酸激酶受体或服用结构与生长因子类似的物质等。(5)细胞分裂间期，DNA分子复制，化学疗法(即化疗)是以静脉注射、口服或其他形式将化疗药物进入体内来抑制或杀死肿瘤的一种方法。常采用的药物烷化剂(如二氯甲二乙胺)能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。此类药品最可能作用于癌细胞周期的间期，RNA分子中含有尿嘧啶，化学疗法还可以采用其它药物，如5 氟尿嘧啶，它的结构与尿嘧啶非常相似，可以干扰RNA的合成。(6)放射疗法(即放疗)是利用放射性同位素产生的α、β、γ射线等照射患处抑制或杀死癌细胞的一种方法。化学疗法是用化学药物抑制DNA的复制，从而抑制癌细胞的增殖，放射疗法与化学疗法相比，对患者全身影响较小的是放射疗法(放疗)。
答案：(1)原癌基因　抑癌基因(此两空顺序可以颠倒)　(2)细胞表面糖蛋白减少，易分散转移、无限增殖、细胞的形态结构发生改变　(3)基因的表达　(4)破坏细胞膜表面的酪氨酸激酶受体(或服用结构与生长因子类似的物质)　(5)间(S)　RNA　(6)放射疗法(或放疗)