新人教生物一轮复习学案：第16讲　细胞的分化、衰老和死亡（含答案解析）

新人教生物一轮复习学案
第16讲　细胞的分化、衰老和死亡
课标 要求 1.说明多细胞生物体的细胞分化。 2.描述正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。
考点1　细胞分化与细胞的全能性
概 念 落 实
1.细胞分化
（1）定义：个体发育过程中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在　　　　　　　　　　　　　　上发生　　　　　　　　　　的过程。
（2）时期：整个　　　　　　　　过程中，在胚胎时期最旺盛。
（3）特点：　　　　　　、持久性、　　　　　　和不可逆性。
（4）实质：　　　　　　　　　　　　。即在个体发育中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，转录出不同的mRNA，控制合成出不同蛋白质。
（5）结果
①分子水平：合成某种细胞特有的蛋白质（如唾液淀粉酶、胰岛素等）。
②细胞水平：形成不同种类的细胞（尤其是细胞器种类和数量有较大差异）。
（6）意义：使细胞趋向　　　　　　，提高各种生理功能效率。
归 纳 总 结
　　（1）细胞分裂与分化的比较
细胞分裂是细胞分化的基础。细胞的分裂与分化往往是相伴相随的，随着细胞分化程度地进行，细胞的分裂能力逐渐下降，全能性一般也会降低。
（2）细胞分化的“变”与“不变”
2.细胞的全能性
3.干细胞：动物和人体内少数具有　　　　　能力的细胞。
方 法 规 律
　　细胞分化与全能性的关系：一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难表达；细胞分化程度越低，全能性越高。但也有特殊情况，如卵细胞、精子的分化程度较高，其全能性也较高。
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）未脱离植物体的细胞，其全能性受到抑制，不能发育成完整的新个体。 （　　）
（2）成人体内不同分化细胞的遗传信息相同。 （　　）
（3）细胞分化使细胞种类增多，是个体发育的基础；细胞分裂使细胞数目增多，是个体生长的基础。 （　　）
（4）在个体发育中，不同的细胞中含有的遗传物质相同，分化不会改变遗传物质，转录出不完全相同的mRNA，控制合成出不完全相同的蛋白质。 （　　）
（5）玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。 （　　）
（6）高度分化的动物细胞不能表达全能性的原因是动物细胞的遗传信息不完整。 （　　）
2.在生物体所有细胞中均表达的一类基因称为管家基因，其表达产物通常是维持细胞基本生命活动所必需的；在不同类型细胞中特异性表达的一类基因称为奢侈基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能。下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析：
（1）上述基因属于管家基因的是　　　　，属于奢侈基因的是　　　　　。
（2）若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，　　　　（选填“有”“没有”或“不一定有”，下同）杂交带；若用该探针检测胰岛素基因转录出的mRNA，　　　　　　杂交带。
（3）请解释（2）现象产生的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
典 题 固 法
（2020·海南卷）下列关于人体造血干细胞的叙述，错误的是（　　）
A.造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度高
B.造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟
C.造血干细胞可不断增殖和分化，捐献造血干细胞不影响人体健康
D.造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
考向1　细胞的分化
1.（2022·河北卷改编）骨骼肌受牵括或轻微损伤时，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。下列叙述错误的是（　　）
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
2.（2022·汕头模拟）MyoD基因是一个控制肌细胞发育的主导基因，其表达产物MyoD蛋白可以调控其他与肌肉发育相关基因的转录，还能促进MyoD基因的表达，最终使前体细胞分化为肌细胞。下列叙述错误的是（　　）
A.前体细胞分化为肌细胞的过程一般不可逆
B.与肌细胞相比，前体细胞的分化程度更低
C.含有MyoD基因的细胞只能分化为肌细胞
D.肌细胞中控制胰岛素合成的基因处于关闭状态
考向2　细胞的全能性
3.生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。下列关于细胞全能性的叙述，正确的是（　　）
A.受精卵为未分化的细胞，其发育为个体不能体现细胞的全能性
B.雌蜂未受精的卵细胞发育为雄蜂，体现了体细胞的全能性
C.经组织培养得到的试管苗，能体现细胞的全能性
D.克隆羊“多莉”实验体现了细胞的全能性
考点2　细胞的衰老
概 念 落 实
1.细胞衰老的特征
2.个体衰老与细胞衰老的关系
3.细胞衰老的原因
（1）　　　　学说
（2）端粒学说
4.细胞衰老的意义：细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现　　　　　　。
特 别 提 醒
　　（1）随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
（2）细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。
（3）人衰老后会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。
诊断·加强
判断下列说法的正误：
（1）细胞衰老即说明个体衰老。 （　　）
（2）衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。 （　　）
（3）细胞衰老时，细胞体积和细胞核体积均减小。 （　　）
（4）衰老细胞内染色质收缩，影响DNA复制和转录。 （　　）
（5）细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除。 （　　）
（6）细胞自噬可以清除受损或衰老的细胞内部结构。 （　　）
（7）自由基攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。 （　　）
典 题 固 法
（2016·海南卷）下列关于人体细胞的叙述，错误的是（　　）
A.人的正常体细胞的分裂次数是有限的
B.自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老
C.细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除
D.衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的
考向1　细胞衰老的特征
1.（2022·肇庆模拟）科学家对于衰老起因的研究仍在摸索前行，《衰老生物学》中将衰老的定义修正为“衰老是由时间推移，以及与环境相互作用而引起的分子、细胞和机体结构与功能的随机改变，衰老增加死亡的可能性”。下列说法正确的是（　　）
A.衰老细胞的细胞膜通透性降低，物质运输能力也减弱
B.细胞的死亡不利于机体更好地实现自我更新
C.衰老细胞酶活性都降低导致新陈代谢速率降低
D.细胞衰老后细胞体积变小，细胞核体积增大
考向2　细胞衰老的原因
2.（2022·珠海测试）细胞衰老的自由基学说是Denham Harman在1956年提出的，下图是自由基学说示意图，下列有关叙述错误的是（　　）
A.过程①②的作用效果会引起细胞内生物膜面积急剧下降
B.过程③会引起细胞核合成的蛋白质活性下降，细胞代谢速率降低
C.过程④可能引起细胞内基因的突变，导致肿瘤的发生
D.⑤可来自辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等
考点3　细胞的死亡
概 念 落 实
正常情况下，细胞死亡是一种自然的生理过程。细胞死亡包括　　　　　　　　　等方式，其中　　　是主要方式。
1.细胞凋亡
2.细胞坏死
3.细胞自噬
激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
方 法 规 律
细胞死亡的方式有四类，简称“三凋亡、一坏死”
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）凋亡细胞内所有酶的活性均降低。 （　　）
（2）细胞凋亡是受基因控制的自主性死亡。 （　　）
（3）细胞凋亡使细胞自主有序的死亡，对生物体是有利的。 （　　）
（4）某些被病原体感染的细胞的清除通过细胞坏死完成。 （　　）
2.据图分析细胞凋亡的机理：
（1）过程A体现了生物膜的　　　　　　功能，说明细胞凋亡有　　　　性，在特定时期凋亡特定细胞。
（2）过程B中可以看出细胞凋亡是相关基因　　　　　　　的结果，该过程中形成具膜的凋亡小体，体现了膜的流动性。
（3）过程C中凋亡小体被吞噬消化，此过程需要　　　　　（细胞器）的参与。
典 题 固 法
（2021·广东卷）研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是（　　）
A.上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复
B.上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡
C.上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制
D.PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究
（2022·浙江6月卷）下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是（　　）
A.细胞凋亡是受基因调控的
B.细胞凋亡仅发生于胚胎发育过程中
C.人体各组织细胞的衰老总是同步的
D.细胞的呼吸速率随细胞衰老而不断增大
（2022·海南卷）人体细胞会经历增殖、分化、衰老和死亡等生命历程。下列有关叙述错误的是（　　）
A.正常的B淋巴细胞不能无限增殖
B.细胞分化只发生在胚胎发育阶段
C.细胞产生的自由基可攻击蛋白质，导致细胞衰老
D.细胞通过自噬作用可清除受损的细胞器，维持细胞内部环境的稳定
考向1　细胞凋亡
1.（2022·辽宁卷）Fe3＋通过运铁蛋白与受体结合被输入哺乳动物生长细胞，最终以Fe2＋形式进入细胞质基质，相关过程如图所示。细胞内若Fe2＋过多会引发膜脂质过氧化，导致细胞发生铁依赖的程序性死亡，称为铁死亡。下列叙述错误的是（　　）
注：早期内体和晚期内体是溶酶体形成前的结构形式。
A.铁死亡和细胞自噬都受基因调控
B.运铁蛋白结合与释放Fe3＋的环境pH不同
C.细胞膜的脂质过氧化会导致膜流动性降低
D.运铁蛋白携带Fe3＋进入细胞不需要消耗能量
考向2　细胞的生命历程综合考查
2.人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞（MSC），下图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述正确的是（　　）
A.组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同
B.MSC不断增殖、分化，所以比组织细胞更易衰老
C.MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡
D.不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞
3.（2022·珠海一模）研究发现，小鼠COL17A1基因表达水平较低的皮肤干细胞比表达水平高的皮肤干细胞容易被淘汰，这有利于维持皮肤年轻态。随着年龄的增长，小鼠体内COL17A1基因表达水平较低的皮肤干细胞增多。以下分析正确的是（　　）
A.小鼠的皮肤干细胞中存在COL17A1基因，其他细胞中没有该基因
B.皮肤细胞COL17A1基因含量的高低，可作为判断皮肤是否衰老的依据
C.老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，可能与多种酶的活性下降有关
D.向老年小鼠饲喂COL17A1基因的表达产物能维持小鼠皮肤年轻态
归 纳 总 结
细胞的分裂、分化、衰老、死亡的关系
（1）通过细胞分裂使细胞数目增多，通过细胞分化使细胞种类增多，通过细胞生长使细胞体积增大，通过细胞凋亡使细胞数目减少。
（2）细胞的分裂、分化、衰老和凋亡都属于正常的生理过程。
（3）细胞的分裂、分化、衰老、凋亡过程中都存在基因的选择性表达，但四者属于细胞不同的生命阶段。
构核心概念
练教材长句
链接必修1教材P125。
（1）通过实验发现，体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，并且丧失了正常的功能，趋向于衰老。该实验说明：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
链接必修1教材P124。
（2）老年人的头发会变白的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
链接必修1教材P127“思维训练”。
（3）有人认为“细胞寿命与细胞分裂能力呈明显对应关系——寿命越短的细胞，其分裂能力一定较强”，你认为表中数据是否支持上述观点？请分析说明：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
你认为细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？　　　　　，你判断的依据是　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
链接必修1教材P127“拓展应用”。
（4）白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞快得多。这说明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
拎教材“冷”点
链接必修1教材P121“与社会的联系”。
（1）干细胞有很多种类型，大体上可分为　　　　　　　　和　　　　　　。前者是存在于已分化组织中的未分化细胞，可以自我更新，同时在一定的条件下也可以分化，产生各种特异的细胞类型，如造血干细胞。后者是　　　　　　　　　　中分离出来的一类细胞，它具有体外培养　　　　　、自我更新和多向分化的特性。
链接必修1教材P122“科学·技术·社会”。
（2）白血病是由骨髓造血干细胞　　　　　　引起的疾病。
（3）只有两个人的　　　　　　　（HLA）配型相同才能进行造血干细胞移植，否则会引起　　　　　。
链接必修1教材P127“生物科技进展”。
秀丽隐杆线虫是研究　　　　　　　　　　　的模式生物，其常作为此项研究材料的优点是：该生物是　　　　　　　　生物，没有原核生物的结构和发育那么简单，但也没有哺乳动物那么复杂；通体透明易于　　　　　　　　；最关键的是该生物在发育成熟过程中，有很多细胞将通过　　　　　　　　的方式被去除。
第16讲　细胞的分化、衰老和死亡
考点1　细胞分化与细胞的全能性
【概念落实】
1.（1）形态、结构和生理功能　稳定性差异　（2）个体发育　（3）普遍性　稳定性　（4）基因的选择性表达　（6）专门化
2.发育成完整有机体或分化成其他各种细胞　含有形成完整个体所需的全部基因　植物组织培养　细胞核　离体、适宜营养、激素等　生殖　＞
3.分裂和分化
【诊断·加强】
1.（1）√　（2）√　（3）√　（4）√　（5）×　（6）×
2.（1）a　b、c、d　（2）有　不一定有　（3）A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针检测DNA分子，三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因转录出的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带
【典题固法】
【高考典例】
例　B　解析：造血干细胞可以分化成红细胞、白细胞和血小板，胚胎干细胞可以分化为任何一种组织细胞，所以造血干细胞分化程度更高，A正确；造血干细胞分化产生的T细胞在胸腺中发育成熟，B细胞在骨髓中成熟，B错误；骨髓中的造血干细胞可不断增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去，所以捐献造血干细胞不影响人体健康，C正确；造血干细胞移植可以取代白血病患者病变的造血干细胞，是治疗白血病的有效手段，D正确。
【对点演练】
1.B　解析：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，肌动蛋白在肌细胞中特异性表达，其编码基因也存在于其他类型的细胞中，只是没有在其他类型细胞中表达，B错误。
2.C　解析：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。前体细胞分化为肌细胞的过程一般不可逆，A正确；肌细胞是由前体细胞分化来的，前体细胞的分化程度更低，B正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，所有细胞都含有MyoD基因，含有MyoD基因的细胞可以分化为其他细胞，只是MyoD基因可能在其他细胞中不表达，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，控制胰岛素合成的基因只在胰岛B细胞内表达，在肌细胞中处于关闭状态，D正确。
3.C　解析：受精卵为未分化的细胞，其发育为个体能体现细胞的全能性，A错误；雌蜂未受精的卵细胞发育为雄蜂，体现了生殖细胞的全能性，B错误；克隆羊“多莉”实验体现了动物细胞的细胞核具有全能性，并非细胞的全能性，D错误。
考点2　细胞的衰老
【概念落实】
1.减少　降低　增大　积累
2.单　多
3.（1）自由基　（2）缩短一截　DNA—蛋白质复合体
4.自我更新
【诊断·加强】
（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）√　（6）√　（7）√
【典题固法】
【高考典例】
例　D　解析：衰老细胞代谢速率变慢是细胞内水分减少引起的。
【对点演练】
1.D　解析：细胞衰老导致一些膜蛋白的数目和活性发生变化，从而使细胞膜通透性改变，但不一定降低，物质运输能力减弱，A错误；细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死，细胞凋亡是一种正常的生命现象，细胞凋亡有利于机体更好地实现自我更新，B错误；细胞衰老并不会导致所有酶活性降低，C错误。
2.B　解析：过程①②自由基进攻磷脂分子，破坏细胞内生物膜，生物膜面积急剧下降，A正确；过程③自由基进攻细胞合成的蛋白质，导致酶的活性下降，细胞新陈代谢的速率降低，且蛋白质在核糖体上合成，B错误；过程④自由基进攻DNA，造成碱基对缺失、替换等，发生了基因突变，有可能导致肿瘤的发生，C正确；造成自由基对细胞成分的有害进攻的因素有辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等，D正确。
考点3　细胞的死亡
【概念落实】
凋亡和坏死　细胞凋亡
1.基因　程序性死亡　自然更新　稳定
2.物理　化学　病理性刺激
3.溶酶体　细胞器　微生物和毒素
【诊断·加强】
1.（1）×　（2）√　（3）√　（4）×
2.（1）信息传递　特异　（2）选择性表达　（3）溶酶体
【典题固法】
【高考典例】
例1　D　解析：细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是程序性死亡，凋亡后，丧失其功能且不可恢复，A、B、C错误；由题意可知，激活蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡，故PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究，D正确。
例2　A　解析：细胞凋亡是严格受基因调控的死亡，属于正常的生理性变化，A正确；动物的正常发育过程中都有细胞凋亡现象，B错误；人体各组织细胞的衰老不一定是同步的，C错误；细胞的呼吸随细胞衰老而变慢，D错误。
例3　B　解析：正常的B淋巴细胞受到抗原刺激后，能发生分裂和分化，但不能无限增殖，癌细胞具有无限增殖的能力，A正确；细胞分化发生在个体发育中的各个阶段，B错误；细胞产生的自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，攻击蛋白质，使蛋白质的活性下降，导致细胞衰老，C正确；细胞通过自噬作用可清除受损的细胞器，从而维持细胞内部环境的稳定，D正确。
【对点演练】
1. D　解析：铁离子进入细胞的方式为胞吞，并非主动运输，运铁蛋白运出细胞的过程为胞吐，胞吞与胞吐过程都需要消耗细胞代谢释放的能量，即需要ATP水解并提供能量，D错误。
2.D　解析：组织细胞是高度分化的细胞，由于分化的实质是基因的选择性表达，所以干细胞与其分化成的组织细胞的DNA相同，而RNA不完全相同，A错误；MSC属于干细胞，分化程度低，分裂能力强，而组织细胞是高度分化的细胞、成熟的细胞，所以组织细胞更容易衰老，B错误；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，细胞凋亡过程中与凋亡相关的基因表达，C错误。
3.C　解析：小鼠的皮肤干细胞中存在COL17A1基因，其他细胞也有该基因，因为这些细胞与皮肤干细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂、分化形成的，A错误；皮肤细胞COL17A1基因表达水平的高低，可作为判断皮肤是否衰老的依据，B错误；随着年龄的增长，皮肤干细胞中COL17A1基因表达水平下降，衰老细胞表现为多种酶活性下降，据此可推测，老年小鼠COL17A1基因的表达水平较低，可能与多种酶的活性下降有关，C正确；向老年小鼠饲喂COL17A1基因的表达产物不能维持小鼠皮肤年轻态，因为该基因表达产物在饲喂过程中被消化变成小分子，进而无法发挥其相应的功能，D错误。
课堂小结与延伸
【构核心概念】
个体衰老　端粒学说　全能性　细胞凋亡　细胞坏死
【练教材长句】
（1）细胞会随着分裂次数的增多而衰老
（2）头发基部的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少
（3）不支持。表中数据显示，细胞的寿命与分裂能力无明显对应关系。寿命短的细胞不一定能分裂（如白细胞），而寿命长的细胞反而能分裂（如平滑肌细胞）　有关系　表中五种细胞的功能不同，它们的寿命和分裂能力也不同
（4）细胞凋亡的速率与它们的功能有关系
【拎教材“冷”点】
（1）成体干细胞　胚胎干细胞　早期胚胎或原始性腺　无限增殖　（2）恶性增殖　（3）人类白细胞抗原　排斥反应　（4）细胞凋亡　多细胞真核　观察　细胞凋亡