【备考2024】一轮新人教版生物学学案：必修1 第4单元 第3讲　细胞的分化、衰老和死亡（含解析）

【备考2024】一轮新人教版生物学学案
第四单元　细胞的生命历程
第3讲　细胞的分化、衰老和死亡
考点1　细胞的分化和全能性
一、细胞分化及其意义
二、细胞的全能性
1．概念：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。
2．原因：细胞内含有形成完整个体所需的全部基因。
3．证明实例
(1)植物组织培养→植物细胞具有全能性。
(2)动物体细胞核移植→动物体细胞的细胞核具有全能性。
4．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
(2)类型
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自早期胚胎 成体组织或器官内的干细胞
功能 可以分化成各种组织和器官甚至个体 具有组织特异性，只能分化成特定的细胞和组织
举例 来自囊胚的内细胞团细胞 造血干细胞、神经干细胞、精原干细胞
1．已分化的动物体细胞的细胞核为什么仍具有全能性？(必修1　P121“旁栏思考”)
提示：已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质(少数遗传物质存在于线粒体的DNA中)。
2．为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官？(必修1　P121“与社会的联系”)
提示：因为干细胞具有分裂、分化的能力，可培养出组织或器官。
1．断尾壁虎长出新尾巴的过程中发生了细胞分化。 (√)
2．同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因种类不同。 (×)
提示：同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因相同。
3．同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果。 (×)
提示：基因选择性表达是指同一个体的不同种类细胞中基因表达情况不同。
4．成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化。 (×)
提示：成熟个体内也有分化程度低的干细胞。
5．同一植物个体茎尖分生组织细胞的全能性比叶肉细胞更容易表达。 (√)
1．人的胰岛B细胞和神经细胞的核基因种类和数量相同，但功能不同，其原因是___________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：人的胰岛B细胞和神经细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，因此核基因的种类和数量相同，但两类细胞中基因进行了选择性表达，产生了不同结构和功能的蛋白质，因此功能不同
2．克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了_____________________________
_____________________________________________________________________。
提示：动物体细胞的细胞核仍然具有全能性
1．理解细胞分化的关键点
(1)从不同水平理解细胞分化
(2)细胞分化的“改变”与“不变”
①不变：DNA、细胞的数目，tRNA、rRNA的种类。
②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和生理功能。
(3)分化细胞表达的基因
①管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。
2．比较细胞分化与细胞的全能性
项目 细胞分化 细胞的全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 含有本物种全套遗传物质
结果 形成形态、结构和功能不同的细胞 形成新的个体或分化成其他各种细胞
大小比较 分化程度：体细胞>生殖细胞>受精卵 全能性大小：体细胞<生殖细胞<受精卵
联系 ①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有本物种全套的遗传物质，因而都具有全能性。 ②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达；细胞分化程度越低，全能性就越高
1．如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。
(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。a、b、c、d中属于管家基因的是哪一个？属于奢侈基因的是哪些基因？
(2)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若用探针检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？
提示：(1)a；b、c、d。
(2)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，三类细胞均可形成杂交带；但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。
2．与体细胞相比，生殖细胞中核遗传物质减少了一半，是否还具有全能性？为什么？
提示：生殖细胞仍然具有全能性。在生物的体细胞中染色体是成对的，基因也是成对的。生殖细胞中的染色体数目减少了一半，核基因也减少了一半，但基因的种类没有少，仍然含有控制生长发育的全部遗传信息，因此仍然具有全能性。
考查对细胞分化的理解
1．(2022·广东惠州调研)科学家将糖尿病患者的骨髓干细胞植入其胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列相关叙述正确的是(　　)
A．骨髓干细胞移入胰腺后发生了基因的选择性表达
B．向糖尿病患者移入其自身的骨髓干细胞也能引起免疫排斥反应
C．骨髓干细胞能够植入胰腺说明其细胞形态与胰腺细胞相同
D．胰岛样细胞与骨髓干细胞相比，遗传物质发生了明显改变
A　[骨髓干细胞植入其胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，说明发生了基因的选择性表达，A正确；向糖尿病患者移入其自身的骨髓干细胞进行治疗，其优点是不会发生免疫排斥，B错误；骨髓干细胞与胰腺细胞的分化程度不同，功能不一样，故形态不同，C错误；胰岛样细胞与骨髓干细胞相比，只是发生了细胞的分化，其遗传物质没有发生改变，D错误。]
2．(2022·河北选择性考试改编)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
B　[由题干信息“卫星细胞被激活，增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合”可知，卫星细胞具有自我更新和分化的能力，A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；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正确。]
考查对细胞全能性的理解
3．(2022·四川成都七中检测)关于细胞的全能性的叙述，错误的是(　　)
A．离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B．在生物体所有的细胞中，受精卵的全能性最高
C．克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
D．卵细胞直接发育成雄蜂体现了动物细胞具有全能性
C　[处于离体状态的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件下，可培养成完整植株，体现了植物细胞的全能性，A正确；在生物体所有的细胞中，受精卵的分化程度最低，全能性最高，B正确；高度分化的动物细胞，其全能性受到限制，不容易表达，克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；由卵细胞直接发育成雄蜂的过程体现了卵细胞的全能性，D正确。]
考点2　细胞的衰老和死亡
一、细胞衰老
1．个体衰老与细胞衰老的关系
2．细胞衰老的特征
(1)代谢变化
(2)细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
3．细胞衰老的原因
(1)自由基学说：细胞代谢中产生的自由基会攻击和破坏生物膜；还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降等，导致细胞衰老。
(2)端粒学说：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒。端粒DNA序列会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致正常基因的DNA序列损伤，使细胞活动渐趋异常。
二、细胞的死亡
1．细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。
2．细胞凋亡
(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)类型
(3)意义
3．细胞坏死：在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
同样是血细胞，为什么白细胞凋亡的速率比红细胞快得多？(必修1　P127“拓展应用”)
提示：白细胞的主要功能是吞噬病菌。
1．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。 (×)
提示：细胞的衰老和凋亡是生物体正常生命活动。
2．衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录。 (√)
3．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 (×)
提示：细胞凋亡是基因控制的。
4．细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。 (×)
提示：细胞凋亡对个体的生长发育是有利的。
5．细胞毒性T细胞裂解含有病毒的组织细胞的过程属于细胞凋亡。 (√)
6．衰老的细胞内所有酶的活性均降低。 (×)
提示：衰老的细胞内多种酶的活性降低，但不是所有酶的活性均降低。
1．细胞自噬是指在一定条件下，_________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用
2．老年人的白发与白化病患者白发的原因分别是_________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
提示：前者是由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；后者是细胞中控制合成酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶，细胞中缺少酪氨酸酶所致
细胞凋亡与细胞坏死过程的比较
比较 细胞凋亡 细胞坏死
机制 基因调控的细胞程序性死亡，主动进行(自杀性) 不利因素影响下细胞死亡，被动进行(他杀性)
诱因 生理性或轻微病理性刺激因子诱导发生，如生长因子缺乏 严重的病理性刺激因子诱导发生，如缺氧、感染、中毒
死亡范围 多为零散的单个细胞 多为聚集的大片细胞
形态特征 细胞皱缩，细胞膜及各细胞器膜完整，膜可发泡成芽，形成凋亡小体 细胞肿胀，细胞膜及各细胞器膜溶解破坏，溶酶体酶释放，细胞自溶
周围反应 不引起周围组织炎症反应和修复再生，但凋亡小体可被邻近细胞吞噬 引起周围组织炎症反应和修复再生
细胞凋亡时，内源性核酸酶被激活导致染色体DNA不同程度的断裂。用蓝细菌产生的毒素MC处理鲫鱼淋巴细胞，流式细胞仪检测结果如下图(检测时对细胞的处理会使断裂形成的小DNA片段释放到细胞外)。
与对照组相比，MC处理组低于30的核DNA增多，说明了什么问题？
提示：MC可能激活了内源性核酸酶的活性，造成核DNA不同程度的断裂。
考查细胞的衰老
1．(2022·山东济宁一模)自由基学说是一种细胞衰老假说。下列叙述错误的是(　　)
A．自由基攻击DNA时可能引起生物性状改变
B．自由基攻击酪氨酸酶时会使人患白化病
C．自由基通常是异常活泼的带电分子或基团
D．自由基攻击生物膜上的磷脂分子时会产生新的自由基
B　[自由基攻击DNA时，可能会引起碱基的替换、缺失，从而导致基因突变，因此可能会引起生物性状改变，A正确；白化病是遗传病，自由基攻击酪氨酸酶时，使酶的活性下降，黑色素合成量减少，但不会患白化病，B错误；我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基，C 正确；自由基攻击生物膜的磷脂分子时，产物同样是自由基，D正确。]
2．(2021·江苏新高考适应性测试)端粒学说认为端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短，导致细胞的衰老。端粒长度的维持与端粒酶活性有关，端粒酶以其携带的RNA为模板使端粒DNA延伸。下列叙述正确的是(　　)
A．每条染色体只有一个端粒
B．端粒酶中的RNA与核酶(有催化功能的RNA)作用相似
C．端粒的修复仅发生在细胞分裂中期
D．端粒酶在人体恶性肿瘤细胞中活性较高
D　[每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，即端粒，A错误；端粒酶中的RNA与核酶(有催化功能的RNA)作用不同，前者是逆转录的模板，后者起催化作用，B错误；端粒的修复仅发生在细胞分裂间期，C错误；随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸，在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常，由此可知，癌变的细胞在细胞分裂时端粒可能不会缩短，据此可推测，端粒酶在人体恶性肿瘤细胞中活性较高，D正确。]
考查细胞凋亡和细胞自噬
3．(2022·广东佛山质检)动物细胞的存活依赖外界信号，如果丧失存活信号，就会启动内部的凋亡程序。存活因子是一种常见的存活信号，其与细胞表面的受体结合后，启动细胞内部信号途径，抑制凋亡的发生，过程如图所示。据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．凋亡程序启动后细胞中的Bcl 2 mRNA量增加
B．Bcl 2蛋白要在蛋白激酶的促进下发挥作用
C．Bcl 2基因不仅仅存在于将要凋亡的动物细胞中
D．存活因子通过控制Bcl 2蛋白的合成来抑制细胞凋亡
A　[存活因子会促进Bcl 2基因的表达，会引起细胞内Bcl 2 mRNA量增多，凋亡程序启动后细胞中的Bcl 2 mRNA量会减少，A错误；由图可知，Bcl 2蛋白要在蛋白激酶的促进下发挥作用，抑制细胞凋亡，B正确；Bcl 2基因不仅仅存在于将要凋亡的动物细胞中，它存在于几乎所有的活细胞中，C正确；由图可知，存活因子通过调控Bcl 2基因的表达，抑制细胞凋亡，D正确。]
4．(2022·山师大附中检测)细胞自噬是真核细胞中，将自身衰老的细胞器及错误折叠的蛋白质等物质通过溶酶体降解的过程，如下图所示。下列关于细胞自噬的推断，错误的是(　　)
A．自噬体的形成与内质网、高尔基体等细胞器有关
B．细胞自噬与细胞凋亡无关
C．当细胞营养物质缺乏时，细胞自噬作用可能增强
D．错误折叠的蛋白质的最终水解产物可以留在细胞内再利用
B　[据题图分析，自噬前体来自内质网，溶酶体来源于高尔基体，故自噬体的形成可能与内质网、高尔基体等细胞器有关，A正确；细胞凋亡过程中伴随细胞器的衰老等过程，故与细胞自噬有关，B错误；细胞自噬可以将自身物质降解，为细胞提供物质和能量，当细胞营养物质缺乏时，细胞自噬作用可能增强，C正确；错误折叠的蛋白质通过细胞自噬被水解，产物是氨基酸，氨基酸可以留在细胞内再利用，D正确。]
　细胞凋亡与细胞自噬的比较
区别 细胞凋亡 细胞自噬
形态学方面 细胞膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体 形成双层膜的自噬泡，包裹胞质内的物质，然后与溶酶体融合消耗内容物
生理意义方面 凋亡是正常的细胞死亡途径，凋亡后细胞必定死亡 是细胞在高胁迫环境中的一种应急机制，旨在为自身提供营养或者降解错误折叠的蛋白质、衰老损伤的结构等，不一定引起细胞死亡
联系 有些激烈的细胞自噬，也能诱导细胞凋亡
细胞生命历程的综合性考查
5．(2021·广东选择考适应性测试)下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)
A．在植物发育过程中，导管的原始细胞经细胞伸长、细胞壁加厚等，最后形成了木质部导管。在该过程中发生了细胞凋亡
B．在高等植物胚的发育早期，出现了胚柄，胚发育后期胚柄逐渐退化。在该过程中主要发生了细胞衰老
C．在体外使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，使其不断生长和分裂，从而阻止细胞坏死
D．在损伤情况下，肝组织表现出明显的补充损伤死亡细胞的能力。肝组织自我更新功能依赖于细胞脱分化
A　[在植物发育过程中，导管的形成是导管原始细胞凋亡的结果，A正确；在高等植物胚的发育过程中，胚柄的退化是细胞凋亡的结果，B错误；在体外使用基因转移的方法，建立神经干细胞系，神经干细胞不断生长和分裂，阻止了细胞衰老和凋亡，C错误；肝组织的自我更新依赖于细胞的分裂、分化与凋亡，D错误。]
6．(2021·河北选择性考试)关于细胞生命历程的叙述，错误的是(　　)
A．细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质
B．清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老
C．紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一
D．已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性
A　[细胞凋亡过程中有与凋亡相关的基因的表达，即有相应蛋白质的合成，A叙述错误；细胞内的自由基增多会造成蛋白质及DNA的损伤，致使细胞衰老，因此清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老，B叙述正确；紫外线照射可能会导致DNA损伤，从而发生基因突变，是皮肤癌发生的原因之一，C叙述正确；已分化的动物体细胞由受精卵经有丝分裂而来，细胞核具有本物种全套的遗传物质，所以已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性，D叙述正确。]
1．核心概念
(1)(必修1 P119)细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
(2)(必修1 P121)细胞的全能性：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。
(3)(必修1 P121)干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
(4)(必修1 P126)细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。2．结论语句
(1)(必修1 P119)细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
(2)(必修1 P119)细胞分化的意义：①是生物个体发育的基础；②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
(3)(必修1 P126)在成熟的生物体中，细胞的自然更新，某些被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。
1．(2022·江苏选择性考试)下列关于细胞生命历程的叙述正确的是(　　)
A．胚胎干细胞为未分化细胞，不进行基因选择性表达
B．成人脑神经细胞衰老前后，代谢速率和增殖速率都由快变慢
C．刚出生不久的婴儿体内也会有许多细胞发生凋亡
D．只有癌细胞中能同时发现突变的原癌基因和抑癌基因
C　[胚胎干细胞为未分化细胞，但是也会进行基因的选择性表达，A错误；细胞衰老，会引起代谢速率变慢，但是如果一个细胞不再进行细胞增殖，但是还没有细胞衰老，那它的增殖速率在衰老前后就不会发生变化，B错误；细胞凋亡是生物体正常的生理现象，有利于个体的发育，刚出生不久的婴儿体内也会有许多细胞发生凋亡，C正确；原癌基因和抑癌基因同时发生突变，也不一定会发生细胞癌变，D错误。]
2．(2022·山东等级考)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
C　[由“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正确；自噬是在溶酶体(如动物)或液泡(如植物、酵母菌)中进行的，不在细胞核内，C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正确。]
3．(2022·湖北选择性考试)BMI1基因具有维持红系祖细胞分化为成熟红细胞的能力。体外培养实验表明，随着红系祖细胞分化为成熟红细胞，BMI1基因表达量迅速下降。在该基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍。根据以上研究结果，下列叙述错误的是(　　)
A．红系祖细胞可以无限增殖分化为成熟红细胞
B．BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖
C．该研究可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路
D．红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关
A　[红系祖细胞能分化为成熟红细胞，但不具有无限增殖的能力，A错误；BMI1基因过量表达的情况下，一段时间后成熟红细胞的数量是正常情况下的1012倍，推测BMI1基因的产物可能促进红系祖细胞的体外增殖和分化，B正确；若使BMI1基因过量表达，则可在短时间内获得大量成熟红细胞，可为解决临床医疗血源不足的问题提供思路，C正确；当红系祖细胞分化为成熟红细胞后，BMI1基因表达量迅速下降，若使该基因过量表达，则成熟红细胞的数量快速增加，可见红系祖细胞分化为成熟红细胞与BMI1基因表达量有关，D正确。]
(教师用书独具)
1．(2021·江苏选择性考试)下列关于人体细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)
A．组织细胞的更新包括细胞分裂、分化等过程
B．造血干细胞是胚胎发育过程中未分化的细胞
C．细胞分化使各种细胞的遗传物质发生改变
D．凋亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫
A　[人体内组织细胞的更新包括组织细胞的产生和凋亡，新组织细胞的形成需要经过细胞分裂、分化，A正确；造血干细胞是已分化的细胞，但仍能继续分化形成血细胞和淋巴细胞等，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不变，C错误；凋亡细胞被吞噬细胞清除属于非特异性免疫，D错误。]
2．(2021·北京等级考)为研究毒品海洛因的危害，将受孕7天的大鼠按下表随机分组进行实验，结果如下。
　　　处理 检测项目　　　 对照组 连续9天给予海洛因
低剂量组 中剂量组 高剂量组
活胚胎数/胚胎总数(%) 100 76 65 55
脑畸形胚胎数/活胚胎数(%) 0 33 55 79
脑中促凋亡蛋白Bax含量(μg·L-1) 6.7 7.5 10.0 12.5
以下分析不合理的是(　　)
A．低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育
B．海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡
C．对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡
D．结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险
C　[据表分析，低剂量组的脑畸形胚胎数/活胚胎数为33%，与对照组(0)相比明显升高，故低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育，A正确；Bax为脑中促凋亡蛋白，分析表格数据可知，与对照组相比，海洛因处理组的Bax含量升高，故海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡，B正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡，是一种正常的生理现象，且据表可知，对照组的Bax含量为6.7，故对照组胚胎的发育过程中也会出现细胞凋亡，C错误；据表格数据可知，海洛因处理组的活胚胎数降低，脑畸形胚胎数和脑细胞凋亡率均升高，故推测孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险，D正确。]
课时分层作业(十三)　细胞的分化、衰老和死亡
1．如图所示，哺乳动物机体中位于小肠绒毛基部的上皮细胞a不断增殖、分化，形成具吸收功能的细胞b后向上迁移，补充小肠绒毛顶端凋亡的细胞c。下列叙述错误的是(　　)
A．细胞a、b中基因的执行情况不同，但仍有相同的mRNA产生
B．细胞b 不具有细胞周期，但细胞核仍具有全能性
C．细胞c与细胞a 相比，核仁和细胞核体积都会增大
D．用3H标记细胞a的DNA后，置于普通培养液中培养，可观察到细胞a、b、c的更替过程
C　[细胞a、b的分化程度不同，基因执行情况不同，但仍有相同的mRNA产生，例如与呼吸有关的mRNA，A正确；细胞b不再进行连续的有丝分裂，因此没有细胞周期，但细胞核仍具有全能性，B正确；凋亡细胞c会发生核质收缩，核膜、核仁破碎，DNA降解等过程，C错误；细胞a可以不断增殖分化，用3H标记细胞a的DNA后，置于普通培养液中培养，可观察到细胞a、b、c的更替过程，D正确。]
2．(2022·海南等级考)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
B　[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。]
3．(2022·河北石家庄一模)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．细胞凋亡不利于维持内环境的稳定
B．被病毒感染的细胞发生凋亡不受基因控制
C．抑制PKR的激活，有利于机体清除病毒
D．PKR激活剂可作为抗病毒药物加以研究
D　[由题意分析可知，细胞凋亡有利于内环境的稳定，A错误；细胞凋亡受基因控制，因此被病毒感染的细胞发生细胞凋亡受基因控制，B错误；由题意可知，激活PKR有利于机体清除病毒，因此，抑制PKR的激活，不利于机体清除病毒，C错误；由题意可知，激活PKR能够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。]
4．(2022·安徽合肥质检)细胞自噬是指在一定条件下，细胞内受损或功能退化的细胞结构等被包被成囊泡，与溶酶体融合后，被降解再利用。此外，处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量。下列有关叙述错误的是(　　)
A．细胞自噬有利于维持细胞内部环境的相对稳定
B．处于营养充足条件下的细胞不会发生细胞自噬
C．侵入细胞内的微生物可能通过细胞自噬被清除
D．通过溶酶体可将蛋白质降解为氨基酸再次利用
B　[在细胞受到损伤或细胞衰老时，通过细胞自噬可将损伤或衰老的细胞分解，进而保持细胞内部环境的稳定，A正确；处于营养充足条件下的细胞也会发生细胞器的衰老、损伤等，通过细胞自噬作用将它们清除，B错误；微生物侵入人体细胞后，溶酶体释放水解酶并将微生物分解，即侵入细胞内的微生物可能通过细胞自噬被清除，C正确；在溶酶体水解酶的作用下，自噬作用可将蛋白质分解为氨基酸，D正确。]
5．(2022·广东深圳检测)研究表明，线粒体上的PT孔和细胞凋亡直接相关，促凋亡因子能通过诱导线粒体上PT孔的开放，导致线粒体膜电位丧失，促使细胞色素c和凋亡诱导因子进入细胞质基质中，诱导凋亡基因的表达，促使细胞凋亡，据此推测，下列说法中不正确的是(　　)
A．线粒体上的PT孔是某些离子进出线粒体的通道
B．癌细胞不会发生细胞凋亡的原因可能是凋亡基因没有表达
C．红细胞没有线粒体，其凋亡过程和线粒体无关
D．烧伤的皮肤细胞不通过诱导形成PT孔使细胞死亡
C　[促凋亡因子能通过诱导线粒体上PT孔的开放，导致线粒体膜电位丧失，而膜电位与离子的进出有关，因此线粒体上的PT孔是某些离子进出线粒体的通道，A正确；癌细胞也具有凋亡基因，癌细胞不发生细胞凋亡的原因是凋亡基因没有表达，B正确；哺乳动物成熟的红细胞没有线粒体，其凋亡过程和线粒体无关，C错误；PT孔和细胞凋亡直接相关，而烧伤的皮肤细胞的死亡属于细胞坏死，不能通过诱导形成PT孔使细胞死亡，D正确。]
6．(2021·湖南招生适应性测试)多细胞生物个体发育过程中，细胞增殖与分化相伴随。下列叙述正确的是(　　)
A．肝细胞和肌细胞的形态、核DNA序列和生理功能均存在差异
B．体细胞克隆猴实验说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
C．白血病患者血液中出现大量红细胞异常增殖，可通过骨髓移植治疗
D．人体中大多数乳腺细胞仍然具有分裂和分化能力
B　[肝细胞和肌细胞是经细胞分裂和分化形成的，它们的形态、生理功能均存在差异，但核DNA序列相同，A错误；体细胞克隆猴实验说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，B正确；白血病患者血液中出现大量异常白细胞，可通过骨髓移植治疗，C错误；人体中大多数乳腺细胞是高度分化的细胞，已失去分裂和分化能力，D错误。]
7．(2022·山东滕州二中质量检测)每条染色体的两个末端DNA片段称为端粒，体细胞的每次分裂，都会使端粒缩短一截，随着端粒缩短、消失，细胞将失去分裂能力。人的端粒酶结构及其催化修复端粒DNA的过程如图所示，端粒酶通过修复端粒DNA从而维持端粒长度，控制该酶的基因在癌细胞等细胞中有不同程度的表达。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．端粒酶是RNA和蛋白质的复合体
B．端粒酶修复端粒DNA过程的实质是逆转录
C．癌细胞的端粒酶活性比失去增殖能力的细胞的低
D．图示端粒酶能够延长的重复序列为TTAGGG
C　[据题图分析可知，端粒酶由RNA和蛋白质组成，是RNA和蛋白质的复合体，A正确；据题图分析可知，端粒酶修复端粒DNA的过程是以端粒酶的RNA为模板合成DNA的过程，其实质是逆转录，B正确；癌细胞能够无限增殖，其端粒酶活性比失去增殖能力的细胞的高，C错误；分析题图中延伸的端粒DNA上的碱基序列和端粒酶RNA上的碱基序列(AAUCCCAAU)可知，图示端粒酶能够延长的重复序列为TTAGGG，D正确。]
8．(2023·广东深圳检测)为分析不同温度下牡丹花瓣衰老的细胞机制及生理原因，科学家以牡丹花为材料，研究25 ℃±1 ℃[室温，对照组(CK)]、2 ℃、4 ℃和8 ℃处理对花瓣寿命的影响，结果如图。下列叙述错误的是(　　)
A．细胞正常的生理活动依赖于细胞核的完整性，其形态可反映植物细胞衰老程度
B．实验结果表明，低温对花瓣细胞核正常率有影响
C．4 ℃时花瓣细胞核正常率下降缓慢，该温度是牡丹花保存的最适温度
D．低温处理可能减缓自由基对花瓣细胞核的侵蚀，延长花瓣寿命
C　[细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，细胞正常的生理活动依赖于细胞核的完整性，其形态可反映植物细胞的衰老程度，A正确；据图可知，与对照组(室温，25 ℃±1 ℃)相比，低温处理下的细胞正常率变化情况不同，故推测低温对花瓣细胞核正常率有影响，B正确；与其他温度处理相比，4 ℃时花瓣细胞核正常率下降缓慢，但不能得出该温度是牡丹花保存的最适温度的结论，应缩小温度范围进行重复实验最终得出结论，C错误；自由基学说认为细胞衰老是自由基对细胞成分的有害进攻造成的，结合图示实验结论可知，低温处理可能减缓自由基对花瓣细胞核的侵蚀，延长花瓣寿命，D正确。]
9．细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制。细胞面临代谢压力时， 可通过降解自身大分子物质或细胞器为生存提供能量。下图1、图2表示酵母细胞自噬的信号调控过程，其中AKT和mTor是抑制酵母细胞凋亡和自噬的两种关键蛋白激酶。请回答下列问题：
　
图1　　　　　　　　　　图2
(1)与细胞自噬有关的细胞器主要是________，该细胞器的主要功能是________
_____________________________________________________________________。
(2)据图1所示，当营养物质充足时，胰岛素与特异性受体结合，激活AKT来抑制凋亡，激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞，并且进一步促进____________________，另一方面可激活mTor，从而抑制______________。
(3)细胞凋亡是指__________________________________。
(4)据图2所示，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞会启动细胞自噬过程，其意义是__________________________________；如果上述过程无法满足细胞代谢需要，酵母细胞则启动细胞凋亡程序。
(5)总结细胞自噬和细胞凋亡的共同点：___________________________________
_____________________________________________________________________
(答出两点即可)。
[解析]　(1)由“细胞自噬是指细胞通过降解自身结构或物质使细胞存活的自我保护机制”可知，与细胞自噬有关的细胞器主要是溶酶体。溶酶体的主要功能是分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌。(2)分析图1可知：当营养物质充足时，胰岛素与特异性受体结合，激活AKT来抑制凋亡，激活的该酶一方面可促进葡萄糖进入细胞，并且进一步促进葡萄糖分解生成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP，另一方面可激活mTor，从而抑制细胞自噬的发生。(3)细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。(4)据图2所示，当环境中营养物质或胰岛素缺乏时，mTor失活，酵母细胞会启动细胞自噬过程，其意义是为细胞生命活动提供ATP(能量)。(5)细胞自噬和细胞凋亡的共同点：都受基因控制；都贯穿于正常细胞生长发育的全过程；都在细胞生命活动过程中发挥积极作用。
[答案]　(1)溶酶体　分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌　(2)葡萄糖分解成的丙酮酸和[H]进入线粒体产生大量ATP　细胞自噬的发生　(3)由基因所决定的细胞自动结束生命的过程　(4)为细胞生命活动提供ATP(能量)
(5)都受基因控制；都贯穿于正常细胞生长发育的全过程；都在细胞生命活动过程中发挥积极作用
10．(2023·辽宁名校联考)细胞增殖是细胞重要的生命活动，现已发现调控细胞周期的一系列基因，以及相关的酶及蛋白质，这些发现对肿瘤研究等领域产生了重大影响。科研人员通过细胞实验和动物实验的方法揭示了miR 34a(某种病毒表达的一种RNA)对结肠癌的影响。如图1、图2是对实验结果的记录及相关分析。根据题意回答下列问题：
图1
右上象限与右下象限之和代表凋亡细胞所占百分比
图2
图3
(1)肿瘤细胞具有无限增殖的能力，通常比健康细胞的细胞周期________(填“长”或“短”)。据图1、图2可知，实验组的细胞增殖能力________(填“低于”或“高于”)对照组，细胞凋亡率________(填“低于”或“高于”)对照组，说明miR 34a能________(填“促进”或“抑制”)细胞增殖，________(填“促进”或“抑制”)细胞凋亡。
(2)细胞凋亡是细胞的________死亡。图3为细胞凋亡过程的部分示意图，推测miR 34a________(填“促进”或“抑制”)Bcl 2基因的表达，从而促进细胞凋亡。miR 34a是一种非编码蛋白单链小分子RNA，推测其在该过程中发挥作用的机制：_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)请根据题意提出一种治疗结肠癌的思路：_______________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)肿瘤细胞在适宜条件下可以无限增殖，其比健康细胞的增殖速度快，故细胞周期短；从图1、图2中可知，实验组增殖能力低于对照组，细胞凋亡率高于对照组，说明miR 34a能抑制细胞增殖，促进细胞凋亡。
(2)细胞凋亡是由基因决定的，是细胞的程序性死亡；由图3可知，Bcl 2蛋白可抑制细胞凋亡，故miR 34a抑制Bcl 2基因的表达，从而促进细胞凋亡；miR 34a是一种非编码蛋白单链小分子RNA，不能编码蛋白质，推测可能是通过与Bcl 2蛋白基因的mRNA结合，阻碍翻译过程。
(3)用能够表达miR 34a的病毒感染结肠癌细胞，让miR 34a发挥作用，抑制结肠癌细胞增殖，从而促进结肠癌细胞凋亡。
[答案]　(1)短　低于　高于　抑制　促进 (2)程序性　抑制　miR 34a与Bcl 2蛋白基因的mRNA通过碱基互补配对结合，抑制其翻译过程　(3)用表达miR 34a的病毒感染结肠癌细胞
11．(2022·重庆育才中学一模)如图表示人体红细胞成熟经历的几个过程及各个阶段的细胞特点，下列叙述正确的是(　　)
A．造血干细胞和网织红细胞均具有细胞周期
B．网织红细胞的原癌基因和抑癌基因突变导致白血病
C．过程③在脱去细胞核的同时还排出核糖体等细胞器
D．成熟红细胞的凋亡由基因控制，其凋亡基因在④之前已表达
D　[只有连续进行有丝分裂的细胞才具有细胞周期，网织红细胞不具有细胞周期，A错误；白血病是一类造血干细胞恶性克隆性疾病，造血干细胞的原癌基因和抑癌基因突变可导致白血病，网织红细胞无细胞核，不存在原癌基因和抑癌基因，B错误；据图分析可知，过程③在脱去细胞核后，形成的网织红细胞能进行蛋白质的合成，说明过程③没有排出核糖体等细胞器，C错误；成熟红细胞的凋亡由基因控制，其凋亡基因在④之前已表达，D正确。]
12．(2022·华中师大一附中检测)研究发现，秀丽隐杆线虫在发育成熟的过程中，有131个细胞通过细胞凋亡的方式被去除，使得成虫体内总共有959个细胞，这一凋亡过程受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。下图显示了四种基因的表达产物EGL 1、CED 3、CED 4、CED 9精细控制着细胞凋亡的启动。下列相关说法正确的是(　　)
注： “－”表示抑制，“＋”表示促进。
A．上述细胞凋亡是只由四种基因调控并通过特定程序诱导的细胞死亡
B．正常情况下，发生凋亡的细胞内EGL 1、CED 3等的含量会增加
C．用某种药物来抑制CED 9基因的表达，细胞凋亡过程可能会减慢
D．在严重病理性刺激下，细胞正常代谢中断也可能会引起细胞凋亡
B　[由图示可知，题述细胞凋亡不只是由四种基因调控并通过特定程序诱导的细胞死亡，A错误；图中显示EGL 1的存在解除了CED 9对CED 4的抑制作用，进而促进了CED 3的生成，促进了细胞凋亡，即细胞内EGL 1、CED 3等的含量增加会激发细胞凋亡过程，B正确；用某种药物来抑制CED 9基因的表达，则CED 9对CED 4的抑制作用减弱，进而促进了CED 3的生成，促进了细胞凋亡，因而细胞凋亡过程可能会加速，C错误；在严重病理性刺激下，细胞正常代谢中断引起的细胞死亡是不正常的死亡，对机体有害，不属于细胞凋亡，D错误。]
13．(2023·广东广州联考)研究发现，内皮素能促进黑色素细胞的增殖，从而促进黑色素的产生，使黑色素急剧增加；内皮素拮抗剂可以竞争黑色素细胞膜上的受体，使内皮素失去作用，消除内皮素所带来的负面影响。这为美白祛斑产品的开发提供了一种新的思路。下列相关叙述正确的是(　　)
A．黑色素细胞内黑色素积累增多，进而出现皮肤色斑和老年斑
B．内皮素对黑色素细胞的调节作用体现了细胞膜信息交流的功能
C．内皮素拮抗剂与受体结合后，也能促进黑色素细胞产生黑色素
D．控制内皮素、内皮素受体的基因只在黑色素细胞中选择性表达
B　[皮肤上会长出“老年斑”主要与衰老细胞中的褐色素积累有关，A错误；内皮素只有与细胞膜上相应的受体结合后才能发挥作用，细胞膜上的受体识别相应的信号分子并与相应的信号分子结合从而完成信息传递的过程，属于细胞膜的信息交流功能，B正确；内皮素拮抗剂可以竞争黑色素细胞膜上的受体，使内皮素失去作用，内皮素能促进黑色素细胞的增殖，从而促进黑色素的产生，故内皮素拮抗剂抑制黑色素的产生，C错误；控制内皮素受体的基因只在黑色素细胞中选择性表达，但控制内皮素的基因在相应的内分泌细胞中选择性表达，D错误。]
14．(2022·山东潍坊一模)线粒体对缺氧敏感，高海拔低氧可引起线粒体氧化应激平衡失调，严重低氧可导致细胞死亡。研究人员以雄性健康大鼠为材料，采用低压舱模拟不同海拔低氧的方法研究低氧环境下细胞的适应性功能改变。
(1)大鼠有氧呼吸过程中，O2在____________(填写具体场所)参与反应，该阶段释放出的能量将转化为________________________。
(2)当细胞中O2含量低时，受损线粒体代谢中会产生更多的活性氧等自由基，自由基对细胞的损害主要表现在__________________________________________
_____________________________________________________________________
(至少答出两个方面)。
(3)将大鼠细胞分别用常氧(甲)、适度低氧(乙)和严重低氧(丙)处理24 h后，三类细胞受损线粒体的自噬情况如图1所示；三类细胞经3 甲基腺嘌呤(自噬抑制剂)处理相同时间后细胞内活性氧含量情况如图2所示。
图1
图2
①受损线粒体可经自噬途径被细胞中的________(结构)降解，激烈的自噬可能诱导细胞发生____________现象。
②综合分析图1、图2结果，可推测适度低氧能___________________________
_____________________________________________________________________。
(4)模拟实验发现，大鼠暴露到5 000～7 000米海拔10天，心肌细胞中线粒体的DNA和RNA合成显著增加。请从线粒体的角度推测低氧下心肌细胞内发生的适应性改变有哪些？___________________________(答出两条)。
[解析]　(1)在人体细胞呼吸过程中，O2参与有氧呼吸的第三阶段，其场所是线粒体内膜；在有氧呼吸第三阶段，释放出的能量将转化为热能(大部分)和ATP中的化学能(少部分)。
(2)细胞代谢过程中会产生自由基，其攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基，这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，损伤生物膜结构与功能；此外，自由基还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性降低，导致细胞衰老。
(3)①溶酶体是细胞的“消化车间”，内部含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞器，损伤的线粒体可通过线粒体自噬途径，被细胞中的溶酶体降解；激烈的细胞自噬可能诱导细胞发生细胞凋亡现象。
②分析图1可知，与甲组(常氧)和丙组(严重低氧)相比，乙组(适度低氧)细胞内线粒体自噬情况相对值最高；分析图2可知，用自噬抑制剂处理后，各组的活性氧含量均有所升高，且乙组与对照组活性氧的差值最大，故可推测适度低氧可促进受损线粒体自噬，使细胞的活性氧减少。
(4)综合上述信息可知，大鼠暴露到5 000～7 000米海拔10天，低氧条件下心肌细胞中线粒体的DNA和RNA合成显著增加，推测低氧可能促进相关基因的表达，导致线粒体数目增加，线粒体中与有氧呼吸相关的酶数量增加，以适应低氧环境。
[答案]　(1)线粒体内膜　热能和ATP中的化学能　(2)攻击生物膜，损伤生物膜结构与功能；攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性降低　(3)溶酶体　细胞凋亡　促进受损线粒体自噬，使细胞的活性氧减少　(4)线粒体数目增加；线粒体中有氧呼吸酶数量增加