第2讲 细胞的分化、衰老、死亡和癌变
聚焦新课标：2.3细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程。
基础自查·明晰考位
纵引横连——建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
边角扫描——全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传。(必修1 P118“问题探讨”)( )
2．细胞分化是一种持久性的变化，一般来说是不可逆的。(必修1 P119正文)( )
3．细胞分化是生物个体发育的基础。(必修1 P119正文)( )
4．同一个体中，各种细胞具有完全相同的遗传信息，因此，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况也完全相同。(必修1 P119正文)( )
5．受精卵没有分化，故受精卵没有全能性。(必修1 P121正文)( )
6．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。(必修1 P124正文)( )
7．对于生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
(必修1 P124正文)( )
8．老年人头发变白，皮肤长出“老年斑”是细胞内色素积累的结果。(必修1 P124正文)( )
9．细胞坏死受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。
(必修1 P126正文)( )
10．有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。(必修1 P126正文)( )
11．从基因角度分析，结肠癌发生的原因是单个的原癌基因或抑癌基因发生了突变。(必修2 P82“思考·讨论”)( )
考点梳理·整合突破
整合考点7 “生命有序”的细胞历程
任务驱动
任务1 明确细胞分化的机理和结果
(1)细胞分化的机理：
(2)细胞分化的“变”与“不变”：
①不变
②改变
任务2 巧记衰老细胞的特征
任务3 区别细胞凋亡和细胞坏死
任务4 把握细胞癌变的“5”个常考点
(1)实质：__________________________________________________________________。
(2)特征：①无限增殖；②形态、结构改变；③细胞膜表面糖蛋白减少，黏着性降低，易分散和转移。
(3)原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达导致相应蛋白质活性过强，可能引起细胞癌变。
(4)抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，这类基因一旦突变导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也能引起细胞癌变。
(5)遗传物质：发生变化；而细胞分裂、分化、衰老、凋亡时一般不发生变化。
任务5 辨析细胞分裂、分化、衰老、凋亡和癌变的关系
(1)细胞的分裂、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命历程，而癌变则是细胞畸形分化的结果。
①细胞分裂是生物生长、发育、繁殖和遗传的基础，是细胞分化的基础。
②细胞分化是生物个体发育的细胞学基础，仅有细胞分裂而没有细胞分化，生物体不能进行正常的生长发育，通过细胞分化，多细胞生物才可形成不同的组织和器官。
(2)有丝分裂、细胞分化一般不改变细胞的遗传物质；而减数分裂过程中易发生基因重组、基因突变，都会导致遗传物质发生改变。
【易错警示】
有关细胞癌变、衰老、凋亡的5个易错易混点
(1)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中，并非只存在于癌细胞中，只不过在癌细胞中两种基因已发生突变或过量表达。
(2)细胞的癌变是细胞畸形分化的结果，对机体有害。
(3)个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在多细胞生物的幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中也有新产生的细胞，但细胞总体衰老会导致个体的衰老。
(4)细胞凋亡对机体的正常发育是有利的，细胞坏死对机体有害。
(5)细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·海南卷]某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是( )
A．营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制
B．获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C．XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化
D．若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育
2．[2023·山东卷]研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是( )
A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的
B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡
C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化
D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化
3．[2023·湖南卷]基因Bax和Bcl 2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达，研究其对细胞凋亡的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是( )
A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控
B．TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡
C．TRPM7基因可能通过促进Bcl 2基因的表达来抑制细胞凋亡
D．可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症
4．[2023·海南卷]根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞，可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚，细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是( )
A．根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质
B．物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多
C．根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量
D．物质A引起的根边缘细胞凋亡，是该植物在胚发育时期基因表达的结果
5．[2023·天津卷]在肌神经细胞发育过程中，肌肉细胞需要释放一种蛋白质，其进入肌神经细胞后，促进其发育以及与肌肉细胞的联系。如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡。下列说法错误的是( )
A．这种蛋白质是一种神经递质
B．肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触
C．凋亡是细胞自主控制的一种程序性死亡
D．蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
6.(必修1 P120“思考·讨论”节选)将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
7．(必修1 P124“正文”拓展)老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人的体内有没有衰老的细胞？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
8．(教材必修1 P126“相关信息”改编)：正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是很少的，对吗？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
模拟预测·题组集训
题组预测一 细胞生命历程的综合考查
1．[2023·陕西省渭南市高三一模]下列有关细胞生命历程的叙述，错误的是( )
A．造血干细胞分化成淋巴细胞后遗传物质不变
B．细胞毒性T细胞使靶细胞裂解死亡属于细胞凋亡
C．衰老细胞的色素积累，会妨碍细胞内物质的交流和传递
D．细胞癌变是原癌基因和抑癌基因选择性表达的结果
2．[2023·山东济宁三模]研究表明线粒体上的PT孔和细胞凋亡直接相关，促凋亡因素通过诱导线粒体上PT孔的开放，导致线粒体膜电位丧失，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。下列叙述正确的是( )
A．人体细胞的凋亡均与线粒体有关
B．癌细胞内的凋亡基因通常不表达
C．脑卒中患者损伤的神经细胞通过诱导PT孔开放使细胞死亡
D．同一个体的未凋亡细胞和凋亡细胞中的核酸相同，蛋白质存在差异
题组预测二 基于学科核心素养的长句应答类专训
3．[2023·广东省佛山市高三检测]肝癌是全球发病率最高的十大癌症之一。有研究表明P基因(表达的蛋白质促进细胞凋亡)与肝癌的发生密切相关。我国研究人员发现肝癌细胞(HG2)和正常肝细胞中的P基因存在差异，如图所示。为了探究药物A的治疗作用，他们用含不同浓度药物A的培养液培养HG2，检测细胞的凋亡情况，结果如表所示。
注：启动子为RNA聚合酶识别和结合部位。
表 药物A对HG2细胞凋亡的影响情况
处理时间/d 对照组 药物A浓度(μmol/L)
1 5 10
1 4.2 5.8 7.8 6.0
2 5.3 8.9 15.4 11.2
3 6.3 19.2 30.4 25.6
4 6.5 15.4 19.5 17.3
5 4.4 12.1 15.3 13.5
注：表中数值越大，表示凋亡率越高。
回答下列问题：
(1)P基因属于 (填“原癌基因”或“抑癌基因”)。由图推测，正常肝细胞转变为HG2细胞的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)表中对照组的处理是 。据表中数据分析，药物A的作用效果与 有关。
(3)为进一步研究药物A影响HG2细胞凋亡的作用机制，研究人员对细胞中P基因启动子区域甲基化水平进行检测。结合表中数据，你认为选择处理时间为 天的细胞进行检测最合适，各组细胞P基因启动子区域甲基化水平对比结果为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
专题拓展·素养落地7 细胞的生命历程的相关拓展
知识拓展
一、细胞分化的影响因素
1．细胞质的诱导
受精卵卵裂产生的子细胞内的遗传物质是相同的，但细胞质组分并不完全相同。卵裂使不同细胞质组分分别进入各卵裂细胞，其中就有特殊的物质组分。受精卵在数次卵裂后，这些特殊物质组分一次次地重新改组并分配到不同的细胞中，从而影响细胞分化。
2．细胞之间相互影响
多细胞生物的细胞之间存在相互协调的关系，这种相互关系对细胞分化也有重要影响。动物在一定的胚胎发育时期，一部分细胞影响相邻细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导或分化诱导。能对其他细胞分化起诱导作用的细胞称为诱导者或组织者。科学家用蝾螈胚胎进行的移植实验也证实了这一点(如图)。
二、细胞凋亡的过程
细胞凋亡的过程分为三个阶段：凋亡起始、凋亡小体的形成和吞噬(如图)。
凋亡起始：细胞皱缩，核糖体逐渐与内质网分离，内质网囊腔膨胀，逐渐与质膜融合，核内染色质固缩。
凋亡小体的形成：细胞中染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器聚集在一起，被反折的细胞质膜包裹，形成球形的结构，称为凋亡小体。
吞噬：凋亡细胞的质膜性质发生改变，如表面糖基发生改变，可以被巨噬细胞表面的凝集素识别，最后凋亡小体被邻近的细胞或巨噬细胞吞噬。
专项提升
1.[2023·山东青岛三模]端粒是染色体末端的一小段DNA－蛋白质复合体。端粒DNA序列随着细胞分裂次数增加而逐渐缩短后，端粒内侧正常基因的DNA序列会受损伤，导致细胞衰老。端粒酶能以自身RNA为模板修复端粒，其活性在正常细胞中被抑制，在肿瘤细胞中被激活。研究芪莲舒痞颗粒(QLSP)对胃炎模型鼠胃黏膜细胞端粒酶活性的影响，结果如图。下列说法正确的是( )
A．端粒严重缩短后，可能引起细胞核体积变小、染色质收缩
B．同正常鼠相比胃炎模型鼠的黏膜细胞更易癌变，较高浓度的QLSP使端粒酶活性降低
C．端粒酶的功能类似于逆转录酶，肿瘤细胞的无限增殖可能与端粒酶的低活性有关
D．大肠杆菌端粒随分裂次数增加逐渐缩短，增殖能力减弱
2．[2023·福建省泉州市高三质量检测]细胞自噬是一种细胞自我保护机制。在自噬过程中，LC3 Ⅰ蛋白去掉一小段多肽转变为LC3 Ⅱ蛋白，LC3 Ⅱ能使自噬体被溶酶体识别并融合，受损的线粒体可经该过程被降解。某研究小组将生理状况相同的大鼠随机分为对照组、中等强度运动组和大强度运动组，训练一段时间后，测量各组大鼠心肌细胞中LC3 Ⅰ和LC3 Ⅱ的相对含量，结果如下表所示。下列相关叙述错误的是( )
A．LC3 Ⅰ与LC3 Ⅱ含量比值与运动强度呈正相关
B．线粒体的更新速度与运动强度呈正相关
C．LC3 Ⅱ在自噬作用过程中起信息传递的作用
D．细胞通过自噬作用维持其内部环境的稳定
3．[2023·江苏省无锡高三月考]在生殖系细胞和癌细胞中存在端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体)，能够将变短的DNA末端重新加长(端粒酶作用机理如图所示)。下列相关叙述正确的是( )
A．端粒中“AAUCCCAAU”序列有利于保护正常基因序列不受损伤
B．人体其他体细胞分裂次数有限的原因是不含编码端粒酶的基因
C．人体成熟生殖细胞中的端粒酶可保证其正常的细胞周期
D．端粒酶通过催化底物之间形成磷酸二酯键从而延长变短的DNA链
第2讲 细胞的分化、衰老、死亡和癌变
纵引横连——建网络
①基因的选择性表达 ②稳定性 ③全套遗传物质 ④完整有机体或分化成其他各种细胞 ⑤无限增殖 ⑥色素 ⑦细胞膜 ⑧基因控制的细胞编程性死亡
边角扫描——全面清
1．× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.√ 9.×
10．√ 11.×
整合考点7
任务驱动
任务1 (1)相同的核DNA 不同的mRNA 蛋白质 (2)①DNA tRNA rRNA ②mRNA 蛋白质
任务4 (1)原癌基因突变或过量表达、抑癌基因突变
过程评价
1．解析：营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制，A错误；XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体，因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，B正确；XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程中细胞的功能发生了特化，因而发生了细胞分化，C正确；若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法，获得有功能的卵母细胞，进而用于繁育，实现濒危物种的保护，D正确。
答案：A
2．解析：蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡”，说明了蛋白酶L基因影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。
答案：B
3．解析：细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常的生命活动，都受遗传信息的调控，A正确；据题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组的TRPM7基因表达量下降，Bax基因表达量增加，细胞凋亡率增加，由此可以得出，TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡，B正确；siRNA干扰TRPM7基因实验组细胞凋亡率高，Bcl-2基因表达量降低，而Bcl-2基因抑制细胞凋亡，故TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡，C正确；由题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组，Bax基因表达量增加，Bcl-2基因表达量减少，细胞凋亡率增加，所以可以通过抑制癌细胞中TRPM7基因表达来治疗相关癌症，D错误。
答案：D
4．解析：根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”，说明边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质，A正确；根据题干信息“物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚”，说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多，B正确；细胞通过自噬，分解部分细胞中的物质和结构，获得维持生存所需的物质和能量，C正确；物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的，不是在胚发育时期基因表达的结果，D错误。
答案：D
5．解析：分析题意可知，该蛋白质进入肌神经细胞后，会促进其发育以及与肌肉细胞的联系，而神经递质需要与突触后膜的受体结合后起作用，不进入细胞，故这种蛋白质不是神经递质，A错误；肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触，两者之间通过神经递质传递信息，B正确；凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种程序性死亡，C正确；结合题意，如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡，故蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡，D正确。
答案：A
6．答案：将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体；与资料1中的实验相比，资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
7．答案：老年人体内仍会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子、造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老形成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。
8．答案：不对，正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。健康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。
模拟预测·题组集训
1．解析：细胞分化的实质是基因选择性表达，细胞遗传物质不变，故造血干细胞分化成淋巴细胞后遗传物质不变，A正确；细胞毒性T细胞使靶细胞裂解死亡的过程受到基因控制，对机体维持正常生命活动有积极意义，属于细胞凋亡，B正确；衰老细胞内的色素积累，会妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞的正常生理过程，C正确；细胞癌变是原癌基因突变或过量表达和抑癌基因突变的结果，D错误。
答案：D
2．解析：有些人体细胞凋亡与线粒体无关，如人体的成熟红细胞没有线粒体，A错误；癌细胞具有不死性，故癌细胞内的凋亡基因通常不表达，B正确；脑卒中患者损伤的神经细胞的死亡属于细胞坏死，C错误；核酸包括DNA和RNA，同一个体的未凋亡细胞和凋亡细胞基因表达有差异，故这两种细胞中RNA和蛋白质均有差异，D错误。
答案：B
3．解析：(1)P基因的启动子被高度甲基化导致P基因不能表达，最终形成了肝癌细胞，说明P基因是抑癌基因，所以正常肝细胞转变为HG2细胞是P基因的启动子被高度甲基化导致P基因不能表达而导致的。(2)为了排除其他因素的干扰，对照组应该用不含药物的培养液培养HG2。据表中数据分析，药物A可诱导P基因的表达促进细胞凋亡。(3)据表中每组的数据可知，第3天的细胞凋亡率最高，则选择处理时间为3天的细胞进行检测最合适，对比同一天的实验数据可知，药物A的浓度为5 μmol/L时凋亡率最高，对照组凋亡率最低，凋亡率与细胞P基因启动子区域甲基化程度越高则P基因的表达量越低，则细胞P基因启动子区域甲基化水平为：对照组＞1 μmol/L药物A组＞10 μmol/L药物A组＞5 μmol/L药物A组。
答案：(1)抑癌基因 P基因的表达量减少
(2)用不含药物的培养液培养HG2 P基因的表达
(3)3 对照组＞1 μmol/L药物A组＞10 μmol/L药物A组＞5 μmol/L药物A组
专题拓展·素养落地⑦
专项提升
1．解析：端粒严重缩短后，导致细胞衰老，可能引起细胞核体积变大、染色质收缩，A错误；由柱形图可知，胃炎模型鼠的黏膜细胞端粒酶阴性最少，黏膜细胞最易癌变，较高浓度的QLSP端粒酶阴性较低，说明使端粒酶活性降低，B正确；端粒酶的功能类似于逆转录酶，肿瘤细胞的无限增殖可能与端粒酶活性增加有关C错误；端粒是染色体末端的一小段DNA—蛋白质复合体，而大肠杆菌是原核生物，没有染色体，所以没有端粒，D错误。
答案：B
2．解析：据图可知，运动强度越大LC3-Ⅰ的含量越少，LC3-Ⅱ的含量越多，则LC3-Ⅰ与LC3-Ⅱ含量比值与运动强度呈负相关，A错误；LC3-Ⅱ能使自噬体被溶酶体识别并融合，受损的线粒体可经该过程被降解，小鼠运动强度越大LC3-Ⅱ的含量越多，则说明线粒体的更新速度与运动强度呈正相关，B正确；LC3-Ⅱ蛋白可调节细胞自噬，说明LC3-Ⅱ蛋白在自噬作用过程中起信息传递的作用，C正确；细胞通过自噬作用可清除受损的细胞器(如线粒体)，从而维持细胞内部环境的稳定，D正确。
答案：A
3．解析：端粒是真核生物染色体两端的一段非编码DNA重复序列，不含碱基U，端粒中“TTAGGG”重复序列有利于保护正常基因序列，A错误；体细胞不能无限分裂的原因是控制端粒酶合成的基因没有表达，不能形成端粒酶，体细胞中含端粒酶基因，B错误；端粒学说认为人体细胞衰老的原因是染色体DNA会随着复制次数增加而逐渐缩短有关，人体成熟生殖细胞不能进行分裂，C错误；端粒酶由RNA和蛋白质构成，能够利用自身RNA为模板，使端粒末端的DNA重复序列得以延长，使端粒保持一定长度，则端粒酶可以连接两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键从而延长变短的DNA链，D正确。
答案：D(共45张PPT)
第2讲 细胞的分化、衰老、死亡和癌变
纵引横连——建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
基因的选择性表达
稳定性
全套遗传物质
完整有机体或分化成其他各种细胞
无限增殖
色素
细胞膜
基因控制的细胞编程性死亡
边角扫描——全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．骨髓移植可以改变血型或影响下一代的遗传。(必修1 P118“问题探讨”)( )
2．细胞分化是一种持久性的变化，一般来说是不可逆的。(必修1 P119正文)( )
3．细胞分化是生物个体发育的基础。(必修1 P119正文)( )
4．同一个体中，各种细胞具有完全相同的遗传信息，因此，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况也完全相同。(必修1 P119正文)( )
5．受精卵没有分化，故受精卵没有全能性。(必修1 P121正文)( )
6．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。(必修1 P124正文)( )
×
√
√
×
×
√
7．对于生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。(必修1 P124正文)( )
8．老年人头发变白，皮肤长出“老年斑”是细胞内色素积累的结果。(必修1 P124正文)( )
9．细胞坏死受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。(必修1 P126正文)( )
10．有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。(必修1 P126正文)( )
11．从基因角度分析，结肠癌发生的原因是单个的原癌基因或抑癌基因发生了突变。(必修2 P82“思考·讨论”)( )
×
√
×
√
×
整合考点7 “生命有序”的细胞历程
任务驱动
任务1 明确细胞分化的机理和结果
(1)细胞分化的机理：
相同的核DNA
不同的mRNA
蛋白质
(2)细胞分化的“变”与“不变”：
①不变
②改变
DNA
tRNA
rRNA
mRNA
蛋白质
任务2 巧记衰老细胞的特征
任务3 区别细胞凋亡和细胞坏死
任务4 把握细胞癌变的“5”个常考点
(1)实质：_________________________________。
(2)特征：①无限增殖；②形态、结构改变；③细胞膜表面糖蛋白减少，黏着性降低，易分散和转移。
(3)原癌基因：表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，这类基因一旦突变或过量表达导致相应蛋白质活性过强，可能引起细胞癌变。
(4)抑癌基因：表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，这类基因一旦突变导致相应蛋白质活性减弱或失去活性，也能引起细胞癌变。
(5)遗传物质：发生变化；而细胞分裂、分化、衰老、凋亡时一般不发生变化。
原癌基因突变或过量表达、抑癌基因突变
任务5 辨析细胞分裂、分化、衰老、凋亡和癌变的关系
(1)细胞的分裂、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命历程，而癌变则是细胞畸形分化的结果。
①细胞分裂是生物生长、发育、繁殖和遗传的基础，是细胞分化的基础。
②细胞分化是生物个体发育的细胞学基础，仅有细胞分裂而没有细胞分化，生物体不能进行正常的生长发育，通过细胞分化，多细胞生物才可形成不同的组织和器官。
(2)有丝分裂、细胞分化一般不改变细胞的遗传物质；而减数分裂过程中易发生基因重组、基因突变，都会导致遗传物质发生改变。
【易错警示】
有关细胞癌变、衰老、凋亡的5个易错易混点
(1)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中，并非只存在于癌细胞中，只不过在癌细胞中两种基因已发生突变或过量表达。
(2)细胞的癌变是细胞畸形分化的结果，对机体有害。
(3)个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在多细胞生物的幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中也有新产生的细胞，但细胞总体衰老会导致个体的衰老。
(4)细胞凋亡对机体的正常发育是有利的，细胞坏死对机体有害。
(5)细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
过程评价
评价1 依托真题归类比较再体验，明考向
1.[2023·海南卷]某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是( )
A．营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制
B．获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C．XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化
D．若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育
答案：A
解析：营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制，A错误；XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体，因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，B正确；XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程中细胞的功能发生了特化，因而发生了细胞分化，C正确；若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法，获得有功能的卵母细胞，进而用于繁育，实现濒危物种的保护，D正确。
2．[2023·山东卷]研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是( )
A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的
B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡
C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化
D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化
答案：B
解析：蝌蚪尾的消失是通过细胞凋亡实现的，A正确；根据题干信息“细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡”，说明了蛋白酶L基因影响细胞焦亡，所以如果敲除编码蛋白酶L的基因会影响细胞焦亡，B错误；细胞焦亡后，病原体被释放，可以被体内的巨噬细胞吞噬消化，C正确；细胞焦亡释放的病原体可作为抗原刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化，D正确。
3．[2023·湖南卷]基因Bax和Bcl 2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达，研究其对细胞凋亡的影响，结果如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控
B．TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡
C．TRPM7基因可能通过促进Bcl 2基因的表达来抑制细胞凋亡
D．可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症
答案：D
解析：细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的细胞正常的生命活动，都受遗传信息的调控，A正确；据题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组的TRPM7基因表达量下降，Bax基因表达量增加，细胞凋亡率增加，由此可以得出，TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡，B正确；siRNA干扰TRPM7基因实验组细胞凋亡率高，Bcl-2基因表达量降低，而Bcl-2基因抑制细胞凋亡，故TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡，C正确；由题图可知，siRNA干扰TRPM7基因实验组，Bax基因表达量增加，Bcl-2基因表达量减少，细胞凋亡率增加，所以可以通过抑制癌细胞中TRPM7基因表达来治疗相关癌症，D错误。
4．[2023·海南卷]根边缘细胞是从植物根冠上游离下来的一类特殊细胞，可合成并向胞外分泌多种物质形成黏胶层。用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄。将物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚，细胞出现自噬和凋亡现象。下列有关叙述错误的是( )
A．根边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质
B．物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多
C．根边缘细胞通过自噬可获得维持生存所需的物质和能量
D．物质A引起的根边缘细胞凋亡，是该植物在胚发育时期基因表达的结果
答案：D
解析：根据题干信息“用DNA酶或蛋白酶处理黏胶层会使其厚度变薄”，说明边缘细胞黏胶层中含有DNA和蛋白质，A正确；根据题干信息“物质A加入某植物的根边缘细胞悬液中，发现根边缘细胞的黏胶层加厚”，说明物质A可导致根边缘细胞合成胞外物质增多，B正确；细胞通过自噬，分解部分细胞中的物质和结构，获得维持生存所需的物质和能量，C正确；物质A引起细胞凋亡是在外界不良环境下引起的，不是在胚发育时期基因表达的结果，D错误。
5．[2023·天津卷]在肌神经细胞发育过程中，肌肉细胞需要释放一种蛋白质，其进入肌神经细胞后，促进其发育以及与肌肉细胞的联系。如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡。下列说法错误的是( )
A．这种蛋白质是一种神经递质
B．肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触
C．凋亡是细胞自主控制的一种程序性死亡
D．蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡
答案：A
解析：分析题意可知，该蛋白质进入肌神经细胞后，会促进其发育以及与肌肉细胞的联系，而神经递质需要与突触后膜的受体结合后起作用，不进入细胞，故这种蛋白质不是神经递质，A错误；肌神经细胞可以与肌肉细胞形成突触，两者之间通过神经递质传递信息，B正确；凋亡是基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种程序性死亡，C正确；结合题意，如果不能得到这种蛋白质，肌神经细胞会凋亡，故蛋白合成抑制剂可以促进肌神经细胞凋亡，D正确。
评价2 依托教材专练长句表述，提考能
6.(必修1 P120“思考·讨论”节选)将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？
7．(必修1 P124“正文”拓展)老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人的体内有没有衰老的细胞？
答案：将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体；与资料1中的实验相比，资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
答案：老年人体内仍会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子、造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老形成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。
8．(教材必修1 P126“相关信息”改编)：正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是很少的，对吗？
答案：不对，正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。健康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。
题组预测一 细胞生命历程的综合考查
1．[2023·陕西省渭南市高三一模]下列有关细胞生命历程的叙述，错误的是( )
A．造血干细胞分化成淋巴细胞后遗传物质不变
B．细胞毒性T细胞使靶细胞裂解死亡属于细胞凋亡
C．衰老细胞的色素积累，会妨碍细胞内物质的交流和传递
D．细胞癌变是原癌基因和抑癌基因选择性表达的结果
答案：D
解析：细胞分化的实质是基因选择性表达，细胞遗传物质不变，故造血干细胞分化成淋巴细胞后遗传物质不变，A正确；细胞毒性T细胞使靶细胞裂解死亡的过程受到基因控制，对机体维持正常生命活动有积极意义，属于细胞凋亡，B正确；衰老细胞内的色素积累，会妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞的正常生理过程，C正确；细胞癌变是原癌基因突变或过量表达和抑癌基因突变的结果，D错误。
2．[2023·山东济宁三模]研究表明线粒体上的PT孔和细胞凋亡直接相关，促凋亡因素通过诱导线粒体上PT孔的开放，导致线粒体膜电位丧失，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。下列叙述正确的是( )
A．人体细胞的凋亡均与线粒体有关
B．癌细胞内的凋亡基因通常不表达
C．脑卒中患者损伤的神经细胞通过诱导PT孔开放使细胞死亡
D．同一个体的未凋亡细胞和凋亡细胞中的核酸相同，蛋白质存在差异
答案：B
解析：有些人体细胞凋亡与线粒体无关，如人体的成熟红细胞没有线粒体，A错误；癌细胞具有不死性，故癌细胞内的凋亡基因通常不表达，B正确；脑卒中患者损伤的神经细胞的死亡属于细胞坏死，C错误；核酸包括DNA和RNA，同一个体的未凋亡细胞和凋亡细胞基因表达有差异，故这两种细胞中RNA和蛋白质均有差异，D错误。
题组预测二 基于学科核心素养的长句应答类专训
3．[2023·广东省佛山市高三检测]肝癌是全球发病率最高的十大癌症之一。有研究表明P基因(表达的蛋白质促进细胞凋亡)与肝癌的发生密切相关。我国研究人员发现肝癌细胞(HG2)和正常肝细胞中的P基因存
在差异，如图所示。为了探究药物A的治疗作用，他们用含不同浓度药物A的培养液培养HG2，检测细胞的凋亡情况，结果如表所示。
注：启动子为RNA聚合酶识别和结合部位。
表 药物A对HG2细胞凋亡的影响情况
注：表中数值越大，表示凋亡率越高。
处理时间/d 对照组 药物A浓度(μmol/L)
1 5 10
1 4.2 5.8 7.8 6.0
2 5.3 8.9 15.4 11.2
3 6.3 19.2 30.4 25.6
4 6.5 15.4 19.5 17.3
5 4.4 12.1 15.3 13.5
回答下列问题：
(1)P基因属于__________(填“原癌基因”或“抑癌基因”)。由图推测，正常肝细胞转变为HG2细胞的原因是_________________。
(2)表中对照组的处理是________________________。据表中数据分析，药物A的作用效果与____________有关。
(3)为进一步研究药物A影响HG2细胞凋亡的作用机制，研究人员对细胞中P基因启动子区域甲基化水平进行检测。结合表中数据，你认为选择处理时间为_______天的细胞进行检测最合适，各组细胞P基因启动子区域甲基化水平对比结果为
___________________________________________________。
抑癌基因
P基因的表达量减少
用不含药物的培养液培养HG2
P基因的表达
3
对照组＞1 μmol/L药物A组＞10 μmol/L药物A组＞5 μmol/L药物A组
解析：(1)P基因的启动子被高度甲基化导致P基因不能表达，最终形成了肝癌细胞，说明P基因是抑癌基因，所以正常肝细胞转变为HG2细胞是P基因的启动子被高度甲基化导致P基因不能表达而导致的。(2)为了排除其他因素的干扰，对照组应该用不含药物的培养液培养HG2。据表中数据分析，药物A可诱导P基因的表达促进细胞凋亡。(3)据表中每组的数据可知，第3天的细胞凋亡率最高，则选择处理时间为3天的细胞进行检测最合适，对比同一天的实验数据可知，药物A的浓度为5 μmol/L时凋亡率最高，对照组凋亡率最低，凋亡率与细胞P基因启动子区域甲基化程度越高则P基因的表达量越低，则细胞P基因启动子区域甲基化水平为：对照组＞1 μmol/L药物A组＞10 μmol/L药物A组＞5 μmol/L药物A组。
知识拓展
一、细胞分化的影响因素
1．细胞质的诱导
受精卵卵裂产生的子细胞内的遗传物质是相同的，但细胞质组分并不完全相同。卵裂使不同细胞质组分分别进入各卵裂细胞，其中就有特殊的物质组分。受精卵在数次卵裂后，这些特殊物质组分一次次地重新改组并分配到不同的细胞中，从而影响细胞分化。
2．细胞之间相互影响
多细胞生物的细胞之间存在相互协调的关系，这种相互关系对细胞分化也有重要影响。动物在一定的胚胎发育时期，一部分细胞影响相邻细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导或分化诱导。能对其他细胞分化起诱导作用的细胞称为诱导者或组织者。科学家用蝾螈胚胎进行的移植实验也证实了这一点(如图)。
二、细胞凋亡的过程
细胞凋亡的过程分为三个阶段：凋亡起始、凋亡小体的形成和吞噬(如图)。
凋亡起始：细胞皱缩，核糖体逐渐与内质网分离，内质网囊腔膨胀，逐渐与质膜融合，核内染色质固缩。
凋亡小体的形成：细胞中染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器聚集在一起，被反折的细胞质膜包裹，形成球形的结构，称为凋亡小体。
吞噬：凋亡细胞的质膜性质发生改变，如表面糖基发生改变，可以被巨噬细胞表面的凝集素识别，最后凋亡小体被邻近的细胞或巨噬细胞吞噬。
专项提升
1.[2023·山东青岛三模]端粒是染色体末端的一小段DNA－蛋白质复合体。端粒DNA序列随着细胞分裂次数增加而逐渐缩短后，端粒内侧正常基因的DNA序列会受损伤，导致细胞衰老。端粒酶能以自身RNA为模板修复端粒，其活性在正常细胞中被抑制，在肿瘤细胞中被激活。研究芪莲舒痞颗粒(QLSP)对胃炎模型鼠胃黏膜细胞端粒酶活性的影响，结果如图。
下列说法正确的是( )
A．端粒严重缩短后，可能引起细胞核体积变小、染色质收缩
B．同正常鼠相比胃炎模型鼠的黏膜细胞更易癌变，较高浓度的QLSP使端粒酶活性降低
C．端粒酶的功能类似于逆转录酶，肿瘤细胞的无限增殖可能与端粒酶的低活性有关
D．大肠杆菌端粒随分裂次数增加逐渐缩短，增殖能力减弱
答案：B
解析：端粒严重缩短后，导致细胞衰老，可能引起细胞核体积变大、染色质收缩，A错误；由柱形图可知，胃炎模型鼠的黏膜细胞端粒酶阴性最少，黏膜细胞最易癌变，较高浓度的QLSP端粒酶阴性较低，说明使端粒酶活性降低，B正确；端粒酶的功能类似于逆转录酶，肿瘤细胞的无限增殖可能与端粒酶活性增加有关C错误；端粒是染色体末端的一小段DNA—蛋白质复合体，而大肠杆菌是原核生物，没有染色体，所以没有端粒，D错误。
2．[2023·福建省泉州市高三质量检测]细胞自噬是一种细胞自我保护机制。在自噬过程中，LC3 Ⅰ蛋白去掉一小段多肽转变为LC3 Ⅱ蛋白，LC3 Ⅱ能使自噬体被溶酶体识别并融合，受损的线粒体可经该过程被降解。某研究小组将生理状况相同的大鼠随机分为对照组、中等强度运动组和大强度运动组，训练一段时间后，测量各组大鼠心肌细胞中LC3 Ⅰ和LC3 Ⅱ的相对含量，结果如下表所示。
下列相关叙述错误的是( )
A．LC3 Ⅰ与LC3 Ⅱ含量比值与运动强度呈正相关
B．线粒体的更新速度与运动强度呈正相关
C．LC3 Ⅱ在自噬作用过程中起信息传递的作用
D．细胞通过自噬作用维持其内部环境的稳定
答案：A
解析：据图可知，运动强度越大LC3-Ⅰ的含量越少，LC3-Ⅱ的含量越多，则LC3-Ⅰ与LC3-Ⅱ含量比值与运动强度呈负相关，A错误；LC3-Ⅱ能使自噬体被溶酶体识别并融合，受损的线粒体可经该过程被降解，小鼠运动强度越大LC3-Ⅱ的含量越多，则说明线粒体的更新速度与运动强度呈正相关，B正确；LC3-Ⅱ蛋白可调节细胞自噬，说明LC3-Ⅱ蛋白在自噬作用过程中起信息传递的作用，C正确；细胞通过自噬作用可清除受损的细胞器(如线粒体)，从而维持细胞内部环境的稳定，D正确。
3．[2023·江苏省无锡高三月考]在生殖系细胞和癌细胞中存在端粒酶(由RNA和蛋白质形成的复合体)，能够将变短的DNA末端重新加长(端粒酶作用机理如图所示)。下列相关叙述正确的是( )
A．端粒中“AAUCCCAAU”序列有利于保护正常基因序列不受损伤
B．人体其他体细胞分裂次数有限的原因是不含编码端粒酶的基因
C．人体成熟生殖细胞中的端粒酶可保证其正常的细胞周期
D．端粒酶通过催化底物之间形成磷酸二酯键从而延长变短的DNA链
答案：D
解析：端粒是真核生物染色体两端的一段非编码DNA重复序列，不含碱基U，端粒中“TTAGGG”重复序列有利于保护正常基因序列，A错误；体细胞不能无限分裂的原因是控制端粒酶合成的基因没有表达，不能形成端粒酶，体细胞中含端粒酶基因，B错误；端粒学说认为人体细胞衰老的原因是染色体DNA会随着复制次数增加而逐渐缩短有关，人体成熟生殖细胞不能进行分裂，C错误；端粒酶由RNA和蛋白质构成，能够利用自身RNA为模板，使端粒末端的DNA重复序列得以延长，使端粒保持一定长度，则端粒酶可以连接两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键从而延长变短的DNA链，D正确。整合训练（五）
1．解析：一般来说，细胞分化程度与全能性高低呈反比，细胞全能性大小的比较：受精卵>干细胞>生殖细胞>体细胞，因此，与受精卵相比，成体果蝇的NSC分化程度更高，全能性更低，A错误；据图可知，S期主要进行DNA复制，S期后为停滞期，该时期核DNA含量可能是体细胞的2倍，B正确；Akt能促进NSC由暂不增殖的状态转化为增殖状态，C错误；Trbl能促进NSC进入暂不增殖的状态，同时抑制Akt的功能，因此控制Trbl的合成可促进NSC细胞增殖，维持NSC数量的稳定，D错误。
答案：B
2．解析：分析图形可知，在细胞分裂间期，细胞核体积达到其最大体积的一半时，DNA的含量开始急剧增加，此时细胞核中进行DNA的复制过程，而蛋白质的合成发生在细胞质中，A错误；图中核DNA数量减半的原因是细胞质分裂和核膜重新形成，细胞一分为二，染色体均分到两个细胞中，B正确；DNA聚合酶是DNA的复制过程中需要的酶，而DNA复制过程发生在分裂间期，因此利用药物抑制DNA聚合酶的活性，细胞将停留在分裂间期，C正确；核DNA的均等分配依靠纺锤丝牵引，高度螺旋化的染色体形态有利于染色体着丝粒的分裂和运动过程的发生，即染色体和纺锤体等结构周期性变化是核DNA均等分配的结构基础，D正确。
答案：A
3．解析：由图可知，蛋白S与分离酶结合抑制分离酶的活性，有活性的APC能够分解蛋白S，从而使分离酶活化，进而黏连蛋白被切割使姐妹染色单体分离，有丝分裂中—后期转换由活化APC启动，A、B正确；依据题干信息“某纺锤丝被破坏，未能移向两极的整条染色体可形成微核，即没有进入子细胞核而残留在细胞核外的微小染色质块”，在有丝分裂末期核膜重建后，会被遗留在细胞核外，而成为微核，观察细胞中的微核最好选择处于末期的细胞观察，C错误；细胞质分裂时微核随机进入其中一个子细胞，母细胞产生的子细胞中DNA含量减少或增加，D正确。
答案：C
4．解析：由题图可知，a时期，SCR能与SEP紧密结合，阻止SEP水解黏连蛋白，防止染色单体分离，A正确；b时期，APC含量上升，APC与SCR结合，使SCR分解，B正确；c图对应有丝分裂后期，与b中期相比，c时期染色体数目加倍，DNA数目不变，C错误；分离酶（SEP）是水解黏连蛋白的关键酶，若SEP的活性被抑制，姐妹染色单体就无法分离，D正确。
答案：C
5．解析：根据题意分析已知，微核是由染色体或缺少着丝粒的染色体片段形成的，因此其主要成分是蛋白质和DNA，A正确；辐射和化学诱变剂可能诱导染色体变异，进而引起微核的产生， B正确；图乙细胞发生了染色体结构变异，图丙细胞发生了染色体数目变异，C错误；发生染色体变异的细胞中微核数目是不固定的，所以根据甲图只能判断哪些细胞发生了变异，但是不能根据微核的数目判断发生变异的细胞数目，D正确。
答案：C
6．解析：G2期的细胞中，每条染色体含2条染色单体，因为DNA已完成复制，所以核DNA数目加倍，A正确；蛋白质能正常行使功能与其具有特定的空间结构有关，不同的CDK使特异性靶蛋白质磷酸化的过程，可能改变了靶蛋白质的空间结构从而使其功能发生改变，B正确；题干表明CDK4或CDK6被激活能激发细胞进入细胞周期G1期，开始为DNA合成做准备，不会影响S期的时间，C错误；S期是DNA复制期，用含DNA合成抑制剂的培养液培养10 h后，DNA复制不能进行，则G1期细胞被阻断在S期，但G2期等细胞并未进入S期，不会被阻断在S期，D正确。
答案：C
7．解析：（1）根尖分生区的细胞具有较强的分裂能力，其特点是细胞呈正方形，排列紧密；用显微镜观察有丝分裂过程的实验中，应选择分裂期占细胞周期的比例最大的细胞进行观察，A植物分裂期所占比例为3÷15×100% ＝20% ，B植物分裂期所占比例为4÷23×100%≈17.4%，C植物分裂期所占比例为3.5÷32×100%≈10.9% ，D植物分裂期所占比例为3.1÷16×100% ≈19.4%，综上分析，A植物作为实验材料最适合。（2）①图乙BC段发生变化的原因是DNA的复制（和蛋白质的合成），NO段发生变化的原因是着丝粒分裂，姐妹染色单体分开。②配子形成过程发生在减数分裂，对应图中的Ⅰ和Ⅱ；表示秋水仙素使染色体含量加倍阶段的是有丝分裂前期，对应图中的Ⅳ；可发生基因重组的阶段是减数分裂Ⅰ的前期和后期，对应图中的Ⅰ。③b细胞处于减数分裂Ⅰ后期，对应图中的CD段；c细胞处于减数分裂Ⅱ中期，对应图中的EF。
答案：（1）分生 细胞呈正方形，排列紧密 A
（2）①DNA的复制（和蛋白质的合成） 着丝粒分裂，姐妹染色单体分开 ②Ⅰ和Ⅱ Ⅳ I ③CD 、EF
8．解析：（1）图甲细胞中存在同源染色体且着丝粒排列在细胞赤道板上，处于有丝分裂中期，没有四分体，对应图丙中的bc段；图乙细胞中有2个染色体组，没有染色单体，对应图丙中的de段。图乙细胞中染色体2与1是一对姐妹染色单体分开后形成的，不考虑变异的情况下，对应位置的基因相同，都是a基因。（2）图丙bc段表示每条染色体上有两个DNA分子，对应有丝分裂过程中的前期和中期，对应减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ前期和中期，基因1和基因8为同源染色体上的非等位基因，其基因发生重组的原因为减数分裂Ⅰ位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体的交换发生交换。（3）若将某一精原细胞中的一条染色体用14C充分标记，其同源染色体用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中培养，进行一次完整的减数分裂，在减数分裂Ⅰ前的间期，DNA 会发生复制，则题中染色体的两条姐妹染色单体上各有一条DNA链带有标记，减数分裂Ⅰ过程中发生同源染色体分离，两个次级精母细胞中一个含有14C标记，另一个含有32P标记，因此图乙细胞中有两条含有14C标记的染色体或两条含有32P标记的染色体。
答案：（1）0 bc 2 de a
（2）减数分裂Ⅰ位于同源染色体上的等位基因会随着非姐妹染色单体的交换发生交换
（3）两条含有14C标记的染色体或两条含有32P标记的染色体
9．解析：某些蛋白质具有调控细胞增殖的功能，如p21蛋白使CDK2－CyclinE失活，导致细胞不能从G1期进入G2期，A正确；活化的p53蛋白能促进p21基因表达形成p21蛋白，p21蛋白使CDK2－CyclinE失活，导致细胞不能从G1期进入G2期，不利于DNA复制的发生，B错误；DNA受损伤，导致细胞不能从G1期进入G2期，可能导致连续分裂的细胞大量停留在间期，C错误；端粒是指染色体两端的DNA片段，DNA受损伤可能是随细胞分裂次数增加，端粒被截短造成的，D错误。
答案：A
10．解析：出现单附着染色体时，细胞后期将延后，而用微针勾出单附着染色体施加压力，细胞分裂能正常进行，故细胞分裂能否进入后期与来自两极纺锤丝的拉力有关，A正确；MAD2蛋白监控单附着染色体的存在，正确排列的细胞中期的染色体上无MAD2蛋白，故当所有染色体上的MAD2蛋白都消失后才能进入分裂后期，B正确；MAD2蛋白监控细胞中染色体的错误排列，若该蛋白功能异常，则染色体错误排列时分裂无法在中期停止，C错误；MAD2蛋白监控细胞中染色体的错误排列，癌细胞的染色体排布异常时仍能继续分裂，可能与MAD2蛋白的监控功能缺失有关，D正确。
答案：C
11．解析：（1）观察植物细胞减数分裂过程中染色体数目变化，需要先进行①取材、固定过程；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故需要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，制备原生质体；在显微镜下观察染色体形态的步骤③是镜检过程。（2）由于盛花期花粉中的精子已经形成，无法观察到处于减数分裂各时期的细胞，故实验中择取的是花蕾期而非盛花期的花药；为使花药与酶液均匀接触，充分酶解，酶解时需轻轻摇动锥形瓶。（3）图1中a细胞处于减数分裂Ⅰ中期，此时细胞中的染色体除异常染色体外，均成对排列在赤道板两侧；正常情况下，减数分裂Ⅰ的前期同源染色体联会，减数分裂Ⅰ后期同源染色体分离，b、d细胞分别处于减数分裂Ⅰ后期和减数分裂Ⅱ中期，b、d对应的细胞中均观察到了分离时落后的染色体，出现该现象的原因可能是同源染色体联会异常或纺锤体结构异常，故选①②（着丝粒分裂发生在减数分裂Ⅱ后期，在图示时期之后，不符合题意）。（4）据图可知，与其他时期相比，后期Ⅰ新合成甘蓝型油菜减数分裂异常细胞百分比最低，出现异常染色体行为频率最低；自然选择可决定生物进化的方向，栽培种甘蓝型油菜减数分裂时染色体行为异常的细胞比例明显低于新合成油菜，其原因可能是栽培种甘蓝型油菜在进化过程中经历了自然选择，从而导致染色体行为的二倍化。
答案：（1）①取材、固定 ②纤维素酶和果胶 ③镜检（显微镜观察）
（2）盛花期花粉中的精子已经形成，无法观察到处于减数分裂各时期的细胞 使花药与酶液均匀接触，充分酶解
（3）赤道板 ①②
（4）后期Ⅰ 自然选择整合训练(五) 细胞增殖和受精作用
全员必做题
1.[2023·山东济南一模]成体果蝇的神经干细胞(NSC)对维持机体细胞数量稳定或修复有重要作用。在早期胚胎发育时，NSC可能进入暂不增殖的状态(即处于停滞期)。下图是NSC进入或解除停滞状态的机制，其中Trbl、Akt、dILPs都是蛋白质分子。下列说法正确的是( )
A．与受精卵相比，成体果蝇NSC的全能性更高
B．处于停滞期的NSC细胞核DNA含量可能是体细胞的2倍
C．Akt能促进NSC由增殖状态转化为暂不增殖的状态
D．控制Trbl的合成不能达到维持NSC数量稳定的目的
2．如图表示洋葱根尖分生区细胞进行分裂时，细胞核中DNA含量的变化，每个点代表记录到的一个细胞。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞核体积增大到最大体积的一半时，细胞核中进行DNA的复制及蛋白质的合成
B．图中核DNA数量减半的原因是细胞质分裂和核膜重新形成
C．利用药物抑制DNA聚合酶的活性，细胞将停留在分裂间期
D．染色体和纺锤体等结构周期性变化是核DNA均等分配的结构基础
3．[2023·山东济南一模]纺锤丝在细胞有丝分裂过程中起着重要的作用，若某纺锤丝被破坏，未能移向两极的整条染色体可形成微核，即没有进入子细胞核而残留在细胞核外的微小染色质块。动物细胞在有丝分裂过程中，母细胞中的姐妹染色单体均附着于纺锤丝上，才能启动中—后期转换，转换过程的部分图解如图。下列相关分析不正确的是( )
A．蛋白S与分离酶结合抑制分离酶的活性，有丝分裂中—后期转换由活化的APC启动
B.有活性的APC能降解蛋白S使分离酶活化，进而黏连蛋白被切割使姐妹染色单体相互分离
C．若要观察用秋水仙素溶液处理的植物根尖细胞中的微核，最好选择处于中期的细胞观察
D．若细胞质分裂时微核随机进入其中一个子细胞，则母细胞产生的子细胞中DNA含量增加或减少
4．[2023·四川省绵阳高三演练]真核细胞分裂间期，染色体完成复制后产生的姐妹染色单体保持相互黏附状态，在分裂期才会分离并平均分配到子细胞中。黏连蛋白(姐妹染色单体之间的连结蛋白)的裂解是分离姐妹染色单体的关键性事件，分离酶(SEP)是水解黏连蛋白的关键酶，它的活性被严密调控。如图(a)(b)(c)分别表示分裂过程中细胞内发生的变化以及对应细胞内某些化合物的含量变化。下列说法错误的是( )
A．a时期，SCR能与SEP紧密结合，阻止SEP水解黏连蛋白
B．b时期，APC含量上升，使SCR分解
C．与b时期相比，c时期染色体和DNA数目均加倍
D．若SEP的活性被抑制，姐妹染色单体就无法分离
5．[2023·浙睿原创联盟高三二模]微核是染色体或缺少着丝粒的染色体片段在分裂过程中行动滞后，不能进入主核而形成的游离于细胞核之外的小核。我国科学家建立了一套蚕豆根尖微核测试系统，并首次用于监测水环境污染。下图是铅污染水体中蚕豆根尖细胞分裂部分时期图。下列有关叙述错误的是( )
A．微核的主要成分是DNA和蛋白质
B．物理辐射和化学诱变剂也可能诱导微核的产生
C．图乙细胞发生了染色体数目变异，图丙细胞发生了染色体结构变异
D．根据甲图中微核的数目不能判断发生变异的细胞数目
6．[2023·山东济南一模]细胞周期蛋白依赖性激酶(简称CDK)是细胞周期调控的核心物质，不同的CDK能使其特异性靶蛋白质磷酸化从而激发细胞周期各期的顺利进行，其中CDK4或CDK6被激活能激发细胞进入细胞周期G1期(DNA合成准备期)。实验测得体外培养某种动物细胞的细胞周期各阶段时间为：分裂间期分为G1期(10 h)、S期(DNA复制，7 h)、G2期(3.5 h)，分裂期(M期，1.5 h)。下列说法错误的是( )
A．G2期的细胞中，每条染色体含2条染色单体，核DNA数目加倍
B．不同的CDK使特异性靶蛋白质磷酸化的过程，改变了靶蛋白质的空间结构
C．CDK4或CDK6被激活的细胞，细胞周期S期(DNA合成期)会缩短
D．用含有DNA合成抑制剂的培养液培养10 h后，细胞不会被阻断在S期
7．[2023·河南省豫北名校高三联考]用植物作为实验材料，可以做很多研究。请根据下列图表信息回答相关问题：
(1)用光学显微镜观察植物细胞有丝分裂过程，观察的是植物根尖________区，此区细胞的特点是________________，如果从细胞周期的角度分析，图甲中植物作为实验材料最适合的是( )
(2)图乙表示利用某二倍体植物进行单倍体育种过程中细胞内的染色体或核DNA含量变化，图丙表示各个阶段细胞分裂部分染色体图像，请据图回答问题：
①图乙BC段发生变化的原因是______________________，NO段发生变化的原因是________________________。
②可以表示配子形成过程的是________________，表示秋水仙素使染色体含量加倍阶段的是________________，可发生基因重组的阶段是________________(所有答案均用罗马数字表示)。
③图丙表示植物细胞减数分裂过程中的图像，b、c细胞分别对应图乙中字母________所表示的阶段。
8．[2023·山东济南德润高级中学高三月考]图甲、乙均为某二倍体生物的细胞分裂模式图，图丙为每条染色体上的DNA含量在细胞分裂各时期的变化情况，图丁表示某时期一对同源染色体示意图，图中1～8表示基因。请结合图示分析回答下列问题：
(1)图甲细胞含有________个四分体，对应图丙的________段；图乙细胞中有________个染色体组，对应图丙的________段，不考虑变异，图乙细胞中染色体2上对应位置的基因是________(填“A”或“a”)。
(2)图丙中bc段可能会出现基因1和基因8的重新组合，其重组类型产生的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若将某一精原细胞中的一条染色体用14C充分标记，其同源染色体用32P充分标记，置于不含放射性的培养液中进行减数分裂，图乙细胞中染色体的同位素标记情况是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
重点选做题
9.[2023·山东济南一模]真核细胞的细胞周期分为间期和分裂期，受多种物质的调控，分裂间期又分为G1、S、G2三个阶段。下图是某动物细胞的调节过程，图中CDK2－CyclinE能促进细胞从G1期进入G2期。如果细胞中的DNA受损，会发生如图所示的调节过程。下列叙述正确的是( )
A．某些蛋白质具有调控细胞增殖的功能
B．活化的p53蛋白有利于DNA复制的发生
C．DNA受损伤可能导致连续分裂的细胞大量停留在分裂期
D．DNA受损伤可能是随细胞分裂次数减少，端粒被截短造成的
10．[2023·山东济南一模]在有丝分裂中期，若出现单附着染色体(染色体的着丝粒只与一侧的纺锤丝相连，如下图所示)细胞将延缓后期的起始，直至该染色体与另一极的纺锤丝相连，并正确排列在赤道板上。此过程受位于前期和错误排列的中期染色体上的MAD2蛋白的监控，正确排列的中期染色体上没有MAD2蛋白。用玻璃微针勾住单附着染色体，模拟施加来自对极的正常拉力时，细胞会进入分裂后期。下列说法不正确的是( )
A．细胞分裂能否进入到后期与来自两极纺锤丝的均衡拉力有关
B．当所有染色体上的MAD2蛋白都消失后细胞才能进入分裂后期
C．MAD2蛋白功能异常，细胞将在染色体错误排列时停止在分裂中期
D．癌细胞的染色体排布异常时仍然能继续分裂可能与监控缺失有关
11．[2023·江苏省无锡高三期末]芸薹属植物包括白菜(AA，2n＝20)、黑芥(BB，2n＝16)和甘蓝(CC，2n＝18)三个基本种，其中A、B、C代表染色体组。白菜(AA)与甘蓝(CC)通过人工杂交，获得杂交种油菜(AC)，再经秋水仙素加倍处理，获得新合成甘蓝型油菜(AACC)。为分析新合成甘蓝型油菜花粉母细胞在减数分裂过程中染色体的行为特点，研究人员进行了如下实验，请回答问题：
实验步骤的目的 简要操作过程
①________ 选取生长健壮的新合成甘蓝型油菜，采集花序置于卡诺氏液(无水乙醇∶冰醋酸＝3∶1)中，24 h后转入70%乙醇中冰箱冷藏备用
制作装片 择取花蕾期的花药，用②________酶的混合酶液在37 ℃烘箱中酶解过夜，清水低渗处理30 min，涂片、染色
③________ 在荧光显微镜下观察不同时期染色体行为，部分时期的显微图像如图1所示，箭头所指部位为异常染色体
(1)请完成上表中①～③的内容。
①________；②________；③________。
(2)实验中择取的是花蕾期而非盛花期的花药，其主要原因是________________________；酶解时需轻轻摇动锥形瓶，其主要目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图1结果显示，a对应的细胞中除部分异常染色体外，其余均成对排列在____________两侧；b、d对应的细胞中均观察到了分离时落后的染色体，出现该现象的原因可能是________(填序号)。
注：照片中呈亮白色的结构为染色体。
① 同源染色体联会异常 ② 纺锤体结构异常 ③ 着丝粒分裂异常
(4)研究人员进一步统计了新合成甘蓝型油菜与栽培种甘蓝型油菜(来源于自然界中两个基本种的自然杂交)花粉母细胞在减数分裂特定时期出现异常的比例(如图2)。
由图可知，新合成甘蓝型油菜出现异常染色体行为频率较低的是________期；栽培种甘蓝型油菜减数分裂时染色体行为异常的细胞比例明显低于新合成油菜，其原因可能是栽培种甘蓝型油菜在进化过程中经历了________，从而导致染色体行为的二倍化。
