第二节 细胞分化、衰老和死亡
课时作业
(时间:30分钟 分值:52分)
第1～7题每题3分,第8～9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1 细胞分化和细胞全能性
1.(2024·徐州月考)成人身体约有1014个细胞,这些细胞有200多种不同的类型,根据分化程度的不同,又可分为600多种,但是它们都有基本相同的结构,这说明( )
[A]人体细胞既有多样性,又有统一性
[B]细胞的结构和功能基本相同
[C]200多种不同类型就是200多种不同的组织
[D]人体细胞的基本结构和草履虫相似
【答案】 A
【解析】 人体细胞结构基本相同,具有统一性,由于细胞分化,细胞又具有多样性;由于细胞的分化,不同细胞的结构和功能发生了稳定性的差异;组织可由多种细胞构成,故200多种细胞构成的组织类型少于200多种;题目信息不能说明人体细胞和草履虫相似。
2.(2025·扬州期末)下列能证明已分化的细胞仍能体现细胞全能性的生物学实例是( )
[A]胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养形成试管苗
[B]小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
[C]壁虎断尾后再重新长出新的尾部
[D]克隆猴“中中”“华华”的成功培育
【答案】 A
【解析】 胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养形成试管苗,这是将已分化的植物细胞培养成完整的植株,体现了植物细胞的全能性;小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞,这只是细胞的分化过程,没有形成完整的个体,也没有体现出能分化成其他各种细胞的潜能和特性,因此不能体现细胞的全能性;壁虎断尾后再重新长出新的尾部,这是细胞的分裂和分化过程,没有形成完整的个体,不能体现细胞的全能性;克隆猴“中中”“华华”的成功培育,是利用了动物细胞核的全能性,而不是已分化细胞的全能性。
3.(2024·南京月考)细胞分化是人体生长发育中重要的生理过程,下列相关叙述正确的是( )
[A]红细胞是高度分化的细胞,保持着发育的全能性
[B]人体内神经干细胞分化成神经细胞的过程是可逆的
[C]一般来说,细胞的分化程度越高,表现出来的全能性越弱
[D]细胞分化贯穿于人的一生,能增加细胞的数量和种类
【答案】 C
【解析】 红细胞是高度分化的细胞,不具有发育的全能性;在人体内,自然状态下细胞分化是不可逆的;细胞的分化程度越高,其全能性往往越低,即不容易表现细胞的全能性;细胞分化只能增加细胞的种类而不能增加数量。
4.(2025·南京期中)下图所示为来自同一人体的5种细胞,下列叙述正确的是( )
[A]因为来自同一人体,所以各细胞中的核DNA含量相同
[B]神经细胞和白细胞携带的遗传物质不同,所以形态、功能不同
[C]虽然各细胞大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同
[D]虽然各细胞的生理功能不同,但吸收葡萄糖的方式相同
【答案】 C
【解析】 人体细胞中的核DNA含量一般是相同的,但成熟的红细胞没有细胞核,其核DNA含量为0,卵细胞的核DNA数量是神经细胞、白细胞、小肠上皮细胞核DNA数量的一半;神经细胞和白细胞携带的遗传物质是相同的,细胞形态、功能不同是遗传信息表达情况不同的结果;各细胞大小虽然不同,但细胞中含量最多的化合物都是水;人体细胞吸收葡萄糖的方式一般是主动运输,但红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散。
知识点2 细胞衰老与细胞死亡
5.(2025·南京期末)衰老是生物界的普遍现象,细胞衰老过程中其形态、结构、功能都会发生变化。下列属于细胞衰老特征的是( )
[A]细胞分裂能力增加
[B]细胞内所有酶的活性上升
[C]细胞内色素逐渐减少
[D]细胞代谢速率减慢
【答案】 D
【解析】 细胞在衰老的过程中会丧失分裂能力;衰老的细胞内多种酶的活性降低;衰老的细胞内的色素逐渐积累;衰老的细胞内水分减少,细胞代谢速率减慢。
6.(2025·泰州期末)细胞的衰老和死亡与个体的生命历程密切相关。下列相关叙述正确的是( )
[A]衰老细胞的体积减小,物质运输效率提高
[B]端粒受损可能会导致细胞衰老
[C]衰老的生物体中细胞都处于衰老状态
[D]脑缺血导致局部神经细胞的死亡属于细胞凋亡
【答案】 B
【解析】 衰老细胞的体积减小,细胞质膜的通透性发生改变,物质运输效率降低;随着染色体复制次数的增加,端粒因被截短而受损,端粒内侧正常的DNA就会受到损伤,导致功能被破坏,可能会引起细胞衰老;衰老的生物体中,大多数细胞处于衰老状态,也有幼嫩的细胞,如造血干细胞;细胞坏死是不利因素引起的细胞非正常死亡,与细胞凋亡不同,脑缺血导致局部神经细胞的死亡属于细胞坏死。
7.(2024·扬州月考)细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制,下列关于细胞凋亡的叙述,错误的是( )
[A]人的胚胎发育过程中会发生细胞凋亡
[B]植物体内通气组织的形成是通过细胞凋亡实现的
[C]细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定
[D]细胞凋亡过程中存在染色质与染色体的相互转化
【答案】 D
【解析】 人的胚胎发育过程中会发生细胞凋亡,如胎儿手的发育;植物体内通气组织的形成是部分细胞正常死亡形成的,是通过细胞凋亡实现的;细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用;凋亡的细胞不再进行增殖,其凋亡过程中不存在染色质与染色体的相互转化。
综合提升练
8.(多选)研究人员发现“人视网膜的色素上皮组织也存在神经干细胞”。关于下图的叙述中,正确的有( )
[A]a过程中只有部分基因得到表达
[B]b过程中核酸的种类和含量会发生变化
[C]c过程形成富含脂肪的细胞时,核DNA含量减少
[D]f过程所形成的子细胞中部分具有细胞周期
【答案】 ABD
【解析】 a过程中部分基因得到了表达,形成了具有特定形态、结构和生理功能的细胞;b过程中细胞中部分特定的基因得到了表达,形成神经细胞,RNA的种类和含量都会发生改变;c过程形成富含脂肪的细胞时,核DNA含量不变;f过程是细胞通过有丝分裂增殖的过程,形成的子细胞中部分仍能进行有丝分裂,具有细胞周期。
9.(多选)下图为动物机体的细胞凋亡及清除示意图,据图分析,下列有关叙述错误的有( )
[A]①过程表明细胞识别的特异性,是通过生物膜之间直接接触的方式进行信息传递
[B]机体清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡
[C]②过程中凋亡细胞被吞噬,表明细胞凋亡是细胞的被动死亡过程
[D]凋亡细胞内的蛋白质合成能力下降、酶的活性也都减弱
【答案】 ACD
【解析】 ①过程凋亡诱导因子与细胞质膜上的受体特异性结合,体现了生物膜的信息传递功能,但不是通过生物膜之间直接接触的方式实现的;机体清除被病原体感染的细胞,是由于凋亡信号激活了凋亡相关基因进而执行细胞凋亡;②过程中凋亡细胞被吞噬,是由凋亡相关基因决定的,是细胞自动结束生命的过程;凋亡细胞内由于凋亡相关基因的表达,导致相应蛋白质的合成能力提高,相关酶的活性增强,从而促进细胞凋亡。
10.(10分)(2025·江苏月考)在太空细胞学研究实验中,航天员尝试将心肌细胞等在适宜温度和气体浓度下进行培养,观察细胞在失重条件下的生长发育状况。实验结果显示,人体的细胞在太空中也可以完成原有的功能,这为科学家进行深入的生理学实验研究奠定了
基础。
(1)心肌细胞控制营养物质和代谢废物进出的结构是 。
(2)心肌细胞不停地收缩和舒张,需要大量的能量。由此推测,与口腔上皮细胞相比,心肌细胞中的 数量更多,这体现了 的生物学观点。
(3)下图表示人体的干细胞形成神经细胞、心肌细胞等的生理过程,该过程为 ,其结果是形成了 。
(4)阿霉素是一种抗肿瘤药物,能够抑制癌细胞增殖,但临床上发现它可能诱发心肌细胞凋亡,引起患者心脏功能障碍。为探究生物制剂Q对阿霉素导致的心肌细胞凋亡是否具有保护作用,研究者提出了以下实验设计思路。
组别 处理方法
甲 培养液+心肌细胞+生理盐水
乙 培养液+心肌细胞+阿霉素
丙 培养液+心肌细胞+生物制剂Q+阿霉素
每组设置若干个重复组,各组在相同且适宜的条件下培养一段时间后,使用显微镜观察,记录心肌细胞数目,并计算各组心肌细胞的存活率,取平均值。
①若探究阿霉素是否会诱发心肌细胞凋亡,可以选择 两组作为对照。
②根据乙组和丙组的实验数据,可以预测:若丙组心肌细胞的凋亡率 (填“大于”
“小于”或“等于”)乙组心肌细胞的凋亡率,则说明生物制剂Q对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有保护作用。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)细胞质膜
(2)线粒体 结构与功能相适应(2分)
(3)细胞分化 不同的组织和器官(2分)
(4)①甲、乙(2分) ②小于
【解析】 (1)细胞质膜控制着细胞与周围环境的物质交换,因此心肌细胞控制营养物质和代谢废物进出的结构是细胞质膜。
(2)线粒体是呼吸作用的场所,能把有机物中的能量释放出来,为生命活动提供动力。心肌细胞不停地收缩和舒张,需要大量的能量,由此推测,与口腔上皮细胞相比,心肌细胞中的线粒体数量更多,这体现了结构与功能相适应的生物学观点。
(3)生物在个体发育过程中,一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞,在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程称为细胞分化。因此人体的干细胞形成神经细胞、心肌细胞等的生理过程为细胞分化,其结果是形成了不同的组织和器官。
(4)①若探究阿霉素是否会诱发心肌细胞凋亡,唯一变量是阿霉素,其他条件相同且适宜。根据题表信息可知,若探究阿霉素是否会诱发心肌细胞凋亡,应该选择甲、乙两组作为对照。
②乙组和丙组对照,唯一变量是生物制剂Q,其他条件相同且适宜。若丙组心肌细胞的凋亡率小于乙组心肌细胞的凋亡率,则说明生物制剂Q对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有保护作用。
11.(9分)(2024·揭阳月考)绿茶含有丰富的儿茶素,被认为在延缓细胞衰老中发挥着重要作用。科学家为探索儿茶素的抗衰老机制,以EGCG(一种儿茶素)为研究对象,进行了相关
研究。
(1)关于细胞衰老的机制,自由基学说认为机体代谢产生的自由基积累过多,会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,例如使细胞呼吸酶的活性 ,导致有氧呼吸第三阶段氧不能有效利用,从而产生更多的 ,加速细胞衰老。
(2)儿茶素一直被认为是一种抗氧化剂,可以中和或防止由氧自由基(ROS)引起的氧化应激反应,从而发挥抗衰老的作用。为验证上述观点的准确性,研究者将秀丽隐杆线虫随机分为4组,利用BHA(常用的抗氧化剂)和EGCG进行相关实验。
①定期检测秀丽隐杆线虫的生存率,结果如上图所示。图中对照组培养在
的培养基中。
②据图推测EGCG (填“是”或“不是”)通过抗氧化的方式来发挥抗衰老的作用,请说明理由:
。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)下降 自由基
(2)①不含BHA和EGCG ②不是(1分) BHA组和EGCG组的作用效果不同;且同时添加BHA和EGCG后,效果与对照组相似
【解析】 (2)该实验探究儿茶素的抗衰老原理,对照组用空白对照,培养在不含BHA和EGCG的培养基中。
由实验结果可知,只添加EGCG组结果与BHA组不同,且同时添加BHA和EGCG后,效果与对照组相似,因此推测EGCG与BHA作用原理不同,不是通过抗氧化的方式来发挥抗衰老的作用。
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第二节 细胞分化、衰老和死亡
1.说出细胞分化的概念并理解细胞分化的特点及意义。2.举例说明细胞的全能性。3.阐述细胞衰老的特征及原因。4.说出细胞死亡的方式和意义。
一、细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1.概念:在个体发育中,由 细胞经细胞分裂产生的子代细胞,在
和 上逐渐发生 的过程。
2.举例:造血干细胞分化为 、血小板、白细胞等。
3.特点
一个或一种
特点 解释
一般来说,分化后的细胞将一直 分化后的状态,直到死亡
普遍性 细胞分化是生物界 存在的生命现象
形态结构
生理功能
稳定性差异
红细胞
持久性
保持
普遍
4.结果:在个体发育过程中,细胞的分化能增加细胞的 ,不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种 。
5.意义
(1)生物体 的基础。
(2)有利于提高各种 的效率。
类型
组织和器官
发育
生命活动
二、分化后的细胞仍然具有全能性
1.细胞的全能性概念:细胞分裂和分化后,仍然具有产生 或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
2.细胞全能性的实例
(1)植物组织培养。
①过程。
完整有机体
②结论: 的植物细胞仍然具有发育成 的能力,即植物细胞具有全能性。
高度分化
完整植株
(2)动物细胞核移植。
①非洲爪蟾的核移植。
②克隆羊多莉。
③结论:高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着 的遗传物质,是具有 的。
④与植物细胞相比,由单个高度分化的动物体细胞培育成新个体的过程更具有 性。
全套
全能性
复杂
去核的未受精
成体
核
三、细胞衰老
1.细胞衰老的概念及特征
(1)过程:细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程,发生的变化最终反映在细胞的 和 上。
(2)特征。
①细胞 ,细胞内的 减少,体积 。
②细胞核体积增大,核膜 ,染色质 。
③细胞质膜 改变,物质运输功能降低。
④细胞内多种酶的 降低,代谢速率 ,色素逐渐 。
⑤细胞内物质交换和 受阻。
形态结构
生理功能
萎缩
水分
变小
皱折
固缩
通透性
活性
减慢
积累
信息传递
2.细胞衰老的原因
(1)端粒学说。
①端粒:真核生物染色体末端的DNA 序列,能维持染色体的稳定性。
②特点:每次 后,端粒DNA序列就会 一截,随着细胞分裂次数的增多,端粒不断缩短,当端粒长度缩短到一定程度时,细胞就无法继续
,从而导致细胞衰老与死亡。
重复
细胞分裂
缩短
分裂
(2)自由基学说。
①细胞内活泼的带电分子或基团在 反应中会产生大量的自由基。
②自由基常带有 的电子,表现出高度的反应 ,会攻击和破坏细胞内各种具有 的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的 分子时,又会产生许多新的自由基,这些自由基将会参与攻击其他生物分子,如DNA或蛋白质分子,最终导致细胞衰老。
氧化
未配对
活跃性
正常功能
磷脂
四、细胞死亡
1.概念:细胞死亡往往受细胞内 决定的“死亡程序”控制,是一个 而非被动的生理过程,常被称为细胞程序性死亡。
2.细胞死亡(细胞程序性死亡)的方式:细胞死亡方式主要包括由细胞自噬导致的
、 和 。
(1)自噬性细胞死亡。
①细胞自噬的概念:细胞通过 (动物)或 (酵母菌和植物)与双层膜包裹的细胞自身物质融合,从而降解细胞 的过程。
②细胞自噬的意义:维持细胞 的动态平衡;在一定条件下,细胞自噬也可以导致 。
遗传机制
主动
自噬性细胞死亡
细胞坏死
细胞凋亡
溶酶体
液泡
自身物质
内环境
细胞死亡
(2)细胞坏死。
①概念:多为细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤,引起
的过程。
②表现:细胞胀大,染色质不发生 ,线粒体膨大, 和细胞质膜破裂,细胞内容物会外溢等。
③结果:对周围细胞产生伤害,并引发 反应。
(3)细胞凋亡。
①概念:由 所决定的细胞 的过程。
自身死亡
凝集
核膜
炎症
基因
自动结束生命
②过程。
核膜
③意义:在生物 过程中具有重要作用。
反折
细胞器
凋亡小体
个体发育
判断正误
(1)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞的遗传信息相同。( )
【提示】 受精卵没有分化,全能性最大。
(2)受精卵没有分化,所以没有全能性。( )
√
×
(3)用马铃薯细胞培育出植株,证明了植物细胞的全能性。( )
√
(4)细胞程序性死亡在动、植物中广泛存在。( )
√
(5)衰老细胞的水分减少、代谢速率减慢、细胞核也变小。( )
【提示】 衰老细胞的细胞核体积增大。
×
任务一 分析细胞分化,提高理解能力
下图表示细胞分化的过程,据图回答有关问题。
(1)据图分析,A、B基因中,细胞甲、乙含有的基因和表达的基因分别是哪种
【提示】 细胞甲含有的是A和B基因,表达的是A基因;细胞乙含有的是A和B基因,表达的是B基因。
(2)细胞甲、乙都要进行呼吸作用,都要合成相关的酶,据此推断细胞甲、乙中遗传信息和蛋白质的种类是否相同
【提示】 遗传信息相同,蛋白质的种类不完全相同。
(3)通过以上推理可知,细胞分化的实质是什么
【提示】 细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同。
(4)一个生物体内各种体细胞的遗传信息相同吗 为什么
【提示】 相同。因为多细胞生物体的所有体细胞都是由一个受精卵经过有丝分裂、分化形成的,即细胞分化形成的各种细胞的细胞核内遗传信息没有发生变化。
(5)正常情况下,细胞甲还能转变成细胞乙或其他组织细胞吗 这说明细胞分化具有什么特点
【提示】 正常情况下,细胞甲不能转变成细胞乙或其他组织细胞,说明细胞分化具有持久性。
「核心归纳」
1.管家基因和奢侈基因
(1)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如核糖体蛋白基因等。
(2)奢侈基因即组织特异性基因,是指不同类型细胞中特异性表达的基因,奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。
(3)管家基因是维持细胞生存不可缺少的,奢侈基因和细胞分化有关,是与组织特异性表达有关的基因。
2.比较细胞分裂和细胞分化
项目 细胞分裂 细胞分化
时间 从受精卵开始 发生在整个生命进程中
结果 细胞数目增多,生成相同的细胞 细胞种类增多,生成不同的细胞,形成组织和器官
意义 保证了亲代和子代之间遗传信息的一致性 ①是生物体发育的基础;②有利于提高各种生命活动的效率
联系 ①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;
②一般情况下,随着细胞的分化程度增大,细胞的分裂能力逐渐下降
3.细胞分化的“变”与“不变”
「典型例题」
1.(2025·南京期末)下列有关细胞分化的叙述,正确的是( )
[A]细胞分化增加了细胞种类
[B]细胞分化过程中遗传物质发生改变
[C]细胞分化只发生在胚胎期
[D]个体发育中细胞分化一般是可逆的
A
【解析】 细胞分化的结果是产生了形态结构和生理功能不同的细胞,因而增加了细胞种类;细胞分化不会导致细胞中的遗传物质发生改变,细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同;细胞分化发生在整个生命过程中;细胞分化一般具有持久性,即分化之后一直保持分化状态,直到死亡。
2.(2025·扬州期末)下图表示人体内红细胞的发育过程,其中②过程为细胞增殖过程,④过程中会出现核糖体、线粒体等细胞器丢失的现象。下列叙述正确的是( )
[A]网织红细胞的分化能力大于早期胚胎干细胞
[B]分化后的细胞在形态结构与生理功能上存在差异
[C]④体现了细胞分化,成熟红细胞仍可分裂
[D]图中干细胞与有核红细胞的遗传信息存在差异
B
【解析】 网织红细胞是有核红细胞进一步分化形成的,网织红细胞中无细胞核,分化程度较高,而早期胚胎干细胞属于未分化的细胞,故早期胚胎干细胞的分化能力大于网织红细胞;成熟红细胞属于高度分化的细胞,已经失去了分裂能力;题图中有核红细胞是干细胞分裂、分化后形成的,细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同,因此题图中干细胞与有核红细胞的遗传信息相同。
任务二 分析细胞全能性
探究1 分析植物细胞的全能性,提高理解能力
下图是以一小块胡萝卜根韧皮部的一些细胞为材料,培育出能开花结果的胡萝卜植株的过程。
(1)从上述实验中可以得出什么结论
【提示】 高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
(2)如果将胡萝卜根韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞,在适宜的条件下,这些细胞也能形成新的植株吗 为什么
【提示】 能。因为已分化的植物细胞中都有一套和受精卵相同的遗传物质,在某些特定的情况下,它就可以经分裂和分化形成完整的生物体。
(3)植物体上的细胞没有表现出全能性,而是分化成了不同的组织和器官,这说明了什么
【提示】 说明植物细胞全能性的表达需要离体和一定的外界条件。
探究2 分析动物细胞核的全能性,提高理解能力
科学家曾用非洲爪蟾做实验,将它的小肠上皮细胞的核移植到去核的未受精的卵细胞中,结果获得了新的个体。
(1)实验中将非洲爪蟾的小肠上皮细胞的核移植到去核卵细胞中,结果得到了新的个体。你能从这个实验中得出什么结论
【提示】 已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
(2)上述实验说明去核的未受精的卵细胞中的 对动物细胞核全能性的表达发挥着重要作用。
细胞质
「核心归纳」
细胞的全能性分析
「典型例题」
3.(2025·无锡期末)哺乳动物的细胞中,最容易表达出全能性的是( )
[A]神经细胞 [B]受精卵
[C]红细胞 [D]口腔上皮细胞
B
【解析】 一般细胞分化程度越低,其全能性越高,所以全能性大小为受精卵>生殖细胞>体细胞,故最容易表达出全能性的是受精卵。
4.(2024·盐城月考)胡萝卜根的韧皮部细胞在特定条件下可培养成完整植株,体现了植物细胞具有全能性。细胞具有全能性的根本原因是( )
[A]细胞含有形成完整个体所需的全套遗传信息
[B]细胞分化程度低
[C]细胞具有旺盛的分裂能力
[D]细胞遗传物质发生了改变
A
【解析】 细胞的全能性是指细胞分裂和分化后,仍然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,细胞具有全能性的根本原因是细胞含有形成完整个体所需的全套遗传信息。
任务三 分析细胞衰老
探究1 分析细胞衰老的特征,提高理解能力
“少小离家老大回,乡音无改鬓毛衰。”与年轻人相比,老年人有许多衰老的特征,例如头发变白、出现“老年斑”、满脸皱纹、头发稀疏、行动迟缓等。
(1)老年人脸上为什么会出现皱纹
【提示】 老年人体内细胞多数处于衰老状态;衰老皮肤细胞萎缩,细胞内的水分减少,体积变小,出现皱纹。
(2)一般老年人肌肉的力量及耐力远不及年轻人,原因是什么
【提示】 衰老细胞内多种酶的活性降低,代谢速率减慢。
(3)细胞衰老等于个体衰老吗 老年人体内的细胞都是衰老细胞吗
【提示】 单细胞生物的细胞衰老等于个体衰老;多细胞生物中细胞衰老不等于个体衰老。老年人体内也在不断进行细胞更新,个体衰老是组成个体的细胞普遍衰老的结果。
探究2 分析细胞衰老学说,提高理解能力
分析资料,回答下列相关问题。
资料1 端粒是细胞染色体末端的高度重复序列,对染色体结构起着重要的维持与保护作用。端粒长度的缩短及其结构的异常变化是细胞衰老的一个重要诱因。科学家研究发现在正常细胞中,端粒由于端粒酶的失活随着每次细胞分裂逐渐变短,而在肿瘤细胞中,由于端粒酶的异常激活,其端粒长度可以不随细胞分裂而缩短。
资料2 我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基含有未配对的电子,表现出高度的反应活跃性。在生命活动中,细胞不断进行各种氧化反应,在这些反应中很容易产生自由基。此外,辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基,如水在电离辐射下便会产生自由基。自由基抑制剂及抗氧化剂可以延长细胞和动物的寿命。体内自由基防御能力随年龄的增长而减弱。
(1)资料1说明端粒酶的作用以及细胞衰老的原因分别是什么
【提示】 端粒酶使端粒恢复延长。细胞每分裂一次,端粒就会缩短一次,当端粒长度缩短到一定程度,会使细胞停止分裂,导致细胞衰老。
(2)资料2说明自由基与细胞衰老有什么关系
【提示】 生物体的衰老过程是机体的组织细胞产生的自由基不断积累的结果。
(3)为减缓细胞衰老,应采取哪些措施
【提示】 在生产生活中,我们要避免接触一些辐射和有害物质,养成良好的生活习惯。例如,不吸烟、不酗酒等。
「核心归纳」
1.个体衰老与细胞衰老的对应关系
个体衰老的表现 对应的细胞衰老原因
皮肤干燥、发皱 细胞内水分减少,体积减小
头发变白 细胞内酶的活性降低
老年斑 细胞内色素(脂褐素)累积
无力 细胞内呼吸速率减慢
吸收能力下降 细胞质膜通透性改变
由上表看出,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2.运用结构与功能观分析细胞衰老的特征
通过上图更能说明组成→结构→功能的关系。从细胞水平上看,衰老细胞的结构改变使细胞行使正常功能的能力降低;从分子水平上看,有用的功能分子的含量降低,而色素或有害分子出现并增加。
「典型例题」
5.(2025·无锡期末)下列有关衰老细胞的叙述,正确的是( )
[A]水分减少,细胞萎缩
[B]细胞核体积减小,染色质固缩
[C]只发生在衰老个体中
[D]所有酶活性下降
A
【解析】 衰老细胞内水分减少,细胞萎缩,体积减小,但细胞核体积增大;细胞衰老不只发生在衰老个体中,幼嫩的组织中也会发生细胞衰老;衰老细胞中多数酶活性下降,与细胞衰老有关的酶活性上升。
6.(2024·南通月考)端粒学说认为,随着细胞不断增殖,端粒会逐渐缩短,引起细胞产生DNA损伤应答,启动细胞衰老。下列相关叙述错误的是( )
[A]端粒是染色体末端的DNA重复序列
[B]衰老细胞内物质交换和信息传递受阻
[C]同种生物胚胎干细胞染色体端粒比神经细胞染色体端粒长
[D]端粒学说能解释哺乳动物成熟红细胞、肝脏细胞等的衰老
D
【解析】 端粒是真核生物染色体末端的DNA重复序列,能维持染色体的稳定性;细胞衰老会导致细胞内物质交换和信息传递受阻;由于高度分化的体细胞的分裂次数多于同一物种的胚胎干细胞,因此同一物种胚胎干细胞的染色体的端粒长度往往较高度分化的体细胞的端粒要长,即同种生物胚胎干细胞染色体端粒比神经细胞染色体端粒长;哺乳动物成熟红细胞没有细胞核,不含染色体,因此其衰老不能用端粒学说作出解释。
任务四 分析细胞死亡
探究1 分析细胞自噬,提高理解能力
下图为细胞自噬基本过程的示意图,回答下列问题。
(1)图示与溶酶体融合的自噬体由几层生物膜构成
【提示】 两层。
(2)自噬体与溶酶体的融合过程体现了生物膜具有什么特性 生物膜之间可实现相互转化的原因是什么
【提示】 生物膜具有一定的流动性;生物膜的组成成分和结构相似。
(3)当细胞养分不足时,细胞自噬作用会如何变化 其意义是什么
【提示】 细胞自噬作用会增强。处于营养不足条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量,从而维持细胞内部环境的动态平衡。
探究2 分析细胞坏死和细胞凋亡,提高理解能力
下图为细胞坏死和细胞凋亡过程示意图,回答下列问题。
(1)诱发细胞坏死和细胞凋亡的原因是什么
【提示】 细胞坏死的原因是细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤;细胞凋亡的原因是细胞内基因所调控的程序性死亡。
(2)根据图示,细胞坏死和细胞凋亡过程中细胞核、细胞质膜和细胞器如何
变化
【提示】 细胞坏死过程中核膜和细胞质膜破裂,染色质不发生凝集,线粒体膨大;细胞凋亡过程中染色质凝集、分离并沿核膜分布,细胞质膜反折,包裹细胞器等碎片,形成凋亡小体。
(3)为什么细胞坏死会引起炎症反应而细胞凋亡不会
【提示】 细胞坏死时,细胞内容物释放到细胞外,对周围细胞产生伤害,引发炎症反应;细胞凋亡时,细胞会形成凋亡小体,从而被吞噬细胞吞噬,不会引发炎症反应。
(4)细胞程序性死亡的意义有哪些
【提示】 细胞程序性死亡对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰具有重要作用。
「核心归纳」
1.细胞衰老、细胞坏死和细胞凋亡的区别
内容 细胞衰老 细胞坏死 细胞凋亡
影响因素 基因、端粒酶等 细胞受到严重损伤 细胞内部基因的调控
细胞体积 萎缩变小 肿胀变大 皱缩变小
细胞核 体积增大、核膜皱折、染色质固缩 染色质不凝集,核膜破裂等 染色质凝集、分离并沿核膜分布
细胞质、
细胞器 多种酶的活性降低、色素积累等 线粒体膨大 细胞器完整
细胞质膜 通透性改变 破损 反折,包裹细胞器等碎片,形成凋亡小体
炎症反应 无 有 无
2.细胞自噬
3.“三看法”判断细胞坏死与细胞凋亡
「典型例题」
7.(2025·扬州期末)鸡在胚胎发育早期趾间有蹼状结构,随着胚胎的发育,蹼逐渐消失的原因是( )
[A]细胞分裂 [B]细胞分化
[C]细胞衰老 [D]细胞凋亡
D
【解析】 鸡在胚胎发育早期趾间有蹼状结构,随着胚胎的发育,蹼逐渐消失,是由基因决定的细胞程序性死亡导致的,这个过程叫作细胞凋亡。
8.(2024·徐州月考)溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用,作用途径如下图所示。下列说法正确的是( )
[A]具有吞噬作用的细胞才有自噬作用
[B]清除衰老和损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的
[C]溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性不变
[D]营养物质缺乏时,细胞可通过加强自噬作用降解非必需物质以维持基本生存
D
【解析】 据题图可知,溶酶体参与了细胞的自噬作用,具有溶酶体的细胞都可进行自噬作用,因此并不是具有吞噬作用的细胞才有自噬作用;据题图可知,清除衰老和损伤的细胞器是通过自噬作用完成的,清除衰老和损伤的细胞是通过吞噬作用实现的;溶酶体内部水解酶的最适pH呈酸性,而细胞质基质中的pH在7.0左右,故溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性会发生变化;在应对生存压力,如营养缺乏时,细胞自噬作用会增强,真核细胞通过降解非必需物质,获得生存所需的物质和能量。
思维导图
随堂检测
1.(2025·南通期末)衰老的细胞中会积累色素,如脂褐素等。珍珠是一种有机珠宝,又是护肤品的主要原料,因为它在抑制细胞脂褐素的增加上有重要作用,这表明珍珠可用于( )
[A]促进细胞分裂 [B]延缓细胞衰老
[C]促进细胞分化 [D]诱导细胞凋亡
B
【解析】 由“衰老的细胞中会积累色素……它在抑制细胞脂褐素的增加上有重要作用”可知,珍珠可用于延缓细胞衰老。
2.(2025·南通期末)脐带血干细胞可用于治疗血液系统疾病。脐带血干细胞可通过一系列变化形成红细胞等血细胞,这些变化主要包括( )
[A]细胞分裂和分化 [B]细胞衰老与死亡
[C]细胞分裂与衰老 [D]细胞生长与衰老
A
【解析】 脐带血干细胞通过细胞分裂增加细胞数量,再通过细胞分化形成红细胞等血细胞。
3.(2025·镇江月考)细胞生命历程涵盖多个重要阶段,这些阶段相互关联,共同维持生物体的正常生命活动。下列有关细胞生命历程的叙述,正确的是
( )
[A]细胞分化、衰老和凋亡都是受基因调控的过程
[B]细胞生长过程中,细胞的物质交换效率逐渐提高
[C]细胞凋亡不受基因控制,是细胞的被动死亡过程
[D]细胞衰老后,细胞核体积减小,染色质固缩,染色加深
A
【解析】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞凋亡是基因决定的细胞的程序性死亡,细胞衰老也是受基因调控的,故细胞分化、衰老和凋亡都是受基因调控的过程;细胞生长过程中,细胞体积增大,但相对表面积减小,因此其与外界环境进行物质交换的效率逐渐降低;细胞凋亡是基因决定的细胞的程序性死亡,是细胞主动死亡的过程;细胞衰老后,细胞体积变小,细胞核体积变大,染色质固缩,染色加深。
4.(2025·南通月考)研究发现,核仁稳定性下降、线粒体功能失调等会引起细胞衰老。而当线粒体渗透性发生变化,或者外膜破裂时,线粒体膜间腔的蛋白质会释放出来,有些会进入细胞核调节某些凋亡基因而产生凋亡效应。下列叙述正确的是( )
[A]线粒体功能失调会导致衰老细胞不能产生能量,物质运输功能降低
[B]衰老细胞染色体的结构稳定性下降,染色质松散,苯酚品红溶液染色颜色变浅
[C]细胞凋亡是所有核仁稳定性下降的细胞的必然结果
[D]内环境渗透压降低可能会诱发细胞程序性死亡
D
【解析】 细胞质基质中也可产生少量能量,因此线粒体功能失调会导致衰老细胞产生能量减少,进而导致物质运输功能降低;衰老细胞染色体的结构稳定性下降,染色质固缩,苯酚品红溶液染色颜色变深;细胞分裂过程中伴随核仁的解体和重新形成,该过程中核仁稳定性下降并不会导致细胞凋亡;内环境渗透压降低可使细胞吸水,线粒体渗透性发生变化,可能导致线粒体外膜破裂,线粒体膜间腔的蛋白质会释放出来,有些会进入细胞核内调节某些凋亡基因,从而产生凋亡效应。
5.(多选)(2025·常州期末)较低水平的活性氧有利于维持软骨细胞的稳态,但骨关节病变后,活性氧水平显著升高并诱导软骨细胞凋亡。下列相关叙述错误的有( )
[A]正常软骨细胞中的线粒体不会产生活性氧
[B]过量活性氧会促进程序性死亡基因的表达
[C]降低活性氧水平是治疗骨关节炎的有效靶点
[D]骨关节炎患者软骨细胞内过氧化氢酶活性下降
AD
【解析】 较低水平的活性氧有利于维持软骨细胞的稳态,所以正常软骨细胞中的线粒体会产生活性氧;骨关节病变后,活性氧水平显著升高并诱导软骨细胞凋亡,细胞凋亡是由基因控制的死亡,所以过量活性氧会促进程序性死亡基因的表达;骨关节病变后,活性氧水平显著升高并诱导软骨细胞凋亡,则降低活性氧水平是治疗骨关节炎的有效靶点;骨关节病变后,活性氧水平显著升高,过氧化氢酶能催化H2O2分解为H2O和O2,因此骨关节炎患者软骨细胞内过氧化氢酶活性升高。
联系实际 迁移应用
同种动物体中的肌肉细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的肌动蛋白基因、血红蛋白基因、胰岛素基因和ATP合成酶基因的种类及基因表达的种类,如下表所示。
细胞种类 含有基因种类
肌动蛋白基因 血红蛋白基因 胰岛素基因 ATP合成酶基因
肌肉细胞 √ √ √ √
红细胞 √ √ √ √
胰岛细胞 √ √ √ √
细胞种类 基因表达的种类
肌动蛋
白基因 血红蛋
白基因 胰岛素
基因 ATP合
成酶基因
肌肉细胞 √ √
红细胞 √ √
胰岛细胞 √ √
(1)这些细胞内含有的基因种类相同吗
【提示】 相同。
(2)哪种基因在三类细胞中都表达 哪些基因只在特定的细胞中表达
【提示】 ATP合成酶基因在三类细胞中都表达,肌动蛋白基因、血红蛋白基因和胰岛素基因只在特定的细胞中表达。第二节 细胞分化、衰老和死亡
[学习目标] 1.说出细胞分化的概念并理解细胞分化的特点及意义。2.举例说明细胞的全能性。3.阐述细胞衰老的特征及原因。4.说出细胞死亡的方式和意义。
一、细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1.概念:在个体发育中,由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞,在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程。
2.举例:造血干细胞分化为红细胞、血小板、白细胞等。
3.特点
特点 解释
持久性 一般来说,分化后的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡
普遍性 细胞分化是生物界普遍存在的生命现象
4.结果:在个体发育过程中,细胞的分化能增加细胞的类型,不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官。
5.意义
(1)生物体发育的基础。
(2)有利于提高各种生命活动的效率。
二、分化后的细胞仍然具有全能性
1.细胞的全能性概念:细胞分裂和分化后,仍然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.细胞全能性的实例
(1)植物组织培养。
①过程。
②结论:高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,即植物细胞具有全能性。
(2)动物细胞核移植。
①非洲爪蟾的核移植。
②克隆羊多莉。
③结论:高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质,是具有全能性的。
④与植物细胞相比,由单个高度分化的动物体细胞培育成新个体的过程更具有复杂性。
三、细胞衰老
1.细胞衰老的概念及特征
(1)过程:细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程,发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。
(2)特征。
①细胞萎缩,细胞内的水分减少,体积变小。
②细胞核体积增大,核膜皱折,染色质固缩。
③细胞质膜通透性改变,物质运输功能降低。
④细胞内多种酶的活性降低,代谢速率减慢,色素逐渐积累。
⑤细胞内物质交换和信息传递受阻。
2.细胞衰老的原因
(1)端粒学说。
①端粒:真核生物染色体末端的DNA重复序列,能维持染色体的稳定性。
②特点:每次细胞分裂后,端粒DNA序列就会缩短一截,随着细胞分裂次数的增多,端粒不断缩短,当端粒长度缩短到一定程度时,细胞就无法继续分裂,从而导致细胞衰老与死亡。
(2)自由基学说。
①细胞内活泼的带电分子或基团在氧化反应中会产生大量的自由基。
②自由基常带有未配对的电子,表现出高度的反应活跃性,会攻击和破坏细胞内各种具有正常功能的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的磷脂分子时,又会产生许多新的自由基,这些自由基将会参与攻击其他生物分子,如DNA或蛋白质分子,最终导致细胞衰老。
四、细胞死亡
1.概念:细胞死亡往往受细胞内遗传机制决定的“死亡程序”控制,是一个主动而非被动的生理过程,常被称为细胞程序性死亡。
2.细胞死亡(细胞程序性死亡)的方式:细胞死亡方式主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。
(1)自噬性细胞死亡。
①细胞自噬的概念:细胞通过溶酶体(动物)或液泡(酵母菌和植物)与双层膜包裹的细胞自身物质融合,从而降解细胞自身物质的过程。
②细胞自噬的意义:维持细胞内环境的动态平衡;在一定条件下,细胞自噬也可以导致细胞死亡。
(2)细胞坏死。
①概念:多为细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤,引起自身死亡的
过程。
②表现:细胞胀大,染色质不发生凝集,线粒体膨大,核膜和细胞质膜破裂,细胞内容物会外溢等。
③结果:对周围细胞产生伤害,并引发炎症反应。
(3)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过程。
③意义:在生物个体发育过程中具有重要作用。
判断正误
(1)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞的遗传信息相同。( )
【答案】 √
(2)受精卵没有分化,所以没有全能性。( )
【答案】 ×
【提示】 受精卵没有分化,全能性最大。
(3)用马铃薯细胞培育出植株,证明了植物细胞的全能性。( )
【答案】 √
(4)细胞程序性死亡在动、植物中广泛存在。( )
【答案】 √
(5)衰老细胞的水分减少、代谢速率减慢、细胞核也变小。( )
【答案】 ×
【提示】 衰老细胞的细胞核体积增大。
任务一 分析细胞分化,提高理解能力
下图表示细胞分化的过程,据图回答有关问题。
(1)据图分析,A、B基因中,细胞甲、乙含有的基因和表达的基因分别是哪种
【提示】 细胞甲含有的是A和B基因,表达的是A基因;细胞乙含有的是A和B基因,表达的是B基因。
(2)细胞甲、乙都要进行呼吸作用,都要合成相关的酶,据此推断细胞甲、乙中遗传信息和蛋白质的种类是否相同
【提示】 遗传信息相同,蛋白质的种类不完全相同。
(3)通过以上推理可知,细胞分化的实质是什么
【提示】 细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同。
(4)一个生物体内各种体细胞的遗传信息相同吗 为什么
【提示】 相同。因为多细胞生物体的所有体细胞都是由一个受精卵经过有丝分裂、分化形成的,即细胞分化形成的各种细胞的细胞核内遗传信息没有发生变化。
(5)正常情况下,细胞甲还能转变成细胞乙或其他组织细胞吗 这说明细胞分化具有什么
特点
【提示】 正常情况下,细胞甲不能转变成细胞乙或其他组织细胞,说明细胞分化具有持
久性。
核心归纳
1.管家基因和奢侈基因
(1)管家基因是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如核糖体蛋白基因等。
(2)奢侈基因即组织特异性基因,是指不同类型细胞中特异性表达的基因,奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。
(3)管家基因是维持细胞生存不可缺少的,奢侈基因和细胞分化有关,是与组织特异性表达有关的基因。
2.比较细胞分裂和细胞分化
项目 细胞分裂 细胞分化
时间 从受精卵开始 发生在整个生命进程中
结果 细胞数目增多,生成相同的细胞 细胞种类增多,生成不同的细胞,形成组织和器官
意义 保证了亲代和子代之间遗传信息的一致性 ①是生物体发育的基础;②有利于提高各种生命活动的效率
联系 ①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; ②一般情况下,随着细胞的分化程度增大,细胞的分裂能力逐渐下降
3.细胞分化的“变”与“不变”
典型例题
1.(2025·南京期末)下列有关细胞分化的叙述,正确的是( )
[A]细胞分化增加了细胞种类
[B]细胞分化过程中遗传物质发生改变
[C]细胞分化只发生在胚胎期
[D]个体发育中细胞分化一般是可逆的
【答案】 A
【解析】 细胞分化的结果是产生了形态结构和生理功能不同的细胞,因而增加了细胞种类;细胞分化不会导致细胞中的遗传物质发生改变,细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同;细胞分化发生在整个生命过程中;细胞分化一般具有持久性,即分化之后一直保持分化状态,直到死亡。
2.(2025·扬州期末)下图表示人体内红细胞的发育过程,其中②过程为细胞增殖过程,④过程中会出现核糖体、线粒体等细胞器丢失的现象。下列叙述正确的是( )
[A]网织红细胞的分化能力大于早期胚胎干细胞
[B]分化后的细胞在形态结构与生理功能上存在差异
[C]④体现了细胞分化,成熟红细胞仍可分裂
[D]图中干细胞与有核红细胞的遗传信息存在差异
【答案】 B
【解析】 网织红细胞是有核红细胞进一步分化形成的,网织红细胞中无细胞核,分化程度较高,而早期胚胎干细胞属于未分化的细胞,故早期胚胎干细胞的分化能力大于网织红细胞;成熟红细胞属于高度分化的细胞,已经失去了分裂能力;题图中有核红细胞是干细胞分裂、分化后形成的,细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同,因此题图中干细胞与有核红细胞的遗传信息相同。
任务二 分析细胞全能性
探究1 分析植物细胞的全能性,提高理解能力
下图是以一小块胡萝卜根韧皮部的一些细胞为材料,培育出能开花结果的胡萝卜植株的过程。
(1)从上述实验中可以得出什么结论
【提示】 高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
(2)如果将胡萝卜根韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞,在适宜的条件下,这些细胞也能形成新的植株吗 为什么
【提示】 能。因为已分化的植物细胞中都有一套和受精卵相同的遗传物质,在某些特定的情况下,它就可以经分裂和分化形成完整的生物体。
(3)植物体上的细胞没有表现出全能性,而是分化成了不同的组织和器官,这说明了什么
【提示】 说明植物细胞全能性的表达需要离体和一定的外界条件。
探究2 分析动物细胞核的全能性,提高理解能力
科学家曾用非洲爪蟾做实验,将它的小肠上皮细胞的核移植到去核的未受精的卵细胞中,结果获得了新的个体。
(1)实验中将非洲爪蟾的小肠上皮细胞的核移植到去核卵细胞中,结果得到了新的个体。你能从这个实验中得出什么结论
【提示】 已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
(2)上述实验说明去核的未受精的卵细胞中的细胞质对动物细胞核全能性的表达发挥着重要作用。
核心归纳
细胞的全能性分析
典型例题
3.(2025·无锡期末)哺乳动物的细胞中,最容易表达出全能性的是( )
[A]神经细胞 [B]受精卵
[C]红细胞 [D]口腔上皮细胞
【答案】 B
【解析】 一般细胞分化程度越低,其全能性越高,所以全能性大小为受精卵>生殖细胞>体细胞,故最容易表达出全能性的是受精卵。
4.(2024·盐城月考)胡萝卜根的韧皮部细胞在特定条件下可培养成完整植株,体现了植物细胞具有全能性。细胞具有全能性的根本原因是( )
[A]细胞含有形成完整个体所需的全套遗传信息
[B]细胞分化程度低
[C]细胞具有旺盛的分裂能力
[D]细胞遗传物质发生了改变
【答案】 A
【解析】 细胞的全能性是指细胞分裂和分化后,仍然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,细胞具有全能性的根本原因是细胞含有形成完整个体所需的全套遗传信息。
任务三 分析细胞衰老
探究1 分析细胞衰老的特征,提高理解能力
“少小离家老大回,乡音无改鬓毛衰。”与年轻人相比,老年人有许多衰老的特征,例如头发变白、出现“老年斑”、满脸皱纹、头发稀疏、行动迟缓等。
(1)老年人脸上为什么会出现皱纹
【提示】 老年人体内细胞多数处于衰老状态;衰老皮肤细胞萎缩,细胞内的水分减少,体积变小,出现皱纹。
(2)一般老年人肌肉的力量及耐力远不及年轻人,原因是什么
【提示】 衰老细胞内多种酶的活性降低,代谢速率减慢。
(3)细胞衰老等于个体衰老吗 老年人体内的细胞都是衰老细胞吗
【提示】 单细胞生物的细胞衰老等于个体衰老;多细胞生物中细胞衰老不等于个体衰老。老年人体内也在不断进行细胞更新,个体衰老是组成个体的细胞普遍衰老的结果。
探究2 分析细胞衰老学说,提高理解能力
分析资料,回答下列相关问题。
资料1 端粒是细胞染色体末端的高度重复序列,对染色体结构起着重要的维持与保护作用。端粒长度的缩短及其结构的异常变化是细胞衰老的一个重要诱因。科学家研究发现在正常细胞中,端粒由于端粒酶的失活随着每次细胞分裂逐渐变短,而在肿瘤细胞中,由于端粒酶的异常激活,其端粒长度可以不随细胞分裂而缩短。
资料2 我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基含有未配对的电子,表现出高度的反应活跃性。在生命活动中,细胞不断进行各种氧化反应,在这些反应中很容易产生自由基。此外,辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基,如水在电离辐射下便会产生自由基。自由基抑制剂及抗氧化剂可以延长细胞和动物的寿命。体内自由基防御能力随年龄的增长而减弱。
(1)资料1说明端粒酶的作用以及细胞衰老的原因分别是什么
【提示】 端粒酶使端粒恢复延长。细胞每分裂一次,端粒就会缩短一次,当端粒长度缩短到一定程度,会使细胞停止分裂,导致细胞衰老。
(2)资料2说明自由基与细胞衰老有什么关系
【提示】 生物体的衰老过程是机体的组织细胞产生的自由基不断积累的结果。
(3)为减缓细胞衰老,应采取哪些措施
【提示】 在生产生活中,我们要避免接触一些辐射和有害物质,养成良好的生活习惯。例如,不吸烟、不酗酒等。
核心归纳
1.个体衰老与细胞衰老的对应关系
个体衰老的表现 对应的细胞衰老原因
皮肤干燥、发皱 细胞内水分减少,体积减小
头发变白 细胞内酶的活性降低
老年斑 细胞内色素(脂褐素)累积
无力 细胞内呼吸速率减慢
吸收能力下降 细胞质膜通透性改变
由上表看出,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2.运用结构与功能观分析细胞衰老的特征
通过上图更能说明组成→结构→功能的关系。从细胞水平上看,衰老细胞的结构改变使细胞行使正常功能的能力降低;从分子水平上看,有用的功能分子的含量降低,而色素或有害分子出现并增加。
典型例题
5.(2025·无锡期末)下列有关衰老细胞的叙述,正确的是( )
[A]水分减少,细胞萎缩
[B]细胞核体积减小,染色质固缩
[C]只发生在衰老个体中
[D]所有酶活性下降
【答案】 A
【解析】 衰老细胞内水分减少,细胞萎缩,体积减小,但细胞核体积增大;细胞衰老不只发生在衰老个体中,幼嫩的组织中也会发生细胞衰老;衰老细胞中多数酶活性下降,与细胞衰老有关的酶活性上升。
6.(2024·南通月考)端粒学说认为,随着细胞不断增殖,端粒会逐渐缩短,引起细胞产生DNA损伤应答,启动细胞衰老。下列相关叙述错误的是( )
[A]端粒是染色体末端的DNA重复序列
[B]衰老细胞内物质交换和信息传递受阻
[C]同种生物胚胎干细胞染色体端粒比神经细胞染色体端粒长
[D]端粒学说能解释哺乳动物成熟红细胞、肝脏细胞等的衰老
【答案】 D
【解析】 端粒是真核生物染色体末端的DNA重复序列,能维持染色体的稳定性;细胞衰老会导致细胞内物质交换和信息传递受阻;由于高度分化的体细胞的分裂次数多于同一物种的胚胎干细胞,因此同一物种胚胎干细胞的染色体的端粒长度往往较高度分化的体细胞的端粒要长,即同种生物胚胎干细胞染色体端粒比神经细胞染色体端粒长;哺乳动物成熟红细胞没有细胞核,不含染色体,因此其衰老不能用端粒学说作出解释。
任务四 分析细胞死亡
探究1 分析细胞自噬,提高理解能力
下图为细胞自噬基本过程的示意图,回答下列问题。
(1)图示与溶酶体融合的自噬体由几层生物膜构成
【提示】 两层。
(2)自噬体与溶酶体的融合过程体现了生物膜具有什么特性 生物膜之间可实现相互转化的原因是什么
【提示】 生物膜具有一定的流动性;生物膜的组成成分和结构相似。
(3)当细胞养分不足时,细胞自噬作用会如何变化 其意义是什么
【提示】 细胞自噬作用会增强。处于营养不足条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量,从而维持细胞内部环境的动态平衡。
探究2 分析细胞坏死和细胞凋亡,提高理解能力
下图为细胞坏死和细胞凋亡过程示意图,回答下列问题。
(1)诱发细胞坏死和细胞凋亡的原因是什么
【提示】 细胞坏死的原因是细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤;细胞凋亡的原因是细胞内基因所调控的程序性死亡。
(2)根据图示,细胞坏死和细胞凋亡过程中细胞核、细胞质膜和细胞器如何变化
【提示】 细胞坏死过程中核膜和细胞质膜破裂,染色质不发生凝集,线粒体膨大;细胞凋亡过程中染色质凝集、分离并沿核膜分布,细胞质膜反折,包裹细胞器等碎片,形成凋亡小体。
(3)为什么细胞坏死会引起炎症反应而细胞凋亡不会
【提示】 细胞坏死时,细胞内容物释放到细胞外,对周围细胞产生伤害,引发炎症反应;细胞凋亡时,细胞会形成凋亡小体,从而被吞噬细胞吞噬,不会引发炎症反应。
(4)细胞程序性死亡的意义有哪些
【提示】 细胞程序性死亡对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰具有重要作用。
核心归纳
1.细胞衰老、细胞坏死和细胞凋亡的区别
内容 细胞衰老 细胞坏死 细胞凋亡
影响因素 基因、端粒酶等 细胞受到严重损伤 细胞内部基因的调控
细胞体积 萎缩变小 肿胀变大 皱缩变小
细胞核 体积增大、核膜皱折、染色质固缩 染色质不凝集,核膜破裂等 染色质凝集、分离并沿核膜分布
细胞质、 细胞器 多种酶的活性降低、色素积累等 线粒体膨大 细胞器完整
细胞质膜 通透性改变 破损 反折,包裹细胞器等碎片,形成凋亡小体
炎症反应 无 有 无
2.细胞自噬
3.“三看法”判断细胞坏死与细胞凋亡
(1)从“方式”看
(2)从“机制”看
(3)从“结果”看
典型例题
7.(2025·扬州期末)鸡在胚胎发育早期趾间有蹼状结构,随着胚胎的发育,蹼逐渐消失的原因是( )
[A]细胞分裂 [B]细胞分化
[C]细胞衰老 [D]细胞凋亡
【答案】 D
【解析】 鸡在胚胎发育早期趾间有蹼状结构,随着胚胎的发育,蹼逐渐消失,是由基因决定的细胞程序性死亡导致的,这个过程叫作细胞凋亡。
8.(2024·徐州月考)溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用,作用途径如下图所示。下列说法正确的是( )
[A]具有吞噬作用的细胞才有自噬作用
[B]清除衰老和损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的
[C]溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性不变
[D]营养物质缺乏时,细胞可通过加强自噬作用降解非必需物质以维持基本生存
【答案】 D
【解析】 据题图可知,溶酶体参与了细胞的自噬作用,具有溶酶体的细胞都可进行自噬作用,因此并不是具有吞噬作用的细胞才有自噬作用;据题图可知,清除衰老和损伤的细胞器是通过自噬作用完成的,清除衰老和损伤的细胞是通过吞噬作用实现的;溶酶体内部水解酶的最适pH呈酸性,而细胞质基质中的pH在7.0左右,故溶酶体膜破裂释放出的各种酸性水解酶在细胞质基质中活性会发生变化;在应对生存压力,如营养缺乏时,细胞自噬作用会增强,真核细胞通过降解非必需物质,获得生存所需的物质和能量。
随堂检测
1.(2025·南通期末)衰老的细胞中会积累色素,如脂褐素等。珍珠是一种有机珠宝,又是护肤品的主要原料,因为它在抑制细胞脂褐素的增加上有重要作用,这表明珍珠可用于( )
[A]促进细胞分裂 [B]延缓细胞衰老
[C]促进细胞分化 [D]诱导细胞凋亡
【答案】 B
【解析】 由“衰老的细胞中会积累色素……它在抑制细胞脂褐素的增加上有重要作用”可知,珍珠可用于延缓细胞衰老。
2.(2025·南通期末)脐带血干细胞可用于治疗血液系统疾病。脐带血干细胞可通过一系列变化形成红细胞等血细胞,这些变化主要包括( )
[A]细胞分裂和分化 [B]细胞衰老与死亡
[C]细胞分裂与衰老 [D]细胞生长与衰老
【答案】 A
【解析】 脐带血干细胞通过细胞分裂增加细胞数量,再通过细胞分化形成红细胞等血
细胞。
3.(2025·镇江月考)细胞生命历程涵盖多个重要阶段,这些阶段相互关联,共同维持生物体的正常生命活动。下列有关细胞生命历程的叙述,正确的是( )
[A]细胞分化、衰老和凋亡都是受基因调控的过程
[B]细胞生长过程中,细胞的物质交换效率逐渐提高
[C]细胞凋亡不受基因控制,是细胞的被动死亡过程
[D]细胞衰老后,细胞核体积减小,染色质固缩,染色加深
【答案】 A
【解析】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞凋亡是基因决定的细胞的程序性死亡,细胞衰老也是受基因调控的,故细胞分化、衰老和凋亡都是受基因调控的过程;细胞生长过程中,细胞体积增大,但相对表面积减小,因此其与外界环境进行物质交换的效率逐渐降低;细胞凋亡是基因决定的细胞的程序性死亡,是细胞主动死亡的过程;细胞衰老后,细胞体积变小,细胞核体积变大,染色质固缩,染色加深。
4.(2025·南通月考)研究发现,核仁稳定性下降、线粒体功能失调等会引起细胞衰老。而当线粒体渗透性发生变化,或者外膜破裂时,线粒体膜间腔的蛋白质会释放出来,有些会进入细胞核调节某些凋亡基因而产生凋亡效应。下列叙述正确的是( )
[A]线粒体功能失调会导致衰老细胞不能产生能量,物质运输功能降低
[B]衰老细胞染色体的结构稳定性下降,染色质松散,苯酚品红溶液染色颜色变浅
[C]细胞凋亡是所有核仁稳定性下降的细胞的必然结果
[D]内环境渗透压降低可能会诱发细胞程序性死亡
【答案】 D
【解析】 细胞质基质中也可产生少量能量,因此线粒体功能失调会导致衰老细胞产生能量减少,进而导致物质运输功能降低;衰老细胞染色体的结构稳定性下降,染色质固缩,苯酚品红溶液染色颜色变深;细胞分裂过程中伴随核仁的解体和重新形成,该过程中核仁稳定性下降并不会导致细胞凋亡;内环境渗透压降低可使细胞吸水,线粒体渗透性发生变化,可能导致线粒体外膜破裂,线粒体膜间腔的蛋白质会释放出来,有些会进入细胞核内调节某些凋亡基因,从而产生凋亡效应。
5.(多选)(2025·常州期末)较低水平的活性氧有利于维持软骨细胞的稳态,但骨关节病变后,活性氧水平显著升高并诱导软骨细胞凋亡。下列相关叙述错误的有( )
[A]正常软骨细胞中的线粒体不会产生活性氧
[B]过量活性氧会促进程序性死亡基因的表达
[C]降低活性氧水平是治疗骨关节炎的有效靶点
[D]骨关节炎患者软骨细胞内过氧化氢酶活性下降
【答案】 AD
【解析】 较低水平的活性氧有利于维持软骨细胞的稳态,所以正常软骨细胞中的线粒体会产生活性氧;骨关节病变后,活性氧水平显著升高并诱导软骨细胞凋亡,细胞凋亡是由基因控制的死亡,所以过量活性氧会促进程序性死亡基因的表达;骨关节病变后,活性氧水平显著升高并诱导软骨细胞凋亡,则降低活性氧水平是治疗骨关节炎的有效靶点;骨关节病变后,活性氧水平显著升高,过氧化氢酶能催化H2O2分解为H2O和O2,因此骨关节炎患者软骨细胞内过氧化氢酶活性升高。
同种动物体中的肌肉细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的肌动蛋白基因、血红蛋白基因、胰岛素基因和ATP合成酶基因的种类及基因表达的种类,如下表所示。
细胞种类 含有基因种类
肌动蛋 白基因 血红蛋 白基因 胰岛素 基因 ATP合 成酶基因
肌肉细胞 √ √ √ √
红细胞 √ √ √ √
胰岛细胞 √ √ √ √
续表
细胞种类 基因表达的种类
肌动蛋 白基因 血红蛋 白基因 胰岛素 基因 ATP合 成酶基因
肌肉细胞 √ √
红细胞 √ √
胰岛细胞 √ √
(1)这些细胞内含有的基因种类相同吗
【提示】 相同。
(2)哪种基因在三类细胞中都表达 哪些基因只在特定的细胞中表达
【提示】 ATP合成酶基因在三类细胞中都表达,肌动蛋白基因、血红蛋白基因和胰岛素基因只在特定的细胞中表达。
课时作业
(时间:30分钟 分值:52分)
第1～7题每题3分,第8～9题每题6分,共计33分。
基础对点练
知识点1 细胞分化和细胞全能性
1.(2024·徐州月考)成人身体约有1014个细胞,这些细胞有200多种不同的类型,根据分化程度的不同,又可分为600多种,但是它们都有基本相同的结构,这说明( )
[A]人体细胞既有多样性,又有统一性
[B]细胞的结构和功能基本相同
[C]200多种不同类型就是200多种不同的组织
[D]人体细胞的基本结构和草履虫相似
【答案】 A
【解析】 人体细胞结构基本相同,具有统一性,由于细胞分化,细胞又具有多样性;由于细胞的分化,不同细胞的结构和功能发生了稳定性的差异;组织可由多种细胞构成,故200多种细胞构成的组织类型少于200多种;题目信息不能说明人体细胞和草履虫相似。
2.(2025·扬州期末)下列能证明已分化的细胞仍能体现细胞全能性的生物学实例是( )
[A]胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养形成试管苗
[B]小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
[C]壁虎断尾后再重新长出新的尾部
[D]克隆猴“中中”“华华”的成功培育
【答案】 A
【解析】 胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养形成试管苗,这是将已分化的植物细胞培养成完整的植株,体现了植物细胞的全能性;小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞,这只是细胞的分化过程,没有形成完整的个体,也没有体现出能分化成其他各种细胞的潜能和特性,因此不能体现细胞的全能性;壁虎断尾后再重新长出新的尾部,这是细胞的分裂和分化过程,没有形成完整的个体,不能体现细胞的全能性;克隆猴“中中”“华华”的成功培育,是利用了动物细胞核的全能性,而不是已分化细胞的全能性。
3.(2024·南京月考)细胞分化是人体生长发育中重要的生理过程,下列相关叙述正确的是( )
[A]红细胞是高度分化的细胞,保持着发育的全能性
[B]人体内神经干细胞分化成神经细胞的过程是可逆的
[C]一般来说,细胞的分化程度越高,表现出来的全能性越弱
[D]细胞分化贯穿于人的一生,能增加细胞的数量和种类
【答案】 C
【解析】 红细胞是高度分化的细胞,不具有发育的全能性;在人体内,自然状态下细胞分化是不可逆的;细胞的分化程度越高,其全能性往往越低,即不容易表现细胞的全能性;细胞分化只能增加细胞的种类而不能增加数量。
4.(2025·南京期中)下图所示为来自同一人体的5种细胞,下列叙述正确的是( )
[A]因为来自同一人体,所以各细胞中的核DNA含量相同
[B]神经细胞和白细胞携带的遗传物质不同,所以形态、功能不同
[C]虽然各细胞大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同
[D]虽然各细胞的生理功能不同,但吸收葡萄糖的方式相同
【答案】 C
【解析】 人体细胞中的核DNA含量一般是相同的,但成熟的红细胞没有细胞核,其核DNA含量为0,卵细胞的核DNA数量是神经细胞、白细胞、小肠上皮细胞核DNA数量的一半;神经细胞和白细胞携带的遗传物质是相同的,细胞形态、功能不同是遗传信息表达情况不同的结果;各细胞大小虽然不同,但细胞中含量最多的化合物都是水;人体细胞吸收葡萄糖的方式一般是主动运输,但红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散。
知识点2 细胞衰老与细胞死亡
5.(2025·南京期末)衰老是生物界的普遍现象,细胞衰老过程中其形态、结构、功能都会发生变化。下列属于细胞衰老特征的是( )
[A]细胞分裂能力增加
[B]细胞内所有酶的活性上升
[C]细胞内色素逐渐减少
[D]细胞代谢速率减慢
【答案】 D
【解析】 细胞在衰老的过程中会丧失分裂能力;衰老的细胞内多种酶的活性降低;衰老的细胞内的色素逐渐积累;衰老的细胞内水分减少,细胞代谢速率减慢。
6.(2025·泰州期末)细胞的衰老和死亡与个体的生命历程密切相关。下列相关叙述正确的是( )
[A]衰老细胞的体积减小,物质运输效率提高
[B]端粒受损可能会导致细胞衰老
[C]衰老的生物体中细胞都处于衰老状态
[D]脑缺血导致局部神经细胞的死亡属于细胞凋亡
【答案】 B
【解析】 衰老细胞的体积减小,细胞质膜的通透性发生改变,物质运输效率降低;随着染色体复制次数的增加,端粒因被截短而受损,端粒内侧正常的DNA就会受到损伤,导致功能被破坏,可能会引起细胞衰老;衰老的生物体中,大多数细胞处于衰老状态,也有幼嫩的细胞,如造血干细胞;细胞坏死是不利因素引起的细胞非正常死亡,与细胞凋亡不同,脑缺血导致局部神经细胞的死亡属于细胞坏死。
7.(2024·扬州月考)细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制,下列关于细胞凋亡的叙述,错误的是( )
[A]人的胚胎发育过程中会发生细胞凋亡
[B]植物体内通气组织的形成是通过细胞凋亡实现的
[C]细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定
[D]细胞凋亡过程中存在染色质与染色体的相互转化
【答案】 D
【解析】 人的胚胎发育过程中会发生细胞凋亡,如胎儿手的发育;植物体内通气组织的形成是部分细胞正常死亡形成的,是通过细胞凋亡实现的;细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用;凋亡的细胞不再进行增殖,其凋亡过程中不存在染色质与染色体的相互转化。
综合提升练
8.(多选)研究人员发现“人视网膜的色素上皮组织也存在神经干细胞”。关于下图的叙述中,正确的有( )
[A]a过程中只有部分基因得到表达
[B]b过程中核酸的种类和含量会发生变化
[C]c过程形成富含脂肪的细胞时,核DNA含量减少
[D]f过程所形成的子细胞中部分具有细胞周期
【答案】 ABD
【解析】 a过程中部分基因得到了表达,形成了具有特定形态、结构和生理功能的细胞;b过程中细胞中部分特定的基因得到了表达,形成神经细胞,RNA的种类和含量都会发生改变;c过程形成富含脂肪的细胞时,核DNA含量不变;f过程是细胞通过有丝分裂增殖的过程,形成的子细胞中部分仍能进行有丝分裂,具有细胞周期。
9.(多选)下图为动物机体的细胞凋亡及清除示意图,据图分析,下列有关叙述错误的有( )
[A]①过程表明细胞识别的特异性,是通过生物膜之间直接接触的方式进行信息传递
[B]机体清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡
[C]②过程中凋亡细胞被吞噬,表明细胞凋亡是细胞的被动死亡过程
[D]凋亡细胞内的蛋白质合成能力下降、酶的活性也都减弱
【答案】 ACD
【解析】 ①过程凋亡诱导因子与细胞质膜上的受体特异性结合,体现了生物膜的信息传递功能,但不是通过生物膜之间直接接触的方式实现的;机体清除被病原体感染的细胞,是由于凋亡信号激活了凋亡相关基因进而执行细胞凋亡;②过程中凋亡细胞被吞噬,是由凋亡相关基因决定的,是细胞自动结束生命的过程;凋亡细胞内由于凋亡相关基因的表达,导致相应蛋白质的合成能力提高,相关酶的活性增强,从而促进细胞凋亡。
10.(10分)(2025·江苏月考)在太空细胞学研究实验中,航天员尝试将心肌细胞等在适宜温度和气体浓度下进行培养,观察细胞在失重条件下的生长发育状况。实验结果显示,人体的细胞在太空中也可以完成原有的功能,这为科学家进行深入的生理学实验研究奠定了
基础。
(1)心肌细胞控制营养物质和代谢废物进出的结构是 。
(2)心肌细胞不停地收缩和舒张,需要大量的能量。由此推测,与口腔上皮细胞相比,心肌细胞中的 数量更多,这体现了 的生物学观点。
(3)下图表示人体的干细胞形成神经细胞、心肌细胞等的生理过程,该过程为 ,其结果是形成了 。
(4)阿霉素是一种抗肿瘤药物,能够抑制癌细胞增殖,但临床上发现它可能诱发心肌细胞凋亡,引起患者心脏功能障碍。为探究生物制剂Q对阿霉素导致的心肌细胞凋亡是否具有保护作用,研究者提出了以下实验设计思路。
组别 处理方法
甲 培养液+心肌细胞+生理盐水
乙 培养液+心肌细胞+阿霉素
丙 培养液+心肌细胞+生物制剂Q+阿霉素
每组设置若干个重复组,各组在相同且适宜的条件下培养一段时间后,使用显微镜观察,记录心肌细胞数目,并计算各组心肌细胞的存活率,取平均值。
①若探究阿霉素是否会诱发心肌细胞凋亡,可以选择 两组作为对照。
②根据乙组和丙组的实验数据,可以预测:若丙组心肌细胞的凋亡率 (填“大于”
“小于”或“等于”)乙组心肌细胞的凋亡率,则说明生物制剂Q对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有保护作用。
【答案】 (除标注外,每空1分)
(1)细胞质膜
(2)线粒体 结构与功能相适应(2分)
(3)细胞分化 不同的组织和器官(2分)
(4)①甲、乙(2分) ②小于
【解析】 (1)细胞质膜控制着细胞与周围环境的物质交换,因此心肌细胞控制营养物质和代谢废物进出的结构是细胞质膜。
(2)线粒体是呼吸作用的场所,能把有机物中的能量释放出来,为生命活动提供动力。心肌细胞不停地收缩和舒张,需要大量的能量,由此推测,与口腔上皮细胞相比,心肌细胞中的线粒体数量更多,这体现了结构与功能相适应的生物学观点。
(3)生物在个体发育过程中,一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞,在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程称为细胞分化。因此人体的干细胞形成神经细胞、心肌细胞等的生理过程为细胞分化,其结果是形成了不同的组织和器官。
(4)①若探究阿霉素是否会诱发心肌细胞凋亡,唯一变量是阿霉素,其他条件相同且适宜。根据题表信息可知,若探究阿霉素是否会诱发心肌细胞凋亡,应该选择甲、乙两组作为对照。
②乙组和丙组对照,唯一变量是生物制剂Q,其他条件相同且适宜。若丙组心肌细胞的凋亡率小于乙组心肌细胞的凋亡率,则说明生物制剂Q对阿霉素导致的心肌细胞凋亡具有保护作用。
11.(9分)(2024·揭阳月考)绿茶含有丰富的儿茶素,被认为在延缓细胞衰老中发挥着重要作用。科学家为探索儿茶素的抗衰老机制,以EGCG(一种儿茶素)为研究对象,进行了相关
研究。
(1)关于细胞衰老的机制,自由基学说认为机体代谢产生的自由基积累过多,会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,例如使细胞呼吸酶的活性 ,导致有氧呼吸第三阶段氧不能有效利用,从而产生更多的 ,加速细胞衰老。
(2)儿茶素一直被认为是一种抗氧化剂,可以中和或防止由氧自由基(ROS)引起的氧化应激反应,从而发挥抗衰老的作用。为验证上述观点的准确性,研究者将秀丽隐杆线虫随机分为4组,利用BHA(常用的抗氧化剂)和EGCG进行相关实验。
①定期检测秀丽隐杆线虫的生存率,结果如上图所示。图中对照组培养在
的培养基中。
②据图推测EGCG (填“是”或“不是”)通过抗氧化的方式来发挥抗衰老的作用,请说明理由:
。
【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)下降 自由基
(2)①不含BHA和EGCG ②不是(1分) BHA组和EGCG组的作用效果不同;且同时添加BHA和EGCG后,效果与对照组相似
【解析】 (2)该实验探究儿茶素的抗衰老原理,对照组用空白对照,培养在不含BHA和EGCG的培养基中。
由实验结果可知,只添加EGCG组结果与BHA组不同,且同时添加BHA和EGCG后,效果与对照组相似,因此推测EGCG与BHA作用原理不同,不是通过抗氧化的方式来发挥抗衰老的作用。
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