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2019-2020年高三生物一輪復習 第十二講 細胞的分化學案 考綱要求 1．細胞的分化（Ⅱ）。2.細胞的全能性（Ⅱ）。3.細胞的衰老和凋亡以及與人體健康的關系（Ⅱ）。4.癌細胞的主要特征及防治（Ⅱ）。 知識梳理 一.細胞的分化與細胞的全能性 1.細胞的分化 （1）概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。 （2）時間：發(fā)生在整個生命進程，胚胎時期達到最大限度。 （3）結果：形成不同的組織和器官。 （4）特點：普遍性、穩(wěn)定性、持久性和不可逆性。 （5）意義：是生物個體發(fā)育的基礎；使多細胞生物體中細胞趨向專門化，有利于提高各種生理功能的效率。 （6）實質：基因的選擇性表達。 （7）標志： ①分子水平：合成某種細胞特有的蛋白質（如唾液淀粉酶、胰島素等）。 ②細胞水平：形成不同種類的細胞（尤其是細胞器種類和數(shù)量有較大差異）。 2.細胞的全能性 （1）概念：已經分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 （2）動、植物細胞全能性的區(qū)別：高度分化的植物細胞仍具有全能性；實驗表明已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。 （3）干細胞：動物和人體內仍保留著的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。 二.細胞的衰老、凋亡和癌變 1.細胞的衰老 2.細胞的凋亡 （1）概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。 （2）類型 ①個體發(fā)育中細胞的編程性死亡 ②成熟個體中細胞的自然更新 ③被病原體感染的細胞的清除 （3）意義 ①保證多細胞生物體完成正常發(fā)育 ②維持內部環(huán)境的穩(wěn)定 ③抵御外界各種因素的干擾 易錯警示?、侔屑毎恍猅細胞消滅的過程應屬細胞“凋亡”（不可看成“壞死”）；②細胞凋亡是主動的，受基因控制的程序性死亡，對生命具積極意義，而細胞壞死則是被動的，不受基因控制，非程序（無序）性，它對生命不利。 3.細胞的癌變 （1）癌變機理 原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變，導致正常細胞的生長和分裂失控。 （2）癌細胞的特征 ①在適宜的條件下，能無限增殖。（原因是沒有接觸抑制） ②形態(tài)結構發(fā)生顯著變化 ③表面發(fā)生了變化。（原因是細胞膜上糖蛋白等物質的減少，使癌細胞間黏著性下降，容易在體內分散和轉移） （3）致癌因子分類[連線] 提示：①—b ②—c ③—a 要點精析 1.細胞分化的機制 （1）不同細胞中基因“執(zhí)行情況”不同，即基因“選擇性表達”，如胰島細胞中胰島素基因表達，抗體基因關閉，而漿細胞則與之相反。 （2）由于基因的選擇性表達，導致含遺傳信息相同的細胞中mRNA和蛋白質“各不相同”，從而導致出現(xiàn)細胞形態(tài)、結構或生理功能的“與眾不同”（即分化）。 2.比較細胞分化與細胞的全能性 細胞分化 細胞的全能性 原因 細胞內基因選擇性表達 含有本物種全套遺傳物質 特點 持久性、穩(wěn)定性、不可逆性、普遍性 ①分化程度的高低與全能性大小呈負相關 ②受精卵＞配子＞體細胞 結果 形成形態(tài)、結構、功能不同的細胞群 形成新的個體 3.細胞全能性表達的4個條件 （1）離體（必要條件）。 （2）一定的營養(yǎng)物質（無機鹽、維生素、氨基酸等）。 （3）激素，尤其是生長素與細胞分裂素對植物細胞全能性表達至關重要。 （4）適宜的條件（適宜的溫度、pH等）。 4.名師點睛①細胞分化不會導致遺傳物質改變，已分化的細胞都含有保持物種遺傳特性所需要的全套遺傳物質，因而理論上都具有全能性。 ②一般來說，細胞分化程度越高，如葉肉細胞，全能性越難以表達，細胞分化程度越低，如分生區(qū)細胞、動物干細胞等，全能性就越高。 ③確認是否體現(xiàn)出全能性，必須參照“起點”與“終點”，即起點為“離體的細胞組織或器官”，終點為“完整個體”，不能達到“完整個體”的，決不可稱作實現(xiàn)了全能性。 5.細胞分化、衰老、凋亡、壞死與癌變的比較 實質 特點 結果與意義 細胞分化 基因的選擇性表達 ①持久性；②普遍性；③穩(wěn)定性和不可逆性 產生各種不同的組織、器官 細胞衰老 內因和外因共同作用的結果 ①酶活性降低，呼吸速率減慢； ②細胞體積變小，線粒體減少； ③細胞核增大，核膜內折，染色質收縮、染色加深 ①生物體的絕大多數(shù)細胞都經歷未分化→分化→衰老→死亡的過程； ②細胞衰老是時刻都在發(fā)生的 細胞凋亡 受由遺傳機制決定的程序性調控 細胞膜內陷，細胞變圓，與周圍細胞脫離 ①清除多余無用細胞； ②清除完成使命的衰老細胞； ③清除體內異常細胞 細胞壞死 電、熱、冷、機械等不利因素引起的，不受基因控制 細胞膜破裂 傷害周圍細胞，引發(fā)炎癥 細胞癌變 物理、化學和病毒致癌因子影響下，原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變 ①惡性增殖的“不死細胞”；②形狀顯著改變的“變態(tài)細胞”；③黏著性降低的“擴散細胞” 癌細胞出現(xiàn)并大量增殖 6.細胞生命歷程各過程之間的關系 名師點睛①除細胞癌變發(fā)生了遺傳信息改變外，細胞的其余生命歷程（如細胞分裂、分化、衰老、凋亡）均未改變遺傳信息。 ②除細胞癌變與細胞壞死對細胞不利外，細胞的其余生命歷程（細胞分裂、分化、衰老、凋亡）均對生命有積極意義。 ③除細胞壞死外，其余各類生命歷程（含癌變）均與“基因”有關，即受基因控制。 試題精粹 1.（xx濟南針對性訓練）高等動物成熟個體體內絕大多數(shù)處于分化終端的細胞（　?。? A．具有相同的遺傳物質 B．具有細胞周期和發(fā)生癌變的可能 C．具有相同的mRNA種類 D．細胞膜上的蛋白質種類相同 2．科學家將4個關鍵基因移植入已分化的肌肉細胞中并表達，使這個細胞成為多能干細胞（iPS細胞）。如圖為該實驗示意圖。下列有關敘述正確的是（　?。? A．iPS細胞所攜帶的遺傳信息與肌肉細胞的相同 B．圖示過程體現(xiàn)了iPS細胞的全能性 C．關鍵基因表達使細胞功能趨向專門化 D．應用該技術可提高器官移植的成功率 3.（xx山西太原名校聯(lián)考）下列關于細胞分裂和分化的敘述，正確的是（　?。? A．植物器官的形成是細胞增殖的結果 B．癌細胞既能無限增殖，又能完成正常的細胞分化 C．機體不同組織細胞中，蛋白質的種類和數(shù)量不同 D．細胞分化一定是不可逆轉的 2．（xx湖南模擬）如圖為人體中不同細胞產生過程的模式圖，據圖推斷肌肉細胞、未成熟紅細胞和神經細胞（　?。? A．含有的遺傳信息相同 B．含有的mRNA完全相同 C．含有的蛋白質種類完全不相同 D．形成的原因是基因的選擇性丟失 3．美國科學家將分離得到的成熟的胡蘿卜根的韌皮部細胞進行培養(yǎng)，獲得了由單個細胞發(fā)育而成的完整新植株，過程圖解如下。下列說法錯誤的是（　?。? A．用根的韌皮部細胞能培養(yǎng)出完整植株是因為該細胞含有該物種一整套的遺傳物質 B．愈傷組織細胞的染色體與韌皮部細胞的染色體相同，細胞形態(tài)結構不同 C．C過程是再分化，發(fā)生了基因的選擇性表達 D．胚狀體和幼苗都是幼嫩的器官或個體，因此D過程中沒有細胞的衰老和凋亡 4．（xx烏魯木齊診斷）如圖表示干細胞的三個發(fā)育途徑，有關說法正確的是（　?。? A．A→B經過有絲分裂，干細胞（B）不能無限增殖 B．C→D過程與細胞壞死的原因相同 C．A→D過程產生的凋亡細胞（D）將引起機體自身免疫疾病 D．A→C的過程遺傳物質發(fā)生了改變 5．（xx山東濱州模擬）如圖為人體細胞的生命歷程，有關敘述錯誤的是（　?。? A．3和6過程均存在基因選擇性表達 B．4過程的細胞內多種酶活性降低影響細胞代謝 C．5過程細胞的遺傳物質改變，細胞的結構和功能發(fā)生改變 D．6過程會引起人體的衰老與死亡 6．（xx山東威海模擬）下表表示人體三種不同細胞中的基因存在及表達情況，下列有關說法不正確的是（　　） 基因存在情況 基因表達情況 甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁 胰島A細胞 √ √ √ √ √ √ 眼晶狀細胞（胚胎中） √ √ √ √ √ √ 神經細胞 √ √ √ √ √ √ A．甲基因不可能是控制胰島素合成的基因 B．丁基因可能是控制ATP酶合成的基因 C．三種細胞不同的根本原因是細胞中的遺傳信息不同 D．三種細胞都有甲、乙、丙、丁四種基因的根本原因是人體細胞都來源于同一個受精卵 1．如圖為細胞分化、分裂、癌變及凋亡的生命歷程圖，其中甲～辛表示相關生理過程。下列描述中正確的是（　?。? A．乙過程中細胞的高度分化有可能改變物種的遺傳信息 B．丙過程中因原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變而形成的癌細胞，其表面的糖蛋白減少，但新陳代謝旺盛 C．丁過程與基因表達有關，只發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中 D．己過程中細胞內水分減少，細胞核體積變小，細胞的物質運輸功能及其內多種酶的活性均降低 2．（xx黃山二檢）科學研究發(fā)現(xiàn)，單羧酸轉運蛋白1（MCT1）的基因表達水平與抗癌藥物3BrPA運輸至細胞內密切相關。如圖表示3BrPA作用于癌細胞的機理，表格中數(shù)據是研究者用相同劑量3BrPA處理5種細胞所得的實驗結果。據此可推斷（　?。? MCT1的水平 死亡率 正常細胞 0 0 癌細胞1 中 40% 癌細胞2 低 30% 癌細胞3 高 60% 癌細胞4 0 0 A．正常細胞和癌細胞4死亡率為0的原因是它們對3BrPA的敏感性最強 B．癌細胞3死亡率最高是因為只有它具有MCT1的基因 C．MCT1可能是載體，3BrPA主要作用于細胞呼吸的第一階段 D．對癌癥患者的治療可以利用藥物抑制MCT1基因表達的方法 7．（xx陜西咸陽抽測）下列關于細胞生命歷程的敘述，正確的是（　?。? A．人體細胞的衰老就是人體的衰老 B．細胞分化導致遺傳物質發(fā)生改變 C．腦細胞因缺氧而死亡的現(xiàn)象屬于細胞壞死 D．癌變細胞的呼吸速率降低、核體積增大 8．（xx北京一模）科研人員研究了甘氨酸對癌細胞代謝和分裂的影響，實驗結果如表所示。以下相關敘述不正確的是（　?。? 培養(yǎng)方式 及檢測結果 細胞類型 在含甘氨酸的細胞培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，檢測培養(yǎng)液中甘氨酸的含量 從含有甘氨酸的細胞培養(yǎng)液轉移到不含甘氨酸的細胞培養(yǎng)液中，培養(yǎng)一段時間后，觀察細胞的分裂速度 緩慢分裂的癌細胞 增加 不變 快速分裂的癌細胞 減少 減緩 A．緩慢分裂的癌細胞分泌甘氨酸 B．緩慢分裂的癌細胞內蛋白質合成不需要甘氨酸 C．缺乏甘氨酸可延長快速分裂癌細胞的細胞周期 D．癌細胞的細胞膜與正常細胞相比糖蛋白減少 9．（xx常德二模）研究發(fā)現(xiàn)，線粒體促凋亡蛋白（smac）是細胞中一種促進細胞凋亡的關鍵蛋白。在正常的細胞中，smac存在于線粒體中。當線粒體收到釋放這種蛋白質的信號時，就會將它釋放到線粒體外，然后smac與凋亡抑制蛋白（IAPs）反應，促進細胞凋亡。下列敘述正確的是（　?。? A．smac從線粒體釋放時需要載體蛋白的協(xié)助 B．細胞癌變與smac從線粒體大量釋放有關 C．smac與IAPs使細胞凋亡是由基因控制的編程性死亡，與環(huán)境無關 D．細胞凋亡時，相關基因活動加強，有利于個體的生長發(fā)育 10．（xx山東德州一模，6）p53蛋白對細胞分裂起監(jiān)視作用。p53蛋白可判斷DNA損傷的程度，如果損傷較小，該蛋白就促使細胞自我修復（過程如圖所示）；若DNA損傷較大，該蛋白則誘導細胞凋亡。下列有關敘述錯誤的是（　?。? A．p53蛋白可使DNA受損的細胞分裂間期延長 B．p53蛋白可導致細胞內的基因選擇性表達 C．抑制p53蛋白基因的表達，細胞將不能分裂 D．若p53蛋白基因突變，則可能導致細胞癌變 11．下表是關于細胞凋亡、細胞壞死與細胞癌變的比較，其中敘述不正確的組合是（　　） 項目 細胞凋亡 細胞壞死 細胞癌變 與基因的關系 ①受基因控制 ②受基因控制 ③受突變基因控制 影響因素 ④由遺傳機制決定的程序性調控 ⑤受各種不利因素影響 ⑥分為物理、化學和病毒致癌因子 對機體的影響 ⑦對機體有害 ⑧對機體有害 ⑨對機體有害 A．②⑦ B．③④⑦⑨ C．①④⑦⑨ D．②③⑥⑧⑨ 12．利用不同濃度的維生素K2（VK2）培養(yǎng)腫瘤細胞72 h后，測定腫瘤細胞凋亡率及與細胞凋亡相關基因bcl－2和bax的表達情況（以轉錄形成的mRNA相對值表示），結果如下： VK2/（μmolL－1） 0 5 10 20 40 細胞凋亡率/% 3.15 6.37 14.70 19.31 26.42 下列敘述中，最合理的是（　?。? A．腫瘤細胞在沒有VK2誘導的情況下不會凋亡 B．誘導腫瘤細胞凋亡的最適VK2濃度為40 μmol/L C．VK2誘導細胞凋亡與bcl－2基因表達減弱有關 D．bax基因穩(wěn)定表達使VK2失去誘導細胞凋亡的作用 13．（xx衡陽聯(lián)考二）如圖為人體細胞的分裂、分化、衰老和凋亡過程的示意圖，圖中①～⑥為各個時期的細胞，a～c表示細胞所進行的生理過程，據圖分析： （1）細胞②不能無限長大的原因是________， 以及受________控制能力的限制。 （2）參與c過程的無膜細胞器有_______________，⑤與⑥的基因型相同，但蛋白質種類和數(shù)量不同的原因是________。 （3）細胞凋亡是由________決定的細胞自動死亡的過程，吞噬細胞吞噬凋亡細胞的過程體現(xiàn)了細胞膜具有________的特點。 （4）光學顯微鏡下判斷細胞發(fā)生癌變的主要依據是__________。 （5）若某些細胞發(fā)生了癌變，根本原因是細胞中的__________發(fā)生了突變。 14．（xx河北衡水中學調研）干細胞中cMyc（原癌基因）Klf4（抑癌基因）、Sox2和Oct等基因處于活躍表達狀態(tài)，Oct的精確表達對于維持干細胞的正常自我更新是至關重要的?？茖W家利用逆轉錄病毒，將Oct、Sox2、cMyc和Klf4四個關鍵基因轉入高度分化的體細胞內，讓其重新變成一個多功能iPS細胞（如圖所示）。請分析回答： （1）Oct基因在高度分化的細胞中處于________狀態(tài)。依據圖示的原理，體細胞癌變是________等基因異常表達的結果；細胞凋亡是在圖中________等基因控制下的細胞____________的過程。 （2）研究人員利用小鼠體細胞誘導形成的iPS細胞，進一步誘導又獲得了心肌細胞、血管平滑肌細胞等多種組織細胞，iPS細胞的這種變化過程稱做________。 15．（xx煙臺三模）霧霾環(huán)境中的致癌因子可能通過改變正常細胞中遺傳物質的結構或功能使其變?yōu)榘┘毎?。年老體衰的人細胞發(fā)生癌變后，癌細胞特別容易沖破細胞識別作用，逃避機體的免疫監(jiān)視。請根據上述材料完成下列問題。 （1）老人易患癌癥原因可能是________能力降低，導致機體無法識別并殺死癌變細胞。 （2）癌細胞的特點之一是在適宜的條件下，能夠無限增殖。從該特點看，致癌因子改變的基因是_______。 癌細胞的特點之二是具有轉移性，原因是________。 （3）蜂毒素是工蜂毒腺分泌的多肽，研究發(fā)現(xiàn)，蜂毒素對多種癌細胞具有強烈的殺傷作用。阻斷癌細胞增殖周期可引起細胞凋亡?？蒲腥藛T為研究蜂毒素對人肺癌細胞的影響及作用機制，進行了以下實驗，請回答問題。 ①方法步驟 a．取4只相同的培養(yǎng)瓶編號，分別加入等量的完全培養(yǎng)液并接種等量離體肺癌細胞。 b．1號培養(yǎng)瓶為空白對照，向2、3、4號培養(yǎng)瓶中分別加入等量的2、4、6μg/mL蜂毒素溶液。 c．培養(yǎng)48 h后，檢測并統(tǒng)計肺癌細胞的凋亡率，結果如圖1所示。 d．重復a、b步驟，檢測凋亡基因（Bax、Bel2）的表達，結果如圖2所示。 ②分析討論： a．圖1表明：______。 b．圖1、圖2表明：從基因水平上看，蜂毒素誘導肺癌細胞凋亡與________有關，當Bel2蛋白/Bax蛋白的比值出現(xiàn)________趨勢時，將會誘導肺癌細胞凋亡。 高考真題 1.（xx上海單科，5）植物細胞具有發(fā)育為完整植株潛能的決定因素是（　　） A．細胞膜　　B．細胞核　　C．線粒體　　D．葉綠體 2.（xx安徽理綜，3）分別用β－珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶（與細胞呼吸相關的酶）基因的片段為探針，與雞的成紅細胞、輸卵管細胞和胰島細胞中提取的總RNA進行分子雜交，結果見下表（注：“＋”表示陽性，“－”表示陰性）。下列敘述不正確的是（　?。? 　探針 細胞總RNA　　　 β－珠蛋白基因 卵清蛋白基因 丙酮酸激酶基因 成紅細胞 ＋ － ＋ 輸卵管細胞 － ＋ ＋ 胰島細胞 － － ＋ A．在成紅細胞中，β－珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關閉狀態(tài) B．輸卵管細胞的基因組DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β－珠蛋白基因 C．丙酮酸激酶基因的表達產物對維持雞細胞的基本生命活動很重要 D．上述不同類型細胞的生理功能差異與基因的選擇性表達有關 3.（xx四川卷）TGF－β1－Smads是一條抑制腫瘤的信號傳遞途徑。研究表明，胞外蛋白TGF－β1與靶細胞膜上受體結合，激活胞內信號分子Smads，生成復合物轉移到細胞核內，誘導靶基因的表達，阻止細胞異常增殖，抑制惡性腫瘤的發(fā)生。下列敘述錯誤的是（　　） A．惡性腫瘤細胞膜上糖蛋白減少，因此易分散轉移 B．從功能來看，復合物誘導的靶基因屬于抑癌基因 C．復合物的轉移實現(xiàn)了細胞質向細胞核的信息傳遞 D．若該受體蛋白基因不表達，靶細胞仍能正常凋亡 4.（xx山東理綜，3）神經系統(tǒng)正常發(fā)育過程中神經細胞數(shù)量的調節(jié)機制如圖所示。下列說法正確的是（　?。? A．細胞程序性死亡不利于神經系統(tǒng)正常發(fā)育 B．生存因子影響了神經細胞的基因表達 C．神經細胞與靶細胞間通過電信號傳遞信息 D．死亡細胞被吞噬細胞清除屬于細胞免疫 5.（xx課標全國理綜Ⅱ，2）同一動物個體的神經細胞與肌細胞在功能上是不同的，造成這種差異的主要原因是（　?。? A．二者所處的細胞周期不同 B．二者合成的特定蛋白不同 C．二者所含有的基因組不同 D．二者核DNA的復制方式不同 6.（xx江蘇，2）下列關于蛙胚胎發(fā)育過程的敘述，正確的是（　?。? A．通過細胞分裂不斷增加細胞數(shù)量，并在一定時期發(fā)生細胞分化 B．胚胎發(fā)育過程中細胞不斷分裂，但不發(fā)生凋亡 C．隨著細胞分裂次數(shù)的增加，蛙胚的有機物總量不斷增加 D．發(fā)育過程中蛙胚從環(huán)境中獲得的氧氣和營養(yǎng)物質逐漸增加 7.（xx.海南卷.5）關于細胞凋亡的敘述，錯誤的是（ ） A．細胞凋亡受細胞自身基因的調控 B．細胞凋亡也稱為細胞編程性死亡 C．細胞凋亡不出現(xiàn)在胚胎發(fā)育過程中 D．被病原體感染的細胞可通過細胞凋亡清除 8.（xx.海南卷.6）關于人體造血干細胞的敘述，錯誤的是（ ） A．造血干細胞與成熟紅細胞中的酶存在差異 B．造血干細胞分化為成熟紅細胞的過程是可逆的 C．健康成年人的造血干細胞主要存在于其骨髓中 D．造血干細胞分化形成的紅細胞和白細胞壽命不同 9.（xx.江蘇卷.16）下圖為白細胞與血管內皮細胞之間識別、黏著后,白細胞遷移并穿過血管壁進入炎癥組織的示意圖,下列敘述錯誤的是（ ） A. 內皮細胞識別結合白細胞膜上的糖蛋白使白細胞黏著 B. 白細胞在血管內黏著、遷移需要消耗 ATP C. 黏著、遷移過程中白細胞需進行基因的選擇性表達 D. 白細胞利用細胞膜的選擇透過性穿過血管壁進入炎癥組織 10.（xx.江蘇卷.2）下列關于人體細胞增殖、分化、衰老、凋亡和癌變的敘述,正確的是（ ） A. 細胞的分化程度越高,全能性越強 B. 癌細胞具有細胞增殖失控的特點 C. 正常細胞的衰老凋亡必將使個體衰老死亡 D. 幼年個體生長需細胞增殖,成年后不需細胞增殖 11.（xx.山東卷.2）關于細胞生命歷程的敘述，正確的是（ ） A. 胚胎細胞中存在與細胞凋亡有關的基因 B. 原癌基因與抑癌基因在正常細胞中不表達 C. 真核細胞不存在無絲分裂這一細胞增殖方式 D. 細胞分化過程中蛋白質種類和數(shù)量發(fā)生改變