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浙科版高考生物一轮复习第3单元细胞的生命历程第11讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变课件
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这是一份浙科版高考生物一轮复习第3单元细胞的生命历程第11讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变课件，共60页。PPT课件主要包含了细胞的癌变等内容，欢迎下载使用。
考点一 细胞的癌变和分化
特别提醒(1)癌变机理①内因:原癌基因和抑癌基因发生改变。
2.细胞的分化与细胞全能性
特别提醒(1)细胞分化的特点
(2)对细胞分化过程的理解①从细胞水平分析:细胞的形态、结构和功能发生改变。②从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞溶胶成分和功能发生改变。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)生物的个体发育就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育,是细胞分化受到高度精妙调控的结果。( )(2)在个体发育过程中,细胞分化就是不同组织细胞由于基因突变产生了新的基因,控制合成出新的蛋白质。( )提示 在个体发育过程中,不同组织细胞由于遗传物质有选择地发挥作用,转录出不同的mRNA,控制合成出不同的蛋白质。(3)细胞分化分子水平上的标志是合成了某种细胞特有的蛋白质,如血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等。( )
(4)正常细胞一般只能分裂50~60次,癌细胞的细胞周期失控,不受正常生长调控系统的控制,其分裂次数是无限的。( )(5)植物种子发育成植株不能体现全能性,胚胎干细胞发育成各种组织器官能体现全能性。( )提示 胚胎干细胞发育成各种组织器官不能体现全能性。(6)细胞经离体培养后可重新获得分化能力。即正常情况下,细胞分化是不可逆的,但经过特殊处理,能够脱分化。( )(7)同一个体内,已分化的细胞在形态、结构和功能上各不相同,但具有相同的遗传物质,不同的根本原因是基因突变。( )提示 细胞分化的根本原因是遗传物质有选择地发挥作用。
2.结合必修1第124页“小资料”思考:美洲爪蟾的核移植实验说明了什么?
提示 动物细胞的细胞核具有全能性。
3.长句训练。人的肝细胞和神经细胞的核基因的种类和数量是相同的,原因是 。
提示 两种细胞均由同一个受精卵经有丝分裂产生,经有丝分裂产生的子细胞核基因的种类和数量相同
考向一 细胞的癌变[典例1](2023浙里卷天下百校联考)近年来,恶性肿瘤的发病率逐年升高,我们应该积极了解其诱发因素,学习防治恶性肿瘤的知识,践行健康的生活方式。下列关于恶性肿瘤的叙述,错误的是( )A.有无限增殖的能力是癌细胞最重要的特点B.在氧气供应充分的条件下,细胞持续增殖主要依靠需氧呼吸第三阶段供能C.苯和黄曲霉素等是化学致癌因子,劳氏肉瘤病毒等是生物致癌因子D.若生产出某些药物能避免原癌基因的激活和抑癌基因功能的丧失,可以较好地防治恶性肿瘤
解析 癌细胞的形态结构发生显著变化,细胞膜上的糖蛋白等物质减少,能无限增殖,A项正确;癌细胞的线粒体功能障碍,主要靠糖酵解供能,B项错误;致癌因子包括物理、化学和生物致癌因子,苯和黄曲霉素等是化学致癌因子,劳氏肉瘤病毒等是生物致癌因子,C项正确;癌症与原癌基因的激活和抑癌基因功能的丧失有关,若生产出某些药物能避免原癌基因的激活和抑癌基因功能的丧失,可以较好地防治恶性肿瘤,D项正确。
总结归纳细胞分化与细胞癌变之间的关系
[对点练] (2022浙江嘉兴一模)阅读下列材料,完成第1、2题。人体酒精代谢主要在肝脏中进行。肝细胞的光面内质网有分解酒精的作用,酒精经一系列脱氢氧化生成乙酸,乙酸可直接进入线粒体参与需氧呼吸的Ⅱ、Ⅲ阶段,从而彻底氧化分解。酒后驾驶是危害交通安全的危险行为,对酒后驾驶人员可采用吹气式检测仪快速筛查。某种吹气式检测仪内芯是含有重铬酸钾的硅胶柱,通过变色反应可初步判定是否饮酒。过度酗酒可引发肝硬化,甚至肝癌。肝癌细胞具有无限增殖、失去接触抑制、体内转移和多核等特征。癌细胞代谢也出现异常,癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异,但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖厌氧呼吸产生ATP的现象,称为“瓦堡效应”。
1.下列关于肝癌细胞某些特征的分析,不合理的是( )A.癌细胞具有变形运动能力可能与细胞骨架完全缺失有关B.癌细胞多核现象可能是核分裂与胞质分裂不同步所致C.癌细胞能无限增殖可能与“端粒DNA”长度变化有关D.癌细胞失去接触抑制的原因可能与细胞膜表面某些糖蛋白功能缺失有关
解析 细胞骨架与细胞运动有关,A项不合理;癌细胞的核分裂与胞质分裂不同步会导致多核现象,B项合理;正常体细胞中“端粒DNA”长度在每次细胞分裂后都会缩短一截,当短到一定程度时,端粒DNA序列会受到损伤,细胞开始衰老,因此癌细胞能无限增殖可能与“端粒DNA”长度变化有关,C项合理;癌细胞的细胞膜表面某些糖蛋白功能缺失导致细胞失去了粘着性,进而使癌细胞失去接触抑制,D项合理。
2.肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是( )注:NADH是一种氢的载体,也可用[H]表示。A.过程①和③都能产生少量的ATPB.过程②会消耗过程①产生的NADHC.过程③产生的NAD+对过程①具有抑制作用D.“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖较多,释放的能量较少
解析 图中①表示细胞呼吸的第一阶段,能产生少量的ATP,③表示厌氧呼吸的第二阶段,不产生ATP,A项错误。②表示需氧呼吸的第二、三阶段,第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,合成少量ATP;第三阶段是氧气和NADH反应生成水,合成大量ATP,因此过程②会消耗过程①产生的NADH,B项正确。过程①需要消耗NAD+,因此过程③产生的NAD+对过程①具有促进作用,C项错误。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖厌氧呼吸产生ATP的现象,称为“瓦堡效应”,产生同样的能量,厌氧呼吸消耗的葡萄糖较多,因此“瓦堡效应”导致癌细胞比正常细胞消耗的葡萄糖多,D项错误。
考向二 细胞的分化[典例2](2023浙江绍兴一模)下图表示某哺乳动物部分结缔组织细胞的形成过程,下列叙述正确的是( )A.细胞的分化只受基因的调控,不受环境因素的影响B.成纤维细胞增殖过程中,中心体、DNA和染色体都是在间期发生倍增C.上述各种细胞的膜蛋白种类没有差异,但是数量上有差异D.核移植克隆动物时,甲细胞作为核供体成功率高于丁细胞
解析 细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用,与基因有关,也与环境有关,A项错误;间期染色体数目没有发生变化,B项错误;题述各种细胞是通过细胞分化产生的,分化后的细胞形态、结构和功能都发生改变,故题述各种细胞的膜蛋白种类和数量都有差异,C项错误;甲细胞的分化程度低,全能性高,核移植克隆动物时,甲细胞作为核供体成功率高于丁细胞,D项正确。
总结归纳(1)细胞分裂与细胞分化比较
(2)细胞分化过程中的“变”与“不变”
[对点练] 3.同一个体的神经细胞与巨噬细胞的功能不同。下列关于这两种细胞的叙述,错误的是( )A.不会脱分化到受精卵的状态B.细胞核中的染色体数目相同C.功能不同是由于发生了细胞分化D.功能差异是在减数分裂过程中形成的
解析 细胞分化具有不可逆性,因此这两种细胞不会脱分化到受精卵的状态,A项正确;神经细胞与巨噬细胞是由同一个受精卵经有丝分裂形成的,因此这两种细胞细胞核中的染色体数目相同,B项正确;神经细胞与巨噬细胞所含遗传物质相同,但功能不同,原因是发生了细胞分化,C项正确;功能差异是由于基因的选择性表达,D项错误。
4.如表所示为不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,
说明:“+”表示检测发现相应的分子,“-”表示检测未发现相应的分子。
说法错误的是( )A.由表可说明同一生物体不同类型的细胞中,基因是相同的B.在生物体中,三种细胞合成的蛋白质都不相同C.胰岛素mRNA的形成可以体现细胞分化的实质D.生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的
解析 在生物体中,三种细胞中存在奢侈基因和管家基因,奢侈基因在特定的细胞中表达,而管家基因在所有细胞中表达,因此合成的蛋白质不完全相同,B项错误。
考向三 细胞的全能性[典例3](2023浙江金华十校模拟)间充质干细胞(MSC)是一种多能干细胞,下图为MSC自我更新和形成不同组织细胞的过程示意图。下列叙述正确的是( )A.MSC体积需达到一定值时才能启动a过程B.b过程说明MSC具有全能性C.成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞的染色体组成不同D.若MSC出现核体积增大、染色加深等特征,可判断发生了癌变
解析 间充质干细胞(MSC)分裂后需要生长,积累细胞分裂需要的物质,当细胞体积达到一定大小时才开始分裂,A项正确;MSC经b过程分化为几种细胞,没有分化成个体,不能说明MSC具有全能性,B项错误;成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞是MSC经细胞分化产生的,染色体组成相同,C项错误;若MSC出现核体积增大、染色加深等特征,最可能是发生了细胞衰老,D项错误。
总结归纳(1)植物体细胞、动物细胞核的全能性比较
(2)判断方法:由体细胞发育成一个个体能证明体细胞的全能性,故判断体细胞是否具有全能性是看起点和终点,起点是“已分化的体细胞”,终点是发育成“个体”。(3)细胞“具有”全能性与“体现”全能性的区别①由于体细胞一般是通过有丝分裂和细胞分化而来的,已分化的细胞仍保留有一整套和受精卵相同的遗传物质,因此,理论上活细胞(哺乳动物成熟的红细胞等除外)都具有全能性。②只有能发育为完整个体,才能“体现”或“表现”细胞的全能性。
[对点练] 5.如图为胡萝卜的植物组织培养示意图,下列有关叙述错误的是( )A.③胡萝卜植株的花粉细胞也具有细胞的全能性B.①过程中既进行细胞分裂又进行细胞分化C.图示过程体现了植物细胞核的全能性D.根与叶的细胞功能不同,根本原因是遗传物质有选择地发挥作用
解析 ③胡萝卜植株的花粉细胞具有该生物的全套遗传信息,具有全能性, A项正确;①为再分化过程,该过程中细胞既进行分裂又进行分化,B项正确;图示植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性,C项错误;胡萝卜根、茎、叶等细胞的功能不同,根本原因是遗传物质有选择地发挥作用,D项正确。
6.(2022浙江宁波十校联考)科学家通过诱导人羊水细胞获得了诱导多能干细胞(IPSCs)。下列叙述正确的是( )A.IPSCs与人胚胎干细胞都能分化成各种体细胞B.IPSCs的获得说明高度分化的动物细胞具有全能性C.IPSCs的获得是遗传物质有选择地表达的结果D.诱导过程中细胞的分化程度变高,全能性变低
解析 胚胎干细胞是多能干细胞,具有自我更新能力和多向分化的潜能,故IPSCs与人胚胎干细胞都能分化成各种体细胞,A项正确;细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,而IPSCs的获得只能说明人羊水细胞可诱导形成多能干细胞,不能说明高度分化的动物细胞具有全能性,B项错误;细胞分化是细胞中遗传物质有选择地发挥作用的结果,而IPSCs是通过诱导人羊水细胞获得的,不是遗传物质有选择地发挥作用的结果,C项错误;诱导人羊水细胞获得诱导多能干细胞的过程中,分化程度由高变低,全能性变高,D项错误。
考点二 细胞的衰老、凋亡
特别提醒(1)人体衰老的表现与原因分析
(2)细胞凋亡与细胞坏死
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)衰老和死亡是生命的基本现象,生命的更新、种族的延续就是在生与死的交替中进行的。( )(2)细胞衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平,不会发生在细胞水平、分子水平。( )提示 细胞衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平、分子水平等不同的层次。(3)细胞衰老的过程中,细胞的形态、结构、生理和生化等方面均发生变化。衰老细胞各种结构及其功能总体上呈衰退变化。( )
(4)衰老细胞的死亡是生命的普遍现象,细胞死亡与机体死亡同步。( )提示 衰老细胞的死亡是生命的普遍现象,但细胞死亡并非与机体死亡同步。(5)细胞凋亡是细胞发育过程中的必然步骤,是由某种基因引发的,是受基因调控的死亡,属于正常的生理性变化,与病变或伤害导致的病理性死亡本质相同。( )提示 细胞凋亡不同于病变或伤害导致的病理性死亡。
(6)细胞凋亡时DNA被有规律地降解为大小不同的片段,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体。( )(7)细胞凋亡形成的凋亡小体内凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬、消化,从而引起炎症。( )提示 细胞凋亡因始终有膜封闭,没有内含物释放,故不会引起炎症。
2.结合必修1第132页“课外读”回答下列问题:秀丽隐杆线虫是一种在土壤中自由生活的多细胞动物,成体仅1.5 mm长。其生命周期短,全身透明,易于观察。科学家发现秀丽隐杆线虫生长发育过程中,全部1 090个细胞中的131个细胞以一种不变的方式,在固定的发育时间和固定位置消失后,长成具有959个细胞的雌雄同体成虫。(1)在线虫的发育过程中,下列生命历程未必发生的是( )A.细胞增殖 B.细胞分化C.细胞衰老D.细胞癌变
解析 生物会经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡的生命历程,细胞也一样。细胞的生命历程会发生细胞增殖、分化和衰老。当细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变,细胞才会发生癌变,故在线虫的发育过程中未必会发生癌变。
(2)线虫发育过程中部分细胞会按计划消失,对此过程分析错误的是( )A.细胞消失过程受细胞核的控制B.细胞因衰老死亡而消失C.细胞消失前具有相同的遗传信息D.部分细胞消失有利于线虫的生长发育
解析 线虫发育过程中部分细胞会按计划消失,说明细胞发生了凋亡。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,是一种编程性死亡,即受细胞核的控制,A项正确,B项错误;个体细胞都是由同一个受精卵发育而来,故细胞消失前具有相同的遗传信息,C项正确;由于细胞发生凋亡,部分细胞会消失,细胞凋亡是一种程序性死亡,有利于线虫的生长发育,D项正确。
3.长句训练。凋亡诱导因子与细胞膜受体结合,通过细胞内信号传导激活凋亡相关基因的表达,使细胞凋亡的关键因子Dnase酶和Caspase酶被激活。Dnase酶能切割DNA形成DNA片段,Caspase酶能选择性切割某些蛋白质形成不同长度的多肽,导致细胞裂解形成凋亡小体,被吞噬细胞吞噬清除。Dnase酶和Caspase酶被激活的原因是 。 提示 凋亡诱导因子与细胞膜受体结合,使相关基因表达,即细胞中遗传信息执行情况改变的结果
考向一 细胞的衰老[典例1]如图是细胞衰老的自由基学说示意图,下列有关叙述错误的是( )A.①②过程的作用效果会引起细胞内生物膜面积减小B.③过程会使酪氨酸酶活性升高C.④过程可能引起细胞内基因的突变D.⑤可来自辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等
解析 ①②过程中,自由基攻击磷脂分子,破坏细胞的生物膜,使生物膜面积减小,A项正确;③过程中,自由基攻击细胞合成的蛋白质,可使酪氨酸酶的活性降低,B项错误;④过程中,自由基攻击DNA,可能引起基因突变,C项正确;自由基的产生途径有辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等,D项正确。
总结归纳细胞衰老的两个学说
[对点练] 1.衰老细胞各种结构及其功能总体上呈衰退变化。下列不属于衰老细胞特征的是( )A.膜脂氧化导致细胞膜流动性降低B.细胞核体积增大,染色质凝聚、碎裂、溶解C.细胞质色素积累、空泡形成D.DNA被有规律地降解为大小不同的片段
解析 DNA被有规律地降解为大小不同的片段,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体,这是细胞凋亡的表现。
2.细胞衰老机制的端粒学说认为,端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列,随细胞分裂次数的增加而变短。癌细胞中因存在可延长染色体端粒的端粒酶而可以无限增殖。据此推断,下列有关叙述正确的是( )A.正常细胞不含有端粒B.端粒与细胞分裂次数有关C.正常细胞缺少形成端粒的原料D.含有端粒酶是细胞癌变的根本原因
解析 正常细胞含有端粒,A项错误;端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列,随细胞分裂次数的增加而变短,可推断端粒与细胞分裂次数有关,B项正确;端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列,正常细胞含有组成端粒的原料,C项错误;细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,D项错误。
考向二 细胞的凋亡[典例2](2022浙江6月选考)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
解析 细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的程序性死亡,A项正确;从胚胎发育开始直至生命结束前都会发生细胞凋亡,B项错误;人体内不同组织细胞的衰老不是同步的,C项错误;细胞衰老过程中,许多酶的活性降低,呼吸变慢,D项错误。
总结归纳(1)细胞衰老、细胞凋亡的比较
(2)判断细胞凋亡和细胞坏死的方法
[对点练] 3.(2023浙江名校协作体二模)儿童早衰症属于遗传病,患者体内的器官快速衰老,造成各种生理机能下降。下列关于细胞衰老和凋亡的叙述,正确的是( )A.细胞的呼吸速率随细胞衰老而不断增大B.衰老细胞的膜脂氧化导致细胞膜流动性降低C.早衰症患者体内衰老细胞的死亡不属于细胞凋亡D.细胞凋亡因没有膜封闭而容易引起炎症
解析 细胞衰老时细胞的呼吸速率减慢,新陈代谢减慢,A项错误;衰老细胞的膜脂氧化导致细胞膜流动性降低,B项正确;早衰症患者体内衰老细胞的死亡是受基因控制的,属于细胞凋亡,C项错误;细胞凋亡始终有膜封闭,没有内含物释放,不会引起炎症反应,D项错误。
4.(2023浙江绍兴一模)线粒体不仅是细胞的能量工厂,也在细胞凋亡的调控中起重要作用,如下图所示。细胞色素c是参与电子传递链的一种蛋白质,当其渗出时与细胞质中凋亡因子蛋白A结合,能诱导细胞凋亡,以下叙述正确的是( )A.细胞色素c分布于线粒体基质中B.细胞色素c参与的需氧呼吸第三阶段,反应产生了CO2和H2OC.细胞凋亡需要消耗ATP,因此ATP越多,细胞凋亡率越高D.细胞凋亡与C-9酶基因、C-3酶基因的表达有关
解析 需氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上,细胞色素c位于线粒体内膜上,可能参与线粒体中[H]与氧气结合形成水的过程,A、B两项错误;细胞凋亡需要消耗ATP,但是细胞内ATP的含量相对稳定,细胞的凋亡是受基因控制的,与ATP的含量无关,C项错误;由图可知,当紫外线、DNA损伤、化学因素等导致细胞损伤时,线粒体外膜的通透性发生改变,细胞色素c被释放到细胞质基质中,与蛋白A结合,在ATP的作用下,使C-9酶前体磷酸化,转化为活化的C-9酶,活化的C-9酶激活C-3酶,引起细胞凋亡,D项正确。
考向三 细胞的生命历程综合[典例3](2023浙江精诚联盟一模)下列关于细胞生命活动的叙述,正确的是( )A.癌细胞周期缩短的主要原因是其表面的粘连蛋白减少B.高等动物衰老细胞的细胞核体积随年龄增大而减小C.高度分化的动物细胞其全能性的表达受细胞内物质的限制D.细胞凋亡由机械性伤害导致
解析 癌细胞表面粘连蛋白减少,使癌细胞的粘着性降低,易于扩散,与其细胞周期的缩短无关,A项错误;衰老细胞的细胞核体积增加,B项错误;高等动物已分化细胞的细胞核仍具有细胞全能性,但其受到细胞质中某些物质的限制,C项正确;细胞凋亡属于程序性死亡,机械性伤害导致细胞坏死,D项错误。
总结归纳细胞生命历程中的三个关键点
[对点练] 5.(2023浙江温州第三次适应性考试)大鼠经药物苯巴比妥处理后,肝细胞开始分裂,导致肝脏体积增大。停药一周后,肝脏体积会恢复正常。肝脏体积恢复正常的原因是( )A.细胞分化 B.细胞衰老C.细胞凋亡D.细胞癌变
解析 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,细胞凋亡是生物体正常发育的基础,能维持组织细胞数目的相对稳定。停药一周后,肝脏体积会恢复正常,这是因为细胞凋亡导致细胞数目减少,从而使肝脏体积变小。
考点一 细胞的癌变和分化
特别提醒(1)癌变机理①内因:原癌基因和抑癌基因发生改变。
2.细胞的分化与细胞全能性
特别提醒(1)细胞分化的特点
(2)对细胞分化过程的理解①从细胞水平分析:细胞的形态、结构和功能发生改变。②从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞溶胶成分和功能发生改变。
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)生物的个体发育就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育,是细胞分化受到高度精妙调控的结果。( )(2)在个体发育过程中,细胞分化就是不同组织细胞由于基因突变产生了新的基因,控制合成出新的蛋白质。( )提示 在个体发育过程中,不同组织细胞由于遗传物质有选择地发挥作用,转录出不同的mRNA,控制合成出不同的蛋白质。(3)细胞分化分子水平上的标志是合成了某种细胞特有的蛋白质,如血红蛋白、唾液淀粉酶、胰岛素等。( )
(4)正常细胞一般只能分裂50~60次,癌细胞的细胞周期失控,不受正常生长调控系统的控制,其分裂次数是无限的。( )(5)植物种子发育成植株不能体现全能性,胚胎干细胞发育成各种组织器官能体现全能性。( )提示 胚胎干细胞发育成各种组织器官不能体现全能性。(6)细胞经离体培养后可重新获得分化能力。即正常情况下,细胞分化是不可逆的,但经过特殊处理,能够脱分化。( )(7)同一个体内,已分化的细胞在形态、结构和功能上各不相同,但具有相同的遗传物质,不同的根本原因是基因突变。( )提示 细胞分化的根本原因是遗传物质有选择地发挥作用。
2.结合必修1第124页“小资料”思考:美洲爪蟾的核移植实验说明了什么?
提示 动物细胞的细胞核具有全能性。
3.长句训练。人的肝细胞和神经细胞的核基因的种类和数量是相同的,原因是 。
提示 两种细胞均由同一个受精卵经有丝分裂产生,经有丝分裂产生的子细胞核基因的种类和数量相同
考向一 细胞的癌变[典例1](2023浙里卷天下百校联考)近年来,恶性肿瘤的发病率逐年升高,我们应该积极了解其诱发因素,学习防治恶性肿瘤的知识,践行健康的生活方式。下列关于恶性肿瘤的叙述,错误的是( )A.有无限增殖的能力是癌细胞最重要的特点B.在氧气供应充分的条件下,细胞持续增殖主要依靠需氧呼吸第三阶段供能C.苯和黄曲霉素等是化学致癌因子,劳氏肉瘤病毒等是生物致癌因子D.若生产出某些药物能避免原癌基因的激活和抑癌基因功能的丧失,可以较好地防治恶性肿瘤
解析 癌细胞的形态结构发生显著变化,细胞膜上的糖蛋白等物质减少,能无限增殖,A项正确;癌细胞的线粒体功能障碍,主要靠糖酵解供能,B项错误;致癌因子包括物理、化学和生物致癌因子,苯和黄曲霉素等是化学致癌因子,劳氏肉瘤病毒等是生物致癌因子,C项正确;癌症与原癌基因的激活和抑癌基因功能的丧失有关,若生产出某些药物能避免原癌基因的激活和抑癌基因功能的丧失,可以较好地防治恶性肿瘤,D项正确。
总结归纳细胞分化与细胞癌变之间的关系
[对点练] (2022浙江嘉兴一模)阅读下列材料,完成第1、2题。人体酒精代谢主要在肝脏中进行。肝细胞的光面内质网有分解酒精的作用,酒精经一系列脱氢氧化生成乙酸,乙酸可直接进入线粒体参与需氧呼吸的Ⅱ、Ⅲ阶段,从而彻底氧化分解。酒后驾驶是危害交通安全的危险行为,对酒后驾驶人员可采用吹气式检测仪快速筛查。某种吹气式检测仪内芯是含有重铬酸钾的硅胶柱,通过变色反应可初步判定是否饮酒。过度酗酒可引发肝硬化,甚至肝癌。肝癌细胞具有无限增殖、失去接触抑制、体内转移和多核等特征。癌细胞代谢也出现异常,癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异,但癌细胞从内环境摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖厌氧呼吸产生ATP的现象,称为“瓦堡效应”。
1.下列关于肝癌细胞某些特征的分析,不合理的是( )A.癌细胞具有变形运动能力可能与细胞骨架完全缺失有关B.癌细胞多核现象可能是核分裂与胞质分裂不同步所致C.癌细胞能无限增殖可能与“端粒DNA”长度变化有关D.癌细胞失去接触抑制的原因可能与细胞膜表面某些糖蛋白功能缺失有关
解析 细胞骨架与细胞运动有关,A项不合理;癌细胞的核分裂与胞质分裂不同步会导致多核现象,B项合理;正常体细胞中“端粒DNA”长度在每次细胞分裂后都会缩短一截,当短到一定程度时,端粒DNA序列会受到损伤,细胞开始衰老,因此癌细胞能无限增殖可能与“端粒DNA”长度变化有关,C项合理;癌细胞的细胞膜表面某些糖蛋白功能缺失导致细胞失去了粘着性,进而使癌细胞失去接触抑制,D项合理。
2.肝癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程如下图所示。下列叙述正确的是( )注:NADH是一种氢的载体,也可用[H]表示。A.过程①和③都能产生少量的ATPB.过程②会消耗过程①产生的NADHC.过程③产生的NAD+对过程①具有抑制作用D.“瓦堡效应”导致癌细胞消耗的葡萄糖较多,释放的能量较少
解析 图中①表示细胞呼吸的第一阶段,能产生少量的ATP,③表示厌氧呼吸的第二阶段,不产生ATP,A项错误。②表示需氧呼吸的第二、三阶段,第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和NADH,合成少量ATP;第三阶段是氧气和NADH反应生成水,合成大量ATP,因此过程②会消耗过程①产生的NADH,B项正确。过程①需要消耗NAD+,因此过程③产生的NAD+对过程①具有促进作用,C项错误。癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖厌氧呼吸产生ATP的现象,称为“瓦堡效应”,产生同样的能量,厌氧呼吸消耗的葡萄糖较多,因此“瓦堡效应”导致癌细胞比正常细胞消耗的葡萄糖多,D项错误。
考向二 细胞的分化[典例2](2023浙江绍兴一模)下图表示某哺乳动物部分结缔组织细胞的形成过程,下列叙述正确的是( )A.细胞的分化只受基因的调控,不受环境因素的影响B.成纤维细胞增殖过程中,中心体、DNA和染色体都是在间期发生倍增C.上述各种细胞的膜蛋白种类没有差异,但是数量上有差异D.核移植克隆动物时,甲细胞作为核供体成功率高于丁细胞
解析 细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用,与基因有关,也与环境有关,A项错误;间期染色体数目没有发生变化,B项错误;题述各种细胞是通过细胞分化产生的,分化后的细胞形态、结构和功能都发生改变,故题述各种细胞的膜蛋白种类和数量都有差异,C项错误;甲细胞的分化程度低,全能性高,核移植克隆动物时,甲细胞作为核供体成功率高于丁细胞,D项正确。
总结归纳(1)细胞分裂与细胞分化比较
(2)细胞分化过程中的“变”与“不变”
[对点练] 3.同一个体的神经细胞与巨噬细胞的功能不同。下列关于这两种细胞的叙述,错误的是( )A.不会脱分化到受精卵的状态B.细胞核中的染色体数目相同C.功能不同是由于发生了细胞分化D.功能差异是在减数分裂过程中形成的
解析 细胞分化具有不可逆性,因此这两种细胞不会脱分化到受精卵的状态,A项正确;神经细胞与巨噬细胞是由同一个受精卵经有丝分裂形成的,因此这两种细胞细胞核中的染色体数目相同,B项正确;神经细胞与巨噬细胞所含遗传物质相同,但功能不同,原因是发生了细胞分化,C项正确;功能差异是由于基因的选择性表达,D项错误。
4.如表所示为不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,
说明:“+”表示检测发现相应的分子,“-”表示检测未发现相应的分子。
说法错误的是( )A.由表可说明同一生物体不同类型的细胞中,基因是相同的B.在生物体中,三种细胞合成的蛋白质都不相同C.胰岛素mRNA的形成可以体现细胞分化的实质D.生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的
解析 在生物体中,三种细胞中存在奢侈基因和管家基因,奢侈基因在特定的细胞中表达,而管家基因在所有细胞中表达,因此合成的蛋白质不完全相同,B项错误。
考向三 细胞的全能性[典例3](2023浙江金华十校模拟)间充质干细胞(MSC)是一种多能干细胞,下图为MSC自我更新和形成不同组织细胞的过程示意图。下列叙述正确的是( )A.MSC体积需达到一定值时才能启动a过程B.b过程说明MSC具有全能性C.成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞的染色体组成不同D.若MSC出现核体积增大、染色加深等特征,可判断发生了癌变
解析 间充质干细胞(MSC)分裂后需要生长,积累细胞分裂需要的物质,当细胞体积达到一定大小时才开始分裂,A项正确;MSC经b过程分化为几种细胞,没有分化成个体,不能说明MSC具有全能性,B项错误;成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞是MSC经细胞分化产生的,染色体组成相同,C项错误;若MSC出现核体积增大、染色加深等特征,最可能是发生了细胞衰老,D项错误。
总结归纳(1)植物体细胞、动物细胞核的全能性比较
(2)判断方法:由体细胞发育成一个个体能证明体细胞的全能性,故判断体细胞是否具有全能性是看起点和终点,起点是“已分化的体细胞”,终点是发育成“个体”。(3)细胞“具有”全能性与“体现”全能性的区别①由于体细胞一般是通过有丝分裂和细胞分化而来的,已分化的细胞仍保留有一整套和受精卵相同的遗传物质,因此,理论上活细胞(哺乳动物成熟的红细胞等除外)都具有全能性。②只有能发育为完整个体,才能“体现”或“表现”细胞的全能性。
[对点练] 5.如图为胡萝卜的植物组织培养示意图,下列有关叙述错误的是( )A.③胡萝卜植株的花粉细胞也具有细胞的全能性B.①过程中既进行细胞分裂又进行细胞分化C.图示过程体现了植物细胞核的全能性D.根与叶的细胞功能不同,根本原因是遗传物质有选择地发挥作用
解析 ③胡萝卜植株的花粉细胞具有该生物的全套遗传信息,具有全能性, A项正确;①为再分化过程,该过程中细胞既进行分裂又进行分化,B项正确;图示植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性,C项错误;胡萝卜根、茎、叶等细胞的功能不同,根本原因是遗传物质有选择地发挥作用,D项正确。
6.(2022浙江宁波十校联考)科学家通过诱导人羊水细胞获得了诱导多能干细胞(IPSCs)。下列叙述正确的是( )A.IPSCs与人胚胎干细胞都能分化成各种体细胞B.IPSCs的获得说明高度分化的动物细胞具有全能性C.IPSCs的获得是遗传物质有选择地表达的结果D.诱导过程中细胞的分化程度变高,全能性变低
解析 胚胎干细胞是多能干细胞,具有自我更新能力和多向分化的潜能,故IPSCs与人胚胎干细胞都能分化成各种体细胞,A项正确;细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,而IPSCs的获得只能说明人羊水细胞可诱导形成多能干细胞,不能说明高度分化的动物细胞具有全能性,B项错误;细胞分化是细胞中遗传物质有选择地发挥作用的结果,而IPSCs是通过诱导人羊水细胞获得的,不是遗传物质有选择地发挥作用的结果,C项错误;诱导人羊水细胞获得诱导多能干细胞的过程中,分化程度由高变低,全能性变高,D项错误。
考点二 细胞的衰老、凋亡
特别提醒(1)人体衰老的表现与原因分析
(2)细胞凋亡与细胞坏死
[练一练]1.判断下列说法正误。(1)衰老和死亡是生命的基本现象,生命的更新、种族的延续就是在生与死的交替中进行的。( )(2)细胞衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平,不会发生在细胞水平、分子水平。( )提示 细胞衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平、分子水平等不同的层次。(3)细胞衰老的过程中,细胞的形态、结构、生理和生化等方面均发生变化。衰老细胞各种结构及其功能总体上呈衰退变化。( )
(4)衰老细胞的死亡是生命的普遍现象,细胞死亡与机体死亡同步。( )提示 衰老细胞的死亡是生命的普遍现象,但细胞死亡并非与机体死亡同步。(5)细胞凋亡是细胞发育过程中的必然步骤,是由某种基因引发的,是受基因调控的死亡,属于正常的生理性变化,与病变或伤害导致的病理性死亡本质相同。( )提示 细胞凋亡不同于病变或伤害导致的病理性死亡。
(6)细胞凋亡时DNA被有规律地降解为大小不同的片段,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体。( )(7)细胞凋亡形成的凋亡小体内凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬、消化,从而引起炎症。( )提示 细胞凋亡因始终有膜封闭,没有内含物释放,故不会引起炎症。
2.结合必修1第132页“课外读”回答下列问题:秀丽隐杆线虫是一种在土壤中自由生活的多细胞动物,成体仅1.5 mm长。其生命周期短,全身透明,易于观察。科学家发现秀丽隐杆线虫生长发育过程中,全部1 090个细胞中的131个细胞以一种不变的方式,在固定的发育时间和固定位置消失后,长成具有959个细胞的雌雄同体成虫。(1)在线虫的发育过程中,下列生命历程未必发生的是( )A.细胞增殖 B.细胞分化C.细胞衰老D.细胞癌变
解析 生物会经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡的生命历程,细胞也一样。细胞的生命历程会发生细胞增殖、分化和衰老。当细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变,细胞才会发生癌变,故在线虫的发育过程中未必会发生癌变。
(2)线虫发育过程中部分细胞会按计划消失,对此过程分析错误的是( )A.细胞消失过程受细胞核的控制B.细胞因衰老死亡而消失C.细胞消失前具有相同的遗传信息D.部分细胞消失有利于线虫的生长发育
解析 线虫发育过程中部分细胞会按计划消失,说明细胞发生了凋亡。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,是一种编程性死亡,即受细胞核的控制,A项正确,B项错误;个体细胞都是由同一个受精卵发育而来,故细胞消失前具有相同的遗传信息,C项正确;由于细胞发生凋亡,部分细胞会消失,细胞凋亡是一种程序性死亡,有利于线虫的生长发育,D项正确。
3.长句训练。凋亡诱导因子与细胞膜受体结合,通过细胞内信号传导激活凋亡相关基因的表达,使细胞凋亡的关键因子Dnase酶和Caspase酶被激活。Dnase酶能切割DNA形成DNA片段,Caspase酶能选择性切割某些蛋白质形成不同长度的多肽,导致细胞裂解形成凋亡小体,被吞噬细胞吞噬清除。Dnase酶和Caspase酶被激活的原因是 。 提示 凋亡诱导因子与细胞膜受体结合,使相关基因表达,即细胞中遗传信息执行情况改变的结果
考向一 细胞的衰老[典例1]如图是细胞衰老的自由基学说示意图,下列有关叙述错误的是( )A.①②过程的作用效果会引起细胞内生物膜面积减小B.③过程会使酪氨酸酶活性升高C.④过程可能引起细胞内基因的突变D.⑤可来自辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等
解析 ①②过程中,自由基攻击磷脂分子,破坏细胞的生物膜,使生物膜面积减小,A项正确;③过程中,自由基攻击细胞合成的蛋白质,可使酪氨酸酶的活性降低,B项错误;④过程中,自由基攻击DNA,可能引起基因突变,C项正确;自由基的产生途径有辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等,D项正确。
总结归纳细胞衰老的两个学说
[对点练] 1.衰老细胞各种结构及其功能总体上呈衰退变化。下列不属于衰老细胞特征的是( )A.膜脂氧化导致细胞膜流动性降低B.细胞核体积增大,染色质凝聚、碎裂、溶解C.细胞质色素积累、空泡形成D.DNA被有规律地降解为大小不同的片段
解析 DNA被有规律地降解为大小不同的片段,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体,这是细胞凋亡的表现。
2.细胞衰老机制的端粒学说认为,端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列,随细胞分裂次数的增加而变短。癌细胞中因存在可延长染色体端粒的端粒酶而可以无限增殖。据此推断,下列有关叙述正确的是( )A.正常细胞不含有端粒B.端粒与细胞分裂次数有关C.正常细胞缺少形成端粒的原料D.含有端粒酶是细胞癌变的根本原因
解析 正常细胞含有端粒,A项错误;端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列,随细胞分裂次数的增加而变短,可推断端粒与细胞分裂次数有关,B项正确;端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列,正常细胞含有组成端粒的原料,C项错误;细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变,D项错误。
考向二 细胞的凋亡[典例2](2022浙江6月选考)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
解析 细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的程序性死亡,A项正确;从胚胎发育开始直至生命结束前都会发生细胞凋亡,B项错误;人体内不同组织细胞的衰老不是同步的,C项错误;细胞衰老过程中,许多酶的活性降低,呼吸变慢,D项错误。
总结归纳(1)细胞衰老、细胞凋亡的比较
(2)判断细胞凋亡和细胞坏死的方法
[对点练] 3.(2023浙江名校协作体二模)儿童早衰症属于遗传病,患者体内的器官快速衰老,造成各种生理机能下降。下列关于细胞衰老和凋亡的叙述,正确的是( )A.细胞的呼吸速率随细胞衰老而不断增大B.衰老细胞的膜脂氧化导致细胞膜流动性降低C.早衰症患者体内衰老细胞的死亡不属于细胞凋亡D.细胞凋亡因没有膜封闭而容易引起炎症
解析 细胞衰老时细胞的呼吸速率减慢,新陈代谢减慢,A项错误;衰老细胞的膜脂氧化导致细胞膜流动性降低,B项正确;早衰症患者体内衰老细胞的死亡是受基因控制的,属于细胞凋亡,C项错误;细胞凋亡始终有膜封闭,没有内含物释放,不会引起炎症反应,D项错误。
4.(2023浙江绍兴一模)线粒体不仅是细胞的能量工厂,也在细胞凋亡的调控中起重要作用,如下图所示。细胞色素c是参与电子传递链的一种蛋白质,当其渗出时与细胞质中凋亡因子蛋白A结合,能诱导细胞凋亡,以下叙述正确的是( )A.细胞色素c分布于线粒体基质中B.细胞色素c参与的需氧呼吸第三阶段,反应产生了CO2和H2OC.细胞凋亡需要消耗ATP,因此ATP越多,细胞凋亡率越高D.细胞凋亡与C-9酶基因、C-3酶基因的表达有关
解析 需氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜上,细胞色素c位于线粒体内膜上,可能参与线粒体中[H]与氧气结合形成水的过程,A、B两项错误;细胞凋亡需要消耗ATP,但是细胞内ATP的含量相对稳定,细胞的凋亡是受基因控制的,与ATP的含量无关,C项错误;由图可知,当紫外线、DNA损伤、化学因素等导致细胞损伤时,线粒体外膜的通透性发生改变,细胞色素c被释放到细胞质基质中,与蛋白A结合,在ATP的作用下,使C-9酶前体磷酸化,转化为活化的C-9酶,活化的C-9酶激活C-3酶,引起细胞凋亡,D项正确。
考向三 细胞的生命历程综合[典例3](2023浙江精诚联盟一模)下列关于细胞生命活动的叙述,正确的是( )A.癌细胞周期缩短的主要原因是其表面的粘连蛋白减少B.高等动物衰老细胞的细胞核体积随年龄增大而减小C.高度分化的动物细胞其全能性的表达受细胞内物质的限制D.细胞凋亡由机械性伤害导致
解析 癌细胞表面粘连蛋白减少,使癌细胞的粘着性降低,易于扩散,与其细胞周期的缩短无关,A项错误;衰老细胞的细胞核体积增加,B项错误;高等动物已分化细胞的细胞核仍具有细胞全能性,但其受到细胞质中某些物质的限制,C项正确;细胞凋亡属于程序性死亡,机械性伤害导致细胞坏死,D项错误。
总结归纳细胞生命历程中的三个关键点
[对点练] 5.(2023浙江温州第三次适应性考试)大鼠经药物苯巴比妥处理后,肝细胞开始分裂,导致肝脏体积增大。停药一周后,肝脏体积会恢复正常。肝脏体积恢复正常的原因是( )A.细胞分化 B.细胞衰老C.细胞凋亡D.细胞癌变
解析 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,细胞凋亡是生物体正常发育的基础,能维持组织细胞数目的相对稳定。停药一周后,肝脏体积会恢复正常,这是因为细胞凋亡导致细胞数目减少,从而使肝脏体积变小。
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