2020版高考一轮复习生物通用版学案：第四单元第四讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

第四讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

知识体系——定内容
核心素养——定能力

生命观念
通过比较细胞的分化、衰老、凋亡、癌变及细胞的全能性，明确彼此间的区别和联系，建立起细胞是一个统一整体的生物学观点
社会责任
通过对干细胞和癌变的有关问题分析，养成学以致用，关注科技发展和人体健康的态度

考点一　细胞分化与细胞的全能性[重难深化类]

1．细胞分化

2．细胞的全能性

[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆(2018·全国卷Ⅲ，T2D)(√)
(2)细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果(√)
(2016·全国卷Ⅱ，T1C)
(3)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同(×)
(4)同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的分化能力强(√)
(5)细胞的分化程度越高，全能性越强(×)
(2015·江苏卷，T2A)
(6)不同分化细胞的遗传信息相同(√)
(7)断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化(√)
(8)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性(×)
(9)ATP合成酶基因属于奢侈基因，在不同细胞中选择性表达(×)
2．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)人的胰岛B细胞和神经细胞的核基因的种类和数量是相同的，请分析原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：人的胰岛B细胞和神经细胞都来源于受精卵的有丝分裂和细胞分化，有丝分裂和细胞分化都不会改变核遗传物质
(2)分化后的细胞是否还具有全能性，为什么？______________________________。
提示：有，因为分化前后的细胞都含有全套的遗传物质
3．据图回答下列问题

(1)①→③细胞数目增加，细胞大小几乎没变化(或略减小)，该过程表示细胞分裂(有丝分裂)。
(2)③→⑤细胞数目没有变化，细胞形态基本不变，但细胞体积增大，该过程表示细胞生长。
(3)①→②和①→④，细胞形态发生改变，是由相同形态结构功能的细胞形成了组织，所以该过程表示细胞分化。
(4)①③⑤三个细胞群的细胞具有分裂能力，具有分裂能力的细胞的特征是：细胞壁，细胞质浓，细胞核，液泡小或无。
(5)⑥⑦⑧表示从②中取出的一个细胞经过植物组织培养，获得了完整的植株，体现了植物细胞的全能性。


1．图解法深刻理解细胞分化过程
(1)外在表现

(2)内在原因

2．细胞分化的三个关键点
(1)细胞分化的标志
①分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平：形成不同种类的细胞。
(2)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。
(3)细胞分化的“变”与“不变”
①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。
②改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。
3．澄清四个易错易混点
(1)分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。
(2)并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。
(3)分化程度高的细胞其全能性不一定低。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，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。
(4)分化一般不会改变遗传物质。细胞分化是基因选择性表达的结果，一般不会导致遗传物质改变。已分化的细胞一般都含有保持该物种遗传性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。

[对点落实]
1．下列关于细胞分化的描述，正确的是(　　)
A．细胞的高度分化改变了物种的遗传信息
B．可以通过检测细胞中呼吸酶基因是否表达，来确定细胞是否分化
C．一个人肝细胞和肌细胞结构和功能不同的根本原因是mRNA不同
D．神经细胞特有的基因决定了神经递质的精准释放位置
解析：选C　细胞分化过程中遗传物质并没有改变；呼吸酶基因在所有细胞中均发生表达，因此不能通过检测细胞中呼吸酶基因是否表达来确定细胞是否分化；一个人肝细胞和肌细胞结构和功能不同的根本原因是mRNA不同；突触前膜的特定蛋白决定了神经递质的释放位置，神经细胞中没有特有的基因。
2．(2019·石嘴山一模)上海生命科学研究院诱导人成纤维细胞重编程为肝细胞(hiHep细胞)获得成功，hiHep细胞具有肝细胞的许多功能，包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物等。下列相关叙述错误的是(　　)
A．该项成果表明，分化了的细胞其分化后的状态是可以改变的
B．人成纤维细胞与hiHep细胞的核DNA完全相同
C．人成纤维细胞重编程为hiHep细胞，并未体现细胞的全能性
D．hiHep细胞通过主动运输方式将血清白蛋白运出细胞
解析：选D　根据题干信息可知，人成纤维细胞可重编程为肝细胞(hiHep细胞)，且hiHep细胞具有肝细胞的许多功能，这说明分化了的细胞其分化后的状态是可以改变的；人成纤维细胞与hiHep细胞的核DNA完全相同，只是选择表达的基因不同；人成纤维细胞重编程为hiHep细胞，hiHep细胞具有肝细胞的许多功能，但不能形成完整个体，因此并未体现细胞的全能性；血清白蛋白运出细胞的方式是胞吐。
[归纳拓展]
对细胞全能性的理解
(1)“关键点法”区分细胞分化与细胞全能性的表达

(2)从五个方面比较细胞全能性的大小
①植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。
②受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。
③幼嫩的细胞>衰老的细胞。
④分化程度低的体细胞>分化程度高的体细胞。
⑤细胞分裂能力强的体细胞>细胞分裂能力弱的体细胞。

细胞分化与干细胞是科学研究的热点，也是高考命题的重要素材，这体现了关注人体健康的命题主旨之一
[对点落实]
3．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，达到治疗的目的。下列相关叙述正确的是(　　)
A．上述资料表明骨髓干细胞具有全能性
B．骨髓干细胞移入胰腺后发生了基因的选择性表达
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改变
解析：选B　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，但没有形成完整个体，因此不能表明骨髓干细胞具有全能性；骨髓干细胞移入胰腺后可分化为胰岛样细胞，而细胞分化的实质是基因的选择性表达；骨髓干细胞与胰腺细胞的形态不同；与骨髓干细胞相比，胰岛样细胞遗传物质没有发生改变。
4．研究人员给中风小鼠脑内移植神经干细胞并注射了3K3A­APC化合物，一个月后对小鼠进行测试，发现神经干细胞发育成的神经细胞数量增多，小鼠的运动和感觉功能明显恢复。下列对此研究的分析，正确的是(　　)
A．大多数神经干细胞的染色体数目是神经细胞的2倍
B．神经干细胞发育为功能正常的神经细胞体现了细胞的全能性
C．植入神经干细胞的数量和注射3K3A­APC化合物的浓度是该实验的自变量
D．神经干细胞发育为神经细胞过程中，细胞膜上的蛋白质种类、数量发生了稳定性改变
解析：选D　大多数神经干细胞处在分裂间期，而分裂间期细胞中染色体数目与神经细胞的相等；神经干细胞发育成功能正常的神经细胞，并没有发育成完整的个体，因此不能体现细胞的全能性；植入神经干细胞的数量和注射3K3A­APC化合物的浓度是该实验的无关变量，自变量是是否移植神经干细胞和是否注射3K3A­APC化合物；神经干细胞发育为神经细胞过程是细胞分化的过程，该过程中细胞膜上的蛋白质种类、数量会发生稳定性改变，如出现能识别神经递质的蛋白质等。
考点二　细胞的衰老、凋亡和癌变[重难深化类]

1．细胞衰老的特征

2．细胞凋亡

3．细胞的癌变

[基础自测]
1．判断下列叙述的正误
(1)细胞普遍衰老会导致个体衰老(√)
(2)细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程(√)
(2017·全国卷Ⅲ，T2D)
(3)在蛙的发育过程中，细胞不断分裂，但不发生凋亡(×)
(4)细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育(×)
(5)癌细胞具有细胞增殖失控的特点(√)
(2015·江苏卷，T2B)
(6)细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移(√)
(7)因创伤引起的细胞坏死属于细胞编程性死亡(×)
(8)癌细胞的分裂能力与分化程度呈正相关(×)
(9)细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小(×)
2．连线致癌因子分类

3．学透教材、理清原因、规范答题用语专练
(1)细胞癌变属于可遗传的变异吗？癌症属于人类遗传病吗？___________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生基因突变的结果，基因突变是可遗传变异。人类体细胞的基因突变不会遗传给下一代，所以不属于遗传病
(2)病毒能使细胞发生癌变的原理是_________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：病毒感染人的细胞后，将其含有的病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列整合到人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变


1．图解细胞癌变的原理及特征
(1)细胞癌变的原理

(2)癌细胞的特征
“不死”
在适宜条件下能无限增殖
“变态”
形态结构发生改变(各种形态→球形)
“扩散”
细胞表面的糖蛋白减少，细胞间黏着性降低，易在体内扩散和转移

2．关于细胞分裂、分化、衰老、凋亡和癌变的五个重要结论
(1)个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中有新产生的细胞，但细胞总体衰老会导致个体的衰老。
(2)细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
(3)除细胞癌变发生了遗传信息改变外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均未改变遗传信息。
(4)除细胞癌变与细胞坏死对生物体不利外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡均对生物体有积极意义。
(5)除细胞坏死外，细胞分裂、分化、衰老、凋亡、癌变均与基因有关，即受基因控制。
[对点落实]
1．(2018·浙江4月选考)下列关于细胞癌变及癌细胞的叙述，正确的是(　　)
A．癌细胞的分裂失去控制，但其增殖是有限的
B．癌细胞表面粘(黏)连蛋白的增加，使其易扩散转移
C．有些物理射线可诱发基因突变，导致细胞癌变
D．癌变是细胞异常分化的结果，此分化大多可逆
解析：选C　癌细胞的分裂失去控制，能够无限增殖；癌细胞表面粘(黏)连蛋白的减少，使其易扩散转移；有些物理射线属于物理致癌因子，可诱发基因突变，导致细胞癌变；癌变是细胞异常分化的结果，此分化不可逆。
2．(2019·石家庄模拟)细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

A．细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用
B．细胞坏死最终细胞以细胞膜破裂，胞浆外溢而死亡
C．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关
D．在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的
解析：选D　细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用；由图可知，细胞坏死是细胞膜被破坏，胞浆外溢造成死亡；吞噬细胞吞噬凋亡小体后通过细胞内的溶酶体将其消化；成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的。
[类题通法]
“两看法”区分细胞凋亡与细胞坏死
(1)从方式看
(2)从结果看


癌症的防治是社会关注的焦点。以新科技发现为素材，结合细胞结构和代谢考查癌症的致病原理、癌细胞的特点和防治措施是高考命题的热点。

[对点落实]
3．TGF­β1­Smads是一条抑制肿瘤的信号传递途径。研究表明，胞外蛋白TGF­β1与靶细胞膜上受体结合，激活胞内信号分子Smads，生成复合物转移到细胞核内，诱导靶基因的表达，阻止细胞异常增殖，抑制恶性肿瘤的发生。下列叙述错误的是(　　)
A．恶性肿瘤细胞膜上糖蛋白减少，因此易分散转移
B．复合物的转移实现了细胞质向细胞核的信息传递
C．若该受体蛋白基因不表达，靶细胞仍能正常凋亡
D．从功能来看，复合物诱导的靶基因属于抑癌基因
解析：选C　恶性肿瘤细胞膜上糖蛋白减少，使细胞之间的黏着性降低，因此它们易分散转移；胞内信号分子Smads激活后，生成复合物转移到细胞核内，诱导靶基因的表达，实现了细胞质向细胞核的信息传递；若该受体蛋白基因不表达，就不能使信息传到细胞核诱导靶基因的表达，进而不能抑制靶细胞的不正常分裂，所以靶细胞不能正常凋亡；由题意“生成复合物转移到细胞核内，诱导靶基因的表达，阻止细胞异常增殖，抑制恶性肿瘤的发生”，可知复合物诱导的靶基因属于抑癌基因。
4．肿瘤细胞中的ATG7蛋白和ULK1蛋白促进自噬。研究发现，一种叫做具核梭杆菌(Fn)的细菌与直肠肿瘤有着特殊的关系，它能够帮助直肠肿瘤细胞抵抗化疗药物，进而降低化疗效果，过程如图所示。请回答下列问题：

(1)据图，化疗药物的作用是促进细胞________，由于具核梭杆菌能够抑制基因表达中________过程，进而影响化疗药物的效果，产生化疗抵抗。
(2)有人认为只要抑制TLR4受体，便可阻止具核梭杆菌对直肠肿瘤的作用，你认为该说法正确吗？________。为什么？______________________________________________。
(3)TLR4是具核梭杆菌的受体。有人提出，具核梭杆菌在已出现直肠肿瘤情况下，能促进直肠肿瘤细胞的生长，但并不具备诱导直肠肿瘤产生的作用。为了验证该假说，科研人员做了如下实验。
材料：8～10周龄雄性小鼠48只、生理盐水、氧化偶氮甲烷(AOM——能够诱导直肠肿瘤产生)、具核梭杆菌等。
大体操作过程：
①将上述小鼠随机均分为4组：第一组为生理盐水处理组；第二组为生理盐水＋AOM处理组；第三组为生理盐水＋Fn处理组；第四组为________________处理组。
②在相同且适宜的条件下培养81 d。
③解剖小鼠，统计每组肿瘤的数量及大小。
预测结果和实验结论：
将__________________对照，若______________________________________，说明具核梭杆菌本身不具备诱导肿瘤产生的作用；将_____________________________对照，若_______________________________________，说明具核梭杆菌能够促进肿瘤细胞生长。
解析：(1)据图可知，具核梭杆菌通过引起直肠肿瘤细胞自噬的激活来抑制其凋亡，从而帮助肿瘤细胞抵抗化疗药物，由此可推知化疗药物的作用是促进细胞凋亡，这也是化疗药物抗肿瘤治疗的主要机制之一；由于具核梭杆菌能够抑制基因表达中转录过程(使相关的mRNA含量下降)，这样可以通过ATG7蛋白和ULK1蛋白促进自噬，抑制细胞凋亡，进而影响化疗药物的效果，产生化疗抵抗。(2)据图可知，具核梭杆菌能通过TLR4和TLR8两种受体作用于直肠肿瘤细胞，如果抑制TLR4受体，具核梭杆菌还能通过TLR8受体作用于直肠肿瘤细胞，所以只抑制TLR4受体，不能阻止具核梭杆菌对直肠肿瘤的作用，此人观点不正确。(3)①为了验证具核梭杆菌能促进直肠肿瘤细胞的生长，但并不具备诱导直肠肿瘤产生的作用，实验应分为4组：第一组只用生理盐水处理，作为空白对照；第二组用生理盐水＋AOM处理，可与第一组对照证明AOM的单独作用；第三组用生理盐水＋Fn处理，可与第一、二组对照证明Fn的单独作用；第四组应该用生理盐水＋Fn＋AOM处理，可与第二、三组对照，用于证明Fn＋AOM的共同作用效果。预测结果和实验结论可用逆推法：要证明具核梭杆菌本身不具备诱导肿瘤产生的作用，可将第一、第二组与第三组对照，若第一、三组(Fn处理组)未发现肿瘤，第二组(AOM处理组)发现肿瘤，则说明具核梭杆菌本身不具备诱导肿瘤产生的作用；要证明具核梭杆菌能够促进肿瘤细胞生长，可将第二组与第四组对照，由于第四组既有AOM诱导肿瘤的发生，又有具核梭杆菌促进肿瘤细胞生长，所以如果第四组肿瘤大小与数量多于第二组，则说明具核梭杆菌能够促进肿瘤细胞生长。
答案：(1)凋亡　转录　(2)不正确　具核梭杆菌还能通过TLR8受体作用直肠肿瘤细胞　(3)①生理盐水＋Fn＋AOM　预测结果和实验结论：第一、第二组与第三组　第一、三组未发现肿瘤，第二组发现肿瘤　第二组与第四组　第四组肿瘤大小与数量多于第二组
　 　　　课堂一刻钟
1．(2018·全国卷Ⅱ)在致癌因子的作用下，正常动物细胞可转变为癌细胞，有关癌细胞特点的叙述错误的是(　　)
A．细胞中可能发生单一基因突变，细胞间黏着性增加
B．细胞中可能发生多个基因突变，细胞的形态发生变化
C．细胞中的染色体可能受到损伤，细胞的增殖失去控制
D．细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少
命题探源——以“本”为本
此选项是对人教版必修①教材P126页角注释文字的考查（癌症的发生并不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5~6个基因突变……）。由此可见，生物高考命题点多面广，任何一个细微之处都可信手拈来命制一个选项。备考的不二原则还是以“本”为本，千万不要忽视教材的基础地位。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
解析：选A　正常细胞转变为癌细胞并不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5～6个基因突变，才能赋予癌细胞具有的特征。癌细胞膜上的糖蛋白减少，从而使癌细胞之间的黏着性降低；癌细胞是原癌基因和抑癌基因突变的累积效应，癌细胞的形态结构发生显著变化，例如，体外培养的呈扁平梭形的正常成纤维细胞转变为癌细胞后变成球形；环境中的致癌因子会损伤细胞中的染色体，使正常细胞成为不受机体控制的恶性增殖细胞；细胞癌变的内因是原癌基因和抑癌基因发生突变，即细胞中的遗传物质可能受到损伤，使细胞表面的糖蛋白减少。
2．(2018·江苏高考改编)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，如图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述正确的是(　　)

A．组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同
B．MSC不断增殖分化，所以比组织细胞更易衰老
C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡
D．不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞　　
易错探因——原理不明
细胞凋亡是受基因调控的，是凋亡基因表达的结果。
　 　　　　　　　　　　　　　　　 　　
解析：选D　组织细胞中的DNA与MSC中的DNA相同，但是RNA不同；组织细胞是由MSC增殖分化形成的，因此组织细胞比MSC更容易衰老；当MSC中的基因都不能表达时，说明该细胞早就已经开始凋亡了；不同诱导因素能够使MSC分化形成不同类型的细胞。
3．(2015·海南高考)关于人体造血干细胞的叙述，错误的是(　　)
A．造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异
B．造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是可逆的
C．健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中
D．造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同
失分原因——记忆不准
此选项是对人教版必修①教材P118“细胞分化特点”的直接考查。只有对教材中的有关知识点记准记牢，才能不失分。　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 　　
解析：选B　造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异，是基因选择性表达的结果；哺乳动物成熟红细胞没有细胞核与各种细胞器，造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是不可逆的；健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中；造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同，是细胞在生理方面的差异性。
4．(2016·天津高考)在培养人食管癌细胞的实验中，加入青蒿琥酯(Art)，随着其浓度升高，凋亡蛋白Q表达量增多，癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是(　　)
A．为初步了解Art对癌细胞的影响，可用显微镜观察癌细胞的形态变化
B．在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art，可确定Art能否进入细胞
C．为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，须设置不含Art的对照实验
D．用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠，可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡
易错探因——审题不细
蛋白质类物质不能通过饲喂的方式研究其功能，原因是其在消化道中会被蛋白酶分解而失去作用。此错误选项设置的很隐蔽，考生常因过多关注实验的过程、方法，而忽略了知识细节导致出错。　　　　　　　　
解析：选D　癌细胞的形态结构与正常细胞相比发生了变化，因此可以用显微镜观察癌细胞的形态变化，了解Art对癌细胞的影响；用同位素标记Art，通过检测其放射性，可确定Art是否进入细胞；要检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，应设置不含Art的对照实验；不能通过饲喂的方式来检测凋亡蛋白Q的作用，因为其化学本质为蛋白质，饲喂后会在相关消化酶的作用下被分解，失去其功效。
5．(2014·安徽高考)分别用β­珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见下表(注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性)。下列叙述不正确的是(　　)
探针
细胞总RNA
β­珠蛋白基因
卵清蛋白基因
丙酮酸激酶基因
成红细胞
＋
－
＋
输卵管细胞
－
＋
＋
胰岛细胞
－
－
＋

解题关键——信息转换
解答本题的关键是明确实验原理，将表中信息转化为文字信息：阳性说明该基因在细胞中表达了，即转录产生了相应的RNA。
A．在成红细胞中，β­珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态
B．输卵管细胞的基因组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达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
解析：选B　依题意，以基因的片段为探针，可以检测不同细胞中基因的表达情况。依表格信息可知，在成红细胞中，β­珠蛋白基因获得表达，而卵清蛋白基因未表达；同一生物体的不同组织细胞中具有相同的基因；丙酮酸激酶基因在三种细胞中都表达，说明其表达产物对细胞的基本生命活动很重要；不同细胞功能的差异是细胞分化的结果，与基因的选择性表达有关。
[学情考情·了然于胸]
一、明考情·知能力——找准努力方向
考查知识
1.细胞分化和细胞的全能性，其中细胞分化的实质和特点是高考的高频点。
2.细胞衰老、凋亡和癌变的特点，其中癌变的原理和特点是常考点。
考查能力
1.识记能力：主要考查对细胞分化、衰老、凋亡和癌变特点的识记能力。
2.信息获取能力：借助新情景信息材料考查信息获取、处理和运用能力。

二、记要点·背术语——汇总本节重点
1．细胞分化
(1)细胞分化的实质是基因的选择性表达。
(2)细胞分化在自然条件下是不可逆的。
2．细胞衰老：最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
3．细胞凋亡：受到严格的遗传机制决定的细胞程序性死亡。
4．细胞癌变
(1)癌细胞中遗传物质发生变化。
(2)原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
(3)抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
5．细胞分化、衰老、凋亡与遗传物质的关系
细胞分化、衰老、凋亡过程中遗传物质一般不发生改变。
[课下达标检测]　
一、选择题
1．下列关于某一高等生物个体其体细胞的形态、功能相似程度的判断依据，错误的是(　　)
A．细胞器的种类和数量　 B．蛋白质的种类和数量
C．DNA的种类和数量 D．表达的基因的种类
解析：选C　不同种细胞中细胞器的种类和数量不同，因此可作为判断依据；由于基因的选择性表达，不同种细胞中所含的蛋白质种类和数量不同，因此可作为判断依据；同一生物体不同体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，都含有相同的DNA，因此DNA的种类和数量不能作为判断的依据；不同细胞选择表达的基因不同，因此可作为判断的依据。
2．(2019·衡水模拟)下列有关细胞生命历程的说法正确的是(　　)
A．细胞分裂后，物质运输效率会降低
B．细胞分化后，有利于提高各种生理功能的效率
C．细胞衰老后，细胞内的自由基会明显减少
D．细胞癌变后，细胞核的体积增大、核膜内折
解析：选B　物质的运输效率与细胞的大小有关，细胞越大，表面积和体积比越小，物质运输效率越低，细胞分裂体积减小，物质运输效率升高；细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率；自由基学说认为细胞衰老过程中产生大量自由基，自由基会破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子；细胞癌变后表面糖蛋白减少，黏着性降低，容易在体内分散和转移，细胞核体积增大、核膜内折是衰老细胞的特征。
3．下列关于人体细胞的叙述，错误的是(　　)
A．生物膜上的某些蛋白质具有运输物质和催化化学反应等功能
B．人体内的信息分子都需要通过血液运输后才能与靶细胞的受体结合
C．细胞的生长、分裂、分化、衰老、凋亡等生命活动都可在老年期发生
D．浆细胞与B细胞中某些蛋白质和mRNA不同
解析：选B　细胞膜上的载体蛋白可以协助物质进出细胞，线粒体内膜等膜结构上存在催化反应的酶；神经递质不需要经过血液运输，由突触前膜释放后，通过突触间隙的组织液作用于突触后膜；老年期存在细胞的分裂、生长、分化等现象，如造血干细胞的分裂、分化，也存在细胞衰老、凋亡现象；浆细胞是由B细胞增殖分化而来的，基因表达不同，细胞中某些蛋白质和mRNA不同。
4．科研人员为了研究肿瘤细胞转移的机理，在患头颈癌和纤维肉瘤的啮齿类动物细胞中，降低蛋白质LTBP3的表达量，发现在无LTBP3的表达和分泌的情况下，肿瘤细胞无法有效转移，其他研究还发现，LTBP3在肿瘤转移早期非常活跃。以下解释合理的是(　　)
A．LTBP3基因表达水平可预测早期头颈癌病人存活时间
B．LTBP3基因能在肿瘤细胞中表达是基因突变的结果
C．LTBP3是由核糖体合成的胞内蛋白
D．LTBP3基因只存在于肿瘤细胞中
解析：选A　由题意可知， LTBP3在早期头颈癌病人中含量高，可根据其表达量预测病人的生存期；LTBP3基因在肿瘤细胞中表达是基因选择性表达的结果；由题干信息可知，LTBP3是分泌蛋白；人体细胞是由受精卵发育来的，每个有核的细胞中均含有LTBP3基因。
5．研究发现，经溶血磷脂酸(LPA)触发，细胞可以转变成液体状而移动。若阻断LPA信号则可以阻止癌细胞的扩散。下列相关叙述错误的是(　　)
A．癌细胞易扩散与其细胞膜上糖蛋白的减少有关
B．LPA信号发挥作用后会改变细胞膜的流动程度
C．细胞癌变的实质是抑癌基因和原癌基因等发生基因突变
D．LPA信号发挥作用时，相应的靶细胞能产生抗体
解析：选D　癌细胞膜上糖蛋白等物质减少，使癌细胞彼此之间的黏着性降低，导致癌细胞易在体内扩散；由题意可知，经溶血磷脂酸(LPA)触发，细胞可以转变成液体状而移动，则LPA信号发挥作用后会改变细胞膜的流动程度；细胞癌变的机理是抑癌基因和原癌基因等发生基因突变；由题意可知，LPA的靶细胞可以是癌细胞，但癌细胞不能产生抗体，抗体是由浆细胞产生的。
6．科研人员利用蓝色光脉冲开启了一种名为Brn2的基因，当Brn2信号足够强时，干细胞就会快速转化为神经元。下列有关分析错误的是(　　)
A．该研究证明了蓝色光脉冲可以促使干细胞分化为神经元
B．Brn2基因在神经细胞的形成过程中具有重要作用
C．蓝色光脉冲使Brn2基因的碱基序列发生了改变
D．干细胞和神经元这两种细胞中，蛋白质的种类不完全相同
解析：选C　蓝色光脉冲通过开启Brn2基因使干细胞分化为神经细胞；蓝色光脉冲的作用是诱导基因表达，不是诱导基因突变，因此Brn2基因的碱基序列没有发生改变；干细胞和神经元这两种细胞中，既有相同的蛋白质，又有不同种类的蛋白质。
7．下列有关细胞生命历程与蛋白质的关系的叙述，正确的是(　　)
A．细胞癌变后细胞膜上糖蛋白增多是其在体内易扩散的重要原因
B．健康人衰老后头发基部的黑色素细胞因缺乏酪氨酸酶将导致头发变白
C．人体神经元与肌细胞的差异与它们所含蛋白质种类完全不同有关
D．细胞不同生命历程中蛋白质种类差异与核基因的特异性表达有关
解析：选D　细胞癌变后细胞膜上糖蛋白减少，使癌细胞间黏着性降低，易于分散和转移；健康人衰老后头发基部的黑色素细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，导致头发变白；人体神经元与肌细胞所含蛋白质有些种类相同(如呼吸酶)；细胞不同生命历程中蛋白质种类差异与核基因的特异性表达有关。
8．肿瘤药物靶向输送治疗癌症的机理如图。下列叙述正确的是(　　)

A．恶性肿瘤内有大量癌细胞，和正常细胞相比，癌细胞水分含量少，细胞呼吸速率加快
B．细胞癌变后，位于细胞膜上的糖蛋白等物质会减少，使癌细胞容易在体内分散和转移
C．细胞癌变与细胞凋亡都是基因选择性表达的结果，前者是异常表达，后者是正常表达
D．要控制肿瘤细胞的过度增殖，肿瘤药物作用的时间最好是细胞分裂前期纺锤体形成时
解析：选B　恶性肿瘤内有大量癌细胞，和正常细胞相比，癌细胞水分含量多，细胞呼吸速率快；细胞癌变后，位于细胞膜上的糖蛋白等物质会减少，使癌细胞容易在体内分散和转移；细胞癌变是基因突变的结果，细胞凋亡是基因选择性表达的结果；要控制肿瘤细胞的过度增殖，肿瘤药物作用的时间最好是细胞分裂间期DNA复制时。
9．如图表示人体内红细胞的发育、分化过程，其中②过程为细胞增殖过程，④过程中会出现核糖体等细胞器丢失，下列相关叙述正确的是(　　)

A．①过程存在基因的选择性表达，不存在细胞的增殖
B．②过程中部分细胞会含有4个染色体组且会出现基因重组
C．③过程细胞核消失，形成的细胞仍能合成蛋白质
D．④过程形成的成熟红细胞与蛙的红细胞一样能进行无丝分裂
解析：选C　①过程(干细胞到有核红细胞的过程)为细胞分裂和分化，因此①过程存在基因的选择性表达，也存在细胞的增殖；②过程为细胞通过有丝分裂进行增殖的过程，有丝分裂过程中不会出现基因重组；③过程中有核红细胞丢失细胞核分化为网织红细胞，网织红细胞中不能发生核DNA复制和转录，但由于原有的mRNA仍能发挥作用，故仍有蛋白质的合成；④过程中网织红细胞丢失核糖体等细胞器后分化为成熟红细胞，因此成熟红细胞不能进行细胞增殖。
10．DNA损伤时，核蛋白多聚腺苷二磷酸­核糖聚合酶(PARP)在核内积累，可引起细胞凋亡，过程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．产物ADP­核糖的组成元素是C、H、O、N、P
B．在核糖体上合成的PARP通过核孔进入细胞核
C．细胞质NAD＋浓度下降，只影响有氧呼吸过程
D．DNA损伤后，细胞能量供应减少导致自身凋亡
解析：选C　ADP的组成元素是C、H、O、N、P，核糖的组成元素是C、H、O，因此ADP­核糖的元素组成为C、H、O、N、P；PARP是核蛋白多聚腺苷二磷酸­核糖聚合酶，在核糖体上合成，通过核孔进入细胞核；细胞质NAD＋浓度下降，抑制糖酵解过程，既影响有氧呼吸过程也影响无氧呼吸过程，另外还会引起细胞内ADP­核糖含量的变化；DNA损伤后，PARP在核内积累，使得NAD＋形成ADP­核糖，细胞能量供应减少导致细胞的凋亡。
11．(2019·遂宁模拟)利用不同浓度的维生素K2(VK2)培养肿瘤细胞72 h后，测定肿瘤细胞凋亡率与细胞凋亡相关基因bcL­2和bax的表达情况(以转录形成的mRNA相对值表示)，结果如图。下列有关叙述，最合理的是(　　)

A．肿瘤细胞在没有VK2诱导的情况下不会凋亡
B．bax基因稳定表达使VK2失去诱导细胞凋亡作用
C．VK2诱导细胞凋亡可能与bcL­2表达减弱有关
D．bcL­2基因是抑癌基因，bax基因是原癌基因
解析：选C　由图中信息可知，肿瘤细胞在没有VK2诱导的情况下也会凋亡，只是凋亡率相对较低；bax基因稳定表达，VK2可能通过抑制bcL­2基因表达而诱导细胞凋亡；根据题干和图示可知，与细胞凋亡相关基因是bcL­2，VK2诱导细胞凋亡可能是通过使bcL­2基因表达减弱实现的；bcL­2表达减弱，细胞凋亡率上升，说明bcL­2不是抑癌基因，由图示可知bax基因表达与细胞凋亡率没有直接关系，无法说明bax是原癌基因。
12．科学家们在研究成体干细胞的分裂时提出这样的假说：成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链(永生化链)的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞，这个细胞分化并最终衰老凋亡(如图所示)。下列相关推测错误的是(　　)

A．成体干细胞的细胞分裂方式为有丝分裂
B．通过该方式可以减少成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变
C．从图中可看出成体干细胞分裂时DNA进行半保留复制，染色体随机分配
D．根据该假说可以推测生物体内成体干细胞的数量保持相对稳定
解析：选C　分析题图可知，成体干细胞分裂前后核DNA数目不变，则分裂方式为有丝分裂，保证了亲子代细胞的遗传稳定性；由于子代的成体干细胞总含有永生化链，因此该种方式减少了成体干细胞积累DNA复制过程中产生的基因突变；从图中可以看出成体干细胞分裂时染色体不是随机分配的，成体干细胞总是将含有相对古老的DNA链的染色体分配给其中一个子代细胞，使其成为成体干细胞，同时将含有相对新的合成链的染色体分配给另一个子代细胞；由图可知，成体干细胞的数量基本不变。
二、非选择题
13．下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，据图分析回答问题：

(1)图中A代表细胞膜上的________________。葡萄糖进入癌细胞后，可通过形成五碳糖进而合成______________作为DNA复制的原料。
(2)在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为________________。与正常细胞相比，①～④过程在癌细胞中明显增强的有________(填编号)。
(3)细胞在致癌因子的影响下，________________基因的结构发生改变而被激活，从而导致细胞发生癌变。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程______(填编号)不宜选为作用位点。
解析：(1)因为图中A能在细胞膜上协助葡萄糖进入细胞，由此可以推断其应该是载体蛋白；DNA的合成原料是脱氧核苷酸。(2)图示是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，从图中可以看出，癌细胞在有氧条件下既可进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。癌细胞的代谢比较旺盛，需要大量的物质做材料，所以与正常细胞相比，癌细胞内①②③过程会加强，这样能产生大量的中间产物，为合成DNA和蛋白质等重要物质提供原料，从而有利于癌细胞的增殖。(3)细胞癌变是由于原癌基因和抑癌基因发生基因突变引起的，而原癌基因和抑癌基因发生改变而被激活，进而控制酶的合成来改变代谢途径。抑制机体内的癌细胞代谢，不能对正常细胞的代谢造成大的影响，图中代谢①④过程是所有正常细胞都能进行的，所以不宜作为作用位点。
答案：(1)载体蛋白　脱氧核苷酸　(2)有氧呼吸和无氧呼吸　①②③　(3)原癌基因和抑癌　①④
14．下图表示细胞凋亡的过程，图中Dnase为核酸内切酶，能够切割DNA形成DNA片段；Caspase是一类蛋白水解酶，能够选择性地切割某些蛋白质。请据图回答下列问题：

(1)凋亡诱导因子的膜受体的合成和加工需要______________________________(填细胞器名称)的参与，膜受体的存在体现了细胞膜具有________的功能。
(2)Dnase破坏DNA分子中特定位点的________________之间的化学键，从而形成DNA片段，使正常基因失去功能。Caspase切割特定蛋白质中的________________(填化学键的结构简式)，从而形成多肽片段，导致蛋白质失活。
(3)以下关于细胞凋亡的分析正确的是_______。(填编号)
①细胞凋亡过程中细胞代谢不断减缓直到停止
②细胞凋亡有利于生物体的生长发育
③胚胎发育时期不存在细胞凋亡
④细胞凋亡是基因控制的细胞程序性死亡
⑤细胞凋亡过程存在基因的选择性表达
解析：(1)膜受体的本质是糖蛋白，其中的蛋白质是在细胞中的核糖体上合成，需要内质网和高尔基体加工，并由高尔基体膜形成的囊泡运输到细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量；膜受体能够接受凋亡诱导因子，激活细胞中与凋亡有关的基因的表达，说明细胞膜具有信息交流的功能。(2)根据题意分析，Dnase破坏DNA分子中的某种化学键后形成了DNA片段，说明其破坏的是相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；Caspase切割特定蛋白质后形成了多肽片段，说明切割的是蛋白质分子中的肽键，肽键的结构简式为—NH—CO—。 (3)细胞凋亡过程中，细胞代谢逐渐减弱，但是不会停止，①错误；细胞凋亡是正常的生命现象，有利于生物体的生长发育，②正确；细胞凋亡存在于整个生命历程中，③错误；细胞凋亡是由基因控制的细胞程序性死亡过程，④正确；细胞凋亡过程是基因的选择性表达的结果，⑤正确。
答案：(1)核糖体、内质网、高尔基体和线粒体　信息交流
(2)相邻脱氧核苷酸　—NH—CO—　(3)②④⑤
15．(2019·龙岩期中)人体内的细胞有的在增殖，有的在分化，有的在凋亡，有的在衰老，还有的可能处于坏死或癌变。请回答下列相关问题：
(1)人体内衰老的细胞的代谢变慢可能与__________________________________有关。
(2)人体细胞的正常生命历程包括____________________________。
(3)肺癌是发病率和死亡率增长最快，对人体生命健康造成最大威胁的恶性肿瘤之一。为了探究不同浓度的某物质(X)对肺癌细胞体外生长的影响，研究人员进行了以下实验，请完善实验思路。
材料与用具：小鼠肺癌细胞悬浮液、物质X、癌细胞培养液、生理盐水、蒸馏水、活细胞检测仪、细胞培养瓶等(说明：对动物细胞的培养过程和检测方法不做具体要求)
实验思路：
①取五个大小相同的细胞培养瓶，编号A、B、C、D、E，每组加入等量的肺癌细胞悬浮液和________________，并测定初始细胞数。
②在B～E组中依次加入适量不同浓度的物质X(浓度分别为1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、3.0 μg/mL、4.0 μg/mL)，A组则加入________________作为对照；每组设置三个重复样品。
③以上各组均置于____________________________。
④检测与数据处理：分别在24 h、48 h、72 h时取样检测各组存活的细胞数，取平均值，求细胞存活率(细胞存活率＝实验组存活细胞数/对照组存活细胞数×100%)
实验结果如图：

实验结论：__________________________________________________________
_________________________________________________________(至少答出一条)。
解析：(1)人体内衰老的细胞的代谢变慢可能与细胞内水分减少，部分酶活性降低有关。(2)人体细胞的正常生命历程包括细胞的增殖、分化、衰老和凋亡。(3)该实验的自变量是物质X的浓度，实验组和对照组的设置除了自变量不同以外，其他无关变量要遵循等量性原则，该实验的因变量是细胞的存活率，看图可知物质X有促进癌细胞凋亡的作用，且其作用随浓度的增大和时间的延长而加强，实验思路如下：①取五个大小相同的细胞培养瓶，编号A、B、C、D、E，每组加入等量的肺癌细胞悬浮液和癌细胞培养液，并测定初始细胞数。②在B～E组中依次加入不同浓度的物质X(浓度分别为1.0 μg/mL、2.0 μg/mL、3.0 μg/mL、4.0 μg/mL)，A组则加入等量的生理盐水作为对照。③以上各组均置于相同且适宜的条件下培养。④检测与数据处理：分别在24 h、48 h、72 h时取样检测各组存活的细胞数，取平均值，求细胞存活率。根据实验结果得出实验结论：①物质X对细胞生长有抑制作用；②抑制作用随物质X的浓度的增大和时间的延长而加强。
答案：(1)细胞内水分减少，部分酶活性降低　(2)细胞的增殖、分化、衰老和凋亡　(3)实验思路：①癌细胞培养液　②等量的生理盐水　③相同且适宜的条件下培养　实验结论：物质X有促进癌细胞凋亡的作用；其作用随物质X的浓度的增大和时间的延长而加强