2021届高考生物苏教版一轮复习学案：第4单元细胞的生命历程第3讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

第3讲　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

细胞分化和细胞的全能性

1．细胞分化

(1)概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

(2)过程图解

(3)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(如图)，即基因的选择性表达。

(4)特点

①普遍性：是生物界普遍存在的生命现象。

②持久性：细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。

③稳定性和不可逆性：一般来说分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。

(5)结果

①分子水平的变化：mRNA种类不同→蛋白质种类不同。

②细胞水平的变化：细胞形态、结构和生理功能的变化，逐渐失去分裂能力。

③组织器官水平的变化：产生不同类型的细胞，构成不同的组织和器官。

(6)意义

①是生物个体发育的基础。

②使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。

2．细胞的全能性

(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)基础：每个细胞中都含有发育成生物体所需要的全套遗传信息。

(3)动物细胞和植物细胞全能性的差异

①虽然已分化的动物细胞的细胞核具有全能性，但分化的动物细胞全能性受到了限制，在一定的条件下经过培养只能形成细胞群。

②植物细胞在一定的条件下经过培养可以形成植物体。

(4)干细胞

①概念：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。

②类型

(5)把实例和相应的原理或过程连线。

　　　实例　　　　　　　　　　依据原理或过程

①花粉培养成单倍体植株　　 a．动物细胞核具有全能性

②克隆羊多利的培养   b．植物细胞具有全能性

③植物导管组织的形成   c．细胞的有丝分裂

④受精卵发育成个体   d．细胞的分化

[提示]　①­b　②­a　③­d　④­c、d

1．人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。(×)

[提示]　基因相同，mRNA和蛋白质不完全相同。

2．胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因，故可以产生胰岛素而不能产生抗体。(×)

[提示]　人体的每个细胞的基因相同，表达有差异。

3．ATP合成酶基因在不同细胞中选择性表达。(×)

[提示]　ATP合成酶基因在不同细胞中都表达。

4．同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强。(√)

5．克隆羊“多利”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。(×)

[提示]　动物细胞的细胞核具有全能性。

6．用动物胚胎干细胞培育出组织和器官体现了动物细胞的全能性。(×)

[提示]　体现全能性是指发育成完整的生物个体。

细胞分化与细胞的全能性的比较

1．如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。

(1)在所有细胞中均表达的基因称为管家基因，在特定的细胞中表达的基因称为奢侈基因。a、b、c、d属于管家基因的是哪一个？属于奢侈基因的是哪些基因？

(2)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子，则其杂交带状况如何？若将探针改作检测胰岛素基因的mRNA，其杂交带状况如何？

[提示]　(1)a　b、c、d

(2)A、B、C三类细胞中均含胰岛素基因，但该基因只有在A细胞中才能转录产生mRNA，故用胰岛素基因作探针，三类细胞均可形成杂交带，但改为检测胰岛素基因的mRNA，则只有A细胞能产生杂交带。

2．从分子水平分析，细胞分化过程中不变和改变的生物大分子是什么？

[提示]　细胞分化过程中不变的是DNA、tRNA、rRNA等。改变的是mRNA和蛋白质的种类。

3．与体细胞相比生殖细胞中的遗传物质减少了一半，是否还具有全能性？为什么？

[提示]　生殖细胞仍然具有全能性。在生物的体细胞中染色体是成对的，基因也是成对的。生殖细胞中的染色体数目减少了一半，基因也减少了一半，但基因的种类没有少，仍然含有控制生长发育的全部遗传信息，因此仍然具有全能性。

考查细胞分化

1．(2019·广州一模)下列关于人体内细胞分化的叙述，错误的是(　　)

A．细胞分化是基因在不同时间或空间选择性表达的结果

B．细胞分化使细胞功能专门化，提高了各项生理功能的效率

C．细胞内合成了血红蛋白是造血干细胞分化为红细胞的标志

D．胚胎干细胞、成肌细胞及造血干细胞的分化程度依次降低

D　[细胞分化是基因选择性表达的结果，A正确；细胞分化形成不同组织，使多细胞生物体中的细胞功能趋向专门化，有利于提高各项生理功能的效率，B正确；红细胞来源于造血干细胞的增殖、分化，红细胞分化的标志是合成了其特有的血红蛋白，C正确；胚胎干细胞是全能干细胞，造血干细胞是多能干细胞，成肌细胞是专能干细胞，可见，成肌细胞、造血干细胞及胚胎干细胞的分化程度依次降低，D错误。]

2．(2019·博雅闻道四月大联考)同一生物体内，不同组织中的细胞在形态上存在一定的差异，下列关于这些细胞说法，错误的是(　　)

A．通常情况下，这些不同形态的细胞中的核遗传物质是相同的

B．遗传信息的执行情况不同导致了细胞形态的不同

C．每种细胞具有的特定形态与其执行特定功能相适应

D．不同细胞间形态的差异是在细胞分裂完成时产生的

D　[除了哺乳动物成熟的红细胞等一些特殊细胞外，同一生物体内不同形态的细胞中，核遗传物质是相同的，A项正确；遗传信息的执行情况不同即基因的选择性表达，基因的选择性表达导致细胞分化，细胞分化使得一个或一种细胞增殖产生的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异，B项正确；生物的形态结构是与其功能相适应的，C项正确；细胞分裂只是使细胞数目增加。不同细胞间形态的差异是在细胞分裂后经细胞分化形成的，D项错误。]

考查细胞的全能性

3．有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　)

A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因

B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性

C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变

D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映植物种子具有全能性

B　[细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因，而配子也具有这样的全套基因，因此同样具有全能性，A项错误；细胞表达全能性的前提是处于离体状态，B项正确；植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C项错误；种子是器官，种子发育成植株是个体正常发育的过程，不能反映全能性，D项错误。]

4．(2019·青州质检)下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　)

A．植物成熟的体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性

B．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高

C．克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性

D．愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性

A　[植物成熟的体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性，A正确；卵细胞已经分化了，B错误；克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；细胞全能性以细胞形成个体为标志，故愈伤组织的形成不能说明离体分化的植物细胞具有全能性，D错误。]

　判定细胞全能性是否表达的两大标准

(1)起点——是否为“离体”的器官、组织或细胞。

(2)终点——是否为“完整个体”。

细胞的衰老、凋亡和癌变

1．细胞衰老

(1)个体衰老与细胞衰老的关系

(2)细胞衰老的特征

①代谢变化

②细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。

(3)细胞衰老的假说

①自由基学说：细胞代谢中产生的自由基会攻击生物膜、DNA和蛋白质等，致使细胞衰老。

②端粒学说：染色体两端的端粒会随着细胞分裂次数的增加而缩短，导致正常的DNA序列损伤，使细胞逐渐衰老。

2．细胞的凋亡

(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，又称为细胞编程性死亡。

(2)原因：多基因严格控制。

(3)类型

(4)意义

3．细胞的癌变

(1)癌细胞的概念：正常机体细胞在致癌因子的作用下，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。

(2)癌细胞的特征

(3)癌变机理

①致癌因子的类型(连线)

　　　　类型　　　　　 　　实例

Ⅰ.物理致癌因子　　 a．肝炎病毒等

Ⅱ.化学致癌因子   b．X射线、紫外线等

Ⅲ.病毒致癌因子   c．亚硝胺、黄曲霉毒素等

[提示]　Ⅰ—b　Ⅱ—c　Ⅲ—a

②原癌基因和抑癌基因

a．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。

b．抑癌基因：主要是阻止细胞不正常的增殖。

③癌症的发生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，才能导致细胞癌变，细胞癌变具有累积效应。

1．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。(×)

[提示]　细胞的衰老和凋亡是正常生命活动。

2．细胞普遍衰老会导致个体衰老。(√)

3．衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录。(√)

4．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。(×)

[提示]　细胞凋亡是基因控制的。

5．细胞凋亡受基因调控，不利于个体生长发育。(×)

[提示]　细胞凋亡对个体的生长发育是有利的。

6．原癌基因或抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传。(×)

[提示]　体细胞中发生的癌变不能遗传给后代。

7．原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。(×)

[提示]　原癌基因的功能是调控正常的细胞周期。

8．只有癌细胞中才有原癌基因。(×)

[提示]　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。

9．癌细胞形态结构发生显著变化，因此容易扩散和转移。(×)

[提示]　癌细胞容易扩散和转移的原因是细胞膜上糖蛋白减少。

1．细胞分化、衰老、凋亡、坏死与癌变的比较

2.细胞各生命历程间的内在关系

1．如何区别细胞凋亡与细胞坏死？

[提示]　细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，也称细胞编程性死亡，对生物体是有利的。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，不受基因控制，对生物体是有害的。

2．人体内有细胞发生癌变，就一定会患癌症吗？为什么？为什么老年人癌症的发病率会提高？

[提示]　人体内有细胞发生癌变，不一定会患癌症。因为正常情况下，人体免疫系统会监控并清除体内产生的癌细胞。老年人免疫能力弱，免疫系统的监控和清除功能弱，因此癌症的发病率会提高。

3．实验室中有癌细胞、细胞培养液，如何通过实验验证某种抗癌药物x的抗癌作用，请写出实验思路。

[提示]　将癌细胞分成两组用培养液进行培养。实验组培养液中加入抗癌药物x，对照组不加，一段时间后记录并比较两组癌细胞的增殖代数(分裂次数)。实验组比对照组增殖代数少，则证明药物x具有抗癌作用。

4．根据你学习的知识，可以对身边的人进行怎样的防癌宣传？

[提示]　(1)不吃发霉、烤焦食品，少吃熏制和高脂肪的食品，多吃新鲜的蔬菜和水果；(2)不吸烟，少饮酒；(3)保持乐观的心理。

考查细胞的衰老和凋亡

1．(2019·潍坊检测)下列关于人体衰老细胞的叙述，错误的是(　　)

A．衰老的细胞染色质收缩，会影响DNA的复制和转录

B．衰老的红细胞细胞核体积变大，物质运输功能降低

C．衰老细胞内酪氨酸酶活性降低，使老年人头发变白

D．衰老细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积变小

B　[衰老的细胞染色质收缩，DNA的复制和转录受影响，A项正确；人体成熟的红细胞无细胞核，B项错误；衰老细胞内酪氨酸酶的活性降低，黑色素不能合成，人的头发变白，C项正确；衰老细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，D项正确。]

2．如图表示细胞凋亡过程，其中酶Ⅰ为核酸内切酶，能够切割DNA形成DNA片段；酶Ⅱ为一类蛋白水解酶，能选择性地促进某些蛋白质的水解，从而造成细胞凋亡。下列相关叙述，错误的是(　　)

A．凋亡诱导因子与膜受体结合，可反映细胞膜具有信息交流的功能

B．死亡信号发挥作用后，细胞内将有新型蛋白质的合成以及蛋白质的水解

C．细胞凋亡由细胞自身基因控制，与外部因素无关

D．酶Ⅰ能切割DNA分子而酶Ⅱ不能，表明酶具有专一性的特点

C　[从图中可知，细胞膜上的受体与凋亡诱导因子结合，产生了死亡信号，该过程可反映细胞膜具有信息交流的功能，A正确；死亡信号使得凋亡相关基因激活，合成了新的蛋白质，使酶Ⅰ和酶Ⅱ激活，结合题干，酶Ⅱ为一类蛋白水解酶，能选择性地促进某些蛋白质的水解，从而造成细胞凋亡，B正确；从题干信息和图解来看，细胞凋亡与细胞内部基因有关，与外界因素——凋亡诱导因子也有关系，C错误；一种酶只能催化一类或者一种化学反应，体现了酶的专一性，D正确。]

　细胞凋亡和细胞坏死的区别

(1)从方式看

(2)从结果看

考查细胞癌变及与人体健康的关系

3．(2019·聊城一中模拟)2018年诺贝尔生理学或医学奖授予美国免疫学家詹姆斯·艾利森和日本生物学家本庶佑，以表彰他们在癌症免疫治疗方面所作出的贡献。下列有关癌症和免疫的叙述正确的是(　　)

A．细胞内抑癌基因突变成原癌基因是细胞癌变的主要原因

B．细胞癌变后，细胞膜上的糖蛋白减少，使得癌细胞能够无限增殖

C．人体的免疫系统能够消灭癌细胞体现了免疫系统的防卫功能

D．人体免疫系统识别癌细胞过程受到干扰，会导致癌细胞“逃逸”而不被攻击

D　[细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果，A错误；细胞癌变后，细胞膜上的糖蛋白减少，但这不是癌细胞能够无限增殖的原因，癌细胞无限增殖的原因是原癌基因和抑癌基因的突变导致的，B错误；免疫系统的功能之一是监控并清除人体内异常的细胞，癌变细胞属于异常细胞，所以人体的免疫系统能够消灭癌细胞，体现了免疫系统的监控和清除的功能，C错误；人体免疫系统识别癌细胞过程受到干扰，会导致癌细胞“逃逸”而不被攻击，D正确。故选D。]

4．(2019·衡水中学二调)科研人员在研究外源性PLCEI基因的作用时，将导入PLCEI基因并高度表达的结肠癌细胞注入裸小鼠(无毛且先天性胸腺发育不良)体内，与对照组相比，实验组裸小鼠形成的肿瘤较小，癌细胞被大量阻滞在分裂间期，部分癌细胞死亡。下列分析正确的是(　　)

A．对照组的裸小鼠应不做任何处理

B．实验表明PLCEI基因具有原癌基因的功能

C．对癌症患者治疗选择的抗肿瘤药物，其发挥作用的时间最好是细胞分裂间期

D．实验组的裸小鼠体内大量癌细胞的细胞周期会变短

C　[实验的对照组应为将没有导入PLCEI基因的结肠癌细胞注入裸小鼠体内，A项错误；实验表明PLCEI基因具有抑癌基因的功能，B项错误；实验组癌细胞被大量阻滞在分裂间期，部分癌细胞死亡，因此癌细胞的细胞周期会变长，控制癌细胞增殖的药物发挥作用的时间最好是细胞分裂间期，C项正确，D项错误。]

细胞生命历程的综合考查

5．(2019·江苏高考)下列关于细胞生命活动的叙述，错误的是(　　)

A．细胞分裂间期既有基因表达又有DNA复制

B．细胞分化要通过基因的选择性表达来实现

C．细胞凋亡由程序性死亡相关基因的表达所启动

D．细胞癌变由与癌有关基因的显性突变引起

D　[细胞分裂间期会发生DNA的复制和有关蛋白质的合成(基因表达)，A正确；细胞分化需要通过基因的选择性表达来实现，B正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，其受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，即细胞凋亡由程序性死亡相关基因的表达所启动，C正确；细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变，并不单纯指发生显性突变，D错误。]

6．如图为人体细胞生命历程示意图，图中①～⑥为不同时期的细胞，a～d表示生理过程。有关叙述正确的是(　　)

A．过程a体现了细胞膜在结构上具有一定的流动性

B．人的正常体细胞进行b过程的次数是无限的

C．过程c中，基因种类不变，但全能性更强

D．过程d中，细胞内水分减少，溶酶体分解活动减少

A　[b过程为细胞分裂，人的正常体细胞进行b过程的次数是有限的；过程c为细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞中基因种类不变，但全能性减弱；过程d中，细胞内水分减少，溶酶体分解活动增强。]

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2019·全国卷Ⅰ)细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是(　　)

A．胎儿手的发育过程中不会发生细胞凋亡

B．小肠上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡现象

C．清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象

D．细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死

B　[胎儿手的发育过程中发生细胞凋亡，才会形成成形的手指，A错误；小肠上皮细胞自然更新过程中存在细胞凋亡，B正确；清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，不同于细胞坏死，D错误。]

2．(2019·天津高考)植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭。激活蛋白水解酶有两条途径：①由钙离子进入细胞后启动；②由位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的细胞色素c含量增加启动。下列叙述正确的是(　　)

A．蛋白水解酶能使磷酸二酯键断开

B．钙离子通过自由扩散进入植物细胞

C．细胞色素c与有氧呼吸第一阶段有关

D．细胞编程性死亡避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染

D　[蛋白水解酶是水解蛋白质的酶，能使肽键断开，本题中特异的蛋白水解酶会诱导植物细胞凋亡，不会使磷酸二酯键断开，A项错误；一般情况下，钙离子通过主动运输的方式进入植物细胞，B项错误；据题干信息可知，细胞色素c是位于线粒体内膜上参与细胞呼吸的一种化学物质，有氧呼吸的第一阶段发生在细胞质基质，有氧呼吸的第三阶段发生在线粒体内膜，因此，细胞色素c与有氧呼吸的第三阶段有关，C项错误；植物受病原菌感染后，特异的蛋白水解酶被激活，从而诱导植物细胞编程性死亡，同时病原菌被消灭，这样就避免了病原菌对邻近细胞的进一步感染，D项正确。]

3．(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

A　[根据大量的病例分析，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，才能赋予癌细胞所有的特征，这是一种累积效应；癌细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少使得癌细胞之间的黏着性显著降低，A项错误、D项正确。癌细胞的形态结构发生显著变化，细胞中可能发生多个基因突变，B项正确。癌细胞中的染色体可能受到损伤，癌细胞具有无限增殖能力，C项正确。]

4．(2018·全国卷Ⅲ)下列有关细胞的结构和生命活动的叙述，错误的是(　　)

A．成熟个体中的细胞增殖过程不需要消耗能量

B．细胞的核膜、内质网膜和细胞膜中都含有磷元素

C．两个相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递

D．哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆

A　[细胞增殖过程涉及很多生物化学反应，某些过程如DNA的复制等都会消耗能量，A错误；生物膜的基本支架是磷脂双分子层，其中含有磷元素，B正确；相邻细胞的细胞膜接触可实现细胞间的信息传递，如受精作用，C正确；在生物体内，细胞分化一般是不可逆的，D正确。]

5．(2017·全国卷Ⅲ)下列与细胞相关的叙述，错误的是(　　)

A．动物体内的激素可以参与细胞间的信息传递

B．叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中

C．癌细胞是动物体内具有自养能力并快速增殖的细胞

D．细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程

C　[考查细胞间信息的交流、光合作用、细胞癌变和细胞凋亡。动物体内的激素可随血液循环到达相应的靶细胞，并与靶细胞表面的相应受体结合，将信息传递给靶细胞，A正确；叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中，B正确；癌细胞可快速增殖，但其同化作用方式为异养，不具有自养能力，C错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，又称细胞编程性死亡，D正确。]

6．(2016·全国卷Ⅱ)在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是(　　)

A．细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献

B．哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞

C．细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果

D．通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株

B　[有丝分裂使细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。可见细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有很大贡献，A项正确。哺乳动物的受精卵是未经分化的细胞，而哺乳动物的造血干细胞是由受精卵分化形成的，属于已分化的细胞，只是分化程度不高，仍保留分裂和分化能力，B项错误。细胞分化的根本原因是在个体发育的过程中，同一生物的不同细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达，C项正确。高度分化的植物细胞仍具有全能性，故通过植物组织培养技术可将离体的植物叶肉细胞培育成新的植株，D项正确。]