2023届高考生物二轮复习细胞的分化、衰老、凋亡和癌变学案

第三讲　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

考纲导向·明目标

KAO GANG DAO XIANG MING MU BIAO

核心考点一　细胞分化与细胞的全能性

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．细胞分化的机理和结果

(1)细胞分化的机理：

(2)细胞分化的“变”与“不变”：

2．理清细胞全能性的两个易混点、防范对细胞全能性及分化理解的三个误区

(1)细胞全能性的两个易混点

①区分“具有”全能性和“实现”全能性的不同：

凡具有发育成某物种个体所需全套基因的细胞都“具有”全能性，而只有已发育成完整个体时才能说“实现”全能性。

②判断是否实现全能性的两个标准：

起点——是否是离体的器官、组织或细胞。

终点——是否发育成完整个体。

(2)防范对细胞全能性及分化理解的三个误区

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细胞分化过程中遵循的中心法则为：

DNARNA蛋白质

细胞全能性表达过程中所遵循的中心法则为：

③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。

考题解密

1．(2021·山东等级考)细胞内分子伴侣可识别并结合含有短肽序列KFERQ的目标蛋白形成复合体，该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解。该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化。下列说法错误的是(　C　)

A．α-酮戊二酸合成酶的降解产物可被细胞再利用

B．α-酮戊二酸含量升高不利于胚胎干细胞的分化

C．抑制L基因表达可降低细胞内α-酮戊二酸的含量

D．目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能

【解析】　α-酮戊二酸合成酶被溶酶体降解，其降解产物可被细胞再利用，A正确；根据题干信息“该过程可通过降解α-酮戊二酸合成酶，调控细胞内α-酮戊二酸的含量，从而促进胚胎干细胞分化”，说明α-酮戊二酸含量降低促进细胞分化，而含量升高不利于胚胎干细胞的分化，B正确；根据题干信息“该复合体与溶酶体膜上的受体L结合后，目标蛋白进入溶酶体被降解”，所以如果抑制L基因表达，则复合体不能与受体L结合，不利于降解α-酮戊二酸合成酶，细胞中α-酮戊二酸的含量会升高，C错误；目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有物质运输的功能，D正确。

变式突破

变式一　细胞分化的实质

1．(2022·重庆模拟)ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶，下表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列分析正确的是(　B　)

注：－表示该基因不表达，＋表示该基因表达，＋的数目越多表示表达水平越高。

A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段无差异

B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多

C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞的基因选择性表达

D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者

【解析】　根据表中信息可知，番茄的不同组织以及果实成熟的不同阶段ACC合成酶基因的表达水平存在明显差异，A项错误；橙红和亮红的果实中，ACC合成酶基因表达水平最高，故其细胞中ACC合成酶基因的转录产物可能相对较多，B项正确；番茄不同的组织和果实成熟的不同阶段该基因的表达水平不同，体现了不同细胞的基因选择性表达，而不是绿果、雌蕊、叶片和根无该基因，C项错误；果实中该基因的表达水平高于叶片，说明该基因进行了选择性表达，但不能说明果实的分化程度高于叶片，D项错误。

变式二　细胞分化与细胞全能性

2．(2022·伊犁模拟)细胞全能性是细胞分裂和分化后，仍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。下列关于细胞全能性的叙述，错误的是(　C　)

A．造血干细胞增殖分化产生血细胞没有体现细胞具有全能性

B．通过植物组织培养快速繁殖花卉体现了细胞具有全能性

C．体细胞克隆羊的成功培育过程体现动物细胞具有全能性

D．细胞全能性的物质基础是细胞具有该生物全部遗传信息

【解析】　造血干细胞增殖分化产生血细胞，没有发育成完整个体，未体现细胞具有全能性，A正确；通过植物组织培养快速繁殖花卉体现了细胞具有全能性，B正确；体细胞克隆羊的成功培育过程体现动物细胞核具有全能性，C错误；细胞具有全能性的原因是细胞含有该生物全部的遗传信息，D正确。

核心考点二　细胞衰老、凋亡与癌变

核心知识·精解读

HE XIN ZHI SHI JING JIE DU

1．细胞衰老的特征——三上五下一改变

2．“三看法”区分细胞凋亡和细胞坏死

3．把握细胞癌变的五个常考点

(1)实质：原癌基因和抑癌基因突变。

(2)特征：①无限增殖；②形态、结构改变；③膜表面糖蛋白减少，黏着性降低，易扩散和转移。

(3)原癌基因：调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。

(4)抑癌基因：阻止细胞不正常地增殖。

(5)遗传物质：发生变化，而在细胞分裂、分化、衰老、凋亡时一般不发生变化。

考题解密

2．(2022·浙江6月，4)下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是(　A　)

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】　细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡的过程，A正确；细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B错误；人体生长发育的不同时期均有细胞的衰老，C错误；细胞衰老时呼吸速率减慢，新陈代谢减慢，D错误。

3．(2022·湖南高考，5)关于癌症，下列叙述错误的是(　C　)

A．成纤维细胞癌变后变成球形，其结构和功能会发生相应改变

B．癌症发生的频率不是很高，大多数癌症的发生是多个基因突变的累积效应

C．正常细胞生长和分裂失控变成癌细胞，原因是抑癌基因突变成原癌基因

D．乐观向上的心态、良好的生活习惯，可降低癌症发生的可能性

【解析】　细胞癌变结构和功能会发生相应改变，如成纤维细胞癌变后变成球形，A正确；癌变发生的原因是基因突变，基因突变在自然条件下具有低频性，故癌症发生的频率不是很高，且癌症的发生并不是单一基因突变的结果，而是多个相关基因突变的累积效应，B正确；人和动物细胞中的DNA上本来就存在与癌变相关的基因，其中原癌基因表达的蛋白质是细胞正常的生长和增殖所必需的，抑癌基因表达的蛋白质能抑制细胞的生长和增殖，或者促进细胞凋亡，细胞癌变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变所致，C错误；开朗乐观的心理状态会影响神经系统和内分泌系统的调节功能，良好的生活习惯如远离辐射等，能降低癌症发生的可能性，D正确。

变式突破

变式一　细胞的生命历程

3．(2022·赣州模拟)下列关于细胞生命历程的说法，正确的是(　A　)

A．真核细胞的增殖方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂

B．同一个体的不同细胞中遗传信息的执行情况相同

C．衰老细胞的细胞膜通透性降低，物质运输能力降低

D．被HIV侵染的T细胞的清除是通过细胞坏死完成的

【解析】　真核细胞的增殖方式包括有丝分裂、无丝分裂和减数分裂，A正确；同一个体不同细胞中遗传信息的执行情况是不同的，这是细胞分化的本质，B错误；衰老细胞的细胞膜通透性改变，而不是降低，物质运输能力降低，C错误；被HIV侵染的T细胞的清除属于细胞凋亡的过程，而不属于细胞坏死，D错误。

变式二　细胞的衰老与凋亡

4．(2022·石家庄模拟)下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述，错误的是(　B　)

A．细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱

B．衰老细胞中各种酶的活性显著降低

C．细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定

D．癌细胞无接触抑制特征

【解析】　细胞分裂能力会随细胞分化程度的提高而减弱，A项正确；衰老细胞内许多酶的活性降低，但并不是所有酶的活性都降低，如溶酶体中酶的活性会升高，B项错误；细胞凋亡对多细胞生物体完成正常生长发育，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，C项正确；癌细胞无接触抑制特征，能无限增殖，D项正确。

变式三　细胞癌变

5．《PNAS》杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所研究人员在肿瘤药物靶向输送领域的最新成果(如图所示)。下列叙述正确的是(　B　)

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】　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，细胞呼吸速率加快，A项错误；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，B项正确；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，C项错误；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，D项错误。

素养提升

　(2022·北京朝阳区二模)在目前女性肿瘤中，宫颈癌是第二大恶性肿瘤，它的主要致病因素为人乳头瘤病毒(HPV)的感染。人乳头瘤病毒(HPV)是一种球形DNA病毒，能够感染人体的皮肤和黏膜。

(1)人乳头瘤病毒(HPV)能够感染人体的皮肤细胞，但不能感染肝细胞，原因是基因的__选择性表达__导致细胞表面的结构不同。肿瘤细胞可以依靠自噬来维持线粒体的功能，从而平衡__能量__代谢以满足快速增长和增殖的需要，此时增强细胞自噬能够促进肿瘤的生存和生长。

(2)TR蛋白是一种肿瘤调节蛋白，为探究TR蛋白对宫颈癌细胞增殖的调控作用，科学家抑制TR基因在宫颈癌HeLa细胞的表达，促进其在C33A细胞中过量表达。培养一段时间后计数，如图1所示，结果表明TR蛋白的功能是__抑制__细胞增殖。利用流式细胞术检测了两种细胞系细胞周期中各个时期的细胞数量变化，结果如图2，对比两组HeLa细胞，细胞周期中出现__G0/G1期的分布比例显著下降，S期比例上升__的变化，使细胞周期进程加快；而在C33A细胞中上调TR蛋白，细胞周期中G0/G1期的分布比例显著升高，S期的比例下降，细胞周期进程阻滞于__G0/G1期__。上述实验说明，TR蛋白__通过抑制S期DNA的复制，将细胞周期阻滞于G0/G1期，从而抑制细胞的增殖__。

(3)ATG蛋白可以促进细胞自噬。检测了宫颈癌HeLa和C33A细胞中TR蛋白和ATG蛋白的表达水平(图3)，发现两者间存在明显的__负相关__(选择“正相关”“负相关”或“无法判断”)关系。图3中检测三磷酸甘油脱氢酶的目的是__排除取样、点样、操作等无关变量对实验结果的影响__。

(4)通过蛋白质免疫共沉淀实验验证了TR蛋白和ATG蛋白能在细胞内形成蛋白复合体，这是导致宫颈癌细胞内下调ATG蛋白的重要机制。综上所述，写出TR蛋白对宫颈癌细胞增殖的调控作用机理：__TR蛋白量增加→TR-ATG复合体增多→ATG蛋白减少→细胞自噬减慢→肿瘤细胞能量供应减少→抑制宫颈癌细胞的增殖__。

【解析】　(1)细胞分化的实质是基因的选择性表达，而人乳头瘤病毒(HPV)能够感染人体的皮肤细胞，但不能感染肝细胞，原因是基因的选择性表达导致细胞表面的结构不同。线粒体是有氧呼吸的主要场所，是细胞的“动力工厂”，肿瘤细胞可以依靠自噬来维持线粒体的功能，从而平衡能量代谢以满足快速增长和增殖的需要，此时增强细胞自噬能够促进肿瘤的生存和生长。(2)分析图1结果可知，抑制TR基因在宫颈癌HeLa细胞的表达，HeLa细胞的数量增多，而促进其在C33A细胞中过量表达，C33A细胞数量减少，说明TR蛋白能够抑制细胞增殖。利用流式细胞术检测了两种细胞系细胞周期中各个时期的细胞数量变化。分析图2，对比两组HeLa细胞，细胞周期中出现G0/G1期的分布比例显著下降，S期比例上升的变化，使细胞周期进程加快；而在C33A细胞中上调TR蛋白，细胞周期中G0/G1期的分布比例显著升高，S期的比例下降，细胞周期进程阻滞于G0/G1期。上述实验说明，TR蛋白通过抑制S期DNA的复制，将细胞周期阻滞于G0/G1期，从而抑制细胞的增殖。(3)分析图3结果可知，宫颈癌HeLa和C33A细胞中TR蛋白和ATG蛋白的表达水平存在明显的负相关关系。为了排除取样、点样、操作等无关变量对实验结果的影响(或对照)，图3中需检测三磷酸甘油脱氢酶。(4)已知TR蛋白和ATG蛋白能在细胞内形成蛋白复合体，这是导致宫颈癌细胞内下调ATG蛋白的重要机制。综上所述，TR蛋白对宫颈癌细胞增殖的调控作用机理为：TR蛋白量增加，使形成的TR-ATG复合体增多，而细胞下调ATG蛋白，使ATG蛋白减少，导致细胞自噬减慢，肿瘤细胞能量供应减少，从而抑制宫颈癌细胞的增殖。