2020年领军高考生物一轮复习 专题11 细胞的分化、衰老和癌变（含解析）

专题11 细胞的分化、衰老和癌变【考纲解读】考点分布考纲要求备考指南1.细胞分化的实质2.细胞分化的意义3.细胞全能性的概念4.不同生物不同细胞全能性的大小5.细胞衰老的特征6.细胞凋亡的概念7.细胞凋亡的意义及与细胞坏死的区别8.癌细胞的主要特征9.致癌因素有哪些？1.细胞的分化（）。2.细胞的全能性（）。3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系（）。4.癌细胞的主要特征及防治（）。理解并掌握细胞分化、细胞全能性、细胞凋亡的概念。理解细胞分化的实质和意义。掌握有衰老细胞的特征。理解掌握癌细胞产生的原因和特点。理解并能区分细胞凋亡和细胞坏死。【知识梳理】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_发生稳定性差异的过程。（2）实质：在个体发育过程中，不同的细胞中_不同（如图），即基因的_。（3）特点_性：是生物界普遍存在的生命现象。_性：细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中，在_时期达到最大限度。_性和_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。（4）意义是生物_的基础。使细胞趋向_化，有利于提高各种_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_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。虽然已分化的动物细胞的_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。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：动物和人体内少数具有_和_能力的细胞。3细胞衰老（1）细胞衰老的特征细胞内水分_，体积变_，新陈代谢速度_；细胞内大多数酶的活性_；细胞内的色素会_；细胞内呼吸速度_，细胞核体积_，核膜内折，染色质收缩，颜色加深。细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能_。（2）细胞衰老的假说_假说：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。_假说：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。4细胞的凋亡（1）概念：由_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）细胞凋亡的类型：_、细胞的自然更新、被_感染的细胞的清除。5细胞的癌变（1）癌细胞的概念：正常机体细胞在_的作用下，细胞中_发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的_细胞，这种细胞就是癌细胞。（2）癌细胞的特征：适宜条件下，能够_；表面发生变化，细胞膜上_减少，使之容易_和转移。癌细胞的_发生显著变化。（3）癌变机理致癌因子的类型：_、_、_。原癌基因和抑癌基因a原癌基因：主要负责调节_，控制细胞生长和分裂的进程。b抑癌基因：主要是阻止细胞_。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56个基因突变，才能导致细胞癌变，细胞癌变具有累积效应。【考点精讲】细胞的分化与全能性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）特点普遍性：多细胞生物普遍具有。持久性：贯穿于生物体整个生命进程中。稳定性：已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。不可逆性：一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。（3）实质（如图所示）在个体发育过程中，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。（4）意义归纳总结细胞分化的三个关键点（1）细胞分化的标志分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。细胞水平：形成不同种类的细胞。（2）分化细胞表达的基因管家基因：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。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”不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。改变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。2细胞的全能性3.细胞分化与细胞的全能性的比较细胞分化细胞的全能性原因基因选择性表达含有本物种全套遗传物质特点普遍性持久性稳定性和不可逆性高度分化的植物体细胞具有全能性动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性结果形成形态、结构、功能不同的细胞群形成新的个体大小比较细胞分化程度有高低之分，如体细胞生殖细胞受精卵细胞全能性表达的难易程度不同，如受精卵生殖细胞体细胞区分标志特定的细胞中基因进行了选择表达由已分化的细胞形成了新个体联系两者的遗传物质都不发生改变已分化的细胞仍然保持全能性一般情况下，分化程度越高，全能性相对越低4干细胞（1）概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。（2）类型项目胚胎干细胞成体干细胞来源来自早期胚胎或原始性腺组织来自各式各样的组织功能可以分化成各种组织和器官具有分化成特定功能细胞的能力举例来自囊胚的内细胞团细胞骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞典例1.（2016海南高考）下列关于植物细胞的叙述，错误的是（）A高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能B植物细胞在有氧条件下的呼吸终产物与无氧条件下的不同C种子胚根和胚芽中的所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的D叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化的结果【答案】A【解析】高度分化的细胞含有该生物全套的遗传信息，具有发育的全能性，A项错误；植物细胞无氧条件下产生有氧条件下没有的产物酒精或乳酸，B项正确；种子中的胚由受精卵经有丝分裂、分化而来，C项正确；叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的不同是细胞分化的结果，D项正确。典例2.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（）果实成熟的不同阶段叶片雌蕊雄蕊根绿果变红桃红橙红亮红红透注：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【答案】B【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错误。【易错辨析】1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，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。2细胞分化的判断依据：选择性表达的基因（奢侈基因）得以表达的细胞发生了分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因表达出相应蛋白质可以证明细胞发生了分化。3体现全能性的判断依据：起点是“已分化的细胞”，终点是发育成“完整个体”才是全能性的体现。细胞的衰老、凋亡与癌变1细胞衰老（1）个体衰老与细胞衰老的关系（2）细胞衰老的特征代谢变化细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。（3）细胞衰老的假说自由基假说：细胞代谢中产生的自由基会攻击生物膜、DNA和蛋白质，致使细胞衰老。端粒假说：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）类型（3）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）癌细胞的特征无限增殖。形态结构发生显著变化，如癌变的成纤维细胞由扁平梭形变成球形。细胞膜表面发生变化a糖蛋白减少黏着性降低易于扩散和转移。b甲胎蛋白、癌胚抗原等增多。细胞的接触抑制丧失。（3）癌变机理致癌因子的类型：物理致癌因子、化学致癌因子、病毒致癌因子。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。细胞癌变的机理：环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。特点：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56个基因突变，才能导致细胞癌变，细胞癌变具有累积效应。4细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的比较项目实质结果遗传物质细胞衰老内因、外因共同作用细胞正常死亡不发生改变细胞凋亡由遗传机制决定的程序性调控自动结束生命的正常死亡细胞坏死受外界不利因素影响；不受基因控制细胞膜破裂，对周围细胞造成伤害，引起发炎细胞癌变致癌因子诱发基因突变形成无限增殖的癌细胞发生改变特别提醒细胞生命历程中的三个“例外”（1）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。（2）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。（3）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。典例1.（2018菏泽期中）下列有关细胞生命历程的叙述，错误的是（）A物质运输效率随细胞的生长而降低B造血干细胞形成红细胞属于细胞分化C癌细胞中的抑癌基因的生理功能为调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程D细胞凋亡有利于个体的生长发育【答案】C【解析】细胞的生长使细胞的体积增大，表面积与体积之比即相对表面积下降，物质交换效率降低，A正确；造血干细胞增殖后，可分化形成红细胞、B细胞、T细胞等细胞，B正确；正常细胞中存在着原癌基因和抑癌基因，原癌基因的生理功能为调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，C错误；细胞凋亡是细胞在基因的控制下主动结束生命的过程，对于多细胞生物体完成正常发育具有重要意义，有利于个体的生长发育和稳态的维持，D正确。【易错辨析】1细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的，细胞坏死对机体是有害的。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不是只有癌细胞内才有原癌基因与抑癌基因，正常细胞中也存在原癌基因与抑癌基因。典例2.（2019朝阳高三第一次模拟）2016年诺贝尔生理学或医学奖授予日本科学家大隅良典，以表彰他在细胞自噬机制方面的发现。细胞自噬是真核生物中一些损坏的蛋白质或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后，送入溶酶体（人和动物）中进行降解并得以循环利用的过程。下列有关叙述错误的是（）A溶酶体中的水解酶是核糖体合成的B细胞自噬体现了生物膜的选择透过性C受基因控制的细胞自噬过程对细胞自身是有利的D溶酶体既能分解衰老、损伤的细胞器又有一定的防御作用【答案】B【解析】溶酶体中的水解酶的化学本质是蛋白质，是核糖体合成的，A正确；细胞自噬体现了生物膜的流动性，B错误；受基因控制的细胞自噬过程对细胞自身是有利的，C正确；溶酶体含有多种水解酶，是细胞的“消化车间”，能分解衰老、损伤的细胞器，也能吞噬杀死侵入的细胞的病毒或病菌，具有一定的防御功能，D正确。【归纳总结】细胞凋亡和细胞坏死的区别（1）从方式看（2）从结果看【真题与模拟速递】1.（2016全国卷）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【答案】B【解析】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。2.（2016海南高考）下列关于人体细胞的叙述，错误的是（）A人的正常体细胞的分裂次数是有限的B自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老C细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除D衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的【答案】D【解析】人的正常体细胞最大分裂次数为50次，A项正确；自由基攻击蛋白质可引起细胞衰老，B项正确；细胞中衰老的细胞器会被溶酶体清除，C项正确；衰老细胞代谢速率减慢，D项错误。3.（2018全国卷）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【答案】A【解析】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56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）下列关于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【答案】A【解析】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）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【答案】C【解析】考查细胞间信息的交流、光合作用、细胞癌变和细胞凋亡。A对：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；B对：叶肉细胞中光合作用的暗反应发生在叶绿体基质中；C错：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；D对：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。6.（2018银川一中高三第三次模拟）研究表明在利用抗癌剂杀死癌细胞的同时给实验鼠服用二甲双胍，可抑制实验鼠体内的乳腺癌细胞的扩散。下列相关叙述正确的是（）A化疗是目前治疗癌症的唯一手段B二甲双胍可能导致实验鼠体内细胞表面的糖蛋白减少C原癌基因突变促使细胞癌变，抑癌基因突变抑制细胞癌变D一只被切除胸腺的鼠与一只正常鼠患乳腺癌的概率不相等【答案】D【解析】目前治疗癌症可以采用手术切除、放疗、化疗等手段，A项错误；癌细胞容易扩散的原因是细胞表面糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，二甲双胍可抑制实验鼠体内的乳腺癌细胞的扩散，说明二甲双胍可能导致实验鼠体内细胞表面的糖蛋白增加，B项错误；抑癌基因抑制细胞不正常的增殖，突变后易导致细胞癌变，C项错误；胸腺是T细胞发育的场所，细胞免疫主要是由T细胞来参与完成的，体内癌细胞的清除主要由细胞免疫完成，因此被切除胸腺的鼠与正常鼠患乳腺癌的概率不相等，D项正确。7.（2016天津，6）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饲喂患癌小鼠，可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡【答案】D【解析】癌细胞的特点之一是细胞形态改变，A项正确；用放射性同位素标记Art，根据细胞内有无放射性可判断Art能否进入细胞，B项正确；为增强可信度或说服力，实验需要设置对照，C项正确；凋亡蛋白Q饲喂后被消化，故无法确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡，D项错误。8.（2019佛山质检）下表中人体不同细胞的寿命和分裂能力不同，以下说法错误的是（）细胞种类小肠上皮细胞癌细胞红细胞白细胞寿命12天不死性120天57天能否分裂能能不能大多数不能A.白细胞的凋亡比红细胞快，这与白细胞吞噬病原体有关B癌细胞的无限增殖是由正常基因突变为原癌基因引起的C通常情况下，细胞的分化程度越高，细胞分裂能力越弱D小肠上皮细胞寿命最短，这与基因控制的衰老和凋亡有关【答案】B【解析】细胞凋亡的速率与它们的功能有关系，白细胞能吞噬进入人体的细菌和病毒以及代谢产生的对人体有害的“异物”，吞噬后就死亡并被排出，所以其凋亡的速率很快，A正确；癌细胞的无限增殖是由原癌基因和抑癌基因发生突变引起的，B错误；通常情况下，细胞的分化程度越高，其全能性就越低，细胞分裂能力就越弱，C正确；人体不同组织的细胞寿命不同，是由遗传物质决定的，与基因控制的衰老和凋亡有关，D正确。9.(2018江门高考模拟考试)科学家正研究利用胚胎干细胞转变成胰岛B 细胞来治疗糖尿病，请回答下列相关问题：（1）干细胞是指具有_能力的细胞。（2）人体内胰岛素降低血糖的途径之一是通过促进葡萄糖转化为_来实现的。科学家对胚胎干细胞进行处理后，分别培养在葡萄糖浓度不同的细胞培养液中，检测细胞胰岛素的分泌量，发现高浓度葡萄糖组别分泌量更多，据此分析干细胞诱导_(填“成功”或“失败”)。（3）若实验结果发现某些低浓度葡萄糖组别能分泌较多的与血糖调节有关的另一种激素，则有可能是胚胎干细胞转变成_细胞。【答案】(1)分裂和分化(2)脂肪和(某些)氨基酸成功(3)胰岛A(或肾上腺细胞等)【解析】(1)干细胞是指具有分裂和分化能力的细胞。(2)人体内胰岛素降低血糖的途径之一是通过促进葡萄糖转化为脂肪和(某些)氨基酸来实现的。高浓度的血糖可促进胰岛B细胞分泌胰岛素；检测结果显示：高浓度葡萄糖组别的细胞，其胰岛素的分泌量更多，说明干细胞诱导成功。(3)若实验结果发现某些低浓度葡萄糖组别能分泌较多的与血糖调节有关的另一种激素，则有可能是胚胎干细胞转变成胰岛A细胞(或肾上腺细胞等)。10（2018青岛一模）研究得知，癌细胞和正常细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞摄取葡萄糖的量是正常细胞的若干倍。请回答下列相关问题：（1）细胞癌变的根本原因是_。细胞癌变后核糖体数目增多，其原因是_。（2）与正常细胞相比，癌细胞内葡萄糖转化为五碳糖的途径明显增强。某些药物可通过抑制该代谢途径抑制癌细胞的快速增殖，其原理是_。（3）艾滋病病人的直接死因，往往是由多种病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病。请运用所学知识分析艾滋病病人易患恶性肿瘤的原因：_。【答案】（1）基因突变（或原癌基因和抑癌基因发生基因突变或遗传物质的改变）癌细胞分裂旺盛，细胞内蛋白质合成旺盛（2）五碳糖（脱氧核糖）是构成脱氧核苷酸的成分，脱氧核苷酸是合成DNA的原料，抑制葡萄糖转化为五碳糖可抑制DNA的复制（3）艾滋病病毒在人体内攻击T细胞，使免疫系统丧失监控和清除功能（或艾滋病病毒在人体内攻击T细胞，而T细胞是发挥抗肿瘤细胞功能的主要免疫细胞）【解析】（1）细胞癌变的根本原因是基因突变。癌细胞分裂旺盛，细胞内蛋白质合成旺盛，所以细胞癌变后核糖体数目增多。（2）五碳糖（脱氧核糖）是构成脱氧核苷酸的成分，脱氧核苷酸是合成DNA的原料，所以用药物抑制葡萄糖转化为五碳糖，可以抑制癌细胞内DNA分子的复制，从而抑制癌细胞的快速增殖。（3）艾滋病病毒在人体内攻击T细胞，使免疫系统丧失监控和清除功能，最终几乎丧失一切免疫能力，所以艾滋病病人的直接死因，往往是由多种病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病。 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