2014步步高生物二轮专题复习与增分策略专题三 第2讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

第2讲细胞的分化、衰老、凋亡和癌变考纲要求5年考情200920102011201220131.细胞的分化()山东，2安徽，2山东，1全国，1北京，1四川，1海南，6山东，22.细胞的全能性()广东，3山东，2四川，53.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系()天津，4安徽，2江苏，5山东，3安徽，3天津，3四川，74.癌细胞的主要特征及防治()安徽，2山东，1山东，3江苏，5江苏，20新课标全国，2山东，2安徽，29填充关键点思考连接处(1)细胞的增殖、分化、衰老、凋亡与癌变是否都有蛋白质的合成？提示都有。(2)哪些过程可观察到染色体？提示细胞的增殖与细胞的癌变过程。(3)哪两个过程对生物体的构建至关重要？提示细胞增殖与细胞分化。考点1细胞的分化与全能性1 下面是细胞生命历程图示，据图回答：(1)上图中字母表示某过程，其中c过程为细胞的分化，理由是经过该过程，细胞的形态、结构和生理功能发生了稳定性差异。(2)上图中细胞和的核基因相同，但细胞种类不同，说明细胞分化的实质是基因的选择性表达。2 科学家研制出可以分化为多种细胞的“万能细胞”。其诞生过程如图所示，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是胚胎干细胞中能高度表达并决定其全能性的四个基因，将“万能细胞”植入小鼠体内，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞，据题干信息回答相关问题：(1)图中的OCT4等四个基因存在于各个体细胞中。(2)逆转录病毒的作用特点是感染性强。(3)“万能细胞”植入小鼠体内是否表达了全能性？答案没有，“万能细胞”并没有形成新个体。【思维辨析】(1)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，细胞的增殖与分化会同时发生(2013四川，1A)( )提示在此过程中细胞的增殖与分化是同时必备的。(2)细胞分裂使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率(2013天津，3B)( )提示应是细胞分化。(3)某细胞中存在血红蛋白能说明其已经发生分化(2011大纲全国，1C改编)( )提示血红蛋白是红细胞基因选择性表达的结果。(4)玉米种子萌发长成新植株过程，发生了细胞分化且能体现细胞全能性(2011山东，2A改编)( )提示此过程发生了细胞分化，但没有体现全能性，因为玉米种子本身就是生物体。(5)小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株过程，发生了细胞分化且能体现细胞全能性(2011山东，2C改编)( )提示发生了离体，成了新个体，符合全能性的含义。【归纳提炼】1 细胞分化、细胞全能性的比较细胞分化细胞全能性原理细胞内基因选择性表达含有本物种全套遗传物质特点持久性稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡普遍性：在生物界中普遍存在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到限制，但细胞核仍具有全能性结果形成形态、结构、生理功能不同的细胞群形成新的个体2 植物细胞全能性表达的条件与标志(1)条件：离体；适宜的营养和环境条件；植物激素等。(2)标志：细胞形成了完整的个体。例1(2013海南卷，6)关于细胞分化的叙述，错误的是()A白细胞和红细胞都是由造血干细胞分化来的B基因突变可使已分化的正常细胞变成癌细胞C同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同D同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强破题思路(1)由造血干细胞的功能确定A选项；(2)由癌细胞的形成确定B选项；(3)从分化的实质确定C选项；(4)根据全能性与分化程度的相关性确定D选项。个性分析血细胞都是由造血干细胞分裂分化而来的，故A对。当已分化的正常细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变导致细胞的生长和分裂失控时就会导致细胞癌变，故B对。同一个体不同的体细胞都是由受精卵通过有丝分裂(分化)而来，所以其所含有的基因是相同的，故C错。叶肉细胞是已经分化的细胞，在正常情况下不再分裂分化，故D对。答案C思维延伸(1)白细胞和红细胞不同的根本原因是什么？答案基因的选择性表达造成的。(2)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞都含有血红蛋白基因吗？如果有是否得以表达？答案有。均不表达。(3)细胞的分化程度与全能性一般情况下存在怎样的相关性？答案呈负相关。解题模板利用细胞分化过程中的变与不变解答细胞分化问题(1)不变：DNA、基因。生物体内的细胞来自受精卵的有丝分裂，体细胞的遗传物质相同，细胞分化不会改变细胞内的遗传物质。(2)变：mRNA、蛋白质。细胞分化的实质是基因的选择性表达，其导致同一生物个体不同种类的细胞中的mRNA存在差异，进而导致蛋白质存在差异，从而使细胞在形态、结构和生理功能上出现差异。考点2细胞的衰老、凋亡和癌变联系细胞生命历程的各个过程【思维辨析】(1)皮肤上的“老年斑”是细胞凋亡的产物(2009安徽，2D)( )提示“老年斑”是色素积累的结果，细胞内色素积累属于细胞衰老的特征。(2)神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡(2012安徽，3C)( )提示导致细胞凋亡的主要因素是细胞中的相关基因，但同时受到外界因素的影响。(3)细胞凋亡使细胞自主有序死亡，有利于生物体内部环境的稳定(2013天津，3D)( )提示细胞凋亡是主动的，对机体有利。(4)病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变(2012新课标全国，2C)( )提示致癌因子有物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子，其中病毒致癌因子就是病毒癌基因，该基因可以整合到宿主的基因组，从而诱发细胞癌变。(5)人体的免疫系统对癌细胞具有清除作用(2011山东，3C)( )提示癌细胞在体内属于抗原，免疫系统会对抗原进行清除。(6)癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓(2011山东，3D)( )提示癌变细胞代谢旺盛。(7)石棉和黄曲霉毒素是不同类型的致癌因子(2011山东，3B)( )提示均是化学致癌因子。【归纳提炼】1 巧记衰老细胞的特征2 细胞分裂、分化、癌变和衰老的关系(1)区别结果遗传物质的变化细胞分裂单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞遗传物质复制后均分细胞分化形成不同的组织和器官遗传物质不发生改变细胞癌变无限增殖的癌细胞遗传物质发生改变细胞衰老细胞正常死亡遗传物质不发生改变(2)联系注意细胞癌变是细胞的畸形分化，细胞的形态结构发生了改变。细胞死亡并不是对机体都有害，细胞凋亡对机体是有利的。多细胞生物中，细胞的衰老和机体的衰老并不同步，不是相同的过程。例2如图为人体某细胞所经历的生长发育各个阶段示意图，图中为不同的细胞，ac表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述不正确的是()Aa过程为细胞增殖，其分裂方式为有丝分裂Bb过程为细胞分化，该过程在胚胎时期程度最高C图中a、b、c三个过程对机体都具有重要的意义D由于细胞的细胞核基因种类和数量都相同，所以它们的细胞器种类和数量也相同破题思路观察明确ac表示的过程联想所学知识作出判断。个性分析由于a过程引起细胞数量的增加，故a过程为细胞增殖，从分裂的结果可知该分裂方式为有丝分裂。由于b过程细胞的形态、结构发生了改变，故b过程为细胞分化，细胞分化在生命的每个阶段都要发生，但是在胚胎时期程度最高。细胞增殖、分化、衰老和凋亡都属于细胞生命历程中的正常变化，对机体都具有积极的意义。由于在细胞分化过程中基因进行了选择性表达，故分化后的细胞中虽然细胞核中基因的种类和数量相同，但蛋白质的种类和数量不同，细胞器的种类和数量也会不同，如平滑肌细胞中含线粒体较多。答案D思维延伸(1)图中哪个过程不仅发生基因的表达，还会发生基因的复制？答案a过程(有丝分裂)，因为在有丝分裂的间期，要进行蛋白质的合成和DNA的复制。(2)人体病变是否只与细胞衰老和凋亡有关？答案不是，因为细胞增殖和细胞分化过程中出现的异常也会引起人体病变。(3)细胞坏死与细胞凋亡有何区别？答案细胞坏死是由种种不利因素引起的非正常死亡，不受基因控制，且对机体不利；而细胞凋亡是细胞生命历程中的正常变化，受基因的控制，且对个体的发育具有积极意义。1 (2013山东卷，2)将小鼠myoD基因导入体外培养的未分化肌肉前体细胞，细胞分化及肌纤维形成过程如图所示。下列叙述正确的是()A携带myoD基因的载体是以协助扩散的方式进入肌肉前体细胞B检测图中细胞核糖体蛋白基因是否表达可确定细胞分化与否C完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维D肌肉前体细胞比肌肉细胞在受到电离辐射时更容易发生癌变答案D解析A项，基因表达载体导入动物细胞是采用显微注射技术；B项，确定细胞分化与否的关键应该看与肌肉细胞相关特异性的基因是否表达，而核糖体蛋白基因往往是所有细胞都要表达的基因，由其表达不能确定是否发生细胞分化；C项，完成分化的肌肉细胞已失去分裂能力。D项，肌肉前体细胞还具有分裂能力，若在分裂间期受到电离辐射可能会发生基因突变，所以比肌肉细胞更容易发生癌变。2 (2013四川卷，7)哺乳动物红细胞的部分生命历程如下图所示，图中除成熟红细胞外，其余细胞中均有核基因转录的RNA。下列叙述错误的是()A成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生二氧化碳B网织红细胞仍然能够合成核基因编码的蛋白质C造血干细胞与幼红细胞中基因的执行情况不同D成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达答案D解析由于成熟红细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸，而无氧呼吸产物为乳酸，故细胞呼吸产物中无CO2，A正确；由题图信息知，网织红细胞只是排出了细胞核，其细胞质中仍含有早期核基因转录来的mRNA，故仍能合成核基因编码的蛋白质，B项正确；造血干细胞与幼红细胞拥有相同的基因，但基因执行情况不同，从而表现为“选择性表达”，故C项正确；成熟红细胞已丧失细胞核且无核糖体，不再进行“基因表达”，故D项错误。3 (2013安徽卷，29节选)近年来，有关肿瘤细胞特定分子的靶向治疗研究进展迅速。研究发现，蛋白X是细胞膜上的一种受体，由原癌基因X编码。在一些肿瘤细胞中，原癌基因X过量表达会持续激活细胞内的信号传导，启动细胞DNA的复制，导致细胞异常增殖。请回答下列问题：(1)同一个体各种体细胞来源于受精卵的分裂与分化。正常情况下，体细胞核遗传信息相同的原因是_。(2)通过检测原癌基因X的_和_可判断其是否转录和翻译。检测成人多种正常组织后，发现原癌基因X只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达，这说明_。(3)根据以上信息，可推测原癌基因的主要功能是_。答案(1)亲代细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平均分配到两个子细胞中(2)mRNA蛋白质原癌基因X的表达具有(组织)特异性(3)维持细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程解析(1)正常情况下，体细胞核遗传信息相同的原因是有丝分裂过程中染色体(核DNA)准确复制后平均分配到两个子细胞中；(2)通过检测原癌基因X的mRNA和特异蛋白X可判断其是否转录和翻译。检测成人多种正常组织后，发现原癌基因X只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达，这说明基因的表达具有组织特异性(选择性表达)。一、单项选择题1 下列关于细胞分裂和分化的叙述，正确的是()A植物器官的形成是细胞分化的结果B癌细胞既能无限增殖，又能完成正常的细胞分化C机体不同组织细胞中，蛋白质的种类和数量不同D细胞分化一定是不可逆转的答案C解析细胞分化的结果是形成不同形态、结构和功能的细胞；癌细胞能无限增殖，但进行了畸形分化；机体不同细胞形态、结构、功能不同，细胞中蛋白质种类和数量不同；细胞分化在生物体内是不可逆的。2 研究人员将鸭胚胎中某部位的细胞移植到鸡胚胎相应部位后，孵化出的鸡竟长出“鸭掌”。该实验中()A鸭胚细胞的分化过程是可逆的B鸭胚细胞的分化过程是受基因调控的C鸭胚细胞与鸡细胞发生了融合D鸭胚细胞的DNA进入了鸡胚细胞中答案B解析细胞分化的方向在胚胎时期已经确定了，将已经分化的鸭胚胎中某部位的细胞移植到鸡胚胎相应部位后，该胚胎会发育成相应的器官“鸭掌”，且该性状出现是由于基因选择性表达的结果。3 下图为小鼠结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。以下表述不正确的是()A结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果B图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因C小鼠细胞的染色体上本来就存在着与癌变有关的基因D与正常细胞相比，癌细胞的表面发生了变化答案B解析结肠癌的发生与多个基因突变有关；与结肠癌有关的多个基因位于不同的染色体上，不是等位基因；小鼠细胞染色体上存在癌变基因，癌变基因表达后癌细胞能无限增殖；癌细胞与正常细胞相比形态发生改变。4 (2013江苏卷，7)关于细胞的分化、衰老、凋亡与癌变，下面选项中表述正确的是()A细胞的高度分化改变了物种的遗传信息B细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动C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D良好的心态有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而延缓衰老答案D解析本题可排除错误选项。细胞分化的实质是基因的选择性表达，而不改变细胞中的遗传物质，A错误；细胞的分裂、分化、衰老和凋亡是细胞正常的生命历程，B错误；癌变的细胞通常为体细胞，因此癌症不可遗传，C错误。5 下图表示干细胞的三个发育途径，有关说法正确的是()Aab经过有丝分裂，b具有多向分化潜能Bac经过细胞分化，c的遗传信息发生改变Cad受到信号调节，d内高尔基体的功能增强Dcd不受基因调控，c的细胞结构不发生改变答案A解析ab为细胞分裂，b具有分裂能力和分化能力；ac表示细胞分化，该过程遗传信息不变，但基因进行选择性表达；cd为细胞凋亡，细胞凋亡受基因控制，凋亡细胞结构发生改变。6 2011年，血液专家王振义在国际上首次倡导口服“全反式维甲酸”诱导分化治疗急性早幼粒细胞白血病，为“在不损伤正常细胞的情况下，恶性肿瘤可以通过诱导分化，转变为成熟的正常细胞”这一新的理论提供了成功的范例。下列相关说法错误的()A原癌基因和抑癌基因突变会导致细胞分裂失控B“细胞分裂是细胞分化的基础”，是上述新理论的理论依据C“全反式维甲酸”可在核糖体上合成D相对于“放疗”、“化疗”，口服“全反式维甲酸”的副作用大大降低答案C解析原癌基因主要负责调控细胞周期，控制细胞生长和分裂进程，抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖，因此原癌基因和抑癌基因突变会导致细胞分裂失控；核糖体是蛋白质合成的场所，“全反式维甲酸”可口服，这说明“全反式维甲酸”不可能为蛋白质。7 癌症是威胁人类健康的最严重的疾病之一，为探究食道癌与长期食用烧焦蛋白质食物的关系，方法是()利用实验动物进行长期模拟观察随机抽样调查吸烟和经常食用烧焦蛋白质食物人群的食道癌发病率对食道癌患者和健康人群进行饮食习惯对比在患者家系中调查统计发病率A BC D答案B解析调查食道癌与长期食用烧焦蛋白质食物的关系应在人群中随机取样；若在患者家系中调查统计其发病率偏高；调查对象若同时选择吸烟和经常食用烧焦蛋白质食物人群，不能说明导致食道癌发病的原因只是由长期食用烧焦蛋白质食物所致。8 PCNA是一类只存在于增殖细胞中的阶段性表达的蛋白质，其浓度在细胞周期中呈周期性变化(如图)，检测其在细胞中的表达，可作为评价细胞增殖状态的一个指标。下列推断错误的是()APCNA经核糖体合成，主要在细胞核内发挥作用B曲线表明PCNA可能辅助DNA复制CPCNA可能与染色体平均分配到细胞两极有关D肺癌病人体内的PCNA含量较正常人高答案C解析由题干提供的信息可知PCNA是一种蛋白质，在核糖体中合成，从图解提供的信息，可知PCNA在S期浓度最大，说明它可能辅助DNA复制，故A、B正确；染色体的平均分配是在有丝分裂的后期，从图解知，此时PCNA的浓度最低，因此可判断它与染色体移向两极无关，故C错误；由于癌细胞能无限增殖，且繁殖速率快，故所需的PCNA的量多，故D正确。9 药物X能够诱导肿瘤细胞凋亡，如图为用不同浓度的药物X在体外处理人肝癌细胞的作用结果，下列相关叙述不正确的是()A一定范围内随着时间延长，抑制百分率增加B药物X可能调控细胞凋亡相关基因的表达C药物X的浓度及处理时间均影响肝癌细胞的存活D图中涉及的药物X浓度中，1.0 g/L为临床治疗肝癌的最适浓度答案D解析注意实验是“体外处理肝癌细胞”，D选项是“临床治疗”，必须要考虑到临床上大剂量可能会杀伤正常细胞，体外实验与临床应用之间是有差别的。二、双项选择题10下列对人体细胞生命历程的描述，正确的是()A细胞生长：细胞体积增大，核糖体数量增加，染色体复制加快B细胞分化：细胞形态改变，遗传物质不会发生改变，功能趋向专门化C细胞衰老：细胞核体积变小，细胞膜通透性增大，色素积累增多D细胞凋亡：特定基因表达，合成新的蛋白质，细胞自动结束生命答案BD解析细胞衰老时，细胞核体积变大。11研究发现，线粒体促凋亡蛋白Smac是细胞中一个促进细胞凋亡的关键蛋白。正常细胞中，Smac存在于线粒体中。当线粒体收到释放这种蛋白质的信号时，就会将它释放到线粒体外，然后Smac与凋亡抑制蛋白(IAPs)反应，促进细胞凋亡。下列有关叙述不正确的是()ASmac从线粒体释放时不需要消耗能量B癌细胞中Smac从线粒体释放可能受阻C癌细胞的无限增殖，可能与癌细胞中IAPs过度表达有关DSmac与IAPs在细胞凋亡中的作用相同答案AD解析Smac从粒线体释放的方式为胞吐作用，该过程需消耗能量；癌细胞可无限增殖，说明癌细胞没有发生凋亡，因此癌细胞中Smac从线粒体释放可能受阻；Smac促进细胞凋亡，而IAPs抑制细胞凋亡。12下列关于细胞增殖、分化、衰老、凋亡、癌变的叙述，不合理的是()A细胞总体的衰老导致个体的衰老，但细胞衰老不等同于个体的衰老B体内正常细胞的寿命受分裂次数的限制，细胞增殖不受环境影响C细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞全能性的实现与分化无关D细胞不分化意味着细胞可能发生癌变，促进细胞凋亡可以治疗癌症答案BC解析细胞增殖受环境影响；细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞分化程度越高，细胞全能性越低。三、非选择题13下图表示一哺乳动物体内细胞的某些生命活动。请据图回答：(1)该物种含有的染色体数目为_，图中细胞在显微镜下可观察到同源染色体的是_(填字母)，可发生等位基因相互分离的细胞是_(填字母)。(2)图中细胞g的名称是_，h获能后可与处于_期的卵子发生受精作用形成受精卵。(3)从物质组成上分析，造成细胞e和细胞f在形态结构和生理功能上出现差异的主要原因是两种细胞内的_不完全相同。(4)若干个细胞f可组成一个完整的_，这是动物完成反射的结构基础。(5)图示细胞的生理活动中，可发生的变异类型有_。答案(1)4c和gg(2)初级精母细胞减数第二次分裂中(3)mRNA(或蛋白质)(4)反射弧(5)基因突变、基因重组、染色体变异解析(1)c为有丝分裂后期，细胞中含8条染色体，因此体细胞中含有4条染色体；等位基因随同源染色体分离而分开，发生在g图中。(2)g为初级精母细胞，进行均等的减数第一次分裂。(5)该生物可进行有性生殖，可进行基因重组，含染色体，可发生染色体变异，在分裂间期DNA复制时可发生基因突变。14日本福岛核泄露问题引起全世界的高度关注，核辐射会使人群中的癌症、畸变等疾病的发生率增加，影响几代人的健康。请回答：(1)一般而言，一个正常的细胞一旦到了其寿命，它会“自杀身亡”，这种过程属于_。而核辐射会使细胞发生基因突变，导致正常细胞的_失控而变成癌细胞。受辐射的人群婚后易生出畸形儿，是因为变异发生在_中，从而将突变基因传递给后代。(2)某科研单位研制出一种新型药物X，据说对核辐射引起的恶性肿瘤有较好的疗效。某医院为验证其疗效，设计了如下的实验方案。请你补充完成下列实验方案：A将配制的培养液均分为两组，并标号为A、B；BA组加入一定量的药物X，B组不加，将_肿瘤细胞置于两组培养液中；C两组放在相同且适宜的条件下培养一段时间，显微观察并记录_。结果预测及结论：_。答案(1)细胞凋亡生长和分裂(或分裂)生殖细胞(2)等量的单位体积培养液中肿瘤细胞的数量(或肿瘤细胞的数量)A组中肿瘤细胞的数量没有明显增加，B组肿瘤细胞的数量明显增加，说明药物X对此类肿瘤有较好的疗效解析(1)细胞“自杀身亡”为细胞凋亡；基因突变导致细胞正常生长和分裂受到影响；辐射可导致生殖细胞中基因突变，影响后代的发育。(2)该新型药物X的有无为实验的自变量，因变量为肿瘤细胞的数目。