【生物】2021届新高考生物一轮复习人教版细胞的分化、衰老、凋亡与癌变教案 15页

第12讲　细胞的分化、衰老、凋亡与癌变 单科命题 备考导航 核心素养解读 命题趋势 ‎(1)说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性分化,形成了复杂的多细胞生物体 ‎(2)描述在正常情况下,细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程 ‎(3)描述某些基因突变能导致细胞分裂失控,甚至发生癌变 ‎(1)能用结构与功能观说出细胞分化和细胞全能性的意义 ‎(2)通过对比分析,掌握细胞衰老、凋亡和癌变的区别,并举例说明细胞的分化、衰老、癌变和死亡等生命现象 ‎◆题型内容:细胞全能性、细胞分化、细胞凋亡与细胞癌变 ‎◆考查形式:常常结合白血病、癌症等实例考查 考点一　细胞的分化与细胞的全能性 ‎　　1.细胞分化 ‎2.细胞的全能性 ‎3.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 ‎1.细胞的高度分化改变了物种的遗传信息。(✕)‎ ‎2.造血干细胞主要存在于人的骨髓中,其分化为成熟红细胞的过程是可逆的。(✕)‎ ‎3.造血干细胞分化形成红细胞和白细胞时遗传物质发生改变,导致二者寿命不同。(✕)‎ ‎4.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。(✕)‎ ‎5.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,高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能。(✕)‎ ‎6.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。(✕)‎ ‎7.胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞发育的全能性相同。(✕)‎ ‎　　下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态,据图分析下列问题:‎ ‎(1)上述基因属于管家基因(基因产物是维持细胞基本生命活动所必需的)的是　　　　　,属于奢侈基因(基因产物赋予不同细胞特异性的生理功能)的是　　　　　　　。 ‎ ‎(2)这三种细胞“血红蛋白基因”均　　　　表达,所以这三种细胞不包括　　　　;A细胞可产生“胰岛素”,应为　　　　　细胞;B细胞可产生“生长激素”,应为　　　　细胞。 ‎ ‎(3)下列①~④能说明某细胞已经发生分化的是　　　　 ‎ ‎①进行ATP的合成　②进行mRNA的合成　③可合成抗体 ‎④存在纤维蛋白原基因 ‎(4)若用胰岛素基因作探针检测A、B、C三类细胞的DNA分子,形成杂交带的细胞是　　　　　　　细胞,但改为检测胰岛素基因的mRNA,形成杂交带的细胞是　　　　　细胞。 ‎ 答案　(1) a　b、c、d　(2)不能　红细胞　胰岛B　垂体　(3)③　(4)A、B、C　A ‎　　1.细胞分化的机理 ‎(1)实质:基因的选择性表达,即在个体发育中,不同的细胞中遗传信息的执行情况不同,转录出不同的mRNA,控制合成出不同的蛋白质,如图所示。‎ ‎(2)标志 ‎①分子水平:合成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(尤其是细胞器种类和数量有较大差异)。‎ ‎2.细胞分化与细胞的全能性比较 项目 细胞分化 细胞的全能性 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 ‎①持久性 ‎②普遍性 ‎③不可逆性 ‎④稳定性 ‎①高度分化的植物体细胞具有全能性 ‎②已分化的动物体细胞全能性受限制,但细胞核仍具有全能性 ‎③全能性的体现要进行诱导和离体培养 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 细胞全能性表达的容易程度不同,如受精卵>生殖细胞>体细胞 关系 ‎①两者的遗传物质都未发生改变 ‎②已分化的植物细胞仍然保持全能性 ‎③一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低 考向一　考查细胞分化的过程与实质 ‎1.(2019辽宁葫芦岛一模)如图中a、b、c表示人体细胞的部分生命历程。下列相关叙述正确的是(　　)‎ A.人从出生时的3 kg长到成年时的60 kg主要依靠a过程 B.通过b过程能够产生各种类型的变异 C.c过程形成的三种细胞内存在不同种类的mRNA D.c过程形成的三种细胞还可以变成细胞③‎ ‎1.答案　C　人从出生时的3 kg长到成年时的60 kg主要依靠细胞分裂和细胞生长过程,即题图中a和b,A错误;b表示细胞的有丝分裂,有丝分裂过程中不能发生基因重组,B错误;c过程表示细胞分化,细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此形成的三种细胞内存在不同种类的mRNA,C正确;细胞分化一般是不可逆的,D错误。‎ ‎2.人体不同细胞的寿命和分裂能力不同(见表)。请分析表中的有关数据,下列说法错误的是(　　)‎ 细胞种类 小肠上皮细胞 平滑肌细胞(分 布于内脏器官)‎ 心肌细胞 神经细胞 白细胞 寿命 ‎1~2 d 很长 很长 很长 ‎5~7 d 能否分裂 能 能 不能 绝大多数不能 不能 A.细胞的寿命与分裂能力无关 B.细胞的寿命与它们承担的功能有关 C.神经细胞和白细胞转录的基因不完全相同 D.寿命长的细胞比寿命短的细胞更容易癌变 ‎2.答案　D　根据表中信息可知,细胞的寿命与分裂能力无关,A正确;细胞的寿命与它们承担的功能有关,B正确;根据基因的选择性表达可知,神经细胞和白细胞转录的基因不完全相同,C正确;大多数寿命长的细胞不能再分裂,它们不容易癌变,部分寿命短的细胞能分裂,它们容易癌变,D错误。‎ 题后悟道·方法 ‎　　判断细胞分化的技巧 ‎(1)分化后细胞的“一同、二不同”‎ 一同:遗传物质(DNA)相同;‎ 二不同:mRNA和蛋白质不同。‎ ‎(2)细胞分化后的两个标志 ‎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。‎ 考向二　考查对细胞的全能性的判断 ‎3.(2019河南南阳期中)下列有关植物细胞全能性的叙述,正确的是(　　)‎ A.只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因 B.高度分化的细胞只有处于非离体状态时才有可能表现出全能性 C.植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础之一 D.从一粒玉米种子长成一棵植株体现了植物细胞具有全能性 ‎3.答案　C　植物体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因,A错误;植物细胞全能性的表达需要离体条件,B错误;细胞的全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,植物细胞的全能性是植物组织培养的理论基础之一,C正确;由完整的玉米种子长成一棵植株是个体的正常发育过程,不是细胞全能性的体现,D错误。‎ ‎4.下列关于细胞全能性的叙述,不正确的是(　　)‎ A.具有全部遗传信息是细胞具有全能性的基础 B.是指已经分化的细胞具有发育成完整个体的潜能 C.细胞全能性随着细胞分化程度的增高而增高 D.植物体细胞全能性的表达是通过细胞脱分化和再分化实现的 ‎4.答案　C　细胞全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,其基础是已分化的细胞内含有该物种全套遗传物质,A、B正确;通常细胞全能性随着细胞分化程度的增高而降低,C错误;植物组织培养过程中,经过细胞脱分化和再分化过程,离体的植物器官、组织或细胞可发育成完整的个体,实现了细胞全能性的表达,D正确。‎ 题后悟道·归纳 ‎　　区分细胞分化与细胞全能性的表达 ‎(1)同一来源的细胞形态、功能不同的组织细胞——细胞分化。‎ ‎(2)已经分化的细胞新个体——细胞全能性表达。‎ 考点二　细胞的衰老、凋亡与癌变 ‎　　1.细胞衰老的特征 ‎(1)代谢的变化 ‎(2)细胞核的变化:体积　 增大　、核膜内折,染色质　收缩　、染色加深。 ‎ ‎2.细胞凋亡 ‎(1)概念:是指由　基因　所决定的细胞自动结束生命的过程。 ‎ ‎(2)类型 ‎(3)细胞凋亡与细胞坏死不同:细胞坏死是受不利因素影响的病理性死亡;细胞凋亡是正常状态下的　 生理性 　死亡。 ‎ ‎3.细胞的癌变 ‎(1)细胞癌变:在致癌因子的作用下,　　 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。 ‎ ‎(2)癌细胞的特征 ‎(3)致癌因子的类型和实例(连线)‎ ‎1.衰老细胞内染色质收缩,影响DNA复制和转录。(√)‎ ‎2.自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老,衰老细胞代谢速率加快是由细胞内水分减少引起的。(✕)‎ ‎3.细胞凋亡是细胞自主有序死亡,有利于生物体内部环境的稳定。(√)‎ ‎4.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程。(√)‎ ‎5.原癌基因和抑癌基因是正常细胞内本身存在的两个基因。(√)‎ ‎6.原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖。(✕)‎ ‎7.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。(✕)‎ ‎8.在细胞分裂、分化、凋亡与癌变过程中,只有癌变的细胞遗传物质一定改变。(√)‎ ‎　　下图为细胞衰老、凋亡、癌变、坏死图解。‎ ‎(1)图中甲是细胞　　　　过程,乙是细胞　　　　过程。 ‎ ‎(2)乙、丙、丁过程中基因的活动有何不同?‎ ‎(3)丁、戊、己过程有何不同?‎ 答案　(1)增殖(有丝分裂)　分化　(2)乙过程是相关基因选择性表达的结果。丙过程是原癌基因和抑癌基因突变导致的结果。丁过程是相关基因程序性表达的结果。　(3)丁是在相关基因调控下自动结束细胞生命的过程,这是活的细胞主动结束生命的过程。戊是在外力作用下迅速使细胞破裂死亡的过程,这是细胞被动结束生命的过程。己是由于细胞内部成分的改变导致相关基因无法有序调控正常细胞代谢,从而使细胞结构和功能退化的渐变过程。‎ ‎　　1.比较细胞凋亡、衰老、癌变、坏死的区别 项目 细胞凋亡 细胞衰老 细胞癌变 细胞坏死 与基因的关系 受基因控制 有关 基因突变 不受基因控制 质膜的变化 内陷 皱缩 糖蛋白减少 破裂 形态变化 破裂 细胞萎缩 呈球形 外形不规则变化 影响因素 受基因的严格控制,也受外界环境影响 内、外因共同作用 物理、化学、病毒等致癌因子 电、热、冷、机械等各种不利因素 对机体的影响 对机体有利,自然的生理过程 对机体有害 ‎　　2.癌变的机理 ‎(1)原癌基因与抑癌基因: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;抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。癌症就是一系列原癌基因与抑癌基因的突变逐渐累积的结果。‎ ‎(2)机理 考向一　考查细胞衰老与凋亡 ‎1.(2019黑龙江哈尔滨六中高三月考)20世纪90年代以来,关于细胞衰老机制科学家提出许多假说,下列说法错误的是(　　)‎ A.目前大家普遍接受的衰老学说是端粒学说和自由基学说 B.每条染色体只有一端含有端粒DNA C.已知端粒酶由RNA和蛋白质组成,该酶能以RNA为模板合成新的端粒,由此推测该酶中的蛋白质功能类似于逆转录酶 D.端粒只存在于真核细胞中,人的体细胞端粒的平均长度随年龄增大而变短 ‎1.答案　B　关于衰老机制的研究,目前被大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说,A正确;每条染色体两端均含有一段特殊序列的DNA,称为端粒,B错误;已知端粒酶由RNA和蛋白质组成,该酶能以RNA为模板合成新的端粒DNA,由此推测该酶中的蛋白质功能类似于逆转录酶,C正确;端粒属于染色体上的结构,故只存在于真核细胞中,由于DNA每次复制端粒就缩短一点,故人的体细胞端粒的平均长度随年龄增大而变短,D正确。‎ ‎2.关于细胞凋亡的叙述,错误的是(　　)‎ A.细胞凋亡受细胞自身基因的调控 B.细胞凋亡也称为细胞编程性死亡 C.细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中 D.被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除 ‎2.答案　C　细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,又称为细胞编程性死亡,A、B正确;在胚胎发育全过程中存在细胞凋亡现象,如人在胚胎时期,尾的消失属于细胞凋亡,C错误;被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞凋亡完成的,D正确。‎ 题后悟道·归纳 ‎　　“两看法”区分细胞凋亡与细胞坏死 ‎(1)从方式看 ‎(2)从结果看 考向二　考查癌变机理及癌症的预防与治疗 ‎3.如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态与基因的变化。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A.抑癌基因调节细胞周期,控制细胞生长和分裂 B.与细胞增殖有关的某一基因发生突变,就会导致细胞癌变 C.癌细胞易于转移与其细胞膜上糖蛋白增多有关 D.通过镜检观察细胞形态可作为判断细胞癌变的依据之一 ‎3.答案　D　抑癌基因的作用主要是阻止细胞不正常的增殖;由题图可知,癌症的发生并不是单一基因突变的结果;细胞膜上糖蛋白减少是癌细胞易于扩散和转移的原因;与正常细胞相比,癌细胞形态发生改变,因此可通过观察细胞形态作为判断是否患癌的依据之一。‎ ‎4.(2019山东日照一中高三月考)我国科学家首次发现了调控人体内抑癌基因P53表达的盒子结合蛋白——XPB1—u,这对预防和治疗肿瘤具有重要意义。下列有关分析错误的是(　　)‎ A.正常人的干细胞和神经细胞中存在抑癌基因P53‎ B.如果XPB1—u异常增多,抑癌基因P53会表达异常 C.XPB1—u的发现,有助于深入了解抑癌基因P53的调控机制 D.抑癌基因P53只调节细胞周期,其突变后可能会引发肿瘤产生 ‎4.答案　D　正常人体细胞含有的基因相同,故正常人的干细胞和神经细胞中均存在抑癌基因P53,A正确;调控人体内抑癌基因P53表达的盒子结合蛋白——XPB1—u的发现对预防和治疗肿瘤具有重要意义,故如果XPB1—u异常增多,抑癌基因P53会表达异常,B正确;通过对XPB1—u作用机理的不断认知,有助于深入了解抑癌基因P53的调控机制,C正确;原癌基因负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程,D错误。‎ 题后悟道·归纳 ‎　　癌症的治疗策略 ‎(1)阻止细胞分裂,让癌细胞衰老、死亡。可利用药物进行化疗,抑制癌细胞遗传物质的复制,癌细胞将因不能分裂而衰老死亡。‎ ‎(2)“饿死”癌细胞。对供给癌细胞所在器官或组织血液的血管进行结扎,停止营养供给,使癌细胞因缺乏营养而“饿死”。‎ ‎(3)早期切除。早期发现癌变,在未扩散前将癌变部位切除,阻止癌细胞扩散,达到治疗的目的。‎ ‎(4)利用生物导弹——单克隆抗体携带治疗药物进行治疗。‎ ‎1.(2019课标全国Ⅰ,1,6分)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 ‎1.答案　B　细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,包括细胞的自动死亡(如胎儿手发育过程中指间细胞的自动死亡)、自然更新(如小肠上皮细胞的自然更新)和被病原体感染的细胞的清除。而细胞坏死指在种种不利因素影响下,由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡,选B。‎ ‎2.(2019江苏,2,2分)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 ‎2.答案　D　细胞分裂间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成,蛋白质的合成是基因表达的结果,A正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,B正确;细胞凋亡是程序性死亡相关基因表达出特定调控因子,启动细胞自动结束生命的过程,C正确;细胞癌变不一定是与癌有关基因显性突变的结果,而是原癌基因和抑癌基因突变的结果,D错误。‎ ‎3.中国科学院上海生命科学研究院诱导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,包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物、药物转运等。下列相关叙述中正确的是(　　)‎ A.人成纤维细胞与hiHep细胞的核酸是相同的 B.衰老的肝细胞中细胞核体积变小 C.hiHep细胞的诱导成功为人类重症肝病的治疗提供了可能性 D.人成纤维细胞重编程为hiHep细胞,说明人成纤维细胞还未分化 ‎3.答案　C　人成纤维细胞与hiHep细胞的DNA完全相同,但由于基因的选择性表达,两者所含的mRNA不完全相同,A错误;衰老细胞的细胞核体积会变大,B错误;根据题干信息“hiHep细胞具有肝细胞的许多功能”可知,hiHep细胞的诱导成功为人类重症肝病的治疗提供了可能性,C正确;人成纤维细胞经诱导后才能重编程为hiHep细胞,说明人成纤维细胞已经分化,D错误。‎ ‎4.DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DNMTS)的催化下,将甲基基团转移到胞嘧啶上的一种修饰方式。DNA的甲基化可导致基因表达的沉默,基因组总体甲基化水平低会导致一些在正常情况下受抑制的基因如原癌基因被激活,从而使细胞癌变,据此分析下列说法正确的是(　　)‎ A.细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关 B.抑制DNMTS酶活性会降低细胞癌变的概率 C.DNA的甲基化会阻碍RNA聚合酶与基因上的密码子的结合 D.DNA的甲基化改变了其脱氧核苷酸序列而导致原癌基因和抑癌基因突变 ‎4.答案　A　据分析可知,DNA甲基化会导致基因表达沉默,而基因组总体甲基化水平低会导致原来受抑制的原癌基因被激活,故细胞癌变可能与原癌基因的高效表达有关,A正确;DNMTS酶会导致DNA甲基化,而基因组总体甲基化水平低可能会导致癌变,抑制DNMTS酶活性会导致甲基化水平降低,故抑制DNMTS酶活性可能提高细胞癌变的概率,B错误;根据题意,DNA的甲基化可导致基因表达的沉默,阻碍RNA聚合酶与基因上的启动部位结合,密码子在mRNA上,C错误;根据题意,DNA的甲基化会将甲基基团转移到胞嘧啶上,可能导致一些在正常情况下受抑制的基因如原癌基因被激活,并没有改变原癌基因和抑癌基因的脱氧核苷酸序列,D错误。‎ ‎5.【不定项选择题】研究人员给中风小鼠脑内移植神经干细胞并注射了3K3A-APC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错误的是(　　)‎ 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3K3A-APC化合物的浓度是该实验的无关变量 D.神经干细胞发育为神经细胞的过程中,细胞膜上的蛋白质种类、数量发生了稳定性改变 ‎5.答案　AB　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染色体数目相等;神经干细胞发育为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3K3A-APC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3K3A-APC化合物;神经干细胞发育为神经细胞的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。‎ ‎6.【不定项选择题】TGF-β1-Smads是一条抑制肿瘤的信号传递途径。研究表明,胞外蛋白TGF-β1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。下列叙述正确的是(　　)‎ 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 ‎6.答案　ABD　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,就不能使信息传递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。‎