第20讲-细胞的分化、衰老和坏死(人教版2019必修1)(原卷版)

第20讲细胞的分化、衰老和死亡【学习目标】1.通过比较同一生物个体的不同细胞在形态、结构和功能上的差异，领悟细胞分化的意义、归纳细胞分化的概念，进而阐明细胞分化的实质是基因的选择性表达。2.通过分析植物组织培养和植物体细胞移植等生物学事实，阐明植物细胞具有全能性、动物体细胞的细胞核具有全能性，进而归纳细胞全能性的概念和应用。3.通过对骨髓移植和中华骨髓库相关内容的分析，及对干细胞特点的理解；关注干细胞在医学上的应用，说明生物技术在医学上的应用，提升社会责任感。4.通过对细胞衰老特征示意图的观察、分析，说出细胞衰老在形态、结构和生理功能等方面的变化，解释老年人出现衰老有关外貌特征和生理变化的原因。5.通过对“细胞衰老的原因”分析，理解细胞衰老的机制，认同细胞衰老是一种自然的生理现象；通过对“年龄因素与细胞衰老关系资料的分析”资料的分析，辩证说明个体衰老和细胞衰老的关系。6.通过对涂6-10和图6-11的分析，说出细胞凋亡发生的时期及生理意义，阐明细胞凋亡是一种由基因控制的自然生理现象。【问题探讨】1.在人体内，红细胞的寿命为120d左右，白细胞的寿命为5~7d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞，而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。思考探讨下面的问题。①为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少？②骨髓移植可以有效地治疗白血病，骨髓与血细胞的形成有什么关系？2.1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。这一事实说明什么？3.科学家曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。将非洲爪檐的上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？为什么?4.细胞衰老与个体衰老有什么关系?【课前预习】一、细胞分化及其意义1.人体的上皮细胞、骨骼肌细胞、神经细胞形态____________，结构上________区别，功能上__________，但总体上都由_______________________________构成。这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们恢复成早期胚胎细胞，转变成其他组织的细胞。这是细胞中的选择性表达的结果，即在个体发育过程中,不同种类的细胞中的表达情况不同。细胞分化具有、、和等特点。2.细胞分化的结果是形成________形态、结构、功能的细胞，不同类型的细胞构成_______________________。3.细胞分化的意义：细胞分化是个体发育的。能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。使多细胞生物体中的细胞趋于，有利于提高生物体各种的效率。4.细胞分裂与细胞分化的关系项目细胞分裂细胞分化不同点细胞数量形态结构功能相同点联系二、细胞的全能性1.细胞经_______________后，仍具有__________________或________________________的_________和__________。一些没有分化的细胞，如、动物和人体的、植物体的细胞也具有全能性。高度分化的体细胞具有全能性的原因是。2.细胞全能性的应用：——繁殖周期短，繁殖速度快，不受季节限制，可实现工厂化生产，同时还能保持植物的优良品质；技术——拯救珍稀、濒危动植物；3.全能性比较（一般分化程度越高，全能性越低）全能性较高的细胞全能性较低的细胞植物细胞动物细胞可以增殖的细胞不能增殖的细胞未分化或分化程度低的细胞分化程度高的体细胞一般来说：（受精卵、体细胞、生殖细胞）高于（受精卵、体细胞、生殖细胞）高于（受精卵、体细胞、生殖细胞）；（动物细胞、植物细胞）高于（动物细胞、植物细胞）。4.细胞分化与细胞全能性的比较项目细胞分化细胞的全能性原因结果比较分化程度：体细胞＞生殖细胞＞受精卵全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞联系5.干细胞是指动物和人体内仍保留着少数具有能力的细胞。全能干细胞是具有无限分化潜能的细胞，如；多能干细胞指具有分化出多种组织的潜能细胞，如细胞；专能干细胞指只能分化成某一类型的细胞，如细胞专门分化成各类神经细胞。6.干细胞的应用：①干细胞治疗白血病，在组织和器官，并最终通过组织和器官移植实现对临床疾病的治疗。（通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补异常或退化的细胞。）②脐带血:是胎儿娩出、脐带结扎并离断后中的血液,通常是废弃不用的,近年来不少产妇把保存脐带血当作给孩子买了一份保险。研究发现，脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的细胞，可用于细胞移植，治疗多种疾病。目前，脐带血主要用于治疗方面的疾病，尤其是对、等有较大的作用，这是因为现在绝大部分家庭都是独生子女，血液配型相对较难，脐带血在这方面能起到作用。三、细胞的衰老1.出生、生长、衰老和死亡，是生物界的正常现象。生物体内的绝大多数细胞，都要经过、、、死亡这几个阶段。2.细胞衰老是细胞的_________和_________发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的_________________发生变化。3.细胞衰老与个体衰老的关系：单细胞生物个体衰老与死亡细胞衰老与死亡；多细胞生物细胞的衰老和死亡个体衰老与死亡，个体衰老与死亡等于细胞。4.细胞衰老的特征：细胞膜的改变，使物质运输功能；细胞核的体积，核膜，染色质；细胞内的水分，细胞，体积；细胞内多种酶的活性，呼吸速率，新陈代谢速率；细胞内的色素，细胞内物质的交流和传递。5.细胞衰老的原因①自由基学说：异常活泼的称为自由基，表现出高度反应的。细胞内不断进行各种反应，这些反应产生自由基。的入侵刺激细胞产生自由基。或细胞内的生物分子，如等。当自由基产生超过机体的，过多的自由基就会对许多细胞组织。②端粒学说：端粒是染色体两端的“”，随着细胞的增加，截短，端粒内侧正常的基因DNA序列，使细胞活性渐趋异常。四、细胞的死亡1.细胞凋亡：细胞凋亡是由所决定的细胞自动结束生命的过程。又称（自主性死亡）。2.细胞凋亡的意义细胞凋亡的意义大致可以概括为以下四个方面：①有利于清除细胞，维持器官、组织和的相对平衡。②有利于清除的细胞。③有利于清除有害细胞，如某些的细胞和一些细胞可以通过细胞凋亡的方式清除。④有利于清除已完成正常使命的细胞。细胞坏死：在种种不利因素的影响下，如的物理、化学因素或严重的的情况下，由细胞正常代谢活动而引起的（被动性死亡）。4.细胞的凋亡和坏死比较项目细胞凋亡细胞坏死与基因的关系细胞膜的变化形态变化影响因素细胞核和核膜对机体的影响五、细胞自噬在一定的条件下，细胞会将的细胞结构等，通过降解后再利用，这就是细胞自噬。细胞自噬的意义包括：获得所需的物质和能量；清除的细胞器，以及的微生物和，维持细胞内部环境的稳定；激烈的细胞自噬可诱导，对许多疾病的防治如癌症等有重要意义。【预习检测】一、单选题1．（2021·高一课时练习）位于染色体两端的“端粒”结构被形象地比喻为控制细胞分裂次数的“时钟”，它会随着细胞分裂而变短。恶性肿瘤细胞具有一种高活性的端粒酶，它能维持癌细胞端粒的长度，使其无限制扩增。据此，下列说法错误的是（

）A．端粒的长度可决定细胞的寿命B．端粒酶和端粒的化学本质相同C．正常细胞分裂次数有限是因为缺少高活性的端粒酶D．细菌中无端粒结构2．（2021春·高二课时练习）从红豆杉的树皮和树叶中提炼出来的紫杉醇是植物的次生代谢产物，它对多种晚期癌症疗效突出。下列有关紫杉醇获取途径中叙述错误的是（

）A．从愈伤组织中分散得到的单细胞细胞质丰富、液泡大且核也大B．将愈伤组织培养成植株还是特定细胞系要通过平衡生长调节剂的配比进行调控C．在选择红豆杉时除了要考虑其优良性状外还需考虑细胞全能性的表达能力D．通过大量培养特定细胞系，可以实现对重要次生代谢产物的工业化生产3．（2022秋·高一课时练习）下列关于细胞凋亡的说法错误的是（

）A．细胞凋亡是受基因控制的正常生理过程，溶酶体在细胞凋亡中起重要作用B．细胞凋亡会使细胞数目减少，因此细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中C．细胞凋亡和细胞增殖等过程可共同维持机体内器官和组织细胞数目的稳定D．在个体发育过程中，特定部位的细胞会发生自然凋亡，有利于器官的正常发育4．（2021·高一课时练习）细胞凋亡和细胞坏死是细胞死亡的两种方式。细胞坏死是由病理因素而引起的被动死亡。近期研究表明，存在于人体内的一种名为的蛋白激酶通过调节能量代谢，可以将肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死。下列有关叙述不正确的是（）A．在人体造血干细胞中不存在控制合成的基因B．通过调控的合成可以调控细胞死亡的方式C．抑制的活性可在一定程度上抑制细胞坏死D．以上研究结果证明细胞坏死与部分基因表达有关5．（2021秋·高一课时练习）人衰老的红细胞具有下列哪些特征（）①水分减少，细胞萎缩②新陈代谢速率减慢③某些酶的活性降低④细胞呼吸强度增大⑤色素积累增多⑥细胞的呼吸速率减慢⑦细胞核体积增大⑧细胞质膜的通透性改变A．①②③④⑤⑦⑧B．①②③⑤⑥⑦⑧C．①②③⑤⑥⑧D．①②③④⑤⑧6．（2021秋·高一课时练习）科学家探究了不同浓度的醋酸铅对小鼠胸腺细胞凋亡率的影响，结果如下表。下列分析正确的是（

）组别醋酸铅浓度（mg/L）胸腺细胞凋亡率（相对值）甲00.35±0.05乙1251.03±0.52丙2501.65±0.40丁5003.08±0.56A．甲组为实验组，乙、丙、丁三组为对照组B．在正常的生活环境中小鼠胸腺细胞不会发生凋亡C．实验说明醋酸铅可导致小鼠胸腺细胞凋亡率升高D．细胞凋亡是环境因素引起的，与基因无关7．（2021秋·高一课时练习）研究发现某动物上皮细胞在某种特殊的刺激下可转化成iPS细胞（多能干细胞），而iPS细胞又可分化成神经细胞、肝脏细胞和肌细胞等多种体细胞。下列相关叙述正确的是（）A．正常情况下，人体内的细胞分化应具有持久性和可逆性B．上皮细胞、iPS细胞以及其他体细胞的遗传物质有较大差异C．理论上，动物上皮细胞不具有全能性，而iPS细胞具有全能性D．上皮细胞转化成iPS细胞时，细胞内部分不表达的基因可能会重新表达8．（2021秋·高一课时练习）“细胞程序性死亡”学说认为，生物在发育过程中受到基因控制，许多细胞会正常死亡。下列现象中，属于细胞程序性死亡的是（）A．噬菌体的侵染使细菌破裂B．病原菌被吞噬细胞吞噬C．人胚胎时期的尾的消失D．造血干细胞产生红细胞9．（2019·高一课时练习）细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述错误的是（

）A．细胞凋亡是基因控制的，对生物的生长发育和机体稳态的维持具有重要作用B．细胞坏死最终会导致细胞膜被破坏，细胞内容物外溢C．在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的D．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关10．（2021·高一课时练习）细胞凋亡是细胞死亡的主要方式之一。下图为动物细胞凋亡过程，相关叙述不正确的是（

）A．成熟动物体中细胞的自然更新是通过该过程完成的B．凋亡小体是凋亡中的细胞，细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片形成的C．吞噬细胞吞噬凋亡小体依赖于细胞质膜的流动性D．细胞凋亡时，细胞的内容物会释放到细胞外，引起炎症二、非选择题11．（2021·高一课时练习）细胞衰老和细胞死亡(1)细胞衰老：①定义：细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。②特征：细胞萎缩，细胞内的水分_______，体积______。细胞核体积_____，核膜_______，染色质______。细胞质膜通透性改变，物质运输功能______。细胞内多种酶的活性_____，代谢速率______，_____逐渐积累。细胞内_______和______受阻。(2)细胞死亡：①细胞程序性死亡：研究发现，不论单细胞生物还是多细胞生物，在正常情况下，细胞死亡往往受细胞内_______决定的“死亡程序”控制，是一个_______的生理过程，所以细胞死亡常被称为细胞程序性死亡。②细胞死亡方式：细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。细胞自噬是细胞通过_______（动物）或_______（酵母菌和植物）与双层膜包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程。细胞坏死多为细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤，引起自身死亡的过程，表现为细胞_______、_______和细胞质膜破裂、细胞内容物外溢等。细胞凋亡是由_______所决定的细胞自动结束生命的过程。③对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰等，细胞程序性死亡具有重要作用。12．（2021秋·高一课时练习）根皮素是天然具有二氢查尔酮类结构的化合物,广泛存在于苹果、梨等水果的果皮和根皮部分。研究根皮素诱导胃癌HGC-27细胞凋亡的机制,检测细胞存活率及细胞相关蛋白质合成量,结果如图所示。(1)细胞凋亡是由________所决定的细胞自动结束生命的过程。(2)由图甲结果可知,根皮素与胃癌HGC-27细胞存活率的关系是________。(3)分析图乙,说明根皮素诱导胃癌HGC-27细胞凋亡的机制:________。13．（2021秋·高一课时练习）机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感，主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18（IL­18）能促进免疫细胞的增殖和分化，提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL­18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下：选取若干实验小鼠，随机分成三组：①组无辐射损伤；②组辐射损伤（6℃照射，下同）；③组先辐射损伤，1天后注射IL­18，14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养，在培养了0h、12h、24h、48h后，进行细胞凋亡检测，得到的细胞凋亡相对值如下表：组别处理方法0h12h24h48h①无辐射损伤0．0460．0560．0480．038②辐射损伤0．460．420．530．52③辐射损伤＋IL180．2390．2650．2790．269(1)细胞死亡常被称为细胞______死亡，主要包括由细胞自噬导致的_____、______和_____。从表中数据可知，细胞凋亡相对值越小，说明发生凋亡的脾细胞数目越_____；从______（组别）两组数据可知，IL­18能够抑制核辐射诱导的脾细胞凋亡。(2)科研小组还设置了第④组实验，处理方法是先注射IL­18，3天后进行辐射损伤，14天后的实验操作同前三组。与第③组相比，设置第④组的目的是_____。【基础知识】一、细胞分化及其意义1.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。细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。2.细胞分化是生物个体发育的基础。使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。3.细胞分化的标志在分子水平是合成了某种细胞特有的蛋白质不同种类。在细胞水平是形成不同种类的细胞。二、细胞的全能性1.细胞经分裂和分化后，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。2.植物细胞的组织培养：①植物组织培养：胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养基→形成细胞团块eq\o(→,\s\up7(分化))根、茎和叶→新的植株。②结论：高度分化的植物细胞仍然具有全能性。3.核移植（克隆）①非洲爪蟾的核移植实验：将非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞的核移植到去核的卵母细胞细胞中，结果获得了新的个体。②体细胞羊多利的培育：将乳腺细胞的细胞核移植到去去核的卵母细胞细胞中。③结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。三、细胞衰老1.细胞衰老的特征（1）细胞膜：通透性改变，使物质运输功能降低；细胞核：体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深；细胞质：水分减少，细胞萎缩，体积变小。（2）细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。（3）细胞内的色素逐渐沉积，妨碍细胞内物质的交流和传递。2.细胞衰老的原因（1）自由基学说：自由基的本质是异常活泼的带电分子或基团；自由基来源：氧化反应中产生辐射或有害物质入侵；作用机理：攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，攻击磷脂分子，损伤生物膜；攻击DNA，引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降。（2）端粒学说端粒：DNA—蛋白质复合体；端粒位置：染色体两端；作用机理：端粒DNA序列被截短后，端粒内侧的正常DNA序列就会受到损伤。四、细胞衰老与个体衰老的关系单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；多细胞生物：细胞的衰老和个体的衰老是不同步的；个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程；细胞会随着分裂次数的增多而衰老，衰老细胞的细胞核中遗传物质会收缩，一些酶的活性下降，从而影响细胞的生活。细胞衰老是正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。五、细胞死亡1.细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中细胞凋亡是细胞死亡的一种主要方式。2.细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。①个体发育中细胞的程序性死亡。②成熟个体中细胞的自然更新。③被病原体感染细胞的清除。3.细胞坏死：在种种不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断而导致的细胞损伤和死亡。【考点剖析】考点一、细胞的分化例1．如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述不正确的是()A．a过程是有丝分裂，b是细胞分化B．乙和丙的染色体组成相同C．丁与戊因遗传物质不同而发生分化D．甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同【答案】C【解析】甲、乙、丙三个细胞形态一样，故a表示有丝分裂，丁、戊与甲比，细胞形态发生了变化，故b表示细胞分化；乙和丙来自甲的有丝分裂，有丝分裂前后亲子代遗传物质相同，染色体组成相同；乙、丙的遗传物质相同，由细胞分化形成丁、戊的过程中基因选择性表达；由于甲、丁、戊细胞形态不同，故三种细胞基因选择性表达产生的部分蛋白质不同。归纳总结下图是受精卵细胞经分裂、分化形成不同类型细胞的模式图。1.从细胞水平分析细胞分化是细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性变化的过程过程。2.从蛋白质的角度分析不同类型细胞蛋白质的种类不同；从基因的角度看细胞分化是基因选择性表达的结果；从细胞水平看是形成不同种类的细胞。3.就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同细胞中遗传信息的执行情况不同，控制合成的蛋白质不同。细胞分化的实质就是基因的选择性表达。4.细胞的分化具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性①普遍性:是生物界中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.细胞分化的结果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.细胞分化是生物个体发育的基础，使细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。【名师提醒】①细胞分化导致一个个体不同细胞形态和生理功能不同的生理过程是细胞分化。细胞分化使细胞的功能趋向专门化，提高了生物体各项生理功能的执行效率。②一个个体不同的分化细胞遗传物质完全相同。因为这些细胞是通过有丝分裂产生的，有丝分裂的特点是遗传物质平均分配。③高度分化的细胞不能恢复分裂能力。细胞分化是细胞间形态、结构和生理功能产生稳定性差异的过程，具有不可逆性的特点。考点二：细胞的全能性例2．下列生物过程不能体现细胞全能性的是()A．玉米种子萌发长成新植株B．马铃薯根尖细胞培养成脱毒马铃薯苗C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株【答案】A【解析】细胞的全能性是分化的细胞发育成为完整生物个体的能力。玉米种子萌发长成新植株是植物生殖器官的自然生长发育现象，没有体现细胞的全能性。小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，体现的是生殖细胞具有全能性。马铃薯根尖细胞培养成脱毒马铃薯和胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株都体现了体细胞的全能性。【归纳总结】【归纳总结】下图甲利用叶肉细胞培育植株的示意图，乙是通过核移植技术培育克隆猴的示意图。1.甲图所示的过程说明分化的植物细胞具有全能性，原因是分化的植物细胞具有该物种的全部遗传信息。2.乙图所示的过程说明动物体细胞的细胞核具有全能性，原因是动物体细胞的细胞核具有动物发育所需要的全部遗传信息。3.动物细胞和植物细胞全能性的差异。①已分化的动物细胞的细胞核具有全能性,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。【名师提醒】①胡萝卜韧皮部细胞内含有该物种的全部遗传信息。所以，在离体情况下能够表现出全能性。②断尾的小壁虎再次长出新的尾巴不属于全能性。细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，断尾的小壁虎再次长出的是新的尾巴而不是壁虎。③一粒种子萌发为幼苗没有体现细胞的全能性，因为种子本来就是植物的完整幼体，不是一个细胞。考点三：细胞衰老与个体衰老的关系例3．下图为人体某个细胞所经历的生长发育各个阶段示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，A～C表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述正确的是（）A．与①相比，②的表面积/体积比值增大，与外界环境进行物质交换的能力也增强B．⑤与⑥的细胞核内遗传物质相同，细胞内的蛋白质也相同C．虽然⑤⑥已失去分裂能力，但其细胞内的物质合成与分解仍能进行D．细胞的衰老与死亡通常会引起人体的衰老与死亡【答案】C【解析】细胞体积越大，其相对表面积越小，因此与①相比，②的相对表面积减小，与外界环境进行物质交换的能力也降低；⑤与⑥的细胞核内遗传物质相同，但细胞选择表达的基因不同，因此细胞内的蛋白质有所区别；⑤与⑥细胞已经高度分化，不再分裂，但细胞内的物质合成与分解仍能进行；对于多细胞生物而言，细胞的衰老和死亡与人体的衰老和死亡不是一回事。归纳总结1.老年人体内有新细胞的产生，如造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；生长发育时期的儿童体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞。2.细胞的正常衰老有利于有机体的自我更新，是机体健康的必要条件。如人体血液内红细胞的寿命只有120天，全年要更换3次。红细胞的快速更新使血液中始终有足量的新生红细胞来运输氧气。3.细胞异常衰老会威胁人类的健康，如儿童早衰症就是细胞过早衰老导致的一种疾病。考点四：细胞凋亡与细胞坏死例4．最新研究表明，决定细胞“命运”的内因是基因的选择性表达，而外因则取决于细胞对细胞外信号的特异性组合所进行的程序性反应，下图为部分信号决定细胞“命运”的示意图，图中字母分别代表不同的胞外信号，下列有关细胞外信号的说法正确的是()A．只要有胞外信号d和e，细胞就一定会进行分裂B．对于癌细胞而言，细胞外信号a～e可能会持续起作用C．只有细胞外信号f和g能诱导细胞内的基因选择性表达D．由于细胞凋亡无胞外信号作用，可证明细胞凋亡与基因无关【答案】B【解析】由图可知，细胞分裂需要的信号组合为a、b、c、d、e，缺一不可，A项错误；与细胞存活相比，当信号d和e存在时，与细胞分裂有关的基因可以表达，这也属于基因选择性表达的范畴，C项错误；图中只给出了决定细胞“命运”的部分信号，根据教材知识可知，细胞凋亡又称细胞编程性死亡，该过程受遗传物质(基因)控制，D项错误。归纳总结1.细胞凋亡的机理：①过程A体现了生物膜的信息传递功能，说明细胞凋亡有特异性，在特定时期凋亡特定细胞。②过程B显示凋亡信号是通过激活凋亡相关基因，并引起凋亡相关基因执行才引起细胞凋亡的。因此，从过程B中可以看出细胞凋亡是相关基因选择性表达的结果。③过程C中凋亡小体被吞噬消化，此过程需要溶酶体(细胞器)的参与。2.细胞衰老与细胞凋亡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受到由遗传机制决定的程序性调控基因决定的细胞自动结束生命的正常死亡3.细胞凋亡与细胞坏死①细胞凋亡时的形态特征包括：细胞变成圆球状、细胞外膜鼓起成腔泡，细胞核膜和细胞的一些内部结构破裂，细胞核内的染色体DNA被酶切成断片；当细胞破裂成碎片之前细胞膜不破裂，引起细胞内容物不泄漏出来，不引起炎症反应；细胞碎片被周围的活细胞吞噬。

②细胞坏死是细胞受到急性损伤而出现的、病理性的死亡，表现为：细胞胀大，释放出大量内含物，引起炎症；坏死细胞最终被巨噬细胞清除。【过关检测】1．（2023·湖南·统考高考真题）基因Bax和Bd-2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达，研究其对细胞凋亡的影响，结果如图所示。下列叙述错误的是（

）

A．细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控B．TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡C．TRPM7基因可能通过促进Bcl-2基因的表达来抑制细胞凋亡D．可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症2．（2022·福建·统考高考真题）我国科研人员在航天器微重力环境下对多能干细胞的分化进行了研究，发现与正常重力相比，多能干细胞在微重力环境下加速分化为功能健全的心肌细胞。下列叙述错误的是（

）A．微重力环境下多能干细胞和心肌细胞具有相同的细胞周期B．微重力环境下进行人体细胞的体外培养需定期更换培养液C．多能干细胞在分化过程中蛋白质种类和数量发生了改变D．该研究有助于了解微重力对细胞生命活动的影响3．（2023·山东·高考真题）研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是（

）A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化4．（2023·福建龙岩·上杭一中校考模拟预测）动物细胞中受损细胞器被内质网包裹后形成自噬体，与溶酶体融合后被降解为小分子物质，这一现象称为细胞自噬。在鼻咽癌细胞中抑癌基因NOR1的启动子呈高度甲基化状态，NOR1蛋白含量低，而用DNA甲基化抑制剂处理后的鼻咽癌细胞，NOR1基因的表达得到恢复，自噬体囊泡难以形成，癌细胞增殖受到抑制，下列叙述不正确的是（）A．细胞自噬在细胞废物清除、结构重建、生长发育中发挥着重要作用B．细胞自噬受相关基因调控，自噬过强时会引起细胞凋亡C．鼻咽细胞癌变后，NOR1基因转录受到抑制，自噬作用减弱D．癌细胞可借助细胞自噬作用对抗营养缺乏造成的不利影响5．（2023·江苏扬州·统考三模）当细菌、病毒等进入人体时，免疫系统会调动白细胞和某些化学物质进行保护，这种反应通常被称为发炎。天然抗氧化剂多酚存在于各种果蔬、茶叶中，有助于减少体内导致炎症发生的氧化应激，从而保护人体健康。下列叙述错误的是（

）A．当细菌、病毒等进入人体时，首先会破坏非特异性免疫能力B．免疫调节过程中产生的免疫活性物质只能来自免疫细胞C．多酚能清除体内自由基，阻断氧化反应，可以提升人体免疫力D．炎症肿胀期进行治疗时一般不宜首选糖皮质激素进行治疗6．（2022·山东·高考真题）某种干细胞中，进入细胞核的蛋白APOE可作用于细胞核骨架和异染色质蛋白，诱导这些蛋白发生自噬性降解，影响异染色质上的基因的表达，促进该种干细胞的衰老。下列说法错误的是（

）A．细胞核中的APOE可改变细胞核的形态B．敲除APOE基因可延缓该种干细胞的衰老C．异染色质蛋白在细胞核内发生自噬性降解D．异染色质蛋白的自噬性降解产物可被再利用7．（2022·湖南·高考真题）“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂。借问酒家何处有，牧童遥指杏花村。”徜徉古诗意境，思考科学问题。下列观点错误的是（）A．纷纷细雨能为杏树开花提供必需的水分B．杏树开花体现了植物生长发育的季节周期性C．花开花落与细胞生长和细胞凋亡相关联D．“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸8．（2022·浙江·高考真题）下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是（）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9．（2022·浙江·高考真题）在某些因素诱导下，人体造血干细胞能在体外培养成神经细胞和肝细胞。此过程主要涉及细胞的（

）A．分裂与分化 B．分化与癌变 C．癌变与衰老 D．衰老与分裂10．（2021·辽宁·高考真题）被子植物的无融合生殖是指卵细胞、助细胞和珠心胞等直接发育成胚的现象。助细胞与卵细胞染色体组成相同，珠心细胞是植物的体细胞。下列有关某二倍体被子植物无融合生殖的叙述，错误的是（）A．由无融合生殖产生的植株有的是高度不育的B．由卵细胞直接发育成完整个体体现了植物细胞的全能性C．由助细胞无融合生殖产生的个体保持了亲本的全部遗传特性D．由珠心细胞无融合生殖产生的植株体细胞中有两个染色体组11．（2021·北京·高考真题）为研究毒品海洛因的危害，将受孕7天的大鼠按下表随机分组进行实验，结果如下。

处理检测项目对照组连续9天给予海洛因低剂量组中剂量组高剂量组活胚胎数/胚胎总数（%）100766555脑畸形胚胎数/活胚胎数（%）0335579脑中促凋亡蛋白Bax含量（ug·L-l）6．77．510．012．5以下分析不合理的是（）A．低剂量海洛因即可严重影响胚胎的正常发育B．海洛因促进Bax含量提高会导致脑细胞凋亡C．对照组胚胎的发育过程中不会出现细胞凋亡D．结果提示孕妇吸毒有造成子女智力障碍的风险12．（2021·山东·高考真题）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（

）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13．（2021·广东·高考真题）研究表明，激活某种蛋白激酶PKR，可诱导被病毒感染的细胞发生凋亡。下列叙述正确的是（

）A．上述病毒感染的细胞凋亡后其功能可恢复B．上述病毒感染细胞的凋亡不是程序性死亡C．上述病毒感染细胞的凋亡过程不受基因控制D．PKR激活剂可作为潜在的抗病毒药物加以研究14．（2021·河北·高考真题）关于细胞生命历程的叙述，错误的是（

）A．细胞凋亡过程中不需要新合成蛋白质B．清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老C．紫外线照射导致的DNA损伤是皮肤癌发生的原因之一D．已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性15．（2020·海南·高考真题）下列关于人体造血干细胞的叙述，错误的是（

）A．造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度高B．造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟C．造血干细胞可不断增殖和分化，捐献造血干细胞不影响人体健康D．造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段16．（2020·海南·高考真题）下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是（

）A．细胞分裂和分化均可增加细胞数量B．细胞分化只发生在胚胎时期C．细胞衰老时，细胞膜的选择透过性功能提高D．细胞凋亡过程中既有新蛋白质的合成，又有蛋白质的水解17．（2020·江苏·高考真题）下列关于细胞生命活动的叙述，正确的是（

）A．高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖B．癌变细胞内发生变异的基因都不再表达C．正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老D．凋亡细胞内有活跃的基因表达，主动引导走向坏死18．（2019·天津·高考真题）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19．（2019·全国·高考真题）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20．（2009·天津·高考真题）下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析，不正确的是A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能B．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程D．凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用21．（2014·山东·高考真题）神经系统正常发育过程中神经细胞数量的调节机制如图所示。下列说法正确的是A．细胞程序性死亡不利于神经系统正常发育B．生存因子影响了神经细胞的基因表达C．神经细胞与靶细胞间通过电信号传递信息D．死亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫22．（2012·山东·高考真题）细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是A．细胞普遍衰老会导致个体衰老B．效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡C．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞凋亡D．衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录23．（2016·全国·高考真题）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24．（2013·四川·高考真题）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25．（2019·浙江·高考真题）人体细胞凋亡和衰老是细胞生命活动的必然规律。下列叙述正确的是()A．细胞凋亡仅发生在衰老细胞中 B．细胞凋亡由机械损伤引发C．衰老细胞中所有酶的活性降低 D．衰老细胞的需氧呼吸变慢26．（2018·全国·高考真题）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27．（2018·江苏·高考真题，多选）人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞（MSC），下图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述错误的是（）A．组织细胞中的DNA和RNA与MSC中的相同B．MSC不断增殖分化，所以比组织细胞更易衰老C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞开始凋亡D．不同诱导因素使MSC分化形成不同类型的细胞二、非选择题28．（2023·广东·统考高考真题）放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA，可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。

回答下列问题：(1)放射刺激心肌细胞产生的_________会攻击生物膜的磷脂分子，导致放射性心肌损伤。(2)前体mRNA是通过_________酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对_________的竞争性结合，调节基因表达。(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡，其可能的原因是_________。(4)根据以上信息，除了减少miRNA的表达之外，试提出一个治疗放射性心脏损伤的新思路_________。29．（2023·浙江·统考模拟预测）干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞，图1表示胚胎干细胞分裂过程中的一个细胞周期，图2为人体中胚胎干细胞分化出各种组织细胞的示意图。回答下列问题：

(1)胚胎干细胞增殖过程中，一个完整的细胞周期可用表示______（填“a→a”或“d→d”或“d→a”），核DNA和染色体数的倍增分别发生在细胞周期的_________期和_________期。(2)_________是细胞内维持正常细胞周期所必需的基因，癌变往往与该基因的激活有关。(3)不同干细胞的分化潜能是不同的，受精卵是全能干细胞，胚胎干细胞是_________，它的分化能力仅次于受精卵。(4)图2中肌肉细胞、骨细胞和神经细胞等形态、结构、功能不同的根本原因是_________。30．（2023·北京大兴·校考三模）学习以下材料，完成（1）~（5）题。细胞周期阻滞，细胞是否会走向衰老细胞的生命历程都要经过生长、增殖、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除，同时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成，以弥补衰老死亡的细胞。细胞周期阻滞是细胞衰老最基本和最显著的特征，因此一些科学家将细胞衰老定义为DNA损伤和其他应激引起的不可逆的细胞周期阻滞。然而，这一定义并不完善，例如，在年轻的有机体中，神经元和心肌细胞虽然处在不可逆的停滞状态，但它们并不衰老，经有丝分裂产生的子细胞可以是年轻的，也可以是衰老的。科学家假设：细胞周期阻滞而不抑制细胞的生长将会导致细胞衰老，即抑制细胞生长可以阻止细胞衰老。为验证该假设，科研人员利用动物血清（含有生长因子）和HT-p21细胞系（细胞合成的p21蛋白具有细胞周期阻滞的作用）进行了如下实验。将HT-p21细胞分为四组，实验处理分别为：（A）10%血清（serum），（B）10%血清+IPTG（可诱导p21蛋白合成），（C）无血清+IPTG，（D）无血清（血清饥饿）。培养一段时间后，实验结果如图1。

结果表明，在有无血清的情况下，IPTG均可通过诱导p21蛋白合成，导致细胞周期阻滞。利用显微镜观察四组细胞形态时发现，B组的细胞肥大而扁平（细胞肥大是细胞衰老的标志），有明显的核仁，而其余三组细胞形态正常。将B组细胞放入不含IPTG，添加10%血清的培养基中继续培养，结果大多数细胞保持衰老状态；然而在去除IPTG后，C组细胞能够恢复正常表型。由此得出结论：在IPTG存在下，血清中生长因子是引起细胞衰老的必要条件。后续研究发现，D组的HT-p21细胞和人体正常细胞如成纤维细胞，经血清饥饿处理后都会处于静止状态（细胞不生长也不分裂），这与细胞周期蛋白D1水平低、TOR（生长因子可通过激活TOR通路促进细胞生长）活性低等有关。在培养基中添加血清和低浓度阿霉素（DOX，一种抗肿瘤抗生素，可抑制RNA和DNA的合成）后，细胞中TOR活性升高，开始走向衰老。总之，当TOR通路被激活，p21蛋白阻断细胞周期时，细胞就会发生衰老。（见图2）细胞衰老和个体衰老都是生物体的正常生命现象。TOR通路失活可能会延长生物体的寿命。事实上，胰岛素/TOR通路失活增加了从酵母到小鼠不同物种的寿命。TOR通路与许多年龄相关疾病有关，如动脉粥样硬化、高血压、心脏肥大、骨质疏松症、Ⅱ型糖尿病、肥胖、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症、听力损失、良性和恶性肿瘤等。因此，药物抑制这一通路可以延缓甚至预防这些疾病。(1)细胞衰老死亡与___________的动态平衡是维持机体正常生命活动的基础。与正常细胞相比，衰老细胞的形态结构发生了变化，这些变化包括本文提到的______________及教材中的_____________（各写出两点）。(2)往动物细胞培养基中添加动物血清的目的是________________。动物细胞还需要放入___________培养箱中进行培养。(3)有人认为细胞衰老就是细胞生长停滞