2020-2021年高考生物一轮复习知识点讲解专题4-2 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

2020-2021年高考生物一轮复习知识点讲解专题4-2 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变

‎2020-2021年高考生物一轮复习知识点讲解专题4-2 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变 ‎【考情分析】‎ ‎1.细胞的分化(Ⅱ)。‎ ‎2.细胞的全能性(Ⅱ)。‎ ‎3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ)。‎ ‎4.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)。‎ ‎【重点知识梳理】‎ 知识点一 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 ‎①普遍性：多细胞生物普遍具有。‎ ‎②持久性：贯穿于生物体整个生命进程中。‎ ‎③稳定性：已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。‎ ‎④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 ‎ 在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达，转录出不同的mRNA，控制合成不同的蛋白质。‎ ‎ (4)意义 ‎【特别提醒】细胞分化的三个关键 ‎(1)细胞分化的标志 ‎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。‎ ‎(2)分化细胞表达的基因 ‎①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。‎ ‎②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”‎ ‎①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。‎ ‎②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 ‎(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。‎ ‎(2)分析下列实例所依据的原理(连线)‎ ‎①组织培养植物个体　a．细胞具有全能性 ‎②克隆羊“多利” b．细胞核具有全能性 ‎③干细胞 c．细胞增殖分化 ‎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 知识点二 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 ‎①单细胞生物的细胞衰老或死亡是(填“是”或“不是”)个体的衰老或死亡。‎ ‎②多细胞生物个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。‎ ‎(2)细胞衰老的特征 ‎①代谢变化 ‎②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 ‎①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。‎ ‎②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 ‎①无限增殖。‎ ‎②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。‎ ‎③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。‎ ‎④细胞的接触抑制丧失。‎ ‎(3)癌变机理 ‎①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。‎ ‎②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。‎ ‎③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5～6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。‎ ‎【典型题分析】‎ 高频考点一 细胞分化的过程 ‎【例1】（2019·浙江4月选考）同一个体的神经细胞与巨噬细胞的功能不同。下列关于这两种细胞的叙述，错误的是 A．不会脱分化到受精卵的状态 B．细胞核中的染色体数目相同 C．功能不同是由于发生了细胞分化 D．功能差异是在减数分裂过程中形成的 ‎【答案】D ‎【解析】神经细胞和巨噬细胞均为动物细胞，而动物细胞目前无法完成脱分化的过程，故不会脱分化到受精卵状态，A选项正确；同一个体中的神经细胞和巨噬细胞拥有完全相同的遗传物质，只是由于选择性表达的部分不同而形成了不同结构和功能的细胞，所以它们的染色体数相同，B选项正确；功能不同是由于细胞中的遗传物质发生了选择性表达，即分化，C选项正确；功能的差异是由于基因的选择性表达，即在转录的过程中形成的，且神经细胞和巨噬细胞不会进行减数分裂，D选项错误。故错误的选项选择D。‎ ‎【方法技巧】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。　 ‎ ‎【变式探究】 (2018·江苏卷)人体骨髓中存在少量属于多能干细胞的间充质干细胞(MSC)，如图为MSC分裂、分化成多种组织细胞的示意图，下列叙述正确的是(　　)‎ 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 ‎【答案】D ‎【解析】组织细胞是高度分化的细胞，由于分化的实质是基因的选择性表达，所以干细胞与其分化成的组织细胞的DNA相同，而RNA不完全相同，A错误；MSC属于干细胞，分化程度低，分裂能力强，而组织细胞是高度分化的细胞、成熟的细胞，所以组织细胞更容易衰老，B错误；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，细胞凋亡过程中与凋亡相关的基因表达，C错误；在培养MSC(多能干细胞)时，向培养液中加入分化诱导因子，如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，可以诱导细胞向不同类型的组织细胞分化，D正确。‎ ‎【变式探究】 (2020·河北石家庄质检)同一生物体内，不同组织中的细胞在形态上存在一定的差异，下列关于这些细胞说法，错误的是(　　)‎ A．通常情况下，这些不同形态的细胞中的核遗传物质是相同的 B．遗传信息的执行情况不同导致了细胞形态的不同 C．每种细胞具有的特定形态与其执行特定功能相适应 D．不同细胞间形态的差异是在细胞分裂完成时产生的 ‎【答案】D ‎【解析】除了哺乳动物成熟的红细胞等一些特殊细胞外，同一生物体内不同形态的细胞中，核遗传物质是相同的，A项正确；遗传信息的执行情况不同即基因的选择性表达，基因的选择性表达导致细胞分化，细胞分化使得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，B项正确；生物的形态结构是与其功能相适应的，C项正确；细胞分裂只是使细胞数目增加。不同细胞间形态的差异是在细胞分裂后经细胞分化形成的，D项错误。‎ 高频考点二 干细胞的特征及应用 ‎【例2】（2020·浙江卷）高等动物胚胎干细胞分裂过程中，发生在同一时期的是（ ）‎ A. 核糖体的增生和环沟的形成 B. 染色体的出现和纺锤体的出现 C. 染色单体的形成和着丝粒的分裂 D. 中心体的复制和染色体组数的加倍 ‎【答案】B ‎【解析】核糖体的增生发生在分裂间期的G1期，环沟的形成发生在有丝分裂末期，A错误；染色体和纺锤体的出现均发生在有丝分裂前期，B正确；染色单体的形成在分裂间期，着丝粒的分裂在有丝分裂后期，C错误；中心体的复制在分裂间期的G2期，染色体组的加倍发生在有丝分裂后期着丝粒分裂后，D错误。故选B。‎ ‎【变式探究】（2018全国Ⅲ卷，2）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】成熟个体中的细胞增殖过程中，间期DNA复制和蛋白质合成需要消耗能量，分裂期纺锤丝牵引染色体运动需要消耗能量，A错误；细胞的核膜、内质网和细胞膜中都属于生物膜，主要由磷脂和蛋白质组成，都含有磷元素，B正确；两个相邻细跑的细胞膜直接接触，信息从一个细胞传递给另一个细胞，C正确；哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞，属于细胞分化，细胞分化一般不可逆，D正确。 ‎ ‎【变式探究】细胞分裂与细胞分化的区别和联系 项目 细胞分裂 细胞分化 区别 使细胞数目增多 使细胞种类增多 细胞种类不变 细胞数目不变 联系 细胞分裂是细胞分化的基础 ‎【变式探究】(2020·河北衡水中学高三模拟)下图表示人体造血干细胞在离体条件下，经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．该图说明造血干细胞具有全能性 B．图中各细胞的遗传信息的执行情况相同 C．①过程可发生遗传信息从DNA→DNA的传递 D．②过程的实质是基因数量的变化 ‎【答案】C ‎【解析】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，图示内容仅得到肝细胞和神经细胞，没有得到个体，因而没有体现细胞的全能性，A错误；细胞分化的实质是细胞内基因的选择性表达，B错误；①过程是细胞增殖，可发生遗传信息从DNA→DNA的传递，C正确；②过程是细胞分化，实质是基因的选择性表达，其基因种类和数量不变，mRNA和蛋白质的种类和数量发生变化，D错误。‎ 高频考点三 考查细胞的全能性 ‎【例3】(2020·山西忻州模拟)下列关于细胞全能性的叙述，正确的是 (　　)‎ A．水稻的正常体细胞及其卵细胞均具有全能性 B．细胞的全能性是指细胞具有全面的生理功能 C．玉米种子萌发长成新植株能体现细胞全能性 D．造血干细胞形成各种血细胞能体现细胞全能性 ‎【答案】A　‎ ‎【解析】水稻正常的体细胞及其卵细胞均含有本物种全套的遗传物质，均具有全能性；细胞的全能性是指高度分化的细胞仍然具有发育为完整个体的潜能；玉米种子萌发长成新植株是正常发育的结果，不能体现细胞的全能性；造血干细胞形成各种血细胞，没有形成完整的个体，该过程不能体现细胞全能性。‎ ‎【变式探究】(2020·山东威海质检)下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　)‎ A．植物成熟的体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性 B．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高 C．克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性 D．愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性 ‎【答案】A　‎ ‎【解析】植物成熟的体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性，A正确；卵细胞已经分化了，B错误；克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；细胞全能性以细胞形成个体为标志，故愈伤组织的形成不能说明离体分化的植物细胞具有全能性，D错误。‎ 高频考点四 细胞衰老与凋亡 ‎【例4】（2020·江苏卷）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 ‎【答案】C ‎【解析】高度分化的细胞能执行特定的功能，但也可能继续分裂增殖，如性原细胞能进行有丝分裂和减数分裂，A错误；癌变细胞是由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形成，发生突变的基因仍能表达，B错误；正常组织细胞在体外长时间培养，细胞分裂达到一定次数后一般都会走向衰老，C正确；细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡，细胞坏死与细胞凋亡不同，它是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，D错误。故选C。‎ ‎【变式探究】(2019·高考全国卷Ⅰ)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 ‎【答案】B ‎【解析】胎儿手的发育过程中发生细胞凋亡，才会形成成形手指，A错误；小肠上皮细胞自然更新过程中存在细胞凋亡，B正确；清除被病原体感染的细胞的过程属于细胞凋亡，C错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，不同于细胞坏死，D错误。‎ ‎【方法技巧】“两看法”区分细胞凋亡与细胞坏死 ‎(1)从方式看 ‎(2)从结果看　 ‎ ‎【变式探究】 (2020·山东潍坊检测)下列关于人体衰老细胞的叙述，错误的是(　　)‎ A．衰老的细胞染色质收缩，会影响DNA的复制和转录 B．衰老的红细胞细胞核体积变大，物质运输功能降低 C．衰老细胞内酪氨酸酶活性降低，使老年人头发变白 D．衰老细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积变小 ‎【答案】B　‎ ‎【解析】衰老的细胞染色质收缩，DNA的复制和转录受影响，A项正确；人体成熟的红细胞无细胞核，B项错误；衰老细胞内酪氨酸酶的活性降低，黑色素不能合成，人的头发变白，C项正确；衰老细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，D项正确。‎ 高频考点五 癌变机理及癌症的预防与治疗 ‎【例5】(2018·高考全国卷Ⅱ)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5～6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。‎ ‎【举一反三】（2019·江苏卷，2）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 ‎【答案】D ‎【解析】细胞分裂间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，其中基因控制蛋白质的合成过程属于基因的表达，A正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，B 正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞编程序死亡的过程，是由程序性死亡相关的基因的表达所启动的，C正确；细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，其中原癌基因的突变属于显性突变，而抑癌基因的突变属于隐性突变，D错误。‎ 高频考点六 细胞生命历程的综合考查 ‎【例6】 (2019·江苏高考)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 ‎【答案】D　‎ ‎【解析】细胞分裂间期会发生DNA的复制和有关蛋白质的合成(基因表达)，A正确；细胞分化需要通过基因的选择性表达来实现，B正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，其受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，即细胞凋亡由程序性死亡相关基因的表达所启动，C正确；细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生突变，并不单纯指发生显性突变，D错误。‎ ‎【变式探究】(2020·广东省深圳一模)下列关于细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)‎ A．干细胞均是未经分化的具有分裂能力的细胞 B．神经干细胞发育成神经细胞体现了细胞的全能性 C．神经细胞被病毒侵染后裂解死亡，属于细胞凋亡 D．细胞分裂、分化、癌变过程中均有核糖核酸的种类和数量的变化 ‎【答案】D　‎ ‎【解析】干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞，不同干细胞的分化程度是不同的，A错误；神经干细胞发育成神经细胞没有体现细胞的全能性，B错误；神经细胞被病毒侵染后裂解死亡，属于细胞坏死，C错误；细胞分裂、分化离不开基因的表达，会有mRNA的种类和数量的变化，细胞癌变是原癌基因与抑癌基因发生突变所致，也与基因表达密切相关，因此癌变过程中既有DNA的种类和数量的变化，又有mRNA的种类和数量的变化，D正确。‎