
1.說明在個體發(fā)育過程中,細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)生特異性的分化,形成了復雜的多細胞生物體2.描述在正常情況下,細胞衰老和死亡是一種自然的生理過程
考點1 細胞的分化與細胞的全能性
1.細胞分化只發(fā)生于個體發(fā)育的胚胎時期。 ( )2.細胞的高度分化改變了物種的遺傳信息。 ( )3.細胞的分化程度越高,全能性越強。( )
提示 細胞分化發(fā)生在生物體發(fā)育的各個時期。
提示 細胞分化的本質(zhì)是遺傳信息的選擇性表達, 沒有改變遺傳信息。
提示 隨著細胞分化的進行,細胞的全能性下降。
4.將胚胎干細胞培養(yǎng)形成血管,體現(xiàn)了動物細胞具有全能性。( )5.高度分化的成熟葉肉細胞不具備發(fā)育成完整植株的潛能。( )6.干細胞能夠進行不對稱分裂,一個仍然為干細胞,另一個會變成許多各式各樣的體細胞。 ( )
提示 由干細胞培育成血管,但沒有形成完整個體,因此不能體現(xiàn)動物細胞的全能性。
提示 高度分化的植物細胞仍然具有全能性。
一、細胞分化1.概念:細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生持久的、差異性變化的過程。2.特點(1)細胞分化是一種持久性的變化。(2)一般來說,分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(3)細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象。3.意義(1)是生物個體發(fā)育的基礎。(2)使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)iT化,有利于提高各種生理功能的效率。4.原因:細胞分化是細胞中的基因選擇性表達的結(jié)果,即在個體發(fā)育過程中,不同種類的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。
三、干細胞1.含義:一類可以分化成各種細胞的未分化細胞。2.不同干細胞的分化潛能不同(1)受精卵為全能干細胞,能產(chǎn)生生物體所需的所有類型的細胞。(2)胚胎干細胞是多能干細胞,分化能力僅次于受精卵,可以發(fā)育成除部分胎盤以外的所有成體組織。(3)造血干細胞是單能干細胞,能通過增殖和分化不斷產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板等。
考向1 細胞分化的本質(zhì)
典例1(2023浙江溫州期末)植物根尖各種細胞都是由分生區(qū)細胞分化形成的,在此過程中不變的是( )A.細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)B.細胞器的種類和數(shù)量C.全能性的表達能力D.細胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)
解析 細胞分化的結(jié)果是細胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)都會發(fā)生一定的變化,A項錯誤;細胞分化為不同類型的細胞,由于生理功能有差異,所以細胞器的種類和數(shù)量也會有差異,例如骨骼肌細胞中線粒體較多,根尖細胞中沒有葉綠體等,B項錯誤;一般來說,細胞的分化程度越高,全能性越低,C項錯誤;細胞分化的本質(zhì)是基因組在時間和空間上的選擇性表達,遺傳物質(zhì)并未改變,D項正確。
考向2 細胞的全能性及核移植操作
典例2(2021浙江6月選考)將蝌蚪腸細胞的細胞核移植到去核的蛙卵中,形成重建的“合子”。有些“合子”發(fā)育成正常的蝌蚪,而單獨培養(yǎng)腸細胞卻不能發(fā)育成蝌蚪。下列敘述錯誤的是( )A.腸細胞不能表達全能性是受某些物質(zhì)的限制B.“合子”第一次分裂后形成的細胞已失去全能性C.“合子”發(fā)育成正常蝌蚪的過程中伴隨著細胞分化D.細胞核具有全能性是由于其含有該物種的全套基因
解析 腸細胞屬于分化的細胞,細胞分化會表達某些調(diào)節(jié)蛋白,抑制細胞全能性表達,A項正確;“合子”第一次分裂后形成的細胞具有全能性,一般而言,“合子”第1~2次分裂產(chǎn)生的2~4個細胞均具有全能性,B項錯誤;“合子”發(fā)育成個體過程中,伴隨著細胞分化,C項正確;細胞核具有全能性的原因是細胞核具有該物種發(fā)育的全套遺傳信息,D項正確。
考向3 干細胞的培養(yǎng)與應用
典例3(2022浙江7月學考)人體內(nèi)的各種血細胞均起源于造血干細胞,造血干細胞增殖失控、分化障礙等會引發(fā)白血病。骨髓移植是目前治療白血病的有效方法,原因是植入的造血干細胞可在患者體內(nèi)( )A.迅速發(fā)生衰老并凋亡B.癌變成無限增殖的細胞C.不斷長大成為巨型細胞D.增殖并分化出各種血細胞
解析 分析題意可知,造血干細胞增殖失控、分化障礙等會引發(fā)白血病,而人體內(nèi)的各種血細胞均起源于造血干細胞,故植入的造血干細胞可在患者體內(nèi)增殖并分化出各種血細胞,能夠正常執(zhí)行功能,從而治療白血病。
考點2 細胞的癌變、衰老及凋亡
1.衰老的生物體中,細胞都處于衰老狀態(tài)。 ( )2.細胞凋亡有助于機體維持自身的穩(wěn)定。 ( )3.能夠連續(xù)分裂的細胞就是癌細胞。( )
提示 衰老的生物體中,并不是所有細胞都處于衰老狀態(tài),如造血干細胞。
提示 部分具有細胞周期的正常細胞也具有一定的連續(xù)分裂能力,如干細胞。
4.細胞凋亡是各種不利因素引起的細胞死亡。 ( )5.癌變的內(nèi)因主要是原癌基因與抑癌基因發(fā)生突變。( )6.癌細胞表面的粘連蛋白減少或缺失使癌細胞具有無限分裂能力。( )
提示 細胞凋亡是由基因決定的編程性死亡,而由不利因素引起的細胞死亡屬于細胞壞死。
提示 癌細胞表面的粘連蛋白減少或缺失使癌細胞具有轉(zhuǎn)移能力。
二、細胞的衰老與死亡1.細胞衰老的特征(1)細胞衰老的含義指生物個體發(fā)育成熟后,隨著年齡的增加,機能減退,內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性下降,趨向死亡的不可逆現(xiàn)象。(2)衰老細胞的主要特征①細胞膜的流動性降低;②細胞質(zhì)色素積累、空泡形成;③細胞核體積增大,染色加深,核膜內(nèi)陷,染色體凝聚、破碎、溶解;④DNA的功能受限制,RNA含量降低;⑤蛋白質(zhì)合成下降,酶的活性降低;⑥線粒體數(shù)量減少,體積增大;⑦呼吸變慢等。
2.細胞衰老的原因:細胞衰老是各種細胞成分在受到內(nèi)、外環(huán)境的損傷作用后,因缺乏完善的修復,使遺傳物質(zhì)的“差錯”積累所致。3.細胞衰老與個體衰老的關系
4.細胞的死亡(1)概念:由某種基因引發(fā),嚴格受到基因調(diào)控的死亡,是細胞發(fā)育的必然步驟。(2)細胞凋亡的特征①染色質(zhì)聚集、分塊、位于核膜上;②胞質(zhì)凝縮;③DNA被有規(guī)律地降解為大小不同的片段,最后核斷裂,細胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體;④凋亡小體被鄰近細胞吞噬、消化。(3)細胞凋亡的實例蝌蚪尾和鰓的消失,人神經(jīng)細胞數(shù)量的調(diào)整,植物胚發(fā)育過程中胚柄的退化。
考向1 細胞的衰老與凋亡特征
典例1(2022浙江6月選考)下列關于細胞衰老和凋亡的敘述,正確的是( )A.細胞凋亡是受基因調(diào)控的B.細胞凋亡僅發(fā)生于胚胎發(fā)育過程中C.人體各組織細胞的衰老總是同步的D.細胞的呼吸速率隨細胞衰老而不斷增大
解析 細胞凋亡是由基因決定的細胞編程性死亡的過程,A項正確;細胞凋亡貫穿于生物體生長發(fā)育的整個生命歷程,B項錯誤;人體生長發(fā)育的不同時期均有細胞的衰老,C項錯誤;細胞衰老時呼吸速率減慢,新陳代謝減慢,D項錯誤。
能力提升準確理解細胞衰老與凋亡 (1)多細胞生物個體衰老與細胞衰老并不總是同步的,在幼年個體中有衰老的細胞,老年個體中有新產(chǎn)生的細胞,但細胞總體衰老會導致個體的衰老。 (2)一般而言,細胞衰老過程中,細胞核的體積增大,但是一些特殊細胞,如哺乳動物紅細胞衰老過程中不會出現(xiàn)上述現(xiàn)象,因為其不具有細胞核。
(3)細胞衰老過程中,多種酶的活性降低,但不是所有酶的活性降低。(4)細胞凋亡與細胞分裂、分化一樣,是一種最基本的生命現(xiàn)象,是機體正常發(fā)育的基礎。(5)細胞凋亡不只發(fā)生在個體發(fā)育的胚胎時期,而是貫穿于生物體的整個生長發(fā)育過程。
考向2 癌變的原因及特征
典例2(2023浙江東陽模擬)下列有關癌癥的認識正確的是( )A.二手煙不會引發(fā)癌癥B.癌癥的發(fā)生往往是多個基因突變累積的結(jié)果C.癌細胞的染色體數(shù)相同D.霉變食物中黃曲霉毒素屬于生物致癌因子
解析 二手煙會引發(fā)基因突變,進而引發(fā)癌癥,A項錯誤;癌癥的發(fā)生往往是多個基因突變累積的結(jié)果,與原癌基因的激活和抑癌基因功能的喪失有關,B項正確;癌細胞可進行分裂,染色體數(shù)目在不同分裂時期可能不同,C項錯誤;霉變食物中黃曲霉素屬于化學致癌因子,D項錯誤。
典例3(2023浙江杭州三地第二次聯(lián)考)科研人員通過對缺少H蛋白的癌細胞進行研究,發(fā)現(xiàn)其染色體在一些關鍵位置處于展開狀態(tài),激活了一系列基因,使癌細胞“永生”,癌細胞因此持續(xù)分裂。下列相關敘述錯誤的是( )A.腫瘤的發(fā)生可能與某些染色體解螺旋有關B.癌細胞表面粘連蛋白減少使其易無限增殖C.在癌細胞中H蛋白基因可能處于關閉狀態(tài)D.能提高癌細胞H蛋白合成的藥物有助于攻克癌癥
解析 根據(jù)題意可知,缺少H蛋白的癌細胞的染色體在一些關鍵位置處于展開狀態(tài),因此腫瘤的發(fā)生可能與染色體解螺旋有關,A項正確;癌變細胞表面發(fā)生變化,細胞膜上的粘連蛋白等物質(zhì)減少,導致細胞易分散轉(zhuǎn)移,但這不是癌細胞無限增殖的原因,根據(jù)題意可知,癌細胞是由于激活了一系列基因,使癌細胞“永生”,因此癌細胞無限增殖與基因表達調(diào)控有關,B項錯誤;題干中提出,癌細胞中缺少H蛋白,在癌細胞中H蛋白基因可能處于關閉狀態(tài),C項正確;腫瘤細胞缺少H蛋白,故提高癌細胞H蛋白合成的藥物有助于攻克癌癥,D項正確。
重難微專題3 細胞的生命歷程及機理分析
突破1 細胞生命歷程綜合分析
能力強化細胞生命歷程各過程比較分析
典例1(2023浙江紹興期末)下列關于細胞生命歷程的說法,正確的是( )A.細胞衰老過程中,有些酶活性降低,細胞內(nèi)水分減少,細胞核體積減小,細胞代謝減弱B.分化過程中細胞的數(shù)量和種類都增加,但是遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變C.已經(jīng)有科學家用胚胎干細胞成功誘導得到大腦,利用的原理是細胞的全能性D.細胞凋亡是一種嚴格受基因調(diào)控的死亡,屬于正常的生理性變化
解析 衰老細胞內(nèi)水分減少,體積變小,但細胞核體積增大,A項錯誤;細胞分化是基因的選擇性表達導致蛋白質(zhì)種類發(fā)生變化,遺傳物質(zhì)不變,分化的結(jié)果是細胞的種類增加,但不會導致細胞數(shù)量增加,B項錯誤;已經(jīng)有科學家用胚胎干細胞成功誘導得到大腦,大腦是器官,不是個體,所以該過程不能體現(xiàn)細胞的全能性,只是利用了細胞增殖和分化的原理,C項錯誤;細胞凋亡是基因決定的細胞死亡過程,屬于正常的生理性變化,D項正確。
突破2 細胞命運重編程(如多能干細胞誘導)及再分化研究
能力強化誘導多能干細胞(iPSCs)具備類似于胚胎干細胞的無限自我更新能力和多胚層分化潛能,被廣泛應用于疾病建模、藥物開發(fā)和再生醫(yī)學。目前重編程主要指兩個過程:其一,分化的細胞逆轉(zhuǎn)恢復到全能性狀態(tài)的過程;其二,從一種分化細胞轉(zhuǎn)化為另一種分化細胞的過程。
典例2(2023浙江杭州富陽月考)2019年7月,科學家從一位幾乎失明的女性體內(nèi)獲取高度分化的體細胞,將其誘導為iPS細胞(類似胚胎干細胞),然后繼續(xù)培養(yǎng)iPS細胞獲得角膜組織,移植到這位女性的左眼上,患者術后視力恢復到可閱讀書籍的程度。下列敘述不正確的是( )A.iPS細胞的全能性高于高度分化的體細胞B.iPS細胞與高度分化的體細胞遺傳信息不同C.培養(yǎng)iPS細胞獲得角膜組織經(jīng)過了細胞分化過程D.iPS細胞有望解決器官移植供體短缺等問題
解析 iPS細胞類似于胚胎干細胞,可見其全能性高于高度分化的體細胞,A項正確;獲取iPS細胞過程中細胞的遺傳物質(zhì)不改變,iPS細胞與高度分化的體細胞遺傳信息相同,B項錯誤;培養(yǎng)iPS細胞獲得角膜組織經(jīng)過了細胞分化過程,C項正確;iPS細胞類似胚胎干細胞,可分化形成多種組織器官,因此有望解決器官移植供體短缺等問題,D項正確。
突破3 細胞自噬的作用機制
能力強化細胞自噬是真核生物中對細胞內(nèi)物質(zhì)進行周轉(zhuǎn)的重要過程。該過程中一些損壞的蛋白或細胞器被雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬小泡包裹后,送入溶酶體(動物)或液泡(酵母和植物)中進行降解并得以循環(huán)利用。
典例3(2023浙江衢州月考)細胞自噬是細胞內(nèi)主要依賴溶酶體的一種降解途徑,該途徑將機體不需要的生物大分子和損傷細胞器包裹形成自噬體(具膜結(jié)構(gòu)),并與溶酶體融合將內(nèi)容物降解。下列細胞自噬的相關敘述,錯誤的是( )A.自噬體與溶酶體的融合體現(xiàn)了生物膜的結(jié)構(gòu)特點B.細胞中生物大分子通過自噬作用后全部被再利用C.神經(jīng)細胞中損傷細胞器堆積可能影響興奮的傳遞D.細胞自噬對維持細胞和生物體穩(wěn)態(tài)有重要的作用
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