2024年高考生物一轮复习专题4.2细胞的分化衰老凋亡和癌变讲含解析

PAGEPAGE9专题4.2细胞的分化、苍老、凋亡和癌变（精讲）1.细胞的分化(Ⅱ)。2.细胞的全能性(Ⅱ)。3.细胞的苍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)。学问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长久性：贯穿于生物体整个生命进程中。③稳定性：已分化的细胞将始终保持分化后的状态，直至死亡。④不行逆性：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状况不同，即基因的选择性表达，转录出不同的mRNA，限制合成不同的蛋白质。(4)意义eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①生物个体发育的基础,②使多细胞生物体中的细胞趋向特地化，有利于提高各种生理功能的效率))【特殊提示】细胞分化的三个关键(1)细胞分化的标记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：全部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，其产物给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变更：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，仍旧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组织培育植物个体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实力的细胞，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种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实力举例来自囊胚的内细胞团细胞骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞学问点二细胞的苍老、凋亡与癌变1．细胞苍老(1)个体苍老与细胞苍老的关系①单细胞生物的细胞苍老或死亡是(填“是”或“不是”)个体的苍老或死亡。②多细胞生物个体苍老的过程也是组成个体的细胞普遍苍老的过程。(2)细胞苍老的特征①代谢变更②细胞核体积增大，染色质收缩，核膜向内折叠。(3)细胞苍老的假说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，致使细胞苍老。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，使细胞渐渐苍老。2．细胞的凋亡(1)概念：由基因所确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eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(个体发育中细胞的编程性死亡,成熟个体中细胞的自然更新,被病原体感染的细胞的清除))(3)意义eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(保证多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,抵挡外界各种因素的干扰))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更，就变成不受机体限制的、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更，如癌变的成纤维细胞由扁平梭形变成球形。③细胞膜表面发生变更a．糖蛋白削减→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细胞的接触抑制丢失。(3)癌变机理①原癌基因和抑癌基因a．原癌基因：主要负责调整细胞周期，限制细胞生长和分裂的进程。b．抑癌基因：主要是阻挡细胞不正常的增殖。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．细胞苍老、凋亡、坏死与癌变的比较项目实质结果遗传物质细胞苍老内因、外因共同作用细胞正常死亡不发生变更细胞凋亡由遗传机制确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；不受基因限制细胞膜裂开，对四周细胞造成损害，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变更【特殊提示】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变更外，细胞分裂、分化、苍老、凋亡均未变更遗传信息。(2)除细胞癌变与细胞坏死对生物体不利外，细胞分裂、分化、苍老、凋亡均对生物体有主动意义。(3)除细胞坏死外，细胞分裂、分化、苍老、凋亡、癌变均与基因有关，即受基因限制。考点一细胞分化的过程与全能性【典例1】（2024·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】推断细胞分化的技巧(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记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1】(2024·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苍老C．MSC中的基因都不能表达时，该细胞起先凋亡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，分裂实力强，而组织细胞是高度分化的细胞、成熟的细胞，所以组织细胞更简单苍老，B错误；细胞凋亡是由基因所确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；在培育MSC(多能干细胞)时，向培育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。考点二干细胞的特征及应用【典例2】（2024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须要消耗能量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行逆【答案】A【解析】成熟个体中的细胞增殖过程中，间期DNA复制和蛋白质合成须要消耗能量，分裂期纺锤丝牵引染色体运动须要消耗能量，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干脆接触，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，细胞分化一般不行逆，D正确。【变式探究】细胞分裂与细胞分化的区分和联系项目细胞分裂细胞分化区分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2】(2024·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状况相同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更【答案】C【解析】细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍旧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更，D错误。考点三细胞苍老与凋亡【典例3】(2024·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．细胞凋亡是基因确定的细胞死亡过程，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；细胞凋亡是由基因确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eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(主动结束生命活动⇒细胞凋亡,被动结束生命活动⇒细胞坏死))(2)从结果看eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(对生物体是有利的⇒细胞凋亡,对生物体是有害的⇒细胞坏死))【变式3】(2024·湖南岳阳一中高三模拟)如图为人体细胞生命历程示意图，图中①～⑥为不同时期的细胞，a～d表示生理过程。下列有关叙述正确的是()A．过程a中细胞的表面积与体积的比增大B．①～⑥细胞中的DNA以及mRNA相同，蛋白质不同C．过程a～d受基因限制，但是细胞凋亡不受基因限制D．过程d中细胞核体积增大，细胞膜的通透性变更【答案】D【解析】过程a表示细胞的生长，该过程中细胞的表面积与体积的比减小，A错误；细胞分裂和分化过程中遗传物质不变，故DNA相同，但合成了不同的蛋白质，所以mRNA不相同，B错误；细胞凋亡是受基因限制的细胞编程性死亡，C错误；过程d表示细胞的苍老，苍老细胞的细胞核体积增大，细胞膜通透性变更，D正确。考点四癌变机理及癌症的预防与治疗【典例4】(2024·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，细胞的形态发生变更C．细胞中的染色体可能受到损伤，细胞的增殖失去限制D．细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白削减【答案】A【解析】依据大量的病例分析，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，才能给予癌细胞全部的特征，这是一种累积效应；癌细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白削减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更，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实力，C项正确。【举一反三】（2024·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，其中基因限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；细胞凋亡是由基因确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；细胞癌变的根本缘由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