2021年高考生物一轮复习知识点讲解专题42细胞的分化衰老凋亡和癌变含解析

1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①生物个体发育的基础②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率【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2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3①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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保证多细胞生物体完成正常发育维持内部环境的稳定抵御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4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5①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6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7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8B．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