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2020北京高三生物上学期期中汇编：细胞的分化、衰老和凋亡
一．选择题（共4小题）
1．最近，科学家培养鼠的胚胎干细胞分化出了心肌细胞，一段时间后发育成了直径约1mm的心脏类器官。这一研究成果对器官移植技术的发展具有重大意义，该研究成果说明（　　）
A．胚胎干细胞分化程度高于心肌细胞
B．胚胎干细胞具有无限增殖的能力
C．胚胎干细胞经诱导可发生定向分化
D．胚胎干细胞内的所有基因都在活跃表达
2．（2020秋•西城区校级期中）植物细胞表现出全能性的必要条件是（　　）
A．脱离母体后，给予适宜的营养和其他外界条件
B．将不同物种的体细胞融合成杂交细胞
C．将成熟细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内
D．导入其他植物细胞的基因
3．（2020秋•朝阳区期中）myoD基因是一个控制肌细胞发育的主导基因，其表达产物MyoD蛋白可以调控其他与肌肉发生相关基因的转录，还能促进myoD基因的表达，最终使前体细胞分化为肌细胞。以下叙述不正确的是（　　）
A．前体细胞分化为肌细胞的过程是不可逆的
B．与肌细胞相比，前体细胞的分化程度较低
C．含有myoD基因的细胞只能分化为肌细胞
D．MyoD蛋白对myoD基因的表达存在正反馈调节
4．下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述，错误的是（　　）
A．细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱
B．衰老细胞中各种酶的活性显著降低
C．细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定
D．癌细胞无接触抑制特征
二．解答题（共1小题）
5．（2020秋•海淀区期中）阅读以下材料，回答（1）～（5）题。
细胞能量代谢与癌症
线粒体是细胞内的“动力车间”，细胞生命活动所需的能量绝大部分来自线粒体。很多研究发现线粒体损伤导致的细胞能量代谢异常与癌症的发生密切相关。
正常情况下，细胞在有氧、无氧情况下分别进行有氧呼吸和无氧呼吸。德国生理学家Warburg在1924年提出瓦尔堡（Warburg）效应，即肿瘤细胞无论在有氧或无氧情况下，都主要通过无氧呼吸进行代谢，大量消耗葡萄糖而无法高效产能，并释放大量乳酸。肿瘤细胞产生的乳酸可被单羧酸转运蛋白（MCT）转运出肿瘤细胞，以防止乳酸对细胞自身造成毒害。Warburg认为癌症是一种代谢异常疾病。在一些环境因素如辐射、致癌物、压力、化学试剂等的刺激下，引发线粒体损伤，细胞呼吸出现功能障碍后，可能会形成肿瘤。
但上世纪70年代，研究发现恶性肿瘤存在染色体异常和基因突变，使人们将恶性肿瘤发生的根本原因归结于遗传物质的改变，因此对Warburg的观点产生很大争议。争议的焦点在于细胞能量代谢异常是癌症产生的原因还是细胞癌变导致的结果。
线粒体中的细胞色素C氧化酶（CeO）参与氧气生成水的过程，并促成用于合成ATP的跨膜电位，通过氧化磷酸化为细胞提供能量。在患者的实体肿瘤最缺氧区，存在有缺陷的CeO。最近，某研究小组以骨、肾、乳腺和食管的细胞系为实验材料，发现仅破坏CeO的单个蛋白质亚基，可导致线粒体功能发生重大变化，进而细胞表现出癌细胞的所有特征。研究人员观察到，破坏CeO会引发线粒体激活应激信号到细胞核，发送求救警报，警告细胞出现缺陷，检测到多种促进肿瘤发展基因的表达量均上升。
基于这些发现，研究人员可找到一些肿瘤治疗的潜在药物作用靶点，从而达到控制和治疗癌症的目的。
（1）对绝大多数生物来说，有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，细胞通过有氧呼吸把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生　 　，释放能量，生成大量ATP。肿瘤细胞主要通过无氧呼吸来提供能量，葡萄糖代谢生成　 　后不再通过线粒体进行有氧氧化，而是在酶的作用下转化成乳酸，其中的大部分能量存留在乳酸中。
（2）根据文中信息、推测CeO发挥作用的场所是　 　。细胞中破坏CeO的单个蛋白质亚基，可导致线粒体功能发生重大变化，进而细胞表现出癌细胞的所有特征，这些特征包括本文提到的　 　及教材中的　 　（各写出两点）。
（3）Warburg效应在肿瘤影像医学诊断方面获得应用，方法是通过对葡萄糖进行放射性标记，来识别机体内的肿瘤细胞。根据文中信息，推测其原理是　 　。
（4）你认为文中对CeO功能的研究结果支持了下列哪种观点？并写明理由。
观点一：细胞能量代谢异常是癌症产生的原因。
观点二：细胞能量代谢异常是细胞癌变后导致的结果。
（5）根据本文信息，请写出可供癌症筛查的指标，并提出治疗癌症的思路。

2020北京高三生物上学期期中汇编：细胞的分化、衰老和凋亡
参考答案与试题解析
一．选择题（共4小题）
1．【分析】1、干细胞的概念：动物和人体内保留着少量具有分裂和分化能力的细胞．
2、干细胞的分类：
1）全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能．
2）多能干细胞：具有分化出多种细胞组织的潜能．
3）专能干细胞：只能向一种或两种密切相关的细胞类型分化．如神经干细胞可分化为各类神经细胞，造血干细胞可分化为红细胞、白细胞等各类血细胞．
【解答】解：A、由题干“鼠的胚胎干细胞分化出了心肌细胞”，说明胚胎干细胞分化程度低于心肌细胞，A错误；
B、胚胎干细胞具有一定的增殖的能力，无限增殖是癌细胞的主要特征，B错误；
C、由题干信息可知，胚胎干细胞分化出的心肌细胞一段时间后发育成了直径约1mm的心脏类器官，说明胚胎干细胞经诱导可发生定向分化，C正确；
D、细胞分化的实质是基因的选择性表达，胚胎干细胞内的部分基因活跃表达，D错误。
故选：C。
【点评】本题以胚胎干细胞的分化为背景，主要考查细胞分化的相关知识，要求考生识记细胞分化的概念、实质、结果，能从题干获取有效信息，再结合所学知识准确判断各选项。
2．【分析】细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整植株的潜能；生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因；在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官．植物细胞表现全能性的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。
【解答】解：植物细胞表现出全能性的条件是：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等），②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。
故选：A。
【点评】本题考查植物细胞全能性的条件，意在考查学生的识记能力和判断能力，难度不大。
3．【分析】关于“细胞分化”，考生可以从以下几方面把握：
（1）细胞分化是指在个体发育中，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）细胞分化的特点：普遍性、稳定性、不可逆性。
（3）细胞分化的实质：基因的选择性表达。
（4）细胞分化的结果：使细胞的种类增多，功能趋于专门化。
【解答】解：A、细胞分化具有不可逆性，所以前体细胞分化为肌细胞的过程是不可逆的，A正确；
B、与肌细胞相比，前体细胞的分化程度较低，B正确；
C、细胞分化的标志是基因的选择性表达，含有myoD基因的细胞能分化为其他细胞，C错误；
D、MyoD蛋白能促进myoD基因的表达，说明MyoD蛋白对myoD基因的表达存在正反馈调节，D正确。
故选：C。
【点评】本题考查细胞分化的相关知识，要求考生识记细胞分化的概念、特点及意义，掌握细胞分化的实质，能结合所学的知识准确答题。
4．【分析】1、细胞凋亡是由基因决定的细胞编程序死亡的过程。细胞凋亡是生物体正常的生命历程，对生物体是有利的，而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程。细胞凋亡是生物体正常发育的基础、能维持组织细胞数目的相对稳定、是机体的一种自我保护机制。在成熟的生物体内，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡完成的。
2、衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢。
3、癌细胞的主要特征：
（1）无限增殖；
（2）形态结构发生显著改变；
（3）细胞表面发生变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，易转移。
【解答】解：A、细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱，A正确；
B、衰老细胞中某些酶的活性显著降低，而不是各种酶的活性显著降低，B错误；
C、细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定，C正确；
D、癌细胞无接触抑制特征，因此其可无限增殖，D正确。
故选：B。
【点评】本题考查细胞凋亡、细胞衰老、细胞癌变等知识，要求考生识记衰老细胞的主要特征；识记细胞凋亡的概念及意义；识记癌细胞的主要特征，能结合所学的知识准确判断各选项。
二．解答题（共1小题）
5．【分析】1、线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，生命活动所需要的能量，大约95%来自线粒体，是细胞的“动力车间”。
2、癌细胞是指受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞．细胞癌变的原因包括外因和内因，外因是各种致癌因子，内因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变。癌细胞的特征：能够无限增殖；形态结构发生显著改变；细胞表面发生变化，细胞膜的糖蛋白等物质减少。
【解答】解：（1）有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式，细胞通过有氧呼吸把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生CO2和H2O，释放能量，生成大量ATP。肿瘤细胞主要通过无氧呼吸来提供能量，葡萄糖代谢生成丙酮酸后不再通过线粒体进行有氧氧化，而是在酶的作用下转化成乳酸，其中的大部分能量存留在乳酸中。
（2）根据文中信息“线粒体中的细胞色素C氧化酶（CeO）参与氧气生成水的过程”推测CeO发挥作用的场所是线粒体内膜。细胞中破坏CeO的单个蛋白质亚基，可导致线粒体功能发生重大变化，进而细胞表现出癌细胞的所有特征，这些特征包括本文提到的癌细胞在有氧和无氧情况下都主要通过无氧呼吸代谢；大量消耗葡萄糖而无法高效产能；释放大量乳酸，以及教材中的能够无限增殖；细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著下降，容易在体内分散和转移。
（3）Warburg效应在肿瘤影像医学诊断方面获得应用，方法是通过对葡萄糖进行放射性标记，来识别机体内的肿瘤细胞。根据文中信息，推测其原理是肿瘤细胞生长旺盛，主要通过无氧呼吸进行代谢，比正常细胞消耗的葡萄糖更多，因此有肿瘤细胞的组织比正常组织有更强的放射性，可通过检测放射性强度来识别机体内的肿瘤细胞。
（4）支持观点一：细胞能量代谢异常是癌症产生的原因。文中所述，“CcO参与氧气生成水的过程”，可知CcO是有氧呼吸的关键酶，“仅破坏CcO的单个蛋白质亚基，就可导致线粒体功能发生重大变化，进而细胞表现出癌细胞的所有特征”。即因为破坏了线粒体中有氧呼吸的关键酶，导致线粒体能量代谢功能异常，引发细胞癌变。
（5）根据本文信息，癌症筛查可检测的指标是：组织细胞的葡萄糖消耗速率；某些促进肿瘤发展基因的表达量。治疗癌症的思路是：抑制线粒体应激信号通路相应组分的表达，阻断应激信号到细胞核的信号通路，防止细胞癌变；抑制癌细胞中单羧酸转运蛋白（MCT）功能，阻止乳酸排出，抑制肿瘤细胞生长；抑制癌细胞无氧呼吸相关酶的表达，有效降低肿瘤细胞的能量供应。
故答案为：
（1）CO2和H2O 丙酮酸
（2）线粒体内膜 癌细胞在有氧和无氧情况下都主要通过无氧呼吸代谢；大量消耗葡萄糖而无法高效产能；释放大量乳酸（写出其中两点即可） 能够无限增殖；细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞之间的黏着性显著下降，容易在体内分散和转移（写出其中两点即可）
（3）肿瘤细胞生长旺盛，主要通过无氧呼吸进行代谢，比正常细胞消耗的葡萄糖更多，因此有肿瘤细胞的组织比正常组织有更强的放射性，可通过检测放射性强度来识别机体内的肿瘤细胞
（4）支持观点一
文中所述，“CcO参与氧气生成水的过程”，可知CcO是有氧呼吸的关键酶，“仅破坏CcO的单个蛋白质亚基，就可导致线粒体功能发生重大变化，进而细胞表现出癌细胞的所有特征”。即因为破坏了线粒体中有氧呼吸的关键酶，导致线粒体能量代谢功能异常，引发细胞癌变
（5）癌症筛查可检测的指标：组织细胞的葡萄糖消耗速率；某些促进肿瘤发展基因的表达量（合理即可）
治疗癌症的思路：抑制线粒体应激信号通路相应组分的表达，阻断应激信号到细胞核的信号通路，防止细胞癌变；抑制癌细胞中单羧酸转运蛋白（MCT）功能，阻止乳酸排出，抑制肿瘤细胞生长；抑制癌细胞无氧呼吸相关酶的表达，有效降低肿瘤细胞的能量供应（合理即可）
【点评】本题结合材料信息，考查线粒体的结构和功能、癌细胞的主要特征和恶性肿瘤的防治，意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度，培养了学生分析材料、获取信息、解决问题的综合应用的能力。
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