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考點23 細(xì)胞的分化和細(xì)胞的全能性 1．細(xì)胞分化 （1）概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。 （2）特點：普遍性、持久性、穩(wěn)定性和不可逆性。 （3）實質(zhì)：在個體發(fā)育過程中，不同細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。 （4）意義 2．細(xì)胞的全能性 （1）概念：已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 （2）實例 （3）干細(xì)胞：動物和人體內(nèi)少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞。 （4）把實例與相應(yīng)的原理或過程連線 考向一 細(xì)胞分化 1．下列有關(guān)細(xì)胞分化的敘述，正確的是 A．細(xì)胞分化使細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變 B．分化的細(xì)胞核體積變大，代謝增強 C．細(xì)胞分化是基因發(fā)生突變的結(jié)果 D．細(xì)胞分化增強了細(xì)胞的增殖能力 【參考答案】A 胞的增殖能力， D錯誤。 歸納整合 圖解法展示細(xì)胞分化的機理 2．如圖所示為來自同一人體的4 種細(xì)胞，下列敘述錯誤的是 A．雖然來自同一人體，但各細(xì)胞中遺傳物質(zhì)含量并不相同 B．雖然各細(xì)胞的生理功能不同，但都能產(chǎn)生ATP C．雖然各細(xì)胞大小不同，但細(xì)胞中所含的蛋白質(zhì)種類相同 D．雖然各細(xì)胞中攜帶的基因相同，但進(jìn)行表達(dá)的基因不同 【答案】C 【解析】雖然來自同一人體，但各細(xì)胞中遺傳物質(zhì)含量并不相同，如卵細(xì)胞中的核DNA含量減半，A正確；雖然各細(xì)胞的生理功能不同，但都能進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生ATP，B正確；圖中看出，細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化，由于基因的選擇性表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞中含有的蛋白質(zhì)種類不完全相同，C錯誤；雖然各細(xì)胞中攜帶的基因相同，但進(jìn)行表達(dá)的基因不同，D正確。 考向二 細(xì)胞全能性的判斷 3．下列發(fā)生了細(xì)胞分化且能體現(xiàn)體細(xì)胞全能性的生物學(xué)過程是 A．造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞 B．花藥經(jīng)離體培養(yǎng)得到單倍體植株 C．克隆羊“多利”的誕生 D．棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗 【參考答案】D 規(guī)律總結(jié) 區(qū)分細(xì)胞分化與全能性的標(biāo)志 （1）細(xì)胞分化的標(biāo)志 在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，與細(xì)胞分化無關(guān)，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能證明細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化；只有在特定細(xì)胞中選擇性表達(dá)的基因控制細(xì)胞分化，如胰島素基因、血紅蛋白基因可以證明細(xì)胞發(fā)生了分化。 （2）判斷體細(xì)胞全能性的標(biāo)志 由體細(xì)胞發(fā)育成一個個體能證明體細(xì)胞的全能性。判斷體細(xì)胞是否具有全能性的標(biāo)志是看起點和終點，起點是“已分化的體細(xì)胞”，終點是發(fā)育成“個體”。 4．某實驗室做了如圖所示的實驗研究，下列相關(guān)敘述正確的是 A．肝細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、上皮細(xì)胞等細(xì)胞中都有與細(xì)胞癌變有關(guān)的基因 B．與纖維母細(xì)胞相比，經(jīng)過程a形成的誘導(dǎo)干細(xì)胞的全能性較低 C．過程b是誘導(dǎo)干細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程 D．上述細(xì)胞中具有細(xì)胞周期的是誘導(dǎo)干細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞 【答案】A 【解析】正常細(xì)胞中都有原癌基因和抑癌基因；誘導(dǎo)干細(xì)胞的全能性比纖維母細(xì)胞高；過程b是誘導(dǎo)干細(xì)胞的分化過程，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定性差異，遺傳物質(zhì)并未改變；具有細(xì)胞周期的是能進(jìn)行連續(xù)分裂的細(xì)胞，神經(jīng)細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，已失去了分裂能力。 考向三 干細(xì)胞的特征與應(yīng)用 5．關(guān)于人體造血干細(xì)胞的敘述，錯誤的是 A．造血干細(xì)胞與成熟紅細(xì)胞中的酶存在差異 B．造血干細(xì)胞分化為成熟紅細(xì)胞的過程是可逆的 C．健康成年人的造血干細(xì)胞主要存在于其骨髓中 D．造血干細(xì)胞仍具有分裂和分化能力 【參考答案】B 歸納拓展 關(guān)于干細(xì)胞的2點提醒 （1）干細(xì)胞就是“什么都能干、干什么都可以”的細(xì)胞，能增殖、能分化。 （2）干細(xì)胞的應(yīng)用：醫(yī)學(xué)上，干細(xì)胞的研究為器官移植提供了新的思路，因為自體干細(xì)胞移植通常不會引起免疫排斥反應(yīng)；另外，干細(xì)胞的研究為癌癥、癲癇、糖尿病等疾病的根治帶來了希望。 6．研究人員發(fā)現(xiàn)“人視網(wǎng)膜色素上皮組織也存在神經(jīng)干細(xì)胞”，對此種干細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)后能得到多種細(xì)胞(如圖所示)。下列敘述正確的是 A．圖中所示過程中不發(fā)生DNA分子的復(fù)制 B．圖中各種不同細(xì)胞的RNA和蛋白質(zhì)完全不同 C．各種細(xì)胞功能的不同決定了其具有不同的結(jié)構(gòu) D．分化后的細(xì)胞中某些細(xì)胞器的數(shù)量會有差異 【答案】D 1．下列有關(guān)細(xì)胞分化的敘述，正確的是 ①干細(xì)胞是一類未分化的細(xì)胞，不能分裂和分化 ②高度分化的植物細(xì)胞不再具有全能性 ③某些已分化的細(xì)胞仍具有分裂和分化能力 ④細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因在時間和空間上的選擇性表達(dá) A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 2．細(xì)胞分化中能發(fā)生的事件有 ①翻譯 ②基因重組 ③解旋 ④脫氧核苷酸序列改變 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 3．有人把能夠在所有細(xì)胞中表達(dá)、維持細(xì)胞基本生命活動所必需的基因稱為“管家基因”，而把只在特定細(xì)胞中表達(dá)的基因稱為“奢侈基因”。以下相關(guān)說法正確的是 A．ATP水解酶、膜蛋白、血紅蛋白都是管家基因的表達(dá)產(chǎn)物 B．根尖分生區(qū)細(xì)胞分化形成成熟區(qū)細(xì)胞過程中，奢侈基因的遺傳信息改變 C．人的RNA聚合酶基因和抗體基因都屬于管家基因 D．細(xì)胞分化是奢侈基因選擇性表達(dá)的結(jié)果 4．促紅細(xì)胞生長素（EPO）是一種糖蛋白類激素，主要由腎臟合成，被國際奧委會確定為興奮劑。注射EPO可以促進(jìn)造血干細(xì)胞分化為紅細(xì)胞，但會抑制自身EPO的產(chǎn)生。下列有關(guān)敘述錯誤的是 A．造血干細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá) B．紅細(xì)胞的相對表面積越大，其物質(zhì)運輸效率越高 C．參與腎臟細(xì)胞合成并分泌EPO的具膜細(xì)胞器有4種 D．長期使用超劑量EPO的運動員，在停用后更容易出現(xiàn)貧血癥狀 5．下列實例可以說明細(xì)胞具有全能性的是 A．皮膚被劃破后，傷口重新愈合 B．蜥蜴受攻擊斷尾后重新長出尾部 C．造血干細(xì)胞增殖分化產(chǎn)生各種血細(xì)胞 D．胡蘿卜組織塊經(jīng)離體培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株 6．研究表明myoD基因在黃顙魚雌雄成體的心、腦、肌肉等不同組織中均有表達(dá)，在肌肉組織中表達(dá)量最高。下列分析正確的是 A．myoD基因在肌肉組織中表達(dá)量最高，說明肌肉細(xì)胞的分化程度最高 B．心、腦、肌肉細(xì)胞中DNA和RNA相同，但蛋白質(zhì)種類不一定相同 C．myoD基因在雌雄黃顙魚肌肉中表達(dá)量不同，可能導(dǎo)致雌雄個體出現(xiàn)生長差異 D．通過檢測組織細(xì)胞的myoD基因和呼吸酶基因是否表達(dá)，可確定細(xì)胞是否分化 7．上海生命科學(xué)研究院誘導(dǎo)人成纖維細(xì)胞重編程為肝細(xì)胞(hiHep細(xì)胞)獲得成功，hiHep細(xì)胞具有肝細(xì)胞的許多功能，包括分泌血清白蛋白、積累糖原、代謝藥物等。下列相關(guān)敘述中不正確的是 A．該項成果表明，分化了的細(xì)胞其分化后的狀態(tài)是可以改變的 B．人成纖維細(xì)胞與hiHep細(xì)胞的核DNA完全相同 C．人成纖維細(xì)胞重編程為hiHep細(xì)胞，并未體現(xiàn)細(xì)胞的全能性 D．hiHep細(xì)胞通過主動運輸方式將血清白蛋白運出細(xì)胞 8．哺乳動物紅細(xì)胞的部分生命歷程如圖所示，圖中除成熟紅細(xì)胞外，其余細(xì)胞中均有核基因轉(zhuǎn)錄的RNA。下列敘述錯誤的是 A．成熟紅細(xì)胞在細(xì)胞呼吸過程中不產(chǎn)生二氧化碳 B．網(wǎng)織紅細(xì)胞仍然能夠合成核基因編碼的蛋白質(zhì) C．造血干細(xì)胞與網(wǎng)織紅細(xì)胞中基因的執(zhí)行情況不同 D．成熟紅細(xì)胞衰老后控制其凋亡的基因開始表達(dá) 9．取人體不同類型的細(xì)胞，檢測其基因組成及基因表達(dá)情況，結(jié)果如下表所示（+表示存在，-表示不存在），則下列關(guān)于1、2、3的敘述錯誤的是 細(xì)胞 呼吸酶基因 呼吸酶 促性腺激素釋放激素基因 促性腺激素釋放激素 胰島素 基因 胰島素 1 + + + + + - 2 + + + - + + 3 - + - - - - A．1細(xì)胞分泌的激素與機體滲透壓調(diào)節(jié)有關(guān) B．2細(xì)胞的分泌過程可受1細(xì)胞的調(diào)節(jié) C．3細(xì)胞可以進(jìn)行有機物的徹底氧化分解 D．3形成過程中存在基因的選擇性表達(dá) 10．干細(xì)胞中cMyc(原癌基因)、Klf4(抑癌基因)、Sox2和Oct等基因處于活躍表達(dá)狀態(tài)，Oct的精確表達(dá)對于維持干細(xì)胞的正常自我更新是至關(guān)重要的?？茖W(xué)家利用逆轉(zhuǎn)錄病毒，將Oct、Sox2、cMyc和Klf4四個關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入高度分化的體細(xì)胞內(nèi)，讓其重新變成一個多功能iPS細(xì)胞(如圖所示)。請分析回答下列問題： （1）Oct基因在高度分化的細(xì)胞中處于________狀態(tài)。依據(jù)圖示的原理，體細(xì)胞癌變是________________等基因異常表達(dá)的結(jié)果；細(xì)胞凋亡是在圖中__________________等基因控制下的細(xì)胞__________________的過程。 （2）研究人員利用小鼠體細(xì)胞誘導(dǎo)形成的iPS細(xì)胞，進(jìn)一步誘導(dǎo)又獲得了心肌細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞等多種組織細(xì)胞，iPS細(xì)胞的這種變化過程稱作________。 11．（2018江蘇卷）人體骨髓中存在少量屬于多能干細(xì)胞的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC），下圖為MSC分裂、分化成多種組織細(xì)胞的示意圖，下列敘述錯誤的是 A．組織細(xì)胞中的DNA和RNA與MSC中的相同 B．MSC不斷增殖分化，所以比組織細(xì)胞更易衰老 C．MSC中的基因都不能表達(dá)時，該細(xì)胞開始凋亡 D．不同誘導(dǎo)因素使MSC分化形成不同類型的細(xì)胞 12．（2016新課標(biāo)II卷)在細(xì)胞的生命歷程中，會出現(xiàn)分裂、分化等現(xiàn)象。下列敘述錯誤的是 A．細(xì)胞的有絲分裂對生物性狀的遺傳有貢獻(xiàn) B．哺乳動物的造血干細(xì)胞是未經(jīng)分化的細(xì)胞 C．細(xì)胞分化是細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)的結(jié)果 D．通過組織培養(yǎng)可將植物葉肉細(xì)胞培育成新的植株 1．【答案】D ④，故選D。 2．【答案】C 【解析】細(xì)胞分化過程中會進(jìn)行基因的選擇性表達(dá)，即會發(fā)生轉(zhuǎn)錄與翻譯過程，而轉(zhuǎn)錄過程中會發(fā)生DNA的解旋，①、③正確；基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，而細(xì)胞分化過程中不進(jìn)行減數(shù)分裂，也不會進(jìn)行基因重組，②錯誤，細(xì)胞分化是基因的選擇性表達(dá)，不會改變生物的遺傳信息，脫氧核苷酸序列也不會改變，④錯誤。故選C。 3．【答案】D 【解析】ATP水解酶、膜蛋白都是管家基因的表達(dá)產(chǎn)物，而血紅蛋白基因只在紅細(xì)胞中表達(dá)，因此血紅蛋白是奢侈基因表達(dá)的產(chǎn)物，A錯誤；細(xì)胞從未分化狀態(tài)分化為成熟細(xì)胞的過程中，細(xì)胞內(nèi)遺傳物質(zhì)攜帶的遺傳信息一般不會改變，B錯誤；人的RNA聚合酶基因可在所有細(xì)胞中表達(dá)，屬于管家基因，而抗體基因只在漿細(xì)胞中表達(dá)，屬于奢侈基因，C錯誤；細(xì)胞分化是奢侈基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，D正確。 4．【答案】C 【解析】細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，A正確；紅細(xì)胞的相對表面積越大，其物質(zhì)運輸效率越高，B正確；促紅細(xì)胞生長素（EPO）是一種糖蛋白類激素，合成與分泌過程為：核糖體合成蛋白質(zhì)→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行粗加工→高爾基體進(jìn)行再加工形成成熟的蛋白質(zhì)→細(xì)胞膜，參與腎臟細(xì)胞合成并分泌EPO的具膜細(xì)胞器有3種，C錯誤；EPO可以促進(jìn)造血干細(xì)胞分化為紅細(xì)胞，長期服用EPO可能導(dǎo)致腎臟自身產(chǎn)生EPO機能下降，停用后，紅細(xì)胞數(shù)目較少，更容易出現(xiàn)貧血癥狀，D正確。 5．【答案】D 【解析】皮膚被劃破后，傷口重新愈合屬于細(xì)胞的分裂和分化，A錯誤；蜥蜴受攻擊斷尾后重新長出尾部屬于細(xì)胞的增殖和分化，B錯誤；造血干細(xì)胞增殖分化產(chǎn)生各種血細(xì)胞，并沒有形成完整的個體，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，C錯誤；胡蘿卜組織塊經(jīng)過離體培養(yǎng)產(chǎn)生完整植物，體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，D正確。 6．【答案】C 【解析】不同細(xì)胞中基因是選擇性表達(dá)的，myoD基因在肌肉組織中表達(dá)量最高，不能說明該細(xì)胞分化程度最高，A錯誤；心、腦、肌肉細(xì)胞中DNA相同，但是RNA和蛋白質(zhì)不完全相同，B錯誤；myoD基因在雌雄黃顙魚肌肉中表達(dá)量不同，可能導(dǎo)致雌雄個體出現(xiàn)生長差異，C正確；所有細(xì)胞中呼吸酶基因都表達(dá)，因此不能通過檢測組織細(xì)胞的呼吸酶基因是否表達(dá)確定細(xì)胞是否分化，D錯誤。 7．【答案】D 白蛋白是大分子物質(zhì)，因此hiHep細(xì)胞是通過胞吐的方式將血清白蛋白運出細(xì)胞的，D項錯誤。 8．【答案】D 【解析】成熟紅細(xì)胞沒有線粒體，不能進(jìn)行有氧呼吸，但能進(jìn)行無氧呼吸，在無氧呼吸過程中不產(chǎn)生二氧化碳，A正確；網(wǎng)織紅細(xì)胞中有核基因轉(zhuǎn)錄的RNA，仍然能夠合成核基因編碼的蛋白質(zhì)，B正確；網(wǎng)織紅細(xì)胞來源于造血干細(xì)胞的分化，細(xì)胞分化過程中由于基因的選擇性表達(dá)，因此造血干細(xì)胞與網(wǎng)織紅細(xì)胞中基因的執(zhí)行情況不同，C正確；成熟紅細(xì)胞不具有細(xì)胞核與線粒體，因此細(xì)胞內(nèi)沒有基因，也就沒有凋亡基因的表達(dá)，D錯誤。 9．【答案】C 【解析】1細(xì)胞能分泌促性腺激素釋放激素，所以是下丘腦細(xì)胞，其可以分泌抗利尿激素，而抗利尿激素可以參與滲透壓調(diào)節(jié)，A正確。2細(xì)胞可以分泌胰島素，說明是胰島B細(xì)胞，胰島B細(xì)胞受下丘腦某一神經(jīng)的調(diào)節(jié)，B正確。3細(xì)胞沒有任何基因，含有呼吸酶，說明是成熟紅細(xì)胞，成熟紅細(xì)胞只能進(jìn)行無氧呼吸，即不能進(jìn)行有機物的徹底氧化分解，C錯誤。成熟紅細(xì)胞形成的過程中存在基因的選擇性表達(dá)，D正確。 10．【答案】（1）未表達(dá)(或沉默)　 cMyc、Klf4　 cMyc、Klf4、Fas　 程序性死亡　 （2）細(xì)胞分化 【解析】（1）通過圖示可以推測，在高度分化的體細(xì)胞中，Oct基因處于未表達(dá)狀態(tài)或沉默狀態(tài)。cMyc、Klf4基因分別為原癌基因和抑癌基因，它們異常表達(dá)時高度分化的體細(xì)胞可以變?yōu)槟[瘤細(xì)胞；在cMyc、Klf4、Fas等基因的控制下，細(xì)胞發(fā)生程序性死亡，引起細(xì)胞凋亡。（2）iPS細(xì)胞類似胚胎干細(xì)胞，誘導(dǎo)其獲得心肌細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞等多種組織細(xì)胞的過程屬于細(xì)胞分化。 11．【答案】ABC 【解析】組織細(xì)胞中的DNA與MSC細(xì)胞中的DNA相同，但是RNA不同，A錯誤；組織細(xì)胞是MSC細(xì)胞增殖分化形成的，因此組織細(xì)胞比MSC細(xì)胞更容易衰老，B錯誤；當(dāng)MSC中的基因都不能表達(dá)時，說明該細(xì)胞早就已經(jīng)開始凋亡了，C錯誤；不同誘導(dǎo)因素能夠使MSC分化形成不同類型的細(xì)胞，D正確。 12．【答案】B