1、二十三 细胞的衰老和死亡【基础全面练】共30分 一、选择题(共4题,每题4分,共16分)1.下列人体的衰老特征及其原因对应不一致的是()A.白头发酪氨酸酶缺失 B.老年斑细胞内色素积累 C.皮肤出现皱纹细胞内的水分减少 D.胃肠功能下降细胞代谢速率减慢【解析】选A。细胞衰老过程中,由于酪氨酸酶活性降低,导致色素合成减少,所以老年人头发变白,A项符合题意;进入老年后,细胞代谢速率减慢,细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累,这种色素不能排出体外,从而形成“老年斑”,B项不符合题意;细胞衰老导致细胞内的水分减少,结果使细胞萎缩而出现皱纹,C项不符合题意;细胞衰老导致细胞代谢速率减慢,物质运输能力降低
2、,使胃肠的吸收功能下降,D项不符合题意。2.研究表明,从胎儿肺得到的成纤维细胞可以在离体条件下传代50次,而从成人肺得到的成纤维细胞在离体条件下只能传代20次,这些事实说明体细胞的衰老是由什么因素决定的()A.环境污染因素 B.自身遗传因素 C.外界因素 D.营养因素【解析】选B。通过两种成纤维细胞的对照,我们看出细胞衰老受自身遗传因素的影响,因为题干中没有涉及外因。3.细胞死亡是正常的生命现象,而细胞死亡包括细胞坏死和细胞凋亡两种。下列各项中不属于细胞凋亡的是()A.皮肤和消化道上皮每天都会有大量细胞死亡脱落 B.骨折时造成的细胞死亡 C.蝌蚪变态发育过程中尾部消失 D.人的红细胞在经历 1
3、20d 左右的寿命后死亡【解析】选B。骨折时造成的细胞死亡属于细胞坏死。人的红细胞、皮肤和消化道细胞更新、蝌蚪发育过程中尾部消失属于细胞凋亡。【补偿训练】人体内小肠绒毛上皮细胞的寿命仅有数天,而红细胞的寿命达上百天,神经细胞则达几十年甚至伴随人的一生。这说明()A.细胞分化程度不同,则寿命不同 B.细胞位置不同,则衰老速率不同 C.有的细胞衰老,有的细胞不衰老 D.不同细胞具有不同的衰老速率【解析】选D。人体不同组织的细胞寿命不同,说明细胞衰老的速率不同,与其位置无关。4.下列与细胞凋亡和坏死有关的叙述,错误的是()A.干细胞中存在与细胞凋亡有关的基因 B.癌症病人化疗时,会导致大量白细胞死亡
4、属于细胞凋亡 C.细胞凋亡与坏死过程中代谢活动都发生变化 D.细胞凋亡与坏死对个体发育的影响不同【解析】选B。所有细胞中均存在与细胞凋亡有关的基因,A正确;癌症病人化疗过程中大量白细胞死亡是化学药物引起的细胞死亡,属于细胞坏死,B错误;细胞凋亡与坏死过程中代谢活动都发生变化,C正确;细胞凋亡对机体是有利的,细胞坏死对机体不利,D正确。二、非选择题(共14分)5.细胞衰老与凋亡是生物界的普遍规律。一部分发生衰老的细胞会被机体自身清除,但另一些衰老的细胞会随着时间的推移在体内积累增多,并分泌一些免疫刺激因子,导致低水平炎症发生,引起周围组织衰老或癌变。实验揭示,衰老细胞不仅是衰老过程的产物,也可能
5、是组织器官进一步衰退的重要原因。最近科学家通过研究表明,清除衰老细胞可延缓小鼠的衰老进程,该成果有望开辟出一条对抗衰老的新途径。(1)衰老细胞的特征主要有_减少,细胞萎缩;_的活性降低,代谢速率减慢;细胞膜_改变,使物质运输能力降低等。(2)细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。有些激烈的细胞自噬可能诱导_,参与细胞自噬的重要细胞器是_。在营养缺乏的情况下,通过细胞自噬可以获得维持细胞生存所需的物质和能量。(3)在成熟的生物体内,衰老细胞以及被病原体感染的细胞的清除,都是通过_完成的。(4)对人类来说,良好的外部环境和行为习惯也可以延缓细胞的衰老,试举例说明(至少写两个)。_。【解析】(1)衰
6、老细胞的特征是水分减少,细胞萎缩;多种酶的活性降低,代谢速率减慢;细胞膜的通透性改变,使物质运输能力降低等。(2)细胞自噬是将自身受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用的过程。(3)通过细胞凋亡,在成熟生物体内实现衰老细胞以及被病原体感染的细胞的清除,维持生物体内部环境的稳定。(4)对人类来说,细胞衰老与人体所处外界环境的变化有密切的联系。答案:(1)水分 多种酶 通透性 (2)细胞凋亡 溶酶体(3)细胞凋亡(4)合理的饮食结构、适宜的体育运动、乐观的人生态度等(写出两个即可)【综合突破练】共50分 一、选择题(共5题,每题7分,共35分)6.细胞衰老的机制有很多种假说,如图为大家
7、普遍接受的自由基学说示意图,有关叙述错误的是()A.过程的作用效果会引起细 胞内生物膜面积急剧下降 B.过程会引起细胞核合成的蛋 白质活性下降,细胞代谢速率降低 C.过程可能导致细胞膜上蛋白质种类或数量发生改变 D.可来自辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等【解析】选B。磷脂是构成生物膜的主要成分,当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂时,产物同样是自由基,这些新产生的自由基又去攻击别的分子,由此引发“雪崩式”的反应,故过程的作用效果会引起细胞内生物膜面积急剧下降,A项正确;蛋白质合成的主要场所是细胞质中的核糖体,而不是细胞核,B项错误;过程使DNA分子发生基因突变,从而可能导致细胞膜上蛋白质种
8、类或数量发生改变,C项正确;细胞内的氧化反应、辐射以及有害物质的入侵会刺激细胞产生自由基,故可来自辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等,D项正确。7.近年来,很多消费者通过多种方法来去除身体多余的角质,让自己的肌肤焕然一新,下列有关叙述错误的是()A.人体表层的角质层细胞是因衰老而死亡的细胞,人体细胞的衰老受基因的调控 B.人体细胞的衰老对于维持个体的正常生长和发育具有重要意义 C.衰老细胞内多种酶活性增强 D.衰老的细胞呼吸变慢【解析】选C。人体表层的角质层细胞是因衰老而死亡的细胞,而人体细胞的衰老受基因的调控;细胞的衰老和凋亡对于维持个体的正常生长和发育具有重要意义;衰老细胞内多种酶活
9、性降低;衰老的细胞呼吸变慢。8.科学家首次鉴定出人的间充质干细胞中存在“年轻因子”多梳蛋白4(CBX4),并对其功能进行了验证。同年轻的间充质干细胞相比,CBX4在衰老细胞中的表达量明显降低,提示其在细胞衰老调控中起关键作用。下列叙述不支持该观点的是()A.表达CBX4基因的细胞不会凋亡 B.利用基因编辑技术敲除CBX4基因,可导致间充质干细胞加速衰老 C.通过一定技术使CBX4基因过量表达,可延缓细胞衰老 D.CBX4可能通过抑制与衰老相关酶的活性而发挥作用【解析】选A。由题意知,在衰老细胞中,CBX4基因的表达量降低,说明其对细胞衰老有调控作用,但对细胞凋亡的作用不确定,A错误;将CBX4
10、基因敲除,即细胞中无表达产物,可以加速细胞衰老,B正确;由题意可知,CBX4基因表达产物越多,可对细胞衰老有抑制作用,可延缓细胞衰老,C正确;CBX4基因表达可抑制细胞衰老,说明其可能通过抑制细胞衰老相关酶的活性来延缓细胞衰老,D正确。【补偿训练】(不定项)细胞凋亡和细胞坏死是细胞死亡的两种方式。急性胰腺炎、动脉粥样硬化等疾病都是由细胞坏死引起的。存在于人体内的一种名为RIP3的蛋白激酶通过调节能量代谢,可以将肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死。下列有关叙述错误的是()A.从以上分析可知细胞坏死过程中不存在基因的选择性表达 B.一些细胞的坏死对人体也有益处,比如被病原体感染的细胞在免疫系
11、统的作用下死亡 C.抑制RIP3的活性,能在一定程度上对急性胰腺炎起到治疗、防御的作用 D.若抑制RIP3的活性可在一定程度上抑制细胞坏死【解析】选A、B。根据题目中RIP3蛋白激酶通过调节能量代谢,可以将肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死,说明细胞坏死过程中存在基因的选择性表达,A项错误;被病原体感染的细胞在免疫系统的作用下死亡属于细胞凋亡,B项错误;若抑制RIP3的合成或活性,可以在一定程度上调控细胞的死亡方式,对急性胰腺炎起到治疗、防御的作用,C、D项均正确。9.(不定项)科学家探究了不同浓度的醋酸铅对小鼠胸腺细胞凋亡率的影响,结果如下表。下列分析错误的是()A.甲组为实验组,乙、
12、丙、丁三组为对照组 B.在正常的生活环境中小鼠胸腺细胞不会发生凋亡 C.实验说明醋酸铅可导致小鼠胸腺细胞凋亡率升高 D.细胞凋亡是环境因素引起的,与基因无关 组别醋酸铅浓度/(mgL-1)胸腺细胞凋亡率(相对值)甲00.350.05乙1251.030.52丙2501.650.40丁5003.080.56【解析】选A、B、D。根据题干信息分析,该实验的目的是探究不同浓度的醋酸铅对小鼠胸腺细胞凋亡率的影响,表格中甲组醋酸铅浓度为0,是对照组,其余三组是实验组,A错误;甲组实验说明在正常的生活环境中小鼠胸腺细胞也会发生凋亡,B错误;根据表格数据分析,随着醋酸铅浓度增加,胸腺细胞凋亡率不断升高,说明醋
13、酸铅可导致小鼠胸腺细胞凋亡率升高,C正确;细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,与基因有关,D错误。【补偿训练】高等生物细胞中的nuc-1基因编码的蛋白质能使DNA降解,进而导致细胞死亡。下列有关叙述正确的是()A.细胞凋亡可能是nuc-1基因受抑制的结果 B.癌细胞中不可能存在nuc-1基因 C.胚胎发育过程中所有细胞内的nuc-1基因始终处于休眠状态 D.正常机体细胞中的nuc-1基因只有在特定条件下才能成功表达【解析】选D。nuc-1基因表达产生的蛋白质能使DNA降解,进而导致细胞死亡,所以细胞凋亡可能是nuc-1基因表达的结果,A错误;在能无限增殖的癌细胞中也有nuc-1基因,
14、但其并未表达,B错误;胚胎发育过程中也存在细胞的凋亡,并非所有细胞内的nuc-1基因始终处于休眠状态,C错误;细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡,故正常机体细胞中的nuc-1基因只有在特定条件下才能成功表达,D正确。10.(不定项)如图为人体细胞所经历的生长发育各个阶段,图中为不同的细胞,ac表示不同的生理过程。下列叙述正确的是()A.与相比,的分裂增殖能力减弱,分化能力增强 B.的形成过程中细胞中央出现赤道板 C.的核基因相同,蛋白质种类和数量相同 D.进入c过程的细胞中多种酶的活性降低,新陈代谢速率减慢【解析】选A、D。a过程属于细胞增殖,b过程属于细胞分化,与相比,的分裂增殖能力减弱,分化
15、能力增强,A正确;细胞形成过程中进行的是有丝分裂,但赤道板不是真实存在的结构,B错误;的核基因相同,但由于基因的选择性表达,其细胞内的蛋白质种类和数量并不相同,C错误;c过程表示细胞衰老,进入c过程的细胞中多种酶的活性降低,新陈代谢速率减慢,D正确。【补偿训练】中科院近年来发现一种诱导细胞凋亡的新机制。在H2O2和TNF(一种淋巴因子)等因素的诱导下,鼠肝细胞内的溶酶体释放微量的胰凝乳蛋白酶,将细胞质内的Bid蛋白分解成更小的cBid,后者与线粒体、溶酶体的膜结合,诱导内容物释放,最终导致细胞凋亡(如图所示)。请结合所学知识分析,下列叙述错误的是()A.该过程与细胞膜的信息交流有关 B.cBi
16、d可能会引起细胞能量供应能力 下降,加速细胞的凋亡 C.溶酶体中胰凝乳蛋白酶的释放具有促进细胞凋亡的作用,而其他内容物的释放无此功能 D.溶酶体内含有水解酶,在细胞凋亡中具有重要作用【解析】选C。据图示可知,该过程与H2O2等物质和细胞膜表面的受体结合有关,故体现了细胞膜的信息交流功能,A正确;cBid能与线粒体膜结合,使其凋亡,导致细胞提供能量减弱,加速了细胞凋亡,B正确;溶酶体中胰凝乳蛋白酶的释放具有促进细胞凋亡的作用,而其他内容物是否有此功能则不一定,C错误;溶酶体内含有水解酶,在细胞凋亡中具有重要作用,D正确。二、非选择题(共15分)11.病毒感染人体细胞,首先需要与人体组织细胞表达的
17、受体相结合。研究证实新型冠状病毒受体(ACE2受体)是新型冠状病毒感染细胞所必需的。ACE2受体基因在人体型肺泡、型肺泡、支气管上皮和血管内皮细胞等多种细胞中均有表达,但主要集中表达于型肺泡细胞。请回答下列相关问题:(1)ACE2受体存在于_(填细胞结构)上;与ACE2受体合成相关的具膜细胞器有_。(2)人体中,新型冠状病毒的主要宿主细胞是_,判断的依据是_。人体可通过促使被病毒感染的宿主细胞的凋亡来清除病毒,这说明细胞凋亡有利于_。【解析】(1)受体的化学本质是糖蛋白,位于细胞膜上,与细胞膜上的蛋白合成有关的具膜细胞器有内质网、高尔基体和线粒体。(2)据题干信息ACE2受体是新型冠状病毒感染
18、细胞所必需的,ACE2 受体基因主要集中表达于 型肺泡细胞可知,新型冠状病毒的主要宿主细胞是型肺泡细胞。被病毒感染的细胞通过细胞凋亡的形式进行清除,体现了细胞凋亡有利于维持生物体内部环境稳定,抵御外界各种因素的干扰。答案:(1)细胞膜 内质网、高尔基体、线粒体(2)型肺泡细胞 ACE2受体是新型冠状病毒感染细胞所必需的,而ACE2受体基因主要集中表达于型肺泡细胞 维持生物体内部环境稳定,抵御外界各种因素的干扰【补偿训练】研究表明,阻断癌细胞增殖周期可引起细胞凋亡。科研人员为研究蜂毒素对人胃癌细胞的影响及作用机制,进行了以下实验。请完善实验并回答问题:(1)方法步骤:取4只相同的培养瓶,编号,分
19、别加入 等量的完全培养液并接种等量离体胃 癌细胞。1号培养瓶为空白对照,向24号培养瓶 中分别加入_ gmL-1蜂毒素溶液。培养48小时后,检测并统计_,结果如图1所示。重复步骤,检测凋亡基因(Bax、Bel-2)的表达率,结果如图2所示。(2)分析讨论:图1表明:_。图1、图2表明:从基因水平上看,蜂毒素诱导胃癌细胞凋亡与_有关。当Bel-2蛋白与Bax蛋白的比值出现_趋势时,将会诱导胃癌细胞凋亡。【解析】(1)由图可知,24号培养瓶中加入蜂毒素溶液的浓度应为2、4、8 gmL-1,因变量是胃癌细胞凋亡率。(2)图1表明一定浓度的蜂毒素能诱导胃癌细胞凋亡,并随浓度增大诱导效应增强。两图共同说
20、明随蜂毒素浓度的增大Bax基因表达增强和Bel-2基因表达减弱,当Bel-2蛋白与Bax蛋白的比值出现下降趋势时,将会诱导胃癌细胞凋亡。答案:(1)等量的2、4、8 胃癌细胞的凋亡率(2)一定浓度的蜂毒素能诱导胃癌细胞凋亡,并随浓度增大诱导效应增强 Bax基因表达增强和Bel-2基因表达减弱(或Bax基因和Bel-2的基因表达)降低【应用创新练】共20分 12.为研究黄芪甲苷(黄芪的主要活性成分)延缓细胞衰老的机制,研究者用培养至不同代数的小鼠细胞进行了如表实验。组别小鼠 细胞实验处理(8 d)SOD活性相对值丙二醇含量相对值P16基因mRNA量第1组50代培养液6.83210.50.804第
21、3组50代培养液+质量分数为0.1%的A液6.78211.20.808第4组50代培养液+质量分数为0.1%的黄芪甲苷溶液9.58161.60.768注:质量分数为0.1%的黄芪甲苷溶液由黄芪甲苷溶于DMSO中配制而成。(1)实验中设置第1组为整个实验提供了_。第3组实验使用的 A液为_,设置该组实验的目的是_。(2)已知SOD是细胞内能清除具有强氧化性自由基的酶,丙二醇是膜脂过氧化的 产物。由实验结果可知,黄芪甲苷_(填“能”或“不能”)提高细胞内 SOD活性,使细胞_系统的丙二醇含量_而延缓衰 老。(3)与年轻细胞相比,衰老细胞中P16基因的表达量_。表中实验结果还 说明,黄芪甲苷能延缓细
22、胞衰老的另一机制是什么?_。(4)显微镜下观察各组细胞发现,与第1、4组相比,第2、3组细胞具有体积 _、线粒体数量_、染色质聚集等结构特点。【解析】(1)根据表格分析可知第1组是整个实验的空白对照组,第3组是第4组的对照组,A液应该是质量分数为0.1%的黄芪甲苷溶液的溶剂,即DMSO,以排除溶剂DMSO对实验结果的干扰。(2)已知SOD是细胞内能清除具有强氧化性自由基的酶,丙二醇是膜脂过氧化的产物,说明黄芪甲苷能提高细胞内SOD活性,使细胞内生物膜系统的丙二醇含量相对值降低而延缓衰老。(3)衰老细胞中P16基因的选择性表达量较高,黄芪甲苷能使P16基因表达水平降低而延缓细胞衰老。(4)显微镜下观察各组细胞发现,与第1、4组相比,第2、3组细胞出现衰老现象,具有细胞体积小、线粒体数量少、染色质聚集、酶的活性降低等结构特点。答案:(1)对照 DMSO 作为对照,排除DMSO对实验结果的干扰(2)能 生物膜 相对值降低(3)较高 黄芪甲苷能使P16基因表达水平降低而延缓细胞衰老(4)小 少