第3節細胞的衰老和死亡1.概述細胞衰老的特征,闡釋細胞衰老的主要原因,形成結構與功能相適應的生命觀念。2.通過學習細胞衰老與個體衰老的關系,辯證看待部分與整體之間的關系。3.運用比較和分析的科學方法辨析細胞凋亡與細胞壞死,明確細胞凋亡對生物體的意義,培養科學思維。4.聯系日常生活實際,了解細胞衰老和死亡的主要特征并掌握其原因及其防治措施,關注生命健康,培養社會責任意識。目標素養知識概覽一、細胞衰老1.細胞衰老的過程細胞衰老的過程是細胞的生理狀態和化學反應發生復雜變化的過程,最終表現為細胞的形態、結構和功能發生變化。2.衰老細胞的特征(1)衰老細胞代謝的變化:(2)衰老細胞細胞核的變化:3.細胞衰老的原因(1)自由基學說:(2)端粒學說:4.細胞衰老與個體衰老的關系(1)單細胞生物:細胞的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡。(2)多細胞生物:①體內的細胞總是在不斷更新著,總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態。②從總體上看,個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。5.細胞衰老的意義細胞衰老是人體內發生的正常生命現象,正常的細胞衰老有利于機體更好地實現自我更新。微判斷1基于對細胞衰老的認識,判斷下列表述是否正確。1.衰老細胞內染色質收縮影響DNA分子的復制。()2.細胞衰老過程中,酶活性降低,細胞核體積變小。()3.同一種體細胞的端粒長度與其有絲分裂能力呈正相關。()4.自由基只有攻擊蛋白質時才會導致細胞衰老。()5.衰老的生物體中,細胞都處于衰老狀態。()6.多細胞生物幼嫩的個體中也含衰老細胞。()√×√××√微訓練11.細胞衰老的原因中,被大家普遍接受的是(

)①生物生命活動中產生了大量自由基②細胞中的營養物質無法正常供應③細胞中產生的代謝廢物大量積累④染色體上的端粒不斷被“截”短A.①③

B.②④

C.①④

D.③④答案:C解析:關于細胞衰老的原因,目前被大家普遍接受的觀點是自由基學說和端粒學說。2.大多數老年人頭發變白的直接原因是頭發基部細胞內(

)A.物質轉運加速B.新陳代謝加快C.呼吸速率加快D.與黑色素合成相關的酶活性降低答案:D解析:與黑色素合成相關的酶活性降低,黑色素合成減少,致使老年人頭發變白。二、細胞的死亡1.細胞凋亡(細胞死亡的一種主要方式)(1)概念:由基因所決定的細胞自動結束生命的過程,是由遺傳機制決定的程序性調控,所以它是一種程序性死亡。(2)類型:①生長發育過程中某些細胞的死亡。②細胞的自然更新。③某些被病原體感染的細胞的清除。(3)意義:①完成正常發育。②維持內部環境的穩定。③抵御外界各種因素的干擾。2.細胞壞死在種種不利因素影響下,由細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。微判斷2基于對細胞死亡的認識,判斷下列表述是否正確。1.在細胞凋亡過程中,細胞內酶的活性均降低。()2.細胞的衰老和凋亡是生物體異常的生命活動。()3.細胞壞死對生物體是不利的。()4.衰老的細胞被溶酶體清除屬于細胞壞死。()5.細胞死亡是細胞凋亡的同義詞。()××√××微訓練21.下列不屬于細胞凋亡實例的是(

)A.蝌蚪長到一定程度后尾巴消失了B.人皮膚表皮細胞的脫落C.清除被病原體感染的細胞D.腦細胞因缺血而死亡答案:D解析:腦細胞因缺血而死亡,是由外因引起的一種非生理性的不正常死亡。2.在蝌蚪發育成青蛙的過程中,對尾部消失起主要作用的細胞器是(

)A.溶酶體 B.中心體C.線粒體 D.高爾基體答案:A解析:與細胞凋亡關系最為密切的細胞器是溶酶體。三、細胞自噬1.概念在一定條件下,細胞會將受損或功能退化的細胞結構等,通過溶酶體降解后再利用。2.對象受損或功能退化的細胞結構等。3.類型(1)在營養缺乏時,獲得維持生存所需的物質和能量。(2)在細胞受到損傷或細胞衰老時,清除受損或衰老的細胞器。(3)在微生物入侵時,清除感染的微生物和毒素。4.意義人類許多疾病的發生,可能與細胞自噬發生障礙有關,因此,細胞自噬機制的研究對許多疾病的防治有重要意義。一

細胞的衰老問題探究古人有詩云:“少小離家老大回,鄉音無改鬢毛衰。”與年輕人相比,老年人有許多衰老的特征。例如頭發變白,出現“老年斑”,滿臉皺紋,頭發稀疏,渾身乏力,行動遲緩等。請思考回答下列問題。(1)請從細胞衰老的角度分析,老年人出現白發、老年斑的原因是什么?提示:老年人毛囊中的黑色素細胞衰老,細胞中的酪氨酸酶活性降低,黑色素合成減少。衰老的細胞細胞膜通透性改變,色素積累,出現老年斑。(2)與年輕人相比,老年人一般體溫略低,反應變慢,肌肉的收縮力降低,原因是什么?提示:細胞內多種酶的活性降低,呼吸速率減慢,新陳代謝速率減慢。(3)細胞是生物體結構和功能的基本單位,細胞的衰老就代表個體的衰老嗎?提示:對于多細胞生物而言,細胞的衰老不等于機體的衰老,如幼年個體中每天都有細胞衰老;機體的衰老也不等于細胞的衰老,如老年個體中每天也有新的細胞產生。但個體衰老時,組成該個體的細胞往往表現為普遍衰老現象。(4)自由基學說認為衰老過程中的退行性變化是由細胞正常代謝過程中產生的自由基造成的。自由基為什么能夠促使細胞衰老?提示:自由基能夠攻擊和破壞細胞內各種執行正常功能的生物分子,導致細胞衰老。歸納總結1.多細胞生物個體衰老與細胞衰老的對應關系個體衰老表現對應的細胞衰老原因皮膚干燥、發皺細胞內水分減少,體積減小頭發變白細胞內相關酶的活性降低老年斑

細胞內色素的積累無力細胞內呼吸速率減慢吸收能力下降細胞膜通透性改變由上表可以看出,多細胞生物個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。2.分子或結構的變化及對功能的影響(1)自由水減少→代謝速率減慢。(2)酶的結構改變→酶的活性降低→細胞的代謝速率減慢。(3)色素逐漸積累→阻礙細胞內物質的交流和傳遞。(4)細胞膜通透性變化→物質運輸功能降低。(5)染色質收縮→影響DNA分子的復制、轉錄。3.細胞衰老的原因(1)自由基學說:(2)端粒學說:典例剖析【例1】

細胞衰老是人體內發生的正常生命現象,有利于機體更好地實現自我更新。下圖是細胞衰老的自由基學說示意圖。下列有關敘述錯誤的是(

)A.①②過程的作用效果會引起細胞內生物膜面積減小B.③過程會使酪氨酸酶活性升高C.④過程可能引起遺傳物質發生改變D.⑤可以是輻射、有害物質的入侵和細胞內的氧化反應等答案:B解析:①②過程自由基攻擊磷脂分子,破壞細胞內的生物膜結構,由于產物同樣是自由基,會導致自由基數量增加,進而引起生物膜面積急劇減小,A項正確。③過程自由基進攻細胞合成的蛋白質,可使酪氨酸酶的活性降低,細胞新陳代謝的速率減小,B項錯誤。④過程自由基進攻DNA,可能引起DNA結構發生改變,C項正確。輻射、有害物質的入侵和細胞內的氧化反應會使細胞產生自由基,D項正確。學以致用1.下列關于個體衰老和細胞衰老的敘述,正確的是(

)A.個體衰老和細胞衰老是一致的B.細胞衰老表示生物體各種功能的衰退,是一種不正常的現象C.老年人骨折后很難愈合,這與老年人成骨細胞的衰老有一定的關系D.在正常情況下,細胞不會因為分裂次數增多而加速衰老答案:C解析:個體衰老和細胞衰老對于單細胞生物而言是一致的,對于多細胞生物來說,個體衰老的過程是組成個體的細胞普遍衰老的過程。細胞衰老和個體衰老都是正常現象。成骨細胞位于骨膜內,它對骨的生長和再生(如骨折后的愈合)有重要作用,老年人骨膜內的成骨細胞逐漸衰老,因而骨折后難以愈合。依據端粒學說,細胞會因為分裂次數增多逐漸喪失正常的功能而加速衰老。二

細胞的死亡問題探究下圖是青蛙的變態發育示意圖。在發育過程中,蝌蚪的尾巴會逐漸消失。請分析回答下列問題。(1)蝌蚪尾巴的消失屬于哪種生命現象?與哪種細胞器的關系最密切?提示:細胞凋亡。與溶酶體的關系最密切。(2)一只蝌蚪被捕食者攻擊時尾部受到損傷,而后潰爛消失。這與(1)所述現象相同嗎?這是什么原因導致的?提示:不相同。這屬于細胞壞死,是由外部不利因素導致的細胞非正常死亡。(3)蝌蚪尾部細胞在發育過程中逐漸死亡消失,這一死亡機制是由什么來調控的?提示:細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程,受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性調控。(4)細胞凋亡在生物體的生長發育中有什么作用?提示:細胞凋亡對于生物體生長發育中組織、器官以及個體形態的建立具有重要的意義。歸納總結1.細胞凋亡機制的圖解與分析(1)圖中過程①說明細胞凋亡有特異性,體現了生物膜的信息傳遞功能。(2)圖中過程②說明,從分子水平上看,凋亡是相關基因的選擇性表達,有新蛋白質合成;從細胞水平上看,凋亡過程中,以小泡形式形成由膜包被的凋亡小體,體現了膜的流動性。(3)圖中過程③表示吞噬細胞吞噬凋亡小體而發生細胞內消化,此過程需要溶酶體參與。2.細胞凋亡與細胞壞死的比較

方法歸納

“兩看”法判斷細胞凋亡和細胞壞死

典例剖析【例2】

下列關于細胞凋亡的敘述,錯誤的是(

)A.胚胎細胞中存在與細胞凋亡有關的基因B.被病原體感染的細胞的清除屬于細胞凋亡C.細胞凋亡的過程中有新蛋白質的合成D.細胞壞死是有害基因選擇性表達造成的答案:D解析:細胞壞死是指在種種不利因素影響下,如極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激的情況下,由細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡,屬于不正常的細胞死亡,而不是基因選擇性表達造成的。學以致用2.下列有關細胞凋亡與細胞壞死的說法,錯誤的是(

)A.細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命的過程B.細胞壞死是細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡C.凋亡細胞中可以發現與細胞凋亡有關的酶D.細胞凋亡過程失控可以延長生物體的壽命答案:D解析:細胞凋亡對于多細胞生物體完成正常發育,維持內部環境的穩定,以及抵御外界各種因素的干擾都起著非常關鍵的作用,細胞凋亡失控不利于延長生物體的壽命。1.下列關于細胞衰老特征的敘述,錯誤的是(

)A.細胞膜通透性改變,使物質運輸功能降低B.細胞核體積增大,染色質收縮C.細胞內多種酶的活性降低D.人的衰老細胞萎縮,體積變大答案:D解析:衰老的細胞因水分減少而萎縮,體積變小。2.下列有關人體內細胞的生命歷程的敘述,錯誤的是(

)A.每天都會有大量表皮細胞凋亡脫落B.同種細胞增殖、分化后遺傳信息將發生改變C.衰老的細胞體積變小,但其細胞核會增大D.死亡的細胞,其細胞膜的選擇透過性將喪失

答案:B解析:同種細胞增殖、分化后遺傳信息不會發生改變。3.下圖為動物機體的細胞凋亡及清除示意圖。據圖分析下列敘述,錯誤的是(

)A.①過程表明細胞凋亡是特異性的,體現了生物膜的信息交流功能B.細胞凋亡受基因控制C.②過程中凋亡細胞被吞噬,表明細胞凋亡是被動死亡過程D.凋亡相關基因是機體固有的,在動物生長發育過程中發揮重要作用C解析:①過程是凋亡誘導因子與膜受體發生特異性結合,表明細胞凋亡具有特異性,體現了生物膜的信息交流功能。細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。細胞凋亡是在動物生長發育過程中某些固有基因選擇性表達的結果。4.細胞自噬能快速提供燃料供應能量,或者提供材料來更新細胞組分,因此在細胞面對饑餓時,細胞自噬發揮著不可或缺的作用。在細胞自噬過程中溶酶體扮演著非常重要的角色。下列相關敘述正確的是(

)A.受損的線粒體功能逐漸退化,會直接影響葡萄糖的氧化分解