第3節細胞的衰老和死亡問題一:細胞衰老有哪些特征?細胞為什么會衰老?必備知識自查2.細胞衰老的原因:(1)自由基學說。①自由基:異常活潑的帶電分子或基團。②對細胞衰老的解釋:自由基攻擊和破壞細胞內各種執行正常功能的生物分子。(2)端粒學說。①端粒:染色體_____特殊序列的___________________。②特點:端粒DNA序列在_____________后會縮短一截。③結果:在端粒DNA序列被“截”短后,端粒內側___________________就會受到損傷,結果使細胞活動漸趨異常。兩端DNA—蛋白質復合體每次細胞分裂正常基因的DNA序列3.細胞衰老與個體衰老的關系:(1)單細胞生物:個體衰老、死亡與細胞衰老、死亡是_______。(2)多細胞生物。①體內的細胞總是在不斷_____,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_______________________的過程。一致的更新組成個體的細胞普遍衰老【思維啟迪】從細胞水平解釋老年人心臟為什么沒有年輕人的心臟收縮有力?老年人骨折后為什么比年輕人恢復慢?提示:老年人的細胞普遍衰老,衰老細胞的細胞膜通透性改變,物質運輸功能降低,細胞呼吸速率減慢;老年人骨折后由于成骨細胞衰老,細胞代謝減慢,影響細胞的生長。問題二:細胞死亡的方式有哪些?細胞死亡對個體發育和細胞更新有何意義?1.細胞凋亡:(1)含義:由_____所決定的細胞_________生命的過程。(2)類型:①生長發育過程中細胞的死亡。②細胞的_________。③_____________的細胞的清除。(3)意義:①完成正常的_____。②維持_________的穩定。③抵御_____________的干擾。基因自動結束自然更新被病原體感染發育內部環境外界各種因素2.細胞壞死:在種種不利因素影響下,由細胞_________活動受損或中斷引起的________________。正常代謝細胞損傷和死亡探究點一細胞的衰老【實驗情境】科學家為了進一步探究細胞衰老的影響因素,進行了如下實驗。①分別在相同的條件下,體外培養胎兒、中年人和老年人的肺成纖維細胞,結果見下表:關鍵能力生成細胞來源胎兒中年人老年人增殖代數50202~4②分別將鼠、雞、人和龜的體細胞在體外進行培養,結果見下圖。③將年輕人體細胞去核后與老年人細胞核融合;將老年人體細胞去核后與年輕人的細胞核融合,分別在體外培養,結果前者不分裂,后者分裂旺盛。分析以上實驗,探究下列問題。1.細胞衰老與個體衰老的關系(生命觀念、科學思維、科學探究):(1)通過分析實驗數據,寫出通過實驗①②得出的結論。實驗①現象:胎兒的肺成纖維細胞增殖代數最多,老年人的肺成纖維細胞增殖代數最少。推測結論:_______________________________________。實驗②現象:細胞分裂次數與具體物種的特異性有關,一般來說,壽命越長的物種的體細胞分裂的最高次數越高。推測結論:___________________________________。(2)從圖中看,影響細胞衰老的內在因素有哪些?提示:生物的物種、年齡等。細胞分裂能力隨著生物體年齡的增大而減弱細胞分裂次數與生物壽命一般呈正相關2.細胞衰老的機理(生命觀念、科學思維、科學探究):通過分析實驗結果,寫出通過實驗③得出的結論。提示:細胞核是決定細胞衰老的重要因素。【探究總結】1.人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的酶活性降低老年斑細胞內色素的累積無力細胞內呼吸速率減慢吸收能力下降細胞膜通透性功能改變2.巧記細胞衰老的特征:【典題訓練】1.根據現有的細胞衰老理論,在延緩皮膚衰老方面切實可行的措施是(

)A.防曬,減少紫外線傷害B.減少營養物質攝入,抑制細胞分裂C.減少運動,降低有氧代謝強度D.口服多種酶,提高細胞代謝水平【解析】選A。防曬,減少紫外線傷害皮膚,可以延緩皮膚衰老,A正確;減少營養物質攝入,抑制細胞分裂,可能會加速皮膚衰老,B錯誤;減少運動,降低有氧代謝強度,不能有效延緩皮膚衰老,C錯誤;口服多種酶,會通過消化道消化,起不到提高細胞代謝水平的作用,D錯誤。2.關于細胞衰老與個體衰老的關系,下列說法正確的是 (

)A.細胞的衰老就是個體的衰老B.衰老的生物體內,細胞都處于衰老狀態C.年幼的生物體內,沒有衰老細胞D.從總體上看,個體衰老的過程是組成個體的細胞普遍衰老的過程【解析】選D。根據生物種類的不同作出不同的分析。對于單細胞生物來說,細胞的衰老就是個體的衰老,但對多細胞生物來說,細胞衰老與個體衰老并不是一回事。多細胞生物體其內細胞總是在不斷更新著,衰老生物體內也有幼嫩細胞,年幼的生物體內也有衰老細胞。從總體上看,個體衰老的過程是組成個體的細胞普遍衰老的過程。探究點二細胞的死亡【圖表情境】如圖是胎兒手的發育過程示意圖。請據圖探究下列問題。1.細胞凋亡(生命觀念、科學思維):(1)從細胞結構角度看,細胞凋亡與哪種細胞器有關?它是如何發揮作用的?提示:溶酶體。溶酶體內有多種水解酶,可以分解衰老、損傷的細胞器。(2)在胎兒手的發育過程中,細胞凋亡發生明顯的部位是哪里?并請解釋并指癥(如食指和中指不分離)現象。提示:是手指。食指和中指間的細胞沒有發生凋亡。2.細胞凋亡和壞死的區別(生命觀念、科學思維):如果在胎兒發育過程中,被艾滋病病毒感染,會導致細胞死亡,請問:這類死亡屬于細胞凋亡嗎?兩者在機理上有什么不同?提示:不屬于,屬于細胞壞死。細胞壞死是外因導致的細胞代謝終止,細胞凋亡是細胞自發的在遺傳物質控制下的程序性死亡。【探究總結】細胞凋亡與細胞壞死的區別過程細胞凋亡細胞壞死性質生理性過程,為正常死亡的過程病理性過程實質主要由與凋亡相關的基因引起受電、熱、冷、機械等不利因素影響過程細胞凋亡細胞壞死現象①細胞分為多個凋亡小體胞漿外溢②細胞變圓,與周圍的細胞脫離開細胞外形不規則變化③細胞膜內陷細胞膜破壞結果被周圍細胞吞噬引起周圍炎癥反應【典題訓練】1.細胞凋亡是細胞程序性死亡,是一種正常的生命現象。下列現象中屬于細胞凋亡的是 (

)A.噬菌體裂解細菌的過程B.因創傷引起的細胞壞死C.造血干細胞產生紅細胞的過程D.蝌蚪發育成青蛙過程中尾部細胞的死亡【解析】選D。噬菌體裂解細菌,細菌是被外界物質消滅且是非主動死亡,不屬于細胞凋亡。因創傷引起的細胞壞死不是由基因決定的,不屬于細胞凋亡。造血干細胞產生紅細胞是細胞分化,不屬于細胞凋亡。細胞凋亡是生物體發育過程中普遍存在的,是一種由基因決定的細胞主動地有序的死亡方式,蝌蚪發育成青蛙過程中尾部細胞的死亡屬于細胞凋亡,故選D。

【規律方法】“三看法”判斷細胞凋亡與細胞壞死2.大蒜素可以使人骨瘤細胞的細胞周期停滯和誘導細胞凋亡,從而抑制瘤細胞增殖,達到抗癌的效果。下列相關說法錯誤的是 (

)A.人骨瘤細胞在分裂間期進行中心體復制B.瘤細胞產生的原因是細胞增殖分化異常C.大蒜素誘導細胞凋亡與細胞膜結構有關D.細胞凋亡對人體健康是有利的【解析】選B。人骨瘤細胞屬于動物細胞,在分裂間期會進行中心體的復制,A項正確;瘤細胞產生的原因是原癌基因和抑癌基因發生突變,B項錯誤;細胞凋亡是相關基因選擇性表達的結果,該過程中形成具膜的凋亡小體,體現了膜的流動性,與細胞膜結構有關,C項正確;細胞凋亡對于人體完成發育、維持內部環境的穩定以及抵御外界各種因素的干擾起著非常重要的作用,D項正確。

【補償訓練】

美國的研究人員鑒別出一組非肽類Caspase抑制劑及其分子作用機制,并證實它們能夠抑制細胞凋亡過程中信號的傳遞。下列相關敘述不正確的是(

)

A.細胞凋亡過程中的信號傳遞與細胞膜表面的某種蛋白質有關

B.細胞凋亡是由基因控制的細胞自主有序的死亡

C.Caspase抑制劑在核糖體上合成

D.細胞的增殖和凋亡失控都會導致許多疾病的發生【解析】選C。細胞間的信號傳遞與細胞膜表面的糖蛋白有關,A正確;細胞凋亡是由基因控制的細胞自主有序的死亡,是機體正常的生理反應,B正確;題干已強調Caspase是非肽類抑制劑,因此Caspase抑制劑不可能在核糖體上合成,C錯誤;細胞的增殖失控會導致疾病的發生,如癌癥,細胞凋亡失控也會導致疾病的發生,如人類的并指,D正確。1.【科技情境】科學研究發現:細胞衰老可能與端粒截短有關。每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA—蛋白質復合體,即端粒。人體細胞分裂的次數與特異性染色體端粒的長短有關。隨著每一次分裂,端粒的長度都要縮短一些,一旦達到“關鍵長度”,細胞增殖就結束。然而,人的骨髓細胞和癌細胞,在端粒酶的作用下,會伸長已縮短的染色體末端。因此,這些染色體就不會達到“關鍵長度”,細胞就能持續增殖。情境素養探究探究:(1)請結合材料分析端粒酶、端粒長度和細胞分裂次數的關系,并提出延緩細胞衰老的方法。提示:關系:端粒酶可使端粒伸長,端粒伸長有利于細胞分裂。方法:保持端粒酶的活性。(開放式答題,合理即可。)(2)癌癥發病的原因是原癌基因在致癌因子的作用下轉變為癌基因。請結合端粒的有關知識,分析癌基因使細胞無限增殖的可能途徑。如果你是醫生,是否可以提出治療癌癥的方案?提示:①癌細胞能合成端粒酶,端粒酶使已縮短的染色體末端伸長(即修復端粒),從而使染色體不會達到“關鍵長度”,細胞就能持續增殖。②用藥物抑制端粒酶的活性,或者關閉端粒酶基因。2.【圖表情境】如圖是青蛙的變態發育示意圖。蝌蚪在發育過程中,長出的尾巴又逐漸消失,請分析下列問題:探究:(1)蝌蚪尾巴的消失與哪種細胞器有直接關系?為什么?提示:溶酶體,溶酶體內有多種水解酶,能夠使自動死亡的細胞發生分解。(2)將蝌蚪尾部用濃鹽酸處理后,尾部潰爛消失,這與上述現象相同嗎?提示:這是細胞壞死,與細胞凋亡不同。1.器官的形成、細胞的更新、病原體的清除等都與細胞凋亡有關。下列關于細胞凋亡的各項敘述中正確的是

。

①細胞凋亡是生物體正常發育的基礎②細胞凋亡是機體的自我保護機制③細胞凋亡是細胞在各種不利因素影響下細胞的死亡④細胞凋亡是由細胞內的遺傳物質所控制的⑤細胞死亡是細胞凋亡的同義詞⑥在成熟的生物體中,細胞的自然更新也是通過細胞凋亡完成的課堂素養達標【解析】生物體各種器官的形成以及細胞的更新都離不開細胞凋亡。通過細胞凋亡,生物體可以清除侵入體內的病原體,更新或修復受傷組織等,這些都是機體的自我保護。細胞凋亡是細胞自主死亡,受遺傳物質控制,不利因素影響下的死亡叫細胞壞死。答案:①②④⑥2.出現老年斑是細胞衰老的表現。下列關于衰老的相關敘述,錯誤的是(

)A.衰老細胞中,多種酶的活性降低,色素積累,呼吸速率減慢B.細胞代謝產生的自由基,會攻擊DNA和蛋白質分子等,致使細胞衰老C.衰老細胞的體積減小,從而使細胞的相對表面積增大,物質運輸功能增強D.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【解析】選C。細胞衰老的特征是細胞內水分減少,結果使細胞皺縮,體積變小,細胞內多種酶的活性降低,細胞新陳代謝速率減慢,細胞內的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累,A正確;自由基學說認為,細胞代謝產生的自由基攻擊DNA和蛋白質,使細胞衰老,B正確;衰老的細胞細胞膜通透性改變,物質運輸功能降低,C錯誤;每天都有細胞的衰老死亡,但細胞衰老,個體不一定衰老,個體衰老是組成個體的細胞普遍衰老的過程,D正確。3.下列關于人體細胞的敘述,錯誤的是 (

)A.人的正常體細胞的分裂次數是有限的B.自由基攻擊蛋白質可以引起細胞衰老C.細胞中衰老的線粒體可被溶酶體分解清除D.衰老細胞代謝速率加快是細胞內水分減少引起的

【解題指南】(1)抓準題眼:“人體細胞”。

(2)掃清障礙:細胞衰老的特征、過程及機制。【解析】選D。本題主要考查細胞衰老的特點。A項,人的正常體細胞的分裂次數是有限的,細胞會隨著分裂次數的增加而逐漸衰老,故正確。B項,自由基產生后,攻擊蛋白質,可以使蛋白質活性下降,引起細胞衰老,故正確。C項,溶酶體中含有酸性水解酶,可以分解清除衰老的細胞器,故正確。D項,細胞衰老的特征之一是細胞內水分減少,細胞新陳代謝速率減慢,故錯誤。4.下列各項中不屬于細胞凋亡的是(

)A.皮膚和消化道上皮每天都會有大量細胞死亡脫落B.人的紅細胞在經歷120天左右的壽命后死亡C.蝌蚪變態發育過程中尾部消失D.骨折時造成的細胞死亡【解析】選D。皮膚和消化道上皮每天都會有大量細胞死亡脫落,是正常死亡,屬于細胞凋亡,A不符合題意;人的紅細胞成熟后細胞核消失,在經歷120天左右的壽命后死亡,屬于細胞凋亡,B不符合題意;蝌蚪變態發育過程中尾部消失,是受遺傳物質控制的正常死亡,屬于細胞凋亡,C不符合題意;骨折是外界因素引起的細胞死亡,不是在遺傳機制的控制下自動結束生命的過程,屬于細胞壞死,D符合題意。5.細胞的死亡包括細胞壞死和細胞凋亡。下列關于細胞壞死和細胞凋亡的敘述中,正確的是 (

)A.細胞壞死是慢性的B.細胞壞死是由基因調控的C.細胞凋亡多由外界因素引起D.細胞凋亡是生物個體發育所必需的【解析】選D。細胞壞死的快慢與致死因子有關,不一定都是慢性的,A錯誤;細胞壞死是病理性的,是外界因素引起的,而不是由基因調控的,B錯誤;細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結束生命的過程,受到外界因素的影響,而不是由外界環境引起的,C錯誤;細胞凋亡是生物個體發育所必需的,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,D正確。

【補償訓練】

如圖表示細胞內發生的一系列重要生命活動,請根據圖回答問題:(1)該圖可以用來表示下列

(填寫序號)生物細胞的重要生命活動。

①噬菌體②酵母菌③乳酸菌④變形蟲

⑤海帶⑥蚯蚓⑦玉米⑧蘑菇

(2)在A、B、C、D四項生命活動中,人在幼年時期能夠發生的是

,對于人體有積極意義的是

。(填寫字母序號)

(3)B過程的結果,導致細胞在

等方面發生了改變,但是細胞中的遺傳物質

(填“發生”或“未發生”)改變。【解析】(1)圖中表示的是細胞分裂、分化、衰老、凋亡的過程,在圖中有染色體的變化,而染色體只存在于真核細胞中,②④為單細胞生物,無細胞分化,故選⑤⑥⑦⑧。(2)人在幼年時期,細胞增殖、分化、衰老、凋亡等過程都會發生,這四項生命活動對于人體都有積極意義。(3)細胞分化使細胞的形態、結構和生理功能等方面發生改變,但是遺傳物質未發生變化。答案:(1)⑤⑥⑦⑧

(2)A、B、C、D

A、B、C、D

(3)形態、結構和生理功能未發生

【新高考·新風向】6.食管癌居我國惡性腫瘤死亡率的第4位,其發生原因與組蛋白甲基化轉移酶G9a的合成失調或功能紊亂有關。科學家體外培養人食管癌細胞,以研究化學藥劑BIX對癌細胞凋亡的影響和相關機理。請回答問題:(1)細胞凋亡是由

決定的細胞自動結束生命的過程。

(2)將食管癌細胞培養于完全培養液中作為對照組,實驗組分別加入含不同濃度BIX的完全培養液。培養24小時,計算癌細胞的存活率和半數抑制濃度(存活一半細胞所