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6.3 细胞的衰老和死亡
【教材分析】
本节课为人教版生物必修1《分子与细胞》第6章第3节内容，细胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。细胞的衰老和死亡是生命活动中必不可少的过程。本节教材内容的安排遵循了生命历程的基本规律,即先介绍衰老,再介绍死亡。教材首先以图文结合方式,通过直观的细胞衰老特征示意图,配上细胞衰老特征的文字介绍,让学生比较清晰地认识到,细胞的衰老涉及细胞的形态和结构的改变。关于细胞衰老的原因有很多假说,教材选取了目前为大家普遍接受的自由基学说和端粒学说作了简要介绍。这部分内容要求不高,因此没有安排相应的讨论活动。教材除了说明细胞衰老与个体衰老的基本关系外,还设计了“年龄因素与细胞衰老的关系”的讨论活动,活动中呈现的两个相关实验,足以让学生认识到,年幼个体的细胞分裂能力强,年老个体的细胞分裂能力弱的事实。然后教材呈现了人的胚胎经历有尾阶段(教材图 6-10)和胎儿手的发育(教材图 6-11)两个图示,从可观察的视角,让学生认识到不可观察的细胞调亡的真实存在,并认识这种存在对于机体发育的重要意义,对于细胞衰老和死亡的学习，能使学生对细胞的整个生命过程有个完整的认识。有助于培养学生的科学兴趣，培养学生的创新意识。
【学情分析】
学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容，对本章的内容已经有了初步的认识和理解，明确了细胞的分化、衰老和死亡是一个完整的生命过程。本节的内容比较接近现实生活，教师可以利用现实生活中的例子加以说明，使学生有个直观的认识，同时也可以培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。
【教学目标】
生命观念：描述细胞衰老的特征和原因。
科学思维：辨析个体衰老和细胞衰老的关系，理解细胞凋亡的概念。
科学探究：分析细胞衰老和死亡的原理及其意义。培养学生从题目中获取信息的能力；培养学生自主阅读课本的能力。
社会责任：探讨细胞衰老和死亡与人体健康的关系，关注老年人的健康。联系中华民族尊老敬老的传统美德，帮助学生形成关爱老年人的情感和社会责任感。
【教学重难点】
教学重点
1.个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。
2.理解细胞凋亡的概念。
教学难点
1.细胞衰老和凋亡是细胞生长发育过程中的正常现象。
2.细胞凋亡和细胞坏死的区别。
【教学过程】
【新课导入：情景设置，导入新课】
师：“花有重开日，人无再少年”，生物都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡的生命历程。人体的衰老和死亡从古至今一直在困扰着人们。古有秦始皇寻找长生不老药，今有各种抗老护肤品，追求长生不老是人们的心愿。随着现代科学技术的发展，科学家对衰老和死亡有了更深刻的认识，19世纪细胞学说诞生后，我们知道“细胞是生命活动的基本单位”，魏斯曼曾预言“组织不可能无休止的自我更新，细胞通过分裂增殖的次数是有限的”。1961年，体外培养实验证实，人体纤维细胞分裂次数具有“海夫利克极限”，这成为细胞衰老理论的基石。这些让我们自然会联想，“机体的衰老和死亡，是否源于细胞的衰老和死亡呢？”出生、生长、衰老和死亡，是生物界的正常现象，生物个体如此，细胞也是如此。 生物体内的绝大多数细胞，都经过分裂、分化、衰老、死亡这几个阶段。我们这节课就来讨论衰老和死亡的问题。
【新课讲授】
一、细胞衰老的特征
1.通过观看《刘德华的一生》短视频和老年人图片，分析人体的衰老会表现出哪些特征？
提示：皮肤干燥、皱纹、头发变白、老年斑、行动迟缓无力、吸收能力下降
请同学们先阅读图6-8，尝试从分子和细胞水平找出与相应衰老外貌特征的原因。
3.通过以上分析，总结细胞衰老的特征主要有哪些？
细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的 形态、结构和功能发生变化。
记忆小贴士：“一大一小一多两低”
①一大：细胞核大，染色质收缩，染色加深。
②一小：细胞内水分减少，体积变小。
③一多：细胞内色素积累增多。
④两低：多种酶活性降低、物质运输功能降低
那么细胞衰老的原因又是什么？有什么方法能延缓衰老吗？
二、细胞衰老的原因
关于细胞衰老的原因，除了外界环境的刺激导致的衰老外，科学界普遍认可的细胞衰老的学说有：自由基学说、端粒学说。
【提问】阅读教材124页自由基学说的内容，小组讨论，回答下列问题：
什么是自由基？
自由基的特性
自由基是如何产生的？
4.自由基是怎样导致细胞衰老的？
资料1：自由基学说：德纳姆 哈曼在1956年提出，认为衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生自由基的有害作用造成的。
资料分析，化妆品和保健品广告中对抗自由基的“SOD”和“花青素”等抗氧化物质简介。
【小组讨论】
1.什么是端粒？
2.端粒缩短为什么会导致细胞衰老？
资料2：端粒学说：端粒学说由奥洛夫尼科夫提出，认为细胞在每次分裂过程中都会由于DNA聚合酶功能障碍而不能完全复制它们的染色体，因此最后复制DNA序列可能会丢失，最终造成细胞衰老死亡。
如何延缓人体衰老？
提示：合理的饮食结构、健康的生活习惯 、适宜的体育锻炼、乐观的生活态度
习题检测：人衰老的红细胞具有以下哪些特征（ C ）
①水分减少，细胞萎缩 ②新陈代谢的速度减慢
③所有酶的活性降低 ④呼吸速率上升
⑤色素积累增多 ⑥呼吸速率减慢
⑦细胞核的体积增大 ⑧细胞膜的通透性降低
A.①②③④⑤⑥ B.①②⑤⑥⑦⑧
C.①②⑤⑥ D.①②③④⑤⑧
三、细胞衰老与个体衰老的关系
提示：单细胞生物：细胞衰老或死亡＝个体衰老或死亡；多细胞生物：细胞的衰老和死亡≠个体的衰老和死亡，生物体内细胞时刻都在更新，总有一部分细胞正在衰老或走向死亡。个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
思考：老年人体内有幼嫩的细胞吗？年轻人体内有衰老的细胞吗？
阅读教材125页“年龄因素与细胞衰老的关系”的两个实验。
实验1：在相同的条件下，分别单独培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表：
细胞来源 胎儿 中年人 老年人
增殖代数 50 20 2～4
思考与讨论：
提问：请同学们结合学到的知识，分析表格题目，试着回答问题。
①从实验1中你能得出什么结论？
实验结论：年龄越大的个体的细胞可增殖的代数越少，反之越多 。说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老.
实验2：将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合；将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合。分别在体外培养。结果是前者不分裂，后者分裂旺盛。
实验结论：
细胞核对细胞分裂的影响大。细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现 收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。说明细胞会随着年龄的增大而 衰老。
②是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些？为什么？
（细胞核。因为细胞核含人体主要遗传物质—DNA，根据自由基学说和端粒学说可知细胞衰老主要是由于DNA受损害。）
特别要注意的是：正常的细胞衰老死亡利于机体实现自我更新。不正常的衰老对人体健康有极大的威胁，如儿童早衰症患者很难活过二十岁，通常死于老年疾病。讨论：
有的人少年白发，俗称“少白头”，这是不是人体早衰的表现？
（不是。少年白发的原因是多方面的，其发生的迟早、多少和进展的快慢因人而异，并受环境、营养条件的影响和遗传的控制。）
四、细胞衰老的意义
例如，人体皮肤生发层细胞不断分裂产生新的细胞以替代衰老的细胞；血液中红细胞的快速更新可保障机体所需氧气的供应。
①有利方面：细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。
②不利方面：众多细胞的衰老会导致人体的衰老，会出现免疫力下降__、 适应环境能力减弱等现象。
【小组讨论】
1.我们国家已经进入老龄化社会，结合你自身的感受，谈谈人口老龄化会给家庭、社会、国家和老年人自身带来哪些问题？可能的解决方案有哪些？
2.“老吾老以及人之老”，中国历代有尊老、敬老的传统美德。“老吾老以及人之老”，包括我们自己的家人在内，越来越多的老年人要面对客观存在的身体机能衰退。关爱老年人不能仅停留在口头上，还应用实际行动来表示。我们应该如何尽一份力？有哪些可行的措施呢？
设计意图：联系实际，渗透社会主义核心价值观教育，树立关爱老年人的社会责任，引导学生形成正确的人生观、价值观。
五、细胞的死亡
生命系统的发展规律使细胞不可避免地会走向死亡。那细胞可能有哪些死亡的方式呢？
细胞死亡的类型：细胞凋亡和细胞坏死。
1.细胞的凋亡
（1）概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，是细胞内遗传机制的程序性调控结果，又叫细胞程序性死亡。
（2）实质：与凋亡相关的基因选择性表达的结果。
（3）细胞凋亡意义：
①完成正常生长发育_：人体胚胎时期，尾的消失；蝌蚪发育过程，尾的消失；胎儿手发育过程中，手指连接处细胞的自动死亡。
②维持内部环境的稳定：清除受损、突变、衰老的细胞。
③抵御外界因素的干扰：某些被病原体感染的细胞的清除。
（4）细胞凋亡实例；植物落叶、花儿凋谢、蝌蚪在变态发育过程中的尾消失等等。
2.细胞坏死
（1）实例：
① 烫伤的皮肤细胞的死亡；
② 骨折后骨细胞的死亡；
③ 吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡；
（2）概念：指在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下，由于细胞的正常代谢活动受损或中断，从而引起细胞的损伤和死亡。
学习了细胞死亡的两种方式，两者有哪些异同？请小组讨论，完成表格。
细胞凋亡和细胞坏死的区别
细胞死亡后细胞会产生细胞自噬过程，进行营养物质的再次利用。
提问：什么是细胞自噬？
1.细胞自噬：通俗地说，细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体降解后再利用。
处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量；在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定；有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
分析教材，小组讨论，问题探究：
1.细胞的寿命与分裂能力之间有对应关系吗？比如寿命短的细胞是否一定能分裂？
提示：细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞的寿命只有5~7 d，但也不能分裂。
2.细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
提示：有关系。
3.根据以上分析，请推测皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力。
提示：学生可作出各种推测。皮肤表皮细胞的寿命约为10d，生发层细胞分裂能力强。
请同学们从细胞衰老和死亡的概念、特征等方面建构思维导图，对本节内容进行总结。
四、板书设计
第三节 细胞的衰老和凋亡
特征
细胞衰老 原因
细胞衰老与个体衰老的关系
细胞凋亡
细胞死亡
细胞坏死
【教学反思】
本节课从秦始皇寻找长生不老药的故事引入，激发起学生的学习兴趣，将人类对细胞的衰老和死亡的认识过程逐步展现在学生面前,让学生认识到生命科学研究对科学进步和社会发展的积极影响,总结细胞衰老和死亡与人体健康的关系。指出细胞衰老和细胞凋亡都是正常的生命现象，研究细胞衰老的原因和细胞凋亡的机制，对于多种疾病的防治以及延缓衰老、延长寿命有重要意义；而面对人口老龄化的现状，需要有适当的应对措施和准备,引导学生分析人口老龄化带来的问题,并且讨论可能的解决策略,让学生在此过程中,体会作为青年人的社会担当,同时渗透关爱老人的情感和关注社会的意识。同时在学生完成分析和讨论的过程中,通过不断解决问题发展生物学核心素养。

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