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细胞的衰老和死亡
“生老病死”是生物界的普遍现象，生物个体是这样，组成生物个体的细胞亦是如此。
思考
1.细胞的衰老和死亡是如何发生的呢？
2.它们对生物体都是不利的吗？
学习目标
1.掌握细胞衰老的特征，并分析其原因
2.阐明细胞凋亡的意义
3.辨析细胞凋亡与细胞坏死
细胞的衰老
1
细胞的死亡
2
细胞自噬
3
人到了一定的年龄就会出现白头发，并且随着年龄的增长，白头发往往会越来越多。白头发生成的直接原因是毛囊细胞合成黑色素的功能下降。
讨论：
1.老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有怎样的关系？
老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有密切关系，毛囊黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发就会变白。
问题探讨
酪氨酸
酪氨酸酶
黑色素
2.老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？
老年人体内还会有幼嫩细胞，如造血干细胞一生都能增殖和产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞，最后凋亡、脱落。
3.细胞衰老与个体衰老有什么关系？
人体衰老与细胞衰老并不是一回事。人体内的细胞总是不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡状态。但从总体上看，个体衰老过程也是组成人体细胞普遍衰老的过程。
1.细胞衰老的过程
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。
※细胞分化和细胞衰老都会发生细胞形态、结构和功能的变化
2.细胞衰老的特征
（1）代谢减慢
水分减少——细胞萎缩，体积变小
色素积累——妨碍细胞内物质的交流和传递
细胞的衰老
多种酶的活性降低——呼吸速率和新陈代谢速率都减慢
细胞膜通透性改变——物质运输能力降低
（2）细胞核变化
细胞核体积增大，核膜内折
染色质收缩，染色加深
※衰老的哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，不会出现细胞核的变化
记忆小技巧：一大、一小、一多、两低
细胞的衰老
3.细胞衰老的表现
细胞的衰老
表现 原因
满脸皱纹
出现“老年斑”
浑身乏力、行动迟缓
头发变白
吸收能力下降
皮肤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小
皮肤细胞中色素积累
老年人细胞中与呼吸有关的酶活性降低，代谢缓慢
由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少
细胞膜通透性改变，物质运输功能降低
4.细胞衰老的原因
（1）自由基学说
自由基的本质
通常为异常活泼的带电分子或基团
自由基的来源
细胞不断进行各种氧化反应的过程中产生
辐射以及有害物质入侵刺激细胞产生
细胞的衰老
自由基的影响
攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子
攻击DNA——可能引起基因突变
攻击蛋白质——使蛋白质活性下降，导致细胞衰老
攻击磷脂分子——产生新的自由基 损伤生物膜
细胞的衰老
引发雪崩式的反应
（2）端粒学说
端粒的本质（真核细胞内才有端粒）
一段特殊序列的DNA——蛋白质复合体
端粒位置
每条染色体的两端
端粒作用
端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常
细胞的衰老
5.细胞衰老与个体衰老的关系
（1）单细胞生物
细胞衰老=个体衰老
（2）多细胞生物
细胞衰老≠个体衰老
个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程
细胞的衰老
6.年龄因素与细胞衰老的关系
（1）细胞会随着分裂次数的增多而衰老：随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数逐渐减少
（2）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
（3）人体内众多细胞及组织的衰老会引起人的衰老，人衰老后会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象
细胞的衰老
7.细胞衰老的意义
（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
例如：血液中红细胞的快速更新可保障机体所需氧气的供应
（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
细胞的衰老
1.细胞凋亡（细胞死亡的一种主要方式）
（1）概念
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
（2）特点
受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡
细胞的死亡
细胞的死亡
人的胚胎经历有尾阶段（上图为3周胚胎）
胎儿手的发育
细胞凋亡是一种自然的生理过程，对机体有利
（3）类型
个体发育过程中细胞程序性死亡（发育性凋亡）
成熟细胞的自然更新（更新性凋亡）
被病原体感染细胞的清除（清除性凋亡）
（4）实质
与凋亡相关的基因选择性表达的结果
细胞的死亡
正常细胞
凋亡细胞
凋亡小体形成
被其他细胞吞噬
（5）细胞凋亡的过程
凋亡的开始
细胞膜向内皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色质收缩并沿核膜分布
凋亡小体的形成
核膜破裂，染色质断裂成大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被一些内陷的细胞膜包围，形成凋亡小体
细胞的解体
凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被吞噬细胞吞噬并消化
细胞的死亡
（6）意义
有利于多细胞生物体完成正常发育
有利于维持内部环境的相对稳定
有利于抵御外界各种因素的干扰
注意
细胞凋亡不仅发生在个体发育的胚胎时期，而且贯穿整个生命活动的始终
细胞凋亡与基因的选择性表达有关，但不属于细胞分化
细胞的死亡
2.细胞坏死
细胞坏死是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，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
细胞的死亡
诱因
本质
坏死是不利因素引起的、病理性的、对机体有害
细胞的死亡
（2）实例
烫伤的皮肤细胞的死亡
骨折后骨细胞的死亡
吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡
细胞凋亡和细胞坏死的比较
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系
细胞膜的变化
形态变化
影响因素
核与核膜
对机体的影响
受基因控制
内陷
细胞变圆，与周围细胞脱离
环境的生理性或病理刺激信号，环境条件的变化或缓和性损伤
形成凋亡小体
对机体有利
不受基因控制
破裂
细胞外形不规则变化
强烈的物理化学因素和严重的病理性刺激
膜破裂，碎核释放
对机体有害
细胞自噬
1.实质
细胞将自身受损或功能退化的细胞结构通过溶酶体降解后再利用
2.发生条件
营养缺乏、细胞受损、微生物入侵、细胞衰老等
3.发生场所
溶酶体
有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
细胞自噬
4.意义
营养缺乏时可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，以及感染的微生物毒素，从而维持细胞内部环境的稳定
5.研究价值
研究表明，人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义
课堂小结
细胞的衰老和死亡
细胞衰老
诱因
细胞死亡
特点
意义
过程
特征
意义
原因
概念
一大、一小、一多、两低
自由基学说、端粒学说
细胞凋亡
细胞坏死
本质
细胞自噬
课堂小测
C
1.部分肺纤维化患者的肺泡上皮细胞容易受损衰老。下列叙述错误的是( )
A.患者肺泡上皮细胞染色体端粒可能异常缩短
B.患者肺泡上皮细胞可能出现DNA损伤积累
C.患者肺泡上皮细胞线粒体功能可能增强
D.患者肺泡上皮细胞中自由基可能增加
解析：A、根据细胞衰老的端粒学说，染色体中端粒缩短，A正确；B、染色体中端粒缩短，会造成端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤，细胞活动渐趋异常，导致细胞衰老，B正确；C、衰老细胞的呼吸速率减慢，表明其线粒体功能可能减弱，C错误；D、根据细胞衰老的自由基学说，细胞代谢产生的自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，引起细胞衰老，D正确。
A
2.细胞死亡包括凋亡和坏死等方式。最新科学研究表明，人体细胞中合成的一种名为RIP3的蛋白激酶可调节能量代谢，使肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死。下列有关叙述不正确的是( )
A.在人体造血干细胞中不存在控制RIP3合成的基因
B.通过调控RIP3的合成可以调控细胞死亡的方式
C.若抑制RIP3的活性，可以在一定程度上抑制细胞的坏死
D.该研究结果表明细胞坏死与部分酶的作用有关
解析：人体造血干细胞中含有个体整套的遗传物质,故人体造血干细胞中一般都存在控制RIP3合成的基因,A错误;RIP3可以调节能量代谢,将肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死,故通过调控RIP3的合成可以调控细胞死亡的方式,B正确;结合题意可以推出,抑制RIP3活性可在一定程度上抑制细胞坏死,C正确;题干所述研究表明,细胞坏死与RIP3这一蛋白激酶有关,D正确。
B
3.细胞自噬是一种保守的分解代谢过程，指在饥饿、缺氧、炎症刺激、应激等情况下，细胞质内容物如细胞器、变性的蛋白质等被溶酶体降解，以维持细胞的生存、分化、生长及稳态过程。下列相关叙述正确的是( )
A.细胞自噬过程与溶菌酶有关
B.细胞自噬受基因的控制，自噬过程中基因表达会发生变化
C.某些激烈的细胞自噬可能会诱导细胞坏死
D.饥饿状态下的细胞自噬,能实现细胞自身内部物质和能量的高效循环利用
解析：溶菌酶作为免疫活性物质主要作用于细菌的细胞壁,细胞自噬过程针对的是自身的物质与结构,与溶酶体有关,A错误；细胞自噬涉及基因的选择性表达,受基因的控制,B正确;细胞凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化,一般情况下细胞自噬不会导致细胞死亡,但有些激烈的细胞自噬可能诱导细胞凋亡,C错误;饥饿状态下的细胞自噬,能实现细胞自身内部物质的高效循环利用,但能量不能循环利用,D错误。
Thanks
生活如诗，意境深远，绚丽多彩

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