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生物（人教版）
高中生物 必修一
第六章 细胞的生命历程
第三章 细胞的衰老和死亡
？问题探讨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？2、老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人的体内有没有衰老的细胞？3、细胞衰老与个体衰老有什么关系？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,所以老年人的头发会变白。老年人体内有幼嫩的细胞，如造血干细胞一生都能增殖分化产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤的角质层细胞，最后细胞凋亡脱落。人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。1.细胞衰老：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。
生长和衰老，出生和死亡，都是生物界的正常现象，
生物个体也是如此，作为基本生命系统的细胞也是如此。
一、细胞衰老
2. 细胞衰老的特征
（一大、一小、一多、一少、两慢、两低、两受阻）
（1）细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低；
（2）细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；
（3）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小；
（4）细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈速率减慢；
（5）细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内（物质的交流 和 传递）。
衰老症状原因分析皮肤干燥、皱纹头发变白老人斑吸收能力下降细胞水分减少，体积减小细胞内的（酪氨酸）酶活性降低细胞内色素（脂褐素）逐渐积累细胞膜通透性改变，物质运输功能降低无力细胞内呼吸速率减慢衰老的症状与原因分析（1）自由基学说
3.细胞衰老的原因
雪崩式反应
（1）自由基学说
3.细胞衰老的原因
1、自由基学说
　　自由基：异常活泼的带电分子或基团。含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。
（1）自由基会攻击生物膜的组成成分磷脂分子，对生物膜损伤较大；（雪崩式反应）
（2）攻击DNA，可能引起基因突变；
（3）攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。
（2）端粒学说
3.细胞衰老的原因
端粒：每条染色体的两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。
特点：每次细胞分裂，端粒DNA会缩短一截。随细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸，使端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤，细胞活动渐趋异常。
（1）单细胞生物
细胞衰老或死亡 个体衰老或死亡
＝
4.细胞衰老与个体衰老的关系
（2）多细胞生物
细胞衰老 个体衰老
体内细胞在不断更新
个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
≠
细胞衰老与个体衰老的关系
年龄因素与细胞衰老的关系
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：
年龄越小的个体的细胞可增殖的代数越多，反之越少。说明细胞增殖能力与个体年龄密切相关。
细胞来源 胎儿 中年人 老年人
增殖代数 50 20 2～4
实验结论：
思考 讨论
实验2 年轻人体细胞去核+老年人细胞核→不分裂
老年人体细胞去核+年轻人细胞核→分裂旺盛
是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些？
细胞核对细胞分裂的影响大一些。
年龄因素与细胞衰老的关系
思考 讨论
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
5、细胞衰老的意义
一、细胞的衰老
细胞衰老对生物体有积极意义
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞凋亡，
由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种（又称）程序性死亡。
（1）概念：
1、细胞凋亡
二、细胞的死亡
细胞凋亡：是细胞死亡的一种主要方式
是一种正常的生理过程。
Ⅲ、抵御外界因素的干扰：某些被病原体感染的细胞的清除。
I、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。
Ⅱ、维持内部环境的稳定：清除受损、突变、衰老的细胞。
1、细胞凋亡
（3）意义：
二、细胞的死亡
（2）作用：
①有利于清除多余无用的细胞；
②有利于清除完成正常使命的衰老细胞；
③有利于清除体内的有害细胞。
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。（如骨细胞坏死，神经细胞坏死等。）
2、细胞坏死
（1）概念：
二、细胞的死亡
（2）过程：
正常细胞
正常代谢活动
进行
受损中断
种种不利因素
细胞损伤和死亡
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系
死亡原因
死亡过程
对机体的影响
细胞凋亡和细胞坏死的区别
受凋亡基因控制的
不受基因控制
生理性
病理性
对机体是有利，
不发生炎症
对机体是有害，
发生炎症
不利环境因素造成
基因控制
主动的
被动的
归纳总结
“寿终正寝”
“死于非命”
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；
（2）作用：
有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡
①营养匮乏时进行自救 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要的物质和能量。
（1）概念：
细胞自噬
②“清洁”作用 清除细胞内一些受损或衰老的组分，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。
1、衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。（ ）
2、细胞凋亡是有细胞内的遗传物质所控制的（ ）
3、细胞死亡是细胞凋亡的同意词。（ ）
4、下列哪项不是细胞衰老的特征（ ）
A 细胞内水分减少； B 细胞代谢缓慢；
C 细胞不能继续分化； D 细胞内色素积累较多。
错
错
对
C
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6.3　细胞的衰老和死亡 课时练习
【基础练习】
1.细胞衰老是正常细胞经过有限次数的分裂后停止生长,在细胞形态和生理活动上发生显著改变的现象。下列与衰老细胞特征不相符的是 (　　)
A.细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩
B.线粒体中ATP酶活性降低,呼吸速率变慢
C.细胞内外的物质交换及细胞内物质运输能力降低
D.细胞核由于染色体复制而体积变大
2.随着年龄的增长,头发会逐渐变白,手、面部皮肤上出现“老年斑”,还会出现皮肤干燥、皱纹增多、行动迟缓等情况。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.“老年斑”是衰老细胞中黑色素沉积导致的
B.头发变白是因为细胞中呼吸酶活性降低
C.行动迟缓与酶活性降低及代谢速率下降有关
D.皮肤干燥、皱纹增多与细胞保水能力上升有关
3.生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生自由基并积累的结果,自由基具有氧化性,会引起DNA损伤,可能导致基因突变,进而引发细胞癌变,自由基还会攻击蛋白质,使蛋白质活性下降。佛山特产黑桑椹中含有多种抗氧化成分,包括大量的花青素、维生素E等,所以黑桑椹具有一定的抗衰老作用。下列相关说法不正确的是 (　　)
A.自由基可能引起细胞衰老或细胞癌变
B.多细胞生物中的细胞衰老受基因控制
C.衰老细胞中的自由基攻击蛋白质,使线粒体内葡萄糖的氧化分解速率减慢
D.自由基可能会导致细胞膜上蛋白质的种类或数量发生改变
4.每条染色体两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,称为端粒,端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,当短到一定程度时,端粒内侧正常基因的DNA序列会受到损伤,使细胞开始衰老。下列叙述错误的是 (　　)
A.细菌中端粒缩短,细胞将会激活衰老机制
B.端粒缩短影响了染色体结构的完整性
C.具有无限增殖能力的细胞中端粒一般不缩短
D.同一种体细胞端粒长度与其有丝分裂能力呈正相关
5.细胞衰老是细胞在正常环境条件下发生的功能减退、逐渐趋向死亡的现象。下列有关细胞衰老与人体衰老关系的叙述,正确的是 (　　)
A.细胞衰老是在个体成年之后才发生的
B.人体衰老与细胞的衰老联系密切
C.细胞衰老破坏机体的稳定
D.细胞衰老不受内外环境变化影响
6.人身体衰老的速度与细胞的衰老有关。研究发现各种细胞衰老之前,细胞特定的某个区域会出现恶化的迹象。该区域是核DNA的一个区域,其稳定性逐渐下降老化并使整个细胞走向衰老。下列关于细胞衰老和死亡的叙述,正确的是 (　　)
A.处于青春期的年轻人,体内没有衰老的细胞
B.个体衰老与细胞衰老的速度有关,衰老个体中均是衰老细胞
C.与人体不同,单细胞生物细胞的衰老就是个体的衰老
D.细胞某个特定区域出现恶化迹象一定不受基因控制
7.秀丽隐杆线虫身体微小透明、易饲养、繁殖快,发育过程中有131个细胞通过凋亡方式被去除,成虫仅含有959个细胞,常作为发育生物学的模式生物。下列叙述错误的是 (　　)
A.线虫细胞在分裂、分化、衰老和凋亡等过程中都涉及基因的选择性表达
B.细胞坏死是在病理性刺激下引起的细胞损伤和死亡
C.细胞凋亡是受特定程序诱导的细胞死亡,对生物体是有利的
D.线虫细胞衰老过程中细胞表面积变大,细胞的形态、结构和功能发生改变
8.人在胚胎时期要经历有尾的阶段,胎儿手的发育过程中,五个手指最初连在一起像一把铲子,后来随着指间细胞的自动死亡,才发育为成形的手指。下图为动物机体的细胞凋亡及清除示意图,下列叙述错误的是 (　　)
A.过程①发生后,细胞中与凋亡有关的蛋白质的合成增多
B.过程②中凋亡的细胞被吞噬细胞吞噬,体现了细胞膜具有选择透过性
C.人胚胎发育时期指间细胞的自动死亡属于细胞凋亡
D.人类五个手指的形成有利于增强个体的生存能力和对环境的适应能力
9.细胞自噬是细胞维持胞内稳定的一种重要机制,如图表示细胞自噬过程。下列叙述错误的是 (　　)
A.细胞自噬现象普遍存在于真核细胞中
B.溶酶体与自噬体相互识别依赖于膜上的糖蛋白,其融合体现了膜的流动性
C.细胞中由内质网等结构形成单层膜的膜泡将待降解的细胞器包裹形成自噬溶酶体
D.细胞自噬有利于细胞抵抗逆境、对抗病原体和维持细胞内部环境的稳定
10.如图表示生物体中的一系列重大生命活动,请据图回答下列问题:
(1)该图可以用来表示下列哪些生物细胞的重大生命活动 　　　 　　(填序号)。
①噬菌体　②酵母菌　③乳酸菌　④变形虫 ⑤海带　⑥蚯蚓　⑦玉米　⑧蘑菇
(2)A、B、C、D中,染色体结构动态变化主要发生在　 　　　(填字母)过程中,真核细胞增殖的主要方式是　 　　　。
(3)A、B、C、D四项生命活动中,在人幼年时期能够发生的是　　　 　　,对于人体有积极意义的是　　 　　　。(填字母)
(4)细胞分化是个体发育的基础,就一个个体来说,乳腺细胞与心肌细胞的遗传信息　　　　,形态、结构和功能　　 　　,这是因为　　　　　　　　　　　　　。
(5)细胞的凋亡由于受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以也称为一种　　　　 　　　。
【能力提升练】
1.科学家针对衰老细胞普遍具有的最典型特征——溶酶体β-半乳糖苷酶(β-gal)的活性增强,设计并合成了被称为SSK1的化合物。当SSK1进入小鼠的衰老细胞后,SSK1的β-半乳糖苷键会迅速被衰老细胞的β-gal切割,释放具有杀伤性的毒性分子,诱导衰老细胞死亡;当SSK1进入非衰老细胞时,由于细胞中β-gal的活性较低,SSK1不会被代谢激活,不会产生杀伤作用。下列相关叙述正确的是 (　　)
A.SSK1不能降低小鼠组织器官中衰老细胞的数量
B.小鼠细胞的衰老是由机体衰老导致的
C.衰老细胞中的水分减少,酶的活性均降低
D.SSK1本身不能直接引起衰老细胞死亡
2.下图表示人体细胞凋亡的过程,酶Ⅰ为DNA酶,可水解DNA形成DNA片段;酶Ⅱ为一类蛋白水解酶,可促进某些蛋白质的水解,从而使细胞凋亡。下列说法错误的是 (　　)
A.凋亡诱导因子与膜受体结合,与受体蛋白特定的空间结构有关
B.细胞凋亡是通过信息交流调控相关基因的表达实现的
C.胚胎干细胞中不存在与凋亡相关的基因
D.酶Ⅰ、酶Ⅱ的出现是基因选择性表达的结果
3.秀丽隐杆线虫在发育成熟的过程中,有131个细胞通过细胞凋亡的方式被去除。研究发现EGL-1、CED-3、CED-4、CED-9是控制线虫细胞凋亡的关键基因,调控过程见下图。下列叙述正确的是 (　　)
　　　 EGL-1
CED-9 CED-4CED-3……细胞凋亡
说明:“-”表示抑制,“+”表示促进。
A.细胞凋亡是由特定基因调控、通过特定程序诱导的细胞偶然性死亡
B.发生凋亡的细胞内EGL-1、CED-3表达产物的含量通常会增加
C.用某种药物来抑制CED-9基因的表达,细胞凋亡可能会变慢
D.在严重病理性刺激下,细胞正常代谢中断也一定会引起细胞凋亡
4.(不定项)细胞自噬和细胞凋亡可在同一细胞内发生,二者的关系极其复杂。受损的线粒体极易造成细胞凋亡,而当线粒体出现损伤时,细胞内的自噬也同时被激活,致使细胞对受损线粒体进行捕捉、降解,以防止细胞凋亡。但当外界环境压力远远超过细胞承受力,自噬已无力挽救细胞时,细胞凋亡则被启动。在某些情况下,激烈的细胞自噬会诱导细胞凋亡。以下叙述正确的是　(　　)
A.细胞自噬与细胞凋亡均与基因的表达有关
B.细胞自噬与细胞凋亡既有合作也有对抗
C.细胞自噬越强越有利于细胞维持生存
D.细胞自噬与细胞凋亡对于生物体均具有积极意义
6.3　细胞的衰老和死亡 课时练习答案
【基础练习】
1.D　衰老细胞ATP酶活性降低,呼吸速度减慢,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深,细胞膜通透性改变,物质运输功能降低,A、B、C不符合题意;衰老细胞失去分裂能力,不存在染色体复制过程,D符合题意。
2.C　“老年斑”是衰老细胞中色素积累的结果,头发变白是由细胞中酪氨酸酶活性降低,黑色素合成减少所致,A、B错误;皮肤干燥、皱纹增多与细胞保水能力降低有关,D错误。
3.C　自由基会攻击蛋白质,使蛋白质活性下降,引起细胞衰老;据题干信息可知,自由基攻击DNA时会引起DNA损伤,可能导致基因突变,进而引起细胞癌变,A正确。葡萄糖在细胞质基质中被分解,不能进入线粒体,C错误。自由基会攻击蛋白质,可能会导致细胞膜上蛋白质的种类或数量发生改变,D正确。
4.A　细菌中无染色体,也就没有端粒,A错误;具有无限增殖能力的细胞一般是不会衰老的,推测其端粒一般不缩短,C正确;端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,同一种体细胞端粒长度与其有丝分裂能力呈正相关,D正确。
5.B　人体整个生命历程中都会发生细胞的衰老,A错误;多细胞个体的衰老是细胞普遍衰老的过程,B正确;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,C错误;环境的变化会影响细胞的衰老,D错误。
6.C　在个体的整个发育过程中,体内都有衰老的细胞,A错误;衰老的多细胞生物体内也有新生的细胞,多细胞个体的衰老是细胞普遍衰老的过程,B错误;细胞衰老受基因控制,则细胞某个特定区域出现恶化迹象可能受基因控制,D错误。
7.D　细胞的分裂、分化、衰老、凋亡等过程都受基因的调控,都会有基因的选择性表达,A正确;线虫细胞衰老过程中细胞体积变小,细胞的表面积会变小,D错误。
8.B　过程①凋亡诱导因子与将要凋亡的细胞上的受体结合,凋亡信号激活凋亡细胞内与凋亡相关的基因,执行细胞凋亡,细胞中与凋亡有关的蛋白质的合成增多,A正确;过程②中凋亡的细胞被吞噬细胞吞噬,体现了细胞膜具有流动性,B错误;人胚胎发育时期指间细胞的死亡属于细胞凋亡,细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡,C正确;人类五个手指的形成使手的运动更灵活、准确,有利于增强个体的生存能力和对环境的适应能力,D正确。
9.C　原核细胞中只有核糖体一种细胞器,细胞自噬现象普遍存在于真核细胞中,A正确;溶酶体与自噬体相互识别依赖于膜上的糖蛋白,其融合体现了膜的流动性,B正确;由图可知,细胞中由内质网等结构形成双层膜的膜泡,包裹细胞内待降解的细胞器等,闭合形成自噬体,进而与溶酶体融合,形成自噬溶酶体,C错误。
10.答案　(1)⑤⑥⑦⑧　(2)A　有丝分裂　(3)A、B、C、D　A、B、C、D　(4)相同　不同　基因的选择性表达(不同细胞中遗传信息的表达情况不同)　(5)程序性死亡
解析　(1)①噬菌体是非细胞生物,②酵母菌、③乳酸菌和④变形虫是单细胞生物,⑤海带、⑥蚯蚓、⑦玉米和⑧蘑菇是多细胞生物,题图可表示⑤⑥⑦⑧的重大生命活动。(2)染色体结构动态变化主要发生在细胞增殖过程中。真核细胞增殖的主要方式是有丝分裂。(3)题图中,A(细胞增殖)能增加细胞的数量,对生物个体的生长发育有利,但不能增加细胞的种类;B(细胞分化)能增加细胞的种类,但不会增加细胞的数量;C(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;D(细胞凋亡)可清除衰老、损伤的细胞和被病原体感染的细胞等,对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。A、B、C、D在人幼年时期都能发生,并且对人体都有积极意义。(4)就一个个体来说,乳腺细胞与心肌细胞均来自同一个受精卵,故二者的遗传信息相同,但由于基因的选择性表达(不同细胞中遗传信息的表达情况不同),二者的形态、结构和功能不同。
【能力提升练】
1.D　根据题干信息“当SSK1进入小鼠的衰老细胞后,SSK1的β-半乳糖苷键会迅速被衰老细胞的β-gal切割,释放具有杀伤性的毒性分子,诱导衰老细胞死亡”可知,SSK1可降低小鼠组织器官中衰老细胞的数量,A错误;幼年小鼠中也有衰老的细胞,小鼠个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程,小鼠细胞衰老可能是由自由基攻击细胞内正常分子或者端粒缩短等导致的,B错误;衰老细胞中的水分减少,但不是所有酶的活性均降低,如与细胞衰老有关的酶的活性会升高,C错误;在衰老细胞中,SSK1的β-半乳糖苷键被β-gal切割后可释放有杀伤性的毒性分子,诱导衰老细胞死亡,但SSK1本身并不能直接引起细胞死亡,D正确。
2.C　凋亡诱导因子与膜受体结合具有特异性,与受体蛋白特定的空间结构有关,A正确;由图可知,凋亡诱导因子与受体结合进而启动相应凋亡基因的表达,这说明细胞凋亡是通过信息交流调控凋亡相关基因的表达实现的,B正确;胚胎干细胞中存在与凋亡相关的基因,C错误;酶Ⅰ、酶Ⅱ在细胞凋亡过程中出现并执行相应功能,这是基因选择性表达的结果,D正确。
3.B　细胞凋亡是基因控制的细胞程序性死亡,不是偶然性死亡,A错误;在正常情况下,发生凋亡的细胞内EGL-1解除了CED-9对CED-4的抑制,使CED-4、CED-3大量表达从而启动凋亡,因此细胞内EGL-1、CED-3表达产物的含量增加,B正确;由题图可知,CED-9有抑制细胞凋亡的作用,所以用某种药物来抑制CED-9基因的表达,细胞凋亡可能会变快,C错误;在严重病理性刺激下,细胞正常代谢会中断,可能会引起细胞坏死,D错误。
4.ABD　分析题意,得到如下所示细胞自噬与细胞凋亡的关系:
根据以上分析,B正确。细胞自噬与细胞凋亡均会受到基因调控,均与基因的表达有关,A正确。在某些情况下,激烈的细胞自噬会诱导细胞凋亡,因此不是细胞自噬越强越有利于细胞的生存,C错误。细胞自噬可清除受损或衰老的细胞器等,从而维持细胞内部环境的稳定;细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用,D正确。
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必修1 分子与细胞
第六章 细胞的生命历程
第三节细胞的衰老和凋亡
细胞的衰老（正常生命现象）
1.细胞衰老：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。
2、衰老细胞的主要特征：
衰老机制
（1）自由基学说（异常活泼的带电分子或基团，攻击细胞膜上磷脂分子、DNA、蛋白质）
（2）端粒学说（细胞每分裂一次，端粒DNA就会缩短一截）
细胞的凋亡（正常生命现象）
1、概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞编程性死亡。
2、意义：
I、完成正常生长发育：人胚胎时期尾的消失、手指连接处细胞的自动死亡；蝌蚪尾的消失。
Ⅱ、维持内部环境的稳定：清除受损、突变、衰老的细胞。
Ⅲ、抵御外界因素的干扰：某些被病原体感染的细胞的清除。
3、细胞凋亡是一种正常的自然现象。
细胞的坏死（非正常生命现象）
细胞坏死：细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
个体衰老与细胞衰老的关系
单细胞生物体，细胞衰老或死亡=个体衰老或死亡
多细胞生物体，细胞衰老≠个体衰老
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