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第6章 细胞的生命历程
6.3 细胞的衰老和死亡
问题探讨
人到了一定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。
1.老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有怎样的关系？
老年人毛囊细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发就会发白。
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？
3.细胞衰老与个体衰老有什么关系？
满脸皱纹
头发变白
老年斑
吸收能力下降
细胞内水分减少，体积变小
细胞内酶（酪氨酸酶）活性降低
细胞内色素(脂褐素)的积累
细胞膜通透性功能改变
行动迟缓无力
细胞内呼吸速率减慢
细胞衰老的主要特征
1.个体衰老外貌特征的原因分析
细胞核的体积增大
一、细胞衰老
①细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低
②细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深
③细胞内的水分减少，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，新陈代谢速率减慢
⑤细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递
2.细胞衰老的特征
一、 细胞衰老
归纳：一大一小，一多一少，两低两慢，一折一缩
3.衰老症状与细胞衰老的关系
衰老症状 原因分析
皮肤干燥、发皱
头发变白
老年斑
体弱无力
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）的累积
细胞膜通透性功能改变
细胞内呼吸速度减慢
一、 细胞衰老
——异常活泼的带电分子或基团
体内细胞的超氧化物歧化酶（SOD）可清除部分自由基，食物中维生素C、维生素E、等也可起到清除自由基的作用。
4.细胞衰老原因——自由基学说
一、 细胞衰老
异常活泼的带电分子或基团
端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤
每次细胞分裂后，端粒DNA序列会缩短一截
端粒
机理
概念
每条染色体的两端含有的一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体
细胞活动渐趋异常
端粒
4.细胞衰老原因——端粒学说
一、 细胞衰老
单独培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下：
细胞来源 胎儿 中年人 老年人
增殖代数 50 20 2～4
从实验1中你能得出什么结论？
①年龄越大的个体内的体细胞增殖代数越少，年龄越小的个体内的体细胞增殖代数越多，细胞增殖的能力与个体的年龄有密切的关系。
思考 讨论
年龄因素与细胞衰老的关系
②随年龄增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
实验1：
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。
分别在体外培养。
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更大。
随着细胞分裂次数增多，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。
——细胞不分裂
——细胞分裂旺盛
思考 讨论
年龄因素与细胞衰老的关系
实验2：
5.细胞衰老的意义
一、 细胞衰老
多细胞生物
单细胞生物
同步：
细胞衰老或死亡=个体衰老或死亡
不一定同步：
细胞衰老或死亡≠个体衰老或死亡
个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
意义：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。
多细胞生物
三、细胞衰老与个体衰老的关系
单细胞生物
同步：
细胞衰老或死亡=个体衰老或死亡
不一定同步：
细胞衰老或死亡≠个体衰老或死亡
个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
意义：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。
细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。
二、细胞的死亡
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，手指连接处细胞的消失
①完成正常生长发育（有利于清除多余无用的细胞）
②维持内部环境的稳定
③抵御外界因素的干扰
某些被病原体感染的细胞的清除；
成熟的生物体中，细胞的自然更新。
1.细胞凋亡
(2)意义：
(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，是细胞内遗传机制程序性调控的结果，又叫细胞程序性死亡。
二、细胞的死亡
在不利因素影响下，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
细胞坏死不是由基因决定的，是一种非正常的被动死亡，对机体有害
(1)概念：
正常细胞
细胞损伤或死亡
正常代谢活动
种种不利因素
进行
受损
中断
(2)过程：
2.细胞坏死
二、细胞的死亡
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系
特点
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
与基因无关
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
不利因素影响
基因控制
主动的
被动的
二、细胞的死亡
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。
3.细胞自噬
(2)意义：
(1)概念：
①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___________；
②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__________________，以及感染的_____________，从而维持细胞________的稳定，
③有些激烈的细胞自噬，可能诱导__________。
物质和能量
受损或衰老的细胞器
微生物和毒素
内部环境
细胞凋亡
二、细胞的死亡
思维训练
人体不同细胞的寿命和分裂能力不同（见下表）。请分析表中有关数据。
讨论: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？
2.细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
3.根据以上分析，请推测皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力。
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。
有关系。
细胞种类 小肠上皮细胞 平滑肌细胞 （分布于内脏器官） 心肌细胞 神经细胞 白细胞
寿命 1～2d 很长 很长 很长 5～7d
能否分裂 能 能 不能 绝大多数不能 不能
皮肤表皮细胞的寿命约10d。生发层的分裂能力强。
膜透性改变
色素积累
核体积增大
水分减少
多种酶活性降低
细胞衰老
主要特征
凋亡
细胞衰老的原因
自由基学说
端粒学说
细胞衰老与个体衰老的关系
细胞死亡
坏死
自噬
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，是细胞内遗传机制程序性调控的结果，又叫细胞程序性死亡。
在不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡
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
小结
练习与应用
一、概念检测
1. 同生物体一样，细胞也会衰老和死亡。细胞的衰老和死亡与个体的生命历程密切相关。判断下列相关表述是否正确。
(1)衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。（ ）
(2)端粒受损可能会导致细胞衰老。（ ）
(3)细胞凋亡使细胞自主有序地死亡，对生物体是有利的。 （ ）
(4)细胞死亡是细胞凋亡的同义词。（ ）
2.与个体的衰老一样，细胞衰老会表现出明显的特征。下列不是细胞衰老特征的是（ ）
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
×
√
√
×
C
二、拓展应用
同样是血细胞，白细胞与红细胞的功能不同， 凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞快得多。细胞凋亡的速率与它们的功能有关系吗？请结合这一实例说明细胞凋亡的生物学意义。
【提示】细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的主要功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行，而且在维持生物体内部环境的稳定、抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。
练习与应用
一、选择题
1.真核细胞的增殖主要要是通过有丝分裂来进行的。下列关于有丝分裂的重要性的说法，不正确的是(C)
A.产生新细胞，使生物体生长 B.产生新细胞，替换死亡的细胞
C.是细胞增殖的唯一方式 D.维持细胞遗传的稳定性
2.在细胞有丝分裂过程中，DNA、染色体和染色单体三者数量比是2:12的时期是(A)
A.前期和中期 B.中期和后期 C.后期和末期 D.前期和末期
3.下列关于蛙的细胞中最容易表达出全能性的是(C)
A.神经细胞 B.肌肉细胞 C.受精卵细胞 D.口腔上皮细胞
4.哺乳动物红细胞的部分生命历程如下图所示，下列叙述不正确的是(D)
A.成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生二氧化碳
B.网织红细胞和成熟红细胞的分化程度各不相同
C.造血干细胞与幼红细胞中基因的执行情况不同
D.成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达
5.衰老细胞在生理功能上会发生明显变化，下列有关衰老细胞特征的叙述，不正确的是(A)
A.新陈代谢速率加快 B.有些酶的活性降低
C.呼吸速率减慢 D.细胞膜的物质运输功能降低
二、非选择题
1. 科学家用含32P的磷酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，追踪蚕豆根尖细胞分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂数据如下。
(1) 细胞分裂具有周期性，请在数轴上画出一个细胞周期。(2)蚕豆根尖细胞分裂时，细胞周期的时间为_ 。分裂间期的时间为 。分裂期的时间为 。
1.(2)19.3 17.3 2
2.鸡爪与鸭掌的最大不同在于，鸡爪的趾骨间没有蹼状结构，但在胚胎发育形成趾的时期，这两种动物的趾间都有蹼状结构。为了探究蹼状结构的形成和消失是如何进行的，科学家进行了如下实验:
①将鸭胚胎中预定形成鸭掌部分的细胞移植到鸡胚胎的相应部位，结果鸡爪长成了鸭掌;
②将鸡胚胎中预定形成鸡爪部分的细胞移植到鸭胚胎的相应部位，结果鸭掌长成了鸡爪。依据实验回答下列问题。
(1)如何判断鸡爪胚胎发育时期蹼的消亡是细胞凋亡，而不是细胞坏死造成的结果
(1)判断的依据是:鸡爪胚胎发育时期有蹼,长成鸡爪后蹼消失,所有鸡爪的形成都经历了这样的过程,可见受到了严格的由遗传机制决定的程序性控制,因此是细胞凋亡的结果另外,细胞坏死是指在种种不利因素影响下而导致的死亡。鸡爪的形成没有出现不利因素的影响,因此不可能是细胞坏死而引起的结果。
(2)上述实验说明细胞凋亡具有什么特点
细胞凋亡的特点是:严格的由遗传机制决定的程序性控制,是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(3)依据鸡爪和鸭掌的结构及功能特点，说明细胞凋亡对于个体发育的重要意义。
鸡爪和鸭掌在胚胎发育时期都有蹼,但鸡爪的蹼由于细胞凋亡而消失,使得鸡爪能够适应陆地生活,而鸭掌形成的蹼没有消失,这有利于它能够很好地适应水生生活。由此可见，细胞凋亡有利于生物体的生存。

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