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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3节
细胞的衰老和死亡
打开家中的老相册，那些精彩的生活瞬间和美好的亲情记忆，会让你倍感家庭的温馨。看到爸爸、妈妈、爷爷和奶奶早年的照片，你会发现照片上的他们曾经和你现在一样年轻，可是现在的他们却和以前大不相同。随着时光的流逝，每一个人都会慢慢地衰老，在容貌和体态上发生很大的变化（下图)。人体衰老是机体的每个细胞都衰老吗？细胞为什么会衰老？衰老的细胞具有哪些特征？
18岁、35岁、46岁、60岁、75岁的卞先生
第3节 细胞的衰老和死亡
从受精卵开始，细胞经过不断的分裂和分化，形成具有多种结构和功能的组织器官，并发育为完整的胚胎。最后，生长发育为成熟的个体。
生长和衰老、出生和死亡，是生物界的正常现象，对于细胞亦是如此。
海弗利克对“细胞不死性”的否定
1958年，海弗利克（图5-12)将癌细胞的提取物加入到正常
胚胎细胞的培养基中，希望能看到正常细胞发生癌变。结果事
与愿违，细胞非但没有癌变，还停止了生长。
[资料1] 海弗利克研究发现，人的体细胞在培养过程中发
生明显的退化和死亡。在体外平均只能分裂40~60次，此后细
胞就逐渐解体并死亡，不同年龄人的肺成纤维细胞培养结果见
表下表。其他科学家对淋巴细胞、神经胶质细胞等进行体外培养
，也得到同样的结果。有趣的是，如果将细胞冻存一段时间后再复苏，细胞仍对其分裂次数保持着记忆，当分裂次数达到最高分裂次数时，即不再分裂。
细胞来源 胎儿 中年 老年 早衰患儿
分裂次数 40~60 15~30 2~10 2~10
不同年龄人的肺成纤维细胞分裂次数
一、人类对细胞衰老的认识
一、人类对细胞衰老的认识
[资料2] 海弗利克等科学家选取鼠、鸡、龟等寿命不同的动物以及人的体细胞在体外培养，结果发现：动物寿命越短，其细胞分裂次数越少；反之，寿命越长，其细胞分裂次数越多（下图)。
40
80
120
160
25
50
75
100
最大寿命（年）
培养细胞分裂的最高次数
特种寿命与体外培养时细胞分裂次数的关系
一、人类对细胞衰老的认识
[资料3] 海弗利克设计了一组非常巧妙的实验，将已经分裂40次的男性肺成纤维细胞和已经分裂10次的女性肺成纤维细胞混合培养，同时用单独培养的细胞作对照，结果发现，混合培养的两类细胞的分裂次数与它们分别单独培养时相同。他还将年轻人体细胞去核后与老年人的完整细胞融合，另将老年人体细胞去核后与年轻人的完整细胞融合，分别在体外培养，结果前者不分裂，后者能够旺盛分裂。
分析讨论
1.分析以上资料，总结影响细胞分裂次数的因素。
2.海弗利克起初是相信“细胞不死”的，但是一系列的实验结果改变了他的观点。从科学研究的角度来说，这对你有什么启示？
红细胞
平滑肌细胞
脂肪细胞
肠上皮细胞
横纹肌细胞
骨细胞
成纤维细胞
神经细胞
二、细胞的衰老
任务1 讨论衰老细胞的特征
逐渐衰老的
肝脏细胞
细胞 衰老特征
个体 衰老特征
皮肤干燥、
皱纹
头发变白
老年斑
水分减少，萎缩，体积减小
细胞内的酶活性降低
细胞内
色素积累
细胞核
体积变大
二、细胞的衰老
（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
二、细胞的衰老
二、细胞的衰老
端粒：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体。
端粒DNA序列缩短
细胞衰老
细胞分裂
端粒内侧
正常的DNA序列受损伤
P53等促进衰老基因
2009 诺贝尔生理学或医学奖
二、细胞的衰老
自由基：异常活泼的带电分子或基团
攻击和破坏细胞内
各种执行正常功能的生物分子（雪崩反应）
DNA
蛋白质
基因突变
细胞衰老
活性下降
自由基攻击细胞的证据
二、细胞的衰老
任务2 分析细胞衰老的机理
A︰B→A·+B·
1.自由基学说
（1）自由基：异常活泼的带电分子或基团
（2）细胞在进行氧化反应中很容易产生自由基，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。
（3）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。
最为严重的是当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，其产物同样也是自由基，这样会引起雪崩式反应。自由基还会攻击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。
二、细胞的衰老
2.端粒学说
（1）端粒：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒。
（2）细胞在每分裂一次端粒内的DNA就会缩短，最终导致端粒内侧正常基因的DNA序列受损。
端粒的显微照片
（图中染色体为红色，黄色荧光显示染色体两端的端粒）
二、细胞的衰老
早衰儿童（左）与正常儿童（右）
二、细胞的衰老
实验1：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
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。
1.从实验1中你能得出什么结论？
讨论：
2.是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些？
二、细胞的衰老
任务3 比较个体衰老与细胞衰老的关系
细胞衰老或死亡 ≠ 个体衰老或死亡
正常的细胞衰老利于机体更好地实现自我更新。
多细胞生物
单细胞生物
细胞衰老或死亡 = 个体衰老或死亡
二、细胞的衰老
1.单细胞生物
细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
2.多细胞生物
细胞的衰老或死亡不代表个体的衰老和死亡，但个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
3. 细胞衰老是人体内发生的正常生命现象。
二、细胞的衰老
正常
血管平滑肌细胞
启动自噬
自噬失败
维持稳态
细胞死亡
细胞衰老
二、细胞的衰老
任务4 思考衰老细胞的命运
细胞自噬
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。
细胞自噬的意义？
分隔膜包绕
自噬体形成
与溶酶体融合
2016 诺贝尔
生理学或医学奖
获得维持生存所需的物质和能量；清除受损或衰老的细胞器，及感染的微生物和毒素，维持细胞内部环境的稳定。
二、细胞的衰老
1.细胞死亡的类型
（1）凋亡（主要方式） （2）坏死
三、细胞的死亡
细胞的凋亡
正常胸腺细胞
细胞凋亡
讨论：凋亡细胞的特征？
2002 诺贝尔
生理学或医学奖
三、细胞的凋亡
胸腺细胞
正常
凋亡
三、细胞的凋亡
胎儿手的发育
人胚胎发育中尾的消失
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞凋亡，是细胞内遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡。
实现细胞自然更新，清除某些被病原体感染的细胞；对多细胞生物完成正常发育，维持内部环境稳定，抵御外界因素干扰起关键作用。
　　
细胞凋亡的意义？
三、细胞的死亡
资料：
脊椎动物神经系统在胚胎发育过程中，会产生过量神经细胞，与神经细胞接触的靶细胞分泌出有限的存活因子。只有竞争得到足够的存活因子，神经细胞才存活。最终合适数量的神经细胞与靶细胞建立连接。
　　
讨论：为什么有的神经细胞会死亡？
分析细胞凋亡的原因
神经细胞
靶细胞
存活因子
凋亡
三、细胞的死亡
（3）细胞凋亡的意义
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。通过凋亡能清除机体不需要的或异常的细胞。
（2）细胞凋亡的过程
正常细胞
凋亡小体
细胞肿胀
细胞收缩
细胞破裂
炎症反应
被吞噬细胞
吞噬消化
正常细胞
代谢受损中断，细胞损伤或死亡
极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激
资料：细胞的坏死
细胞自噬
肌肉退化
随着年龄的增长，细胞自噬作用减弱，骨骼肌肌肉退化。
任务5 讨论研究细胞衰老和死亡的意义
溶酶体
肌肉细胞的维持
关爱细胞 健康生活
小结
细胞的
衰老和死亡
细胞衰老
细胞死亡
衰老细胞的特征
衰老的原因
细胞衰老与个体衰老的关系
自由基学说
端粒学说
细胞凋亡
细胞坏死
本章小结
细胞周期
分化
具有
经历
分裂间期
分裂期
细胞增殖
细胞
组织
细胞衰老
细胞死亡
全能性
五、细胞的死亡
3. 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。
五、细胞的死亡
4. 细胞凋亡与细胞坏死的比较
项目 细胞的凋亡 细胞的坏死
与基因的关系 受基因控制的 不受基因控制
细胞膜的变化 内陷 破裂
形态变化 细胞变圆，与周围细胞脱离 细胞外型不规则变化
影响因素 温和的刺激或药物引起 电、热、冷、机械伤害性刺激
对机体的影响 对机体是有利 对机体是有害
五、细胞的死亡
5. 细胞自噬
通俗地说，细胞自噬（autophagy)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，这就是细胞自噬。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。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。

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