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第6章 细胞的生命历程
第3节 细胞的衰老和死亡
课标要求 核心素养
描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。 1.生命观念：基于细胞衰老的物质及结构变化，理解细胞衰老的特征。
2．科学思维：基于细胞凋亡与坏死的特点，理解二者的区别。
《人的一生中面部衰老变化》
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？
毛囊黑色素细胞衰老，与黑色素合成相关酶的活性降低，黑色素合成减少，头发就会变白。
老年人体内还会有幼嫩的细胞，比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细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞。
个体的衰老与细胞的衰老并不是一回事，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的状态。
1
细胞衰老
皮肤干燥、皱纹
头发变白
老年斑
吸收能力下降
细胞内水分减少
细胞内酶（酪氨酸酶）活性降低
细胞内色素(主要是脂褐素)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
结合教材123-124页，分析原因
细胞 核 的体积增大
细胞衰老
1.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。
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.特征
3.原因
自由基：异常活泼的带电分子或基团
1.自由基学说
辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等
产生
攻击 破坏
生物分子
DNA——可能引起基因突变
磷脂分子——生物膜损伤
产生更多
蛋白质——活性下降——细胞衰老
A∶B → A· + ·B
A·和·B就称为自由基
含未配对电子
超氧化物歧化酶(SOD)可以清除自由基，延缓细胞衰老。
端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤
2.端粒学说
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
端粒学说能解释所有细胞的衰老吗？
细胞分裂次数增加，截短的部分逐渐向内延伸
端粒酶
细胞中一种延长端粒的酶
伊丽莎白
布莱克本
卡萝尔
格雷德
杰克
绍斯塔克
发现端粒和端粒酶保护染色体的机制
三名美国科学家获2009年诺贝尔生理学或医学奖
能不能想办法延缓衰老呢？
1.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。
2.如果细胞中端粒酶一直保持很高的活性，端粒的缺损就能得到弥补，染色体的稳定性也得到维持，细胞衰老的进程就会被延缓。
物质：VE、VC、类胡萝卜素、茶多酚等
酶：超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）等
在正常细胞的清除自由基的防御系统，它们的活性升高能延缓机体的衰老。
3.细胞衰老与个体衰老的关系
单细胞生物
细胞的衰老或死亡=个体的衰老或死亡
多细胞生物
①个体衰老或死亡≠细胞衰老或死亡
②生物体内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。
③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。
4.年龄因素与细胞衰老的关系
细胞来源 胎儿 中年人 老年人
增殖代数 50 20 2~4
融合 来源 年轻人细胞质 ＋老年人细胞核 老年人细胞质
＋年轻人细胞核
增殖情况 细胞不分裂 分裂旺盛
实验2
实验1
1.从实验1中你能得出什么结论？
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。
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。
2.是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些？
细胞核
5.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。
（2）不利方面：众多细胞及组织的衰老会引起个体衰老，导致个体出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。
细胞衰老是细胞正常的生命现象，下列有关叙述不正确的是
A.人体细胞会随着分裂次数的增多而衰老
B.衰老细胞中的自由基可攻击细胞中的多种物质分子
C.细胞衰老导致所有酶的活性都降低，物质运输功能下降
D.细胞衰老最终表现在细胞的形态、结构和功能发生变化
衰老细胞内部分酶的活性降低，C错误。
根据细胞衰老的自由基学说，自由基能攻击和破坏细胞内多种执行正常功能的生物分子，最终导致细胞衰老。下列有关自由基的说法，错误的是
A.攻击蛋白质可能降低某些酶的活性
B.攻击DNA可能引发基因突变
C.攻击磷脂一定会使中心体受到损伤
D.攻击生物膜的组成成分磷脂会引发新的自由基产生
当自由基攻击磷脂分子时，具有生物膜结构的细胞器可能受到损伤，中心体为无膜结构的细胞器，故当自由基攻击磷脂分子时，它不一定受到损伤，C错误。
2
细胞死亡
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。
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，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
细胞死亡
1.细胞凋亡
1.概念
胎儿手的发育
人胚胎发育中尾的消失
讨论：
1.凋亡发生在什么时期？
2.细胞凋亡的一般流程是怎样的？
发生在生物体整个生命历程中，对于多细胞生物体的而言新细胞的产生和一些细胞的凋亡过程是同时存在的。
凋亡开始
凋亡小体形成
凋亡小体逐渐被邻近的细胞或体内吞噬细胞吞噬
凋亡细胞的残余物质被消化后重新利用
2.过程
a.有利于清除多余无用的细胞；
b.有利于清除受损、突变、无法完成正常使命的衰老细胞；
c.有利于清除体内的有害细胞。
发育性凋亡
青蛙的发育
某些被病原体感染的细胞的清除
清除受损、突变、衰老的细胞
更新性凋亡
清除性凋亡
3.作用
①保证机体完成正常发育。
②利于维持机体内部环境的稳定。
③有助于机体抵御外界环境的干扰。
4.意义
2.细胞坏死
1.概念
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。
2.举例
a.烫伤的皮肤细胞的死亡；
b.骨折后骨细胞的死亡；
c.吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡；
d.神经细胞坏死
凋亡小体
细胞收缩
被吞噬细胞吞噬消化
正常细胞
细胞肿胀
细胞破裂炎症反应
3.比较
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
受凋亡基因控制的
与基因无关
生理性
病理性
一般是有利的，
不发生炎症
一般是有害的，
发生炎症
不利因素影响
基因控制
主动的
被动的
3.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。
概念
分隔膜包绕
自噬体形成
与溶酶体融合
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
意义
1.获得维持生存所需的物质和能量
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
2.维持细胞内部环境的稳定
3.有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
细胞种类 小肠上皮细胞 平滑肌细胞 心肌细胞 神经细胞 白细胞
寿命 1-2天 很长 很长 很长 5-7天
能否分裂 能 能 不能 多数不能 不能
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？
细胞的寿命与分裂能力之间无对应关系；
寿命短的细胞不一定能够分裂。
2.细胞寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
3.根据以上分析皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力？
表皮细胞行使保护功能，寿命较短，有分裂能力。
有；比如白细胞吞噬细菌病毒，寿命较短。
思维训练
（皮肤表皮细胞的寿命约10d，生发层的分裂能力强）
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
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 ,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。
复习与提高
一、选择题
1．真核细胞的增殖主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 （ ）
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
C
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 2:1:2 的时期是 （ ）
A．前期和中期
B．中期和后期
C．后期和末期
D．前期和末期
A
3．下列关于蛙的细胞中最容易表达出全能性的是 （ ）
A．神经细胞
B．肌肉细胞
C．受精卵细胞
D．口腔上皮细胞
C
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 （ ）
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
D
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．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
A
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 。
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？
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？
（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。
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。
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 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 生活。由此可见，细胞凋亡有利于 物体的生存。

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