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第四章　第二节　细胞分化、衰老和死亡
细胞衰老和细胞死亡
第2课时
学习目标
1.阐述细胞衰老的特征及原因。
2.说出细胞死亡的方式和意义。
一、细胞衰老
内容索引
课时对点练
二、细胞死亡
一
细胞衰老
教材梳理
1.概念：细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的_________和_________上。
2.衰老的表现
(1)细胞______，细胞内的_____减少，体积______。
(2)细胞核体积_____，核膜_____，染色质_____。
(3)细胞质膜_______改变，物质运输功能_____。
(4)细胞内多种酶的_____降低，代谢速率_____，色素逐渐_____；细胞内物质交换和_________受阻。
形态结构
生理功能
萎缩
水分
变小
增大
皱折
固缩
通透性
降低
活性
减慢
积累
信息传递
3.原因：细胞衰老与__________有关。
(1)端粒学说
①端粒：是真核生物染色体_____的DNA_____序列，能维持染色体的稳定性。
②特点：每次_________后，端粒DNA序列就会_____一截。随着细胞分裂次数的增多，端粒不断缩短，当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就无法继续______，从而导致细胞衰老与死亡。
细胞自身
末端
重复
细胞分裂
缩短
分裂
(2)自由基学说
①细胞内活泼的________或______在_____反应中会产生大量的自由基。
②自由基常带有_______的电子，表现出高度的反应_______，会攻击和破坏细胞内各种具有_________的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的______分子时，又会产生许多新的自由基，这些自由基将会参与攻击其他生物分子，如DNA或蛋白质分子，最终导致细胞衰老。
带电分子
基团
氧化
未配对
活跃性
正常功能
磷脂
(1)端粒存在于所有细胞中(　　)
(2)同一种体细胞端粒长度与其有丝分裂能力呈正相关(　　)
(3)自由基只有攻击蛋白质才会导致细胞衰老(　　)
×
√
×
任务一：分析细胞衰老的特征
1.阅读教材相关内容，根据个体衰老特征推测细胞衰老特征。
核心探讨
个体衰老特征 — 皮肤干燥、皱纹 头发变白 老年斑 肌肉 无力 吸收能
力下降
细胞衰老特征 细胞核体积增大 ____________________________________ ________________________ _______________ __________________ _________________________________________
细胞萎缩，细胞内水分减少，体积变小
细胞内多种酶的活性降低
细胞内色素积累
细胞内呼吸速率减慢
细胞质膜通透性改变，物质运输功能降低
2.分析资料，回答下列相关问题：
资料一　端粒是细胞染色体末端的高度重复序列，对染色体结构起着重要的维持与保护作用。端粒长度的缩短及其结构的异常变化是细胞衰老的一个重要诱因。科学家研究发现在正常细胞中，端粒由于端粒酶的失活随着每次细胞分裂逐渐变短；而在肿瘤细胞中，由于端粒酶的异常激活，其端粒长度可以不随细胞分裂而缩短。
资料二　我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基含有未配对的电子，表现出高度的反应活跃性。在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。此外，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。例如水在电离辐射下便会产生自由基。自由基抑制剂及抗氧化剂可以延长细胞和动物的寿命。体内自由基防御能力随年龄的增长而减弱。
(1)资料一说明端粒酶的作用以及细胞衰老的原因分别是什么？
提示　端粒酶使端粒恢复延长。细胞每分裂一次，端粒就会缩短一次，当端粒长度缩短到一定程度，会使细胞停止分裂，导致衰老。
(2)资料二说明自由基与细胞衰老有什么关系？
提示　生物体的衰老过程是机体的组织细胞产生的自由基不断积累的结果。
核心归纳
1.分子组成或性质的变化对结构和功能的影响
(1)自由水减少，代谢速率减慢→细胞体积变小。
(2)多种酶的活性降低→细胞内的细胞呼吸等代谢速率降低。
(3)色素积累→形成老年斑，并阻碍细胞内物质交换。
2.细胞结构的变化及对功能的影响
(1)细胞质膜的成分变化→通透性变化，降低物质的运输功能。
(2)细胞核变大→为了维持对细胞的控制。
核心归纳
特别提醒　从两个“水平”认识细胞衰老
(1)从细胞水平上看，衰老的细胞行使正常功能的能力降低。
(2)从分子水平上看，有利的分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。
1.下列关于细胞生命活动的叙述，错误的是
A.端粒受损可能会导致细胞衰老
B.细胞分化要通过基因选择性表达来实现
C.白发的原因是细胞内酪氨酸酶活性升高，黑色素被分解
D.细胞增殖对于多细胞生物体完成正常发育起着重要作用
典题应用
√
白发的原因是细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，C错误。
2.(多选)细胞衰老的自由基学说认为生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生自由基积累的结果。如图为自由基学说示意图，下列有关叙述正确的是
A.多食抗氧化类的食物可延缓
细胞衰老
B.自由基不会引起细胞质膜的通透性改变
C.自由基可能会引起细胞遗传物质改变
D.生活中应减少辐射及有害物质的摄入
√
√
√
多食抗氧化类的食物可减少自由基的产生，有助于延缓细胞衰老，A正确；
自由基可导致细胞衰老，而
衰老细胞的细胞质膜通透性
改变，使物质运输功能降低，B错误；
自由基可攻击DNA分子，故自由基可能会引起细胞遗传物质改变，C正确；
由题图可知，辐射及有害物质的摄入可产生自由基，从而引起细胞衰老，故生活中应减少辐射及有害物质的摄入，D正确。
二
细胞死亡
教材梳理
1.概念：细胞死亡往往受细胞内_________决定的“死亡程序”控制，是一个_____而非被动的生理过程，常被称为_______________。
主动
遗传机制
细胞程序性死亡
2.方式：主要包括由细胞自噬导致的________________、_________和_________。
(1)细胞自噬
①概念：细胞通过_______(动物)或______(酵母菌和植物)与_______包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞_________的过程。
自噬性细胞死亡
细胞坏死
细胞凋亡
溶酶体
液泡
双层膜
自身物质
②结果
维持细胞________的动态平衡
在一定条件下，也可导致_________
内环境
细胞死亡
(2)细胞坏死
①概念：多为细胞在强烈的______因素或______因素作用下受到严重损伤，引起_________的过程。
②表现：细胞胀大，染色质不发生______，线粒体膨大，______破裂。_________破裂，___________外溢。
③结果：对______细胞产生伤害，引发______反应。
理化
生物
自身死亡
凝集
核膜
细胞质膜
细胞内容物
周围
炎症
(3)细胞凋亡
①概念：由_____所决定的细胞_____结束生命的过程。
②过程
凋亡开始——细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、______并沿_____分布，_____发生皱缩
　 ↓
_________的形成——细胞质膜______，包裹_______等碎片
　 ↓
细胞的解体——_________被_________吞噬
③意义：在_____________过程中具有重要作用。如蝌蚪在变态发育过程中尾的消失、鸡在胚胎发育过程中趾间蹼状物的消失、人胎儿手的发育。
基因
自动
分离
核膜
细胞
凋亡小体
反折
细胞器
凋亡小体
吞噬细胞
生物个体发育
(1)细胞自噬一定会导致细胞死亡(　　)
(2)细胞凋亡时，细胞内容物溢出，导致炎症反应(　　)
(3)细胞凋亡过程中会出现凋亡小体，凋亡小体将被吞噬细胞吞噬
(　　)
(4)细胞的凋亡有助于个体的发育和生命活动的正常进行(　　)
×
√
×
√
任务二：分析细胞自噬、细胞坏死和细胞凋亡
1.根据细胞自噬基本过程的示意图，回答下列问题：
核心探讨
(1)图示与溶酶体融合的自噬体有几层生物膜构成？
提示　两层。
(2)当细胞养分不足时，细胞自噬作用会如何变化，其意义是什么？
提示　细胞自噬作用会增强。处于营养不足条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量，从而维持细胞内部环境的动态平衡。
2.分析细胞坏死和细胞凋亡过程示意图，回答下列问题：
提示　细胞坏死的原因是细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤；细胞凋亡的原因是细胞内基因所调控的程序性死亡。
(1)诱发细胞坏死和细胞凋亡的原因是什么？
提示　细胞坏死过程中核膜和细胞质膜破裂，染色质不发生凝集，线粒体膨大。细胞凋亡过程中染色质凝集、分离并沿核膜分布，细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片，形成凋亡小体。
(2)根据图示，细胞坏死和细胞凋亡过程中细胞核、细胞质膜和细胞器如何变化？
提示　细胞坏死时，细胞内容物释放到细胞外，对周围细胞产生伤害，引发炎症反应；细胞凋亡时，细胞会形成凋亡小体，从而被吞噬细胞吞噬，不会产生炎症反应。
(3)为什么细胞坏死会引起炎症反应而细胞凋亡不会？
提示　细胞凋亡对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰具有重要作用。
(4)细胞凋亡的意义有哪些？
核心归纳
1.细胞衰老与细胞坏死、细胞凋亡的内容比较
比较内容 细胞衰老 细胞坏死 细胞凋亡
影响因素 自由基、端粒酶等 细胞受到严重损伤 细胞内部基因调控
细胞体积 萎缩变小 肿胀变大 皱缩变小
细胞核 体积增大、核膜皱折、染色质固缩 染色质不凝集，核膜破裂等 染色质凝集，并沿核膜分布
细胞质、细胞器 多种酶的活性降低、色素积累等 线粒体膨大 细胞器完整
核心归纳
细胞质膜 通透性改变 破裂 包裹细胞器等碎片形成凋亡小体
炎症反应 无 有 无
特别提醒　(1)幼年个体和老年个体中都有细胞凋亡的发生。
(2)细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的。
核心归纳
2.细胞自噬
3.研究人员鉴别出一组非肽类Caspase抑制剂及其分子作用机制，并证实它们能够抑制细胞凋亡过程中信号的传递。下列相关叙述不正确的是
A.细胞凋亡过程中的信号传递与细胞质膜表面的某种蛋白质有关
B.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
C.Caspase抑制剂在核糖体上合成
D.细胞的增殖和凋亡失控都会导致许多疾病的发生
典题应用
√
由题干信息可知，Caspase是非肽类抑制剂，因此Caspase抑制剂不可能在核糖体上合成，C错误。
4.细胞内受损后的线粒体释放的信号蛋白，会引发细胞非正常死亡。如图表示细胞通过细胞自噬及时清除受损线粒体及其释放信号蛋白的过程，下列说法错误的是
A.自噬体可能发生(来源)于内
质网，由4层磷脂分子构成
B.自噬作用清除受损细胞器，维持细胞内部环境的稳定
C.自噬体将水解产物排出体外，以避免细胞凋亡
D.溶酶体具有识别功能
√
由题图可知，自噬体具有双
层膜，因此在不考虑线粒体
膜的情况下，其含有4层磷脂
分子，A正确；
及时清除受损的线粒体及信号蛋白的过程发生在细胞内，因而能维持细胞内部环境的稳定，B正确；
自噬体内的物质被水解后，其产物有的可以被细胞重新利用，不能被利用的则排到细胞外，C错误；
溶酶体只有识别自噬体后才能与其融合，可见溶酶体具有识别功能，D正确。
网络构建第2课时　细胞衰老和细胞死亡
[学习目标]　1.阐述细胞衰老的特征及原因。
2.说出细胞死亡的方式和意义。
一、细胞衰老
1．概念：细胞衰老是一系列复杂的生理生化反应过程，发生的变化最终反映在细胞的形态结构和生理功能上。
2．衰老的表现
(1)细胞萎缩，细胞内的水分减少，体积变小。
(2)细胞核体积增大，核膜皱折，染色质固缩。
(3)细胞质膜通透性改变，物质运输功能降低。
(4)细胞内多种酶的活性降低，代谢速率减慢，色素逐渐积累；细胞内物质交换和信息传递受阻。
3．原因：细胞衰老与细胞自身有关。
(1)端粒学说
①端粒：是真核生物染色体末端的DNA重复序列，能维持染色体的稳定性。
②特点：每次细胞分裂后，端粒DNA序列就会缩短一截。随着细胞分裂次数的增多，端粒不断缩短，当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就无法继续分裂，从而导致细胞衰老与死亡。
(2)自由基学说
①细胞内活泼的带电分子或基团在氧化反应中会产生大量的自由基。
②自由基常带有未配对的电子，表现出高度的反应活跃性，会攻击和破坏细胞内各种具有正常功能的生物分子。当自由基破坏生物膜成分中的磷脂分子时，又会产生许多新的自由基，这些自由基将会参与攻击其他生物分子，如DNA或蛋白质分子，最终导致细胞衰老。
判断正误
(1)端粒存在于所有细胞中(　　)
(2)同一种体细胞端粒长度与其有丝分裂能力呈正相关(　　)
(3)自由基只有攻击蛋白质才会导致细胞衰老(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×
任务一：分析细胞衰老的特征
1．阅读教材相关内容，根据个体衰老特征推测细胞衰老特征。
个体衰老特征 — 皮肤干燥、皱纹 头发变白 老年斑 肌肉 无力 吸收能力 下降
细胞衰老特征 细胞核体积增大 细胞萎缩，细胞内水分减少，体积变小 细胞内多种酶的活性降低 细胞内色素积累 细胞内呼吸速率减慢 细胞质膜通透性改变，物质运输功能降低
2.分析资料，回答下列相关问题：
资料一　端粒是细胞染色体末端的高度重复序列，对染色体结构起着重要的维持与保护作用。端粒长度的缩短及其结构的异常变化是细胞衰老的一个重要诱因。科学家研究发现在正常细胞中，端粒由于端粒酶的失活随着每次细胞分裂逐渐变短；而在肿瘤细胞中，由于端粒酶的异常激活，其端粒长度可以不随细胞分裂而缩短。
资料二　我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基含有未配对的电子，表现出高度的反应活跃性。在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。此外，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。例如水在电离辐射下便会产生自由基。自由基抑制剂及抗氧化剂可以延长细胞和动物的寿命。体内自由基防御能力随年龄的增长而减弱。
(1)资料一说明端粒酶的作用以及细胞衰老的原因分别是什么？
提示　端粒酶使端粒恢复延长。细胞每分裂一次，端粒就会缩短一次，当端粒长度缩短到一定程度，会使细胞停止分裂，导致衰老。
(2)资料二说明自由基与细胞衰老有什么关系？
提示　生物体的衰老过程是机体的组织细胞产生的自由基不断积累的结果。
1．分子组成或性质的变化对结构和功能的影响
(1)自由水减少，代谢速率减慢→细胞体积变小。
(2)多种酶的活性降低→细胞内的细胞呼吸等代谢速率降低。
(3)色素积累→形成老年斑，并阻碍细胞内物质交换。
2．细胞结构的变化及对功能的影响
(1)细胞质膜的成分变化→通透性变化，降低物质的运输功能。
(2)细胞核变大→为了维持对细胞的控制。
特别提醒　从两个“水平”认识细胞衰老
(1)从细胞水平上看，衰老的细胞行使正常功能的能力降低。
(2)从分子水平上看，有利的分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。
1．下列关于细胞生命活动的叙述，错误的是(　　)
A．端粒受损可能会导致细胞衰老
B．细胞分化要通过基因选择性表达来实现
C．白发的原因是细胞内酪氨酸酶活性升高，黑色素被分解
D．细胞增殖对于多细胞生物体完成正常发育起着重要作用
答案　C
解析　白发的原因是细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，C错误。
2．(多选)细胞衰老的自由基学说认为生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生自由基积累的结果。如图为自由基学说示意图，下列有关叙述正确的是(　　)
A．多食抗氧化类的食物可延缓细胞衰老
B．自由基不会引起细胞质膜的通透性改变
C．自由基可能会引起细胞遗传物质改变
D．生活中应减少辐射及有害物质的摄入
答案　ACD
解析　多食抗氧化类的食物可减少自由基的产生，有助于延缓细胞衰老，A正确；自由基可导致细胞衰老，而衰老细胞的细胞质膜通透性改变，使物质运输功能降低，B错误；自由基可攻击DNA分子，故自由基可能会引起细胞遗传物质改变，C正确；由题图可知，辐射及有害物质的摄入可产生自由基，从而引起细胞衰老，故生活中应减少辐射及有害物质的摄入，D正确。
二、细胞死亡
1．概念：细胞死亡往往受细胞内遗传机制决定的“死亡程序”控制，是一个主动而非被动的生理过程，常被称为细胞程序性死亡。
2．方式：主要包括由细胞自噬导致的自噬性细胞死亡、细胞坏死和细胞凋亡。
(1)细胞自噬
①概念：细胞通过溶酶体(动物)或液泡(酵母菌和植物)与双层膜包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程。
②结果
(2)细胞坏死
①概念：多为细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤，引起自身死亡的过程。
②表现：细胞胀大，染色质不发生凝集，线粒体膨大，核膜破裂。细胞质膜破裂，细胞内容物外溢。
③结果：对周围细胞产生伤害，引发炎症反应。
(3)细胞凋亡
①概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
②过程
凋亡开始——细胞与周围细胞脱离，染色质凝集、分离并沿核膜分布，细胞发生皱缩
　 ↓
凋亡小体的形成——细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片
　 ↓
细胞的解体——凋亡小体被吞噬细胞吞噬
③意义：在生物个体发育过程中具有重要作用。如蝌蚪在变态发育过程中尾的消失、鸡在胚胎发育过程中趾间蹼状物的消失、人胎儿手的发育。
判断正误
(1)细胞自噬一定会导致细胞死亡(　　)
(2)细胞凋亡时，细胞内容物溢出，导致炎症反应(　　)
(3)细胞凋亡过程中会出现凋亡小体，凋亡小体将被吞噬细胞吞噬(　　)
(4)细胞的凋亡有助于个体的发育和生命活动的正常进行(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
任务二：分析细胞自噬、细胞坏死和细胞凋亡
1．根据细胞自噬基本过程的示意图，回答下列问题：
(1)图示与溶酶体融合的自噬体有几层生物膜构成？
提示　两层。
(2)当细胞养分不足时，细胞自噬作用会如何变化，其意义是什么？
提示　细胞自噬作用会增强。处于营养不足条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量，从而维持细胞内部环境的动态平衡。
2．分析细胞坏死和细胞凋亡过程示意图，回答下列问题：
(1)诱发细胞坏死和细胞凋亡的原因是什么？
提示　细胞坏死的原因是细胞在强烈的理化因素或生物因素作用下受到严重损伤；细胞凋亡的原因是细胞内基因所调控的程序性死亡。
(2)根据图示，细胞坏死和细胞凋亡过程中细胞核、细胞质膜和细胞器如何变化？
提示　细胞坏死过程中核膜和细胞质膜破裂，染色质不发生凝集，线粒体膨大。细胞凋亡过程中染色质凝集、分离并沿核膜分布，细胞质膜反折，包裹细胞器等碎片，形成凋亡小体。
(3)为什么细胞坏死会引起炎症反应而细胞凋亡不会？
提示　细胞坏死时，细胞内容物释放到细胞外，对周围细胞产生伤害，引发炎症反应；细胞凋亡时，细胞会形成凋亡小体，从而被吞噬细胞吞噬，不会产生炎症反应。
(4)细胞凋亡的意义有哪些？
提示　细胞凋亡对生物个体的正常发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰具有重要作用。
1．细胞衰老与细胞坏死、细胞凋亡的内容比较
比较内容 细胞衰老 细胞坏死 细胞凋亡
影响因素 自由基、端粒酶等 细胞受到严重损伤 细胞内部基因调控
细胞体积 萎缩变小 肿胀变大 皱缩变小
细胞核 体积增大、核膜皱折、染色质固缩 染色质不凝集，核膜破裂等 染色质凝集，并沿核膜分布
细胞质、细胞器 多种酶的活性降低、色素积累等 线粒体膨大 细胞器完整
细胞质膜 通透性改变 破裂 包裹细胞器等碎片形成凋亡小体
炎症反应 无 有 无
特别提醒　(1)幼年个体和老年个体中都有细胞凋亡的发生。
(2)细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的。
2．细胞自噬
3．研究人员鉴别出一组非肽类Caspase抑制剂及其分子作用机制，并证实它们能够抑制细胞凋亡过程中信号的传递。下列相关叙述不正确的是(　　)
A．细胞凋亡过程中的信号传递与细胞质膜表面的某种蛋白质有关
B．细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
C．Caspase抑制剂在核糖体上合成
D．细胞的增殖和凋亡失控都会导致许多疾病的发生
答案　C
解析　由题干信息可知，Caspase是非肽类抑制剂，因此Caspase抑制剂不可能在核糖体上合成，C错误。
4．细胞内受损后的线粒体释放的信号蛋白，会引发细胞非正常死亡。如图表示细胞通过细胞自噬及时清除受损线粒体及其释放信号蛋白的过程，下列说法错误的是(　　)
A．自噬体可能发生(来源)于内质网，由4层磷脂分子构成
B．自噬作用清除受损细胞器，维持细胞内部环境的稳定
C．自噬体将水解产物排出体外，以避免细胞凋亡
D．溶酶体具有识别功能
答案　C
解析　由题图可知，自噬体具有双层膜，因此在不考虑线粒体膜的情况下，其含有4层磷脂分子，A正确；及时清除受损的线粒体及信号蛋白的过程发生在细胞内，因而能维持细胞内部环境的稳定，B正确；自噬体内的物质被水解后，其产物有的可以被细胞重新利用，不能被利用的则排到细胞外，C错误；溶酶体只有识别自噬体后才能与其融合，可见溶酶体具有识别功能，D正确。

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