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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
课时目标 1.运用结构与功能观，阐明个体衰老和细胞衰老的关系。(生命观念)
2．采用比较与分类的方法，分析细胞凋亡与细胞坏死的关系。
(科学思维)
3．关注我国老龄化问题，形成关爱老年人的社会责任感。(社会责任)
一、细胞的衰老
1．概念：细胞衰老的过程是细胞的____________和____________发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的_______________________发生变化。
生理状态
化学反应
形态、结构和功能
2．特征
(1)衰老细胞的代谢变化
(2)衰老细胞的细胞核的变化
3．原因
(1)自由基学说
①自由基的概念：____________的带电分子或基团。
②作用机理
异常活泼
(2)端粒学说
①端粒的概念：染色体两端一段特殊序列的_____________________。
②特点：端粒DNA序列在__________________后会缩短一截。
③结果：在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧_______________ _______就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。
DNA—蛋白质复合体
每次细胞分裂
正常基因的DNA
序列
4．细胞衰老和个体衰老的关系
(1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是_____________________。
(2)多细胞生物：个体衰老的过程也是组成个体的_________________的过程。
5．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____________。
个体的衰老或死亡
细胞普遍衰老
自我更新
二、细胞的死亡
1．方式：______和______，其中______是细胞死亡的一种主要方式。
2．细胞凋亡
(1)概念：由______所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)意义：对于多细胞生物体完成____________，维持内部环境的稳定以及________________________的干扰都起着非常关键的作用。
凋亡
坏死
凋亡
基因
正常发育
抵御外界各种因素
3．细胞坏死
(1)原因：种种______因素影响，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激。
(2)结果：细胞正常代谢活动_______________引起细胞损伤和死亡。
不利
受损或中断
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．衰老细胞内的所有酶的活性都降低。(　　　)
提示：衰老细胞内只是多种酶的活性降低，不是所有酶的活性都降低。
2．当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。(　　　)
3．衰老细胞内染色质收缩影响DNA复制。(　　　)
×
√
√
4．衰老细胞的细胞核体积减小，细胞体积增大，染色质收缩、染色加深。 (　　　)
提示：衰老细胞的细胞核体积增大，细胞体积减小，染色质收缩、染色加深。
5．细胞凋亡受基因控制，细胞衰老不受基因控制。(　　　)
提示：细胞凋亡和细胞衰老都受基因控制。
6．细胞死亡都是主动进行的，对生物体都是有利的。(　　　)
提示：细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死，细胞凋亡是主动进行的，对生物体有利，而细胞坏死是被动进行的，对生物体有害。
×
×
×
◆助学巧记
细胞衰老的特征的记忆口诀
一大：细胞核体积变大，染色质收缩、染色加深。
一小：细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。
一多：细胞内色素逐渐积累增多。
四低：细胞膜的物质运输功能降低，多种酶的活性降低，呼吸速率降低，新陈代谢速率降低。
◆名师点睛
1．端粒酶
端粒酶是一种逆转录酶，由RNA和蛋白质组成。人体内端粒酶出现在大多数的胚胎细胞、生殖细胞、炎症细胞以及肿瘤细胞中。端粒酶能合成染色体末端的DNA，使受损的端粒修复。正常人体细胞中检测不到端粒酶，肿瘤细胞中具有高活性的端粒酶。
2．细胞凋亡的过程
(1)凋亡的开始：细胞皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色质收缩并沿核膜分布。
(2)凋亡小体的形成：核膜破裂，染色质断裂成大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被一些内陷的细胞膜包围，形成凋亡小体。
(3)细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被周围的细胞吞噬并消化。
◆思维启迪
1．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？
提示：有，无论老年个体还是幼年个体，每天都有细胞衰老，也有新细胞产生。
2．老年人的心脏没有年轻人的心脏收缩有力，从细胞衰老的角度分析产生这种现象的原因。
提示：老年人的细胞普遍衰老，心肌细胞也普遍衰老，细胞膜通透性改变，物质运输功能降低，细胞内多种酶的活性降低，细胞代谢减慢。
任务一__细胞的衰老
“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”这是李白的著名诗句。老年人除了头发变白，还有许多其他衰老的特征，如出现“老年斑”、满脸皱纹等。
[问题探究]
1．老年人头发变白的原因是什么？
答案：老年人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，导致头发变白。
2．老年人为什么会出现“老年斑”？
答案：皮肤细胞中色素积累。
3．老年人为什么会满脸皱纹？
答案：皮肤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。
1．个体衰老的表现与细胞衰老的关系
个体衰老的表现 细胞衰老
皮肤干燥、发皱 细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小
头发变白 细胞内相关酶的活性降低
老年斑 细胞内色素(脂褐素)的积累
无力 细胞呼吸速率减慢
吸收能力下降 细胞膜通透性改变
2.细胞衰老的原因
(1)自由基学说
(2)端粒学说
(1)细胞衰老≠个体衰老(多细胞生物体)
幼年个体中也会有细胞衰老、凋亡，老年个体中也会有新细胞产生。
(2)影响细胞衰老的因素并不只来自机体内部
细胞衰老由细胞自身的因素决定，但良好的外部环境和生活饮食习惯可以延缓细胞衰老，进而延缓机体衰老。
1．异常活泼的带电分子或基团称为自由基。下图是自由基学说示意图，下列有关叙述错误的是 (　　)
A
A．过程②①引起的作用效果有利于延缓细胞衰老
B．若过程③使黑色素细胞中的酪氨酸酶活性降低，不会引起白化病
C．若过程③使细胞膜上葡萄糖的载体受损，葡萄糖将无法进出细胞
D．过程④可能导致生物的性状发生改变
解析：
自由基攻击磷脂分子时，产生更多的自由基，并对生物膜造成损伤，即过程②①引起的作用效果会加剧细胞衰老，A错误；若过程③使黑色素细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，会引起头发变白，但不属于白化病，B正确；若过程③使细胞膜上葡萄糖的载体受损，葡萄糖将无法进出细胞，C正确；过程④可能引起基因突变，所以可能引起生物体性状的改变，D正确。
2．(2024·百色高一统考期末)研究人员发现热量限制可以延长大鼠寿命。热量限制是指在提供充分的营养成分、保证不发生营养不良的情况下，限制每日摄取的总热量。热量限制可使衰老细胞数量减少，推迟和降低老年相关疾病的发生，如肿瘤、心血管疾病、糖尿病、自身免疫病等。下列说法不正确的是 (　　)
A．热量限制可以减少由脂肪提供的直接能量来源
B．正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新，对于个体具有积极意义
C．热量限制可能是通过自由基的减少来减少衰老的细胞
D．衰老的细胞结构可以通过细胞自噬重新再利用，以减少一些疾病的发生
A
解析：
热量限制可减少由脂肪提供的能量来源，细胞生命活动的直接能量来源是ATP，A错误；细胞衰老属于细胞的正常生命历程，对于个体具有积极意义，B正确；自由基学说是大家普遍接受的关于解释细胞衰老的一种学说，热量限制可能是通过减少自由基来减少衰老的细胞，C正确；细胞自噬指在一定条件下，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，此过程可以清除受损或衰老的细胞器以及感染的微生物和毒素，或诱导细胞凋亡，从而减少一些疾病的发生，D正确。
任务二__细胞的死亡
细胞自噬就是细胞“吃掉”自身的结构和物质。在一定条件下，细胞可通过溶酶体的作用，分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或细菌，其局部过程如下图所示。
[问题探究]
1．从形态学上比较细胞凋亡和细胞自噬的区别。
答案：细胞凋亡会使细胞膜内陷形成凋亡小体，最后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡，包裹细胞质内的物质，然后与溶酶体融合消化掉内容物。
2．从生理意义上比较细胞凋亡和细胞自噬的区别。
答案：细胞凋亡一定引起细胞死亡；细胞自噬不一定引起细胞死亡。
3．病毒侵入人体细胞后，被免疫细胞识别并清除和病毒裂解细胞导致的细胞死亡类型是否相同？请说明理由。
答案：不同，免疫细胞识别并清除侵入人体细胞的病毒，从而导致的细胞死亡属于细胞凋亡，而病毒裂解细胞导致的细胞死亡属于细胞坏死。
细胞凋亡和细胞坏死的比较
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系 受凋亡基因控制 与基因无关
特点 生理性 病理性
死亡原因 基因控制 不利因素影响
死亡过程 主动进行 被动进行
对机体的影响 对机体有利 对机体有害
有关细胞凋亡的四点提醒
(1)不同的细胞，寿命不同，凋亡的速率也不同。
(2)细胞凋亡不是仅发生在个体发育的胚胎时期，而是贯穿于整个生命过程中。
(3)细胞增殖、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命活动，但不是细胞发育的4个阶段。细胞凋亡与细胞增殖都是维持生物体内细胞动态平衡的基本行为。
(4)细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
1．(2024·郑州高一检测)下列有关细胞凋亡的叙述，错误的是 (　　)
A.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
B．细胞凋亡对多细胞生物体维持内部环境的稳定起着关键作用
C．细胞凋亡对生物的生存是不利的
D．细胞凋亡是程序性死亡，细胞坏死是细胞损伤和死亡
C
解析：
细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，A正确；细胞凋亡对多细胞生物体维持内部环境的稳定起着关键作用，B正确；细胞凋亡对生物的生存是有利的，C错误；细胞凋亡是一种程序性死亡，细胞坏死是指在种种不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，D正确。
2．(2024·南宁高一检测)细胞经历分裂、分化过程后，最终会不断地衰老和死亡。如图表示人体皮肤细胞经历的某种变化过程，下列关于该过程的叙述，错误的是 (　　)
A
A．该变化发生的根本原因是细胞外凋亡因子的诱导
B．该变化过程先有DNA的断裂进而引发细胞核的断裂
C．图中的凋亡小体最终被消化需要溶酶体的参与
D．图中凋亡小体的形成利用了膜的流动性，因为凋亡小体有完整的膜包绕，不会引起炎症反应
解析：
细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的过程，其根本原因是细胞内凋亡因子的诱导，A错误；图示变化为细胞凋亡过程，该过程先有DNA的断裂进而引发细胞核的断裂，B正确；图中的凋亡小体与溶酶体融合后被溶酶体中的水解酶水解并彻底消除，即凋亡小体最终被消化需要溶酶体的参与，C正确；凋亡小体的形成利用了膜的流动性，因为凋亡小体有完整的膜包绕，不会引起炎症反应，D正确。
某些与神经细胞相连接的细胞(靶细胞)会分泌一定量的蛋白类存活因子，没有接受到足量存活因子信号刺激的神经细胞会启动凋亡程序，如图1所示。图2为存活因子调节过程示意图。如果图1所示途径中神经细胞死亡过多，会造成神经系统退行性病变。研究表明阿尔茨海默病(AD)可能与这种凋亡有关，该病目前还没有很好的治疗手段。
阿尔茨海默病与细胞凋亡——社会责任
设计1：考查知识迁移能力
(1)与合成和分泌存活因子有关的细胞结构有_____________________ ______________。图1和图2体现了细胞膜具有_____________________的功能。
设计2：考查长句表达能力与科学思维
(2)受体被存活因子激活后，通过一系列信号传导途径激活物质A，物质A进入细胞核______________(填“促进”或“抑制”)凋亡基因的表达，可见细胞凋亡的本质是_______________________________________。根据上述机理，写出一种治疗AD的可能思路：______________________ ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
设计3：考查问题解决能力与社会责任
(3)研究发现，人参皂苷Rgl能有效地保护AD模型大鼠脑细胞，抑制脑细胞凋亡。现以正常大鼠脑细胞和AD模型大鼠脑细胞、人参皂苷Rgl溶液等为实验材料，对该项研究成果进一步验证，写出简要的实验思路：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体　进行细胞间的信息交流
(2)抑制　由基因所决定的细胞自动结束生命的过程　研发特异性激活物质A的药物或研发存活因子类药物，抑制凋亡基因的表达
(3)将AD模型大鼠脑细胞等分成A、B两组，A组加入适量人参皂苷Rgl溶液，B组加入等量生理盐水，一段时间后测定细胞凋亡数目，计算凋亡率
解析：
(1)分析题意可知，存活因子是分泌蛋白，因此与合成和分泌存活因子有关的细胞结构有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体。图1和图2体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。(2)没有接受到足量存活因子信号刺激的神经细胞会启动凋亡程序，说明物质A进入细胞核抑制凋亡基因的表达，可见细胞凋亡的本质是基因所决定的细胞自动结束生命的过程。分析题意可知，AD形成的机理是存活因子较少，导致物质A不能被激活，进而导致凋亡基因表达，发生细胞凋亡，故可研发特异性激活物质A的药物或研发存活因子类
解析：
药物，抑制凋亡基因的表达，从而治疗AD。(3)该实验的目的是验证人参皂苷Rgl能有效地保护AD模型大鼠脑细胞，抑制脑细胞凋亡，则自变量为有无人参皂苷Rgl，因变量是细胞凋亡率。实验思路：将AD模型大鼠脑细胞等分成A、B两组，A组加入适量人参皂苷Rgl溶液，B组加入等量生理盐水，一段时间后测定细胞凋亡数，计算凋亡率。
1．(2024·广州高一检测)“黑发不知勤学早，白首方悔读书迟”，衰老是生命的基本现象。“黑发”与酪氨酸酶有关，酪氨酸酶催化产生的黑色素传递给毛发的角质细胞，使毛发着色。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．人体细胞的衰老造成了个体的衰老
B．人体衰老的红细胞自由水含量降低，细胞核体积增大
C．人随年龄的增长酪氨酸酶活性降低，导致头发变白
D．人体细胞中线粒体体积随年龄增大而变小，呼吸速率变慢
C
解析：
对于多细胞生物而言，细胞衰老不等于个体衰老，年轻人体内也会有衰老的细胞，A错误；成熟红细胞没有细胞核，B错误；黑色素细胞衰老，酪氨酸酶的活性降低，合成的黑色素减少，是白头发生成的根本原因，C正确；人体细胞中线粒体体积随年龄增大而变大，数目减少，呼吸速率变慢，D错误。
2．下列关于细胞衰老和个体衰老的说法，正确的是 (　　)
A．细胞衰老是细胞的正常生命历程，个体衰老不遵循自然规律
B．细胞衰老与个体衰老无关
C．延缓细胞的衰老，可以从一定程度上延缓个体的衰老
D．在正常情况下，细胞不会随着分裂次数增多而衰老
C
解析：
个体的衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程，遵循自然规律，A错误；对于单细胞生物来说，细胞的衰老就是个体的衰老，B错误；个体的衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程，延缓细胞的衰老，可以从一定程度上延缓个体的衰老，C正确；正常情况下细胞会随着分裂次数的增多而衰老，D错误。
3．下列不属于细胞凋亡现象的是 (　　)
①霜冻导致香蕉植株死亡
②蝌蚪发育成为青蛙过程中尾部消失
③宿主细胞因病毒的增殖释放而死亡
④花瓣的自然凋落
A．①② B．②④
C．①③ D．③④
C
解析：
霜冻导致香蕉植株死亡属于细胞坏死，蝌蚪发育成为青蛙过程中尾部消失属于细胞凋亡，宿主细胞因病毒的增殖释放而死亡属于细胞坏死，花瓣的自然凋落属于细胞凋亡。故选C。
4．(2024·杭州高一检测)某研究团队用小鼠的软骨细胞质膜封装纳米化的植物类囊体，进而实现类囊体进入软骨细胞内，衰老细胞的合成代谢得到恢复，从而抑制细胞凋亡。下列叙述正确的是 (　　)
A．类囊体进入软骨细胞内，导致细胞的合成代谢减慢
B．衰老细胞所有酶活性均下降，黑色素积累导致“老年斑”出现
C．细胞凋亡不受自身基因调控，不会出现在胚胎发育过程中
D．凋亡细胞没有内容物释放，不会出现炎症反应
D
解析：
类囊体进入软骨细胞内，衰老细胞的合成代谢得到恢复，因此细胞的合成代谢加快，A错误；衰老细胞多种酶的活性下降，但不是所有酶活性均下降，衰老细胞内色素逐渐积累，会导致皮肤上出现“老年斑”，B错误；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，对生物体是有利的，而且细胞凋亡贯穿于整个生命历程，C错误；凋亡过程中细胞内容物并不释放到细胞外，不会影响其他细胞，因而不会引起炎症反应，D正确。
5．(2024·桂林高一检测)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。下列说法错误的是 (　　)
A．在胚胎发育过程中，一部分细胞逐渐走向了衰老
B．鸡爪胚胎发育时期，蹼的消亡是细胞凋亡的结果
C．在胚胎发育形成趾的过程中，发生了细胞的分化
D．鸡爪和鸭掌的结构不同是基因选择性表达的结果
D
解析：
多细胞生物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，A正确；细胞凋亡是基因决定的细胞程序性死亡，鸡爪胚胎发育时期，蹼的消亡是在基因控制下的细胞凋亡，B正确；在胚胎发育形成趾的过程中，胚胎干细胞分裂产生的新细胞经基因的选择性表达，发生了细胞的分化，C正确；鸡爪和鸭掌的结构不同是因为不同物种的基因不同，D错误。
6．秀丽隐杆线虫是多细胞真核生物，其整个身体呈透明状，易于观察个体的整个发育过程，常被用于细胞凋亡的研究。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．秀丽隐杆线虫的细胞衰老和个体衰老是等同的
B．端粒学说不能用于解释秀丽隐杆线虫的细胞衰老
C．秀丽隐杆线虫的细胞凋亡是由特定基因调控的
D．秀丽隐杆线虫的生长过程中不会发生细胞坏死
C
解析：
秀丽隐杆线虫是多细胞生物，多细胞生物的细胞衰老和个体衰老是不同步的，A错误；秀丽隐杆线虫是真核生物，细胞内具有细胞核和染色体，因此具有端粒，端粒学说可以用于解释其细胞衰老，B错误；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，因此秀丽隐杆线虫的细胞凋亡是由特定基因调控的，C正确；秀丽隐杆线虫的生长过程中如果遇到不利因素，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激等，也会发生细胞坏死，D错误。

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