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第3节
细胞的衰老和死亡
第6章　细胞的生命历程
人教版（2019）必修1 分子与细胞
（一）生命观念
1.通过分析细胞衰老的特征、衰老与个体衰老的关系，建立“结构与功能观”，理解细胞衰老是细胞生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为形态、结构和功能的改变；
2.通过对比细胞凋亡与细胞坏死的区别，形成“稳态与平衡观”，认识到细胞死亡是生物体正常的生命现象，对维持个体发育、内环境稳态具有重要意义。
（二） 科学思维
1.通过解读“自由基学说”“端粒学说”的实验证据（如太空辐射损伤案例、端粒编辑猪的研究），运用归纳与演绎的方法，分析细胞衰老的可能机制，培养逻辑推理能力；
2.通过辩证讨论“科技干预衰老的伦理边界”（如端粒酶激活的利弊），提升批判性思维，学会从多角度看待科学问题。
教学目标
（三）科学探究
1.通过对比青年细胞与老年细胞的电镜图、分析多系统老龄化数据，运用观察、比较、归纳的方法，总结细胞衰老的特征，体验从微观到宏观的科学探究过程；
2.通过小组合作设计“延缓细胞衰老的可行性方案”（如基于自由基清除、端粒维护的思路），初步培养实验设计与问题解决的能力。
（四）社会责任
1.结合社会老龄化趋势，关注老年人的健康需求，养成健康的生活方式（如合理饮食、适度运动、减少自由基产生）；
2.通过讨论“抗衰老研究的伦理争议”，增强生命敬畏感，理解科学研究的边界与社会责任。
教学目标
教学重点
1.描述细胞衰老的特征和原因。
2.探讨细胞衰老和死亡与人体健康的关系，关注老年人的健康。
3.明确细胞凋亡是“由基因决定的细胞自动结束生命的过程”，理解其在胚胎发育（如手指分离）、免疫调节（清除致病细胞）、维持内环境稳态中的关键作用，区分其与细胞坏死的本质差异。
教学重难点
教学难点
1.能够描述细胞凋亡和细胞坏死的区别。突破“单细胞生物细胞衰老=个体衰老，多细胞生物细胞衰老≠个体衰老”的认知误区，理解多细胞生物个体衰老是“组成个体的细胞普遍衰老的过程”
2.深入理解“自由基学说”（自由基损伤DNA、蛋白质、脂质）和“端粒学说”（端粒缩短导致染色体不稳定、细胞分裂次数受限）的核心逻辑，并能结合前沿案例（如太空辐射、基因编辑技术）辩证分析理论的局限性。
教学重难点
《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？
老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有密切关系，毛囊黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发就会变白。
问题探讨
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：
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？
老年人体内还会有幼嫩细胞，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的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞，最后凋亡、脱落。
问题探讨
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：
3.细胞衰老与个体衰老有什么关系？
人体衰老与细胞衰老并不是一回事。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状态。但从总体上看，个体衰老过程也是组成人体细胞普遍衰老的过程。
问题探讨
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目标一
细胞衰老
1.1 细胞衰老的特征
（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
表现 原因
满脸皱纹
出现“老年斑”
浑身乏力、行动迟缓
头发变白
吸收能力下降
活动1
讨论下列人体表现衰老的原因？
皮肤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小
皮肤细胞中色素积累
老年人细胞中与呼吸有关的酶活性降低，代谢缓慢
由于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
细胞膜通透性改变，物质运输功能降低
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
1.2 细胞衰老的原因
自由基学说
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。
2009 诺贝尔生理学或医学奖
1.2 细胞衰老的原因
端粒学说
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
端粒
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
细胞衰老或死亡 = 个体衰老或死亡
1.3 细胞衰老与个体衰老的关系
单细胞生物
多细胞生物
活动2
讨论年龄因素与细胞衰老的关系
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
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。
活动2
讨论年龄因素与细胞衰老的关系
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。
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
活动2
讨论年龄因素与细胞衰老的关系
86岁的钟南山院士
合理的饮食结构
良好的生活习惯
适宜的体育锻炼
乐观的生活态度
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
衰老细胞的命运
知
识
拓
展
1.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
√
解析　衰老细胞内部分酶的活性降低，C错误。
2.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
√
解析　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。
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目标一
细胞的死亡
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。
分隔膜包绕
自噬体形成
与溶酶体融合
(1)获得维持生存所需的物质和能量；
(2)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；
(3)有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
2.1 细胞自噬
概念
意义
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。
2.1 细胞自噬
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物质和能量；
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；
③有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡；
类型
2.2 细胞凋亡
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。
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。
概念
①人体胚胎时期，尾的消失
②蝌蚪发育过程，尾的消失
③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。
2.2 细胞凋亡
意义
活动3
分析细胞凋亡的原因
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。
（1）为什么有的神经细胞会死亡？
脊椎动物神经系统在胚胎发育过程中会产生过量的神经细胞，一些神经细胞如果获得的存活因子不足，就会走向死亡，也就是说，细胞的凋亡其实是在细胞内部的信号分子精确调控下发生的。
活动4
分析细胞凋亡的速率和细胞功能的关系
细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的功能是吞噬病菌等，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。
（2）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？请结合这一事例说明细胞凋亡的生物学意义。
2.2 细胞凋亡
实质
与凋亡相关的基因选择性表达的结果
2.3 细胞坏死
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。
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。
概念
活动5
分别阐述细胞坏死和细胞凋亡过程中的变化
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
细胞坏死：
①细胞肿胀
②出现细胞器变性、肿大等现象
③最终细胞破裂，释放出细胞内容物，还会引发炎症。
细胞凋亡：
①细胞会出现染色质的浓缩，染色体聚集分块的现象。
②细胞核断裂，细胞开始形成一个个的凋亡小体。
③凋亡小体最终会被吞噬细胞吞噬清除。
2.3 细胞坏死
过程
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
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
思维训练：分析数据
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
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？
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。
思维训练：分析数据
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
讨论2.细胞寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
有；比如白细胞吞噬细菌病毒，寿命较短。
思维训练：分析数据
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
讨论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。
溶酶体
肌肉细胞的维持
关爱细胞 健康生活
3.细胞的死亡可以分为细胞坏死和细胞凋亡，下列现象中属于细胞凋亡的是
A.噬菌体的侵染导致细菌破裂
B.脑细胞因供氧不足而死亡
C.伤口中溃烂的细胞被手术切除
D.发育过程中某些神经细胞的消失
√
解析　噬菌体的侵染使细菌破裂，属于细胞坏死，A错误；
脑细胞因供氧不足而死亡，属于细胞坏死，B错误；
伤口中溃烂的细胞的死亡，属于细胞坏死，C错误；
发育过程中某些神经细胞的消失为正常的生命现象，属于细胞凋亡，D正确。
4.下图表示细胞凋亡过程中的一系列变化。下列有关叙述错误的是
A.细胞凋亡是正常细胞必经的生命历程
B.细胞凋亡在生物个体发育过程中具有重要作用
C.细胞凋亡过程不发生细胞膜的破损
D.细胞凋亡产生的凋亡小体会引起炎症反应，导致组织损伤
√
解析　细胞凋亡既受基因调控，又受环境影响，是正常细胞必经的生命历程，A正确；
细胞凋亡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，B正确；
细胞凋亡过程不发生细胞膜破裂，利用细胞膜的流动性产生较小的凋亡小体，C正确；
细胞凋亡产生的凋亡小体更易被吞噬细胞吞噬分解，不会引起炎症反应而导致组织损伤，D错误。
课堂小结
谢谢观看

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