第3節(jié)細(xì)胞的衰老和死亡1.描述細(xì)胞衰老的特征和原因。2.描述細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別。3.探討細(xì)胞衰老和死亡與人體健康的關(guān)系,關(guān)注老年人的健康。「學(xué)習(xí)目標(biāo)」預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)一、細(xì)胞的衰老1.細(xì)胞衰老的含義細(xì)胞的

和

發(fā)生復(fù)雜變化的過程,最終表現(xiàn)為細(xì)胞的

發(fā)生變化。2.細(xì)胞衰老的特征生理狀態(tài)化學(xué)反應(yīng)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能降低降低積累增大內(nèi)折3.細(xì)胞衰老的原因(1)自由基學(xué)說。①自由基的概念:異?；顫姷?/p>

。帶電分子或基團(tuán)輻射以及有害物質(zhì)入侵生物分子基因突變活性(2)端粒學(xué)說。①端粒概念:每條染色體的兩端都有的一段特殊序列的

。②端粒的特點:在每次細(xì)胞分裂后會

。DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合體縮短一截③結(jié)果:在端粒DNA序列被“截”短后,端粒內(nèi)側(cè)

就會受到損傷,使細(xì)胞活動漸趨異常。4.細(xì)胞衰老與個體衰老的關(guān)系(1)單細(xì)胞生物:

的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡。(2)多細(xì)胞生物。①體內(nèi)的細(xì)胞總是在不斷

著,總有一部分細(xì)胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)。②從總體上看,個體衰老的過程也是組成個體的細(xì)胞

的過程。正?；虻腄NA序列細(xì)胞更新普遍衰老二、細(xì)胞的死亡1.細(xì)胞凋亡(1)含義:由

所決定的細(xì)胞

生命的過程。由于細(xì)胞凋亡受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控,所以它是一種

?；蜃詣咏Y(jié)束程序性死亡自動死亡自動更新清除完成正常發(fā)育內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定外界各種因素的干擾2.細(xì)胞壞死(1)誘因:極端的

因素或嚴(yán)重的

等不利因素。(2)特點:細(xì)胞正常代謝活動

或

。(3)影響:引起細(xì)胞

和死亡。物理、化學(xué)病理性刺激受損中斷損傷3.細(xì)胞自噬(1)概念:在一定條件下,細(xì)胞會將受損或功能退化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等,通過

降解后再利用。(2)類型:①處于

條件下的細(xì)胞,通過細(xì)胞自噬可以獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量;②在細(xì)胞受到損傷、微生物入侵或細(xì)胞衰老時,通過細(xì)胞自噬,可以清除受損或衰老的細(xì)胞器,以及感染的微生物和毒素,從而維持細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。(3)有些激烈的細(xì)胞自噬,可能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。溶酶體營養(yǎng)缺乏[正誤判斷](1)生物體都存在細(xì)胞衰老的現(xiàn)象。(

)(2)細(xì)胞凋亡是各種不利因素引起的細(xì)胞死亡。(

)提示:細(xì)胞凋亡是由基因決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程。(3)自由基可以攻擊細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì),產(chǎn)生自由基引發(fā)雪崩式反應(yīng)。(

)提示:自由基可以攻擊生物膜中的磷脂分子,產(chǎn)生自由基,引發(fā)雪崩式反應(yīng)?！痢獭?4)細(xì)胞衰老時,細(xì)胞體積和細(xì)胞核體積均減小。(

)提示:細(xì)胞衰老時,細(xì)胞核體積變大。(5)被病原體感染的細(xì)胞的清除是通過細(xì)胞壞死實現(xiàn)的。(

)提示:被病原體感染的細(xì)胞的清除是通過細(xì)胞凋亡實現(xiàn)的。(6)細(xì)胞自噬與溶酶體密切相關(guān),通過細(xì)胞自噬可以清除受損或衰老的細(xì)胞器。(

)(7)對于具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物來說,細(xì)胞衰老與個體衰老都是不同步的。(

)提示:單細(xì)胞生物的細(xì)胞衰老和個體衰老是同步的。(8)細(xì)胞凋亡時,細(xì)胞內(nèi)有些基因的表達(dá)可能增強(qiáng)。(

)√×××√探究案·互動探究探究一細(xì)胞的衰老「問題情境」1.“少小離家老大回,鄉(xiāng)音無改鬢毛衰。”與年輕人相比,老年人有許多衰老的特征,例如頭發(fā)變白、出現(xiàn)“老年斑”、滿臉皺紋、頭發(fā)稀疏、行動遲緩等。結(jié)合教材,思考討論下列問題。(1)老年人為什么大多頭發(fā)花白,臉上出現(xiàn)皺紋和老年斑?提示:老年人體內(nèi)細(xì)胞多數(shù)處于衰老狀態(tài),而衰老細(xì)胞中酪氨酸酶活性降低,黑色素合成減少,故頭發(fā)變白;衰老皮膚細(xì)胞內(nèi)的水分減少,細(xì)胞萎縮,體積變小,出現(xiàn)皺紋;衰老細(xì)胞膜通透性改變,色素積累,出現(xiàn)老年斑。(2)一般老年人肌肉的力量及耐力遠(yuǎn)不及年輕人,原因是什么?提示:衰老細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性降低,呼吸速率減慢,新陳代謝速率減慢。(3)細(xì)胞衰老等于個體衰老嗎?老年人體內(nèi)的細(xì)胞都是衰老細(xì)胞嗎?提示:單細(xì)胞生物的細(xì)胞衰老等于個體衰老;多細(xì)胞生物中細(xì)胞衰老不等于個體衰老。老年人體內(nèi)也在不斷進(jìn)行細(xì)胞更新,個體衰老是組成個體的細(xì)胞普遍衰老的結(jié)果。2.自由基是指異?；顫姷膸щ姺肿踊蚧鶊F(tuán),有高度的反應(yīng)活潑性。自由基學(xué)說認(rèn)為衰老過程中的退行性變化是細(xì)胞正常代謝過程中產(chǎn)生的自由基的有害作用造成?；卮鹣铝袉栴}。(4)自由基攻擊磷脂會造成細(xì)胞哪些部位受損?提示:磷脂雙分子層構(gòu)成生物膜的基本支架,自由基攻擊磷脂分子會造成細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)受損,如細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜、核膜等。(5)為減緩細(xì)胞衰老,應(yīng)采取哪些措施?提示:在生產(chǎn)生活中,我們要避免接觸一些輻射和有害物質(zhì),養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。例如,不吸煙、不酗酒等。3.端粒學(xué)說認(rèn)為細(xì)胞在每次分裂過程中都會由于DNA聚合酶功能障礙而不能完全復(fù)制它們的染色體,因此最后DNA序列可能會丟失,造成細(xì)胞衰老死亡。結(jié)合教材回答下面的問題。(6)端粒的本質(zhì)是什么?位置在哪?提示:端粒是位于染色體兩端的DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合體。(7)正常細(xì)胞的衰老與分裂次數(shù)有什么關(guān)系?提示:細(xì)胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老。1.在檢測某種生物個體的某組織時,發(fā)現(xiàn)該組織細(xì)胞內(nèi)的水分減少,多種酶的催化效率降低,那么該個體的組織細(xì)胞最可能出現(xiàn)的變化還有(

)①呼吸速率減慢,細(xì)胞核體積增大②細(xì)胞體積變大,細(xì)胞內(nèi)色素積累③細(xì)胞膜通透性改變,物質(zhì)運(yùn)輸能力降低④能繼續(xù)分化,具有發(fā)育成完整個體的潛能A.①② B.③④ C.①③ D.②③「即時應(yīng)用」√解析:該組織細(xì)胞內(nèi)的水分減少,多種酶的催化效率降低,說明該細(xì)胞為衰老細(xì)胞。呼吸速率減慢,細(xì)胞核體積增大是衰老細(xì)胞的特征,①正確;細(xì)胞體積變小,細(xì)胞內(nèi)色素積累是細(xì)胞衰老的特征,②錯誤;細(xì)胞膜通透性改變,物質(zhì)運(yùn)輸能力降低是衰老細(xì)胞的特征,③正確;衰老細(xì)胞為已分化的細(xì)胞,不能繼續(xù)分化,④錯誤。2.異?；顫姷膸щ姺肿踊蚧鶊F(tuán)稱為自由基,自由基學(xué)說是一種解釋細(xì)胞衰老原因的假說,相關(guān)內(nèi)容如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A.②①過程引起的作用效果不斷增強(qiáng)B.②過程可能直接導(dǎo)致血紅蛋白的合成場所受損C.③過程會使線粒體內(nèi)丙酮酸的氧化分解速率減慢D.④過程中DNA被攻擊后可能導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變√解析:由圖示可知,②①過程引起的作用效果會不斷增強(qiáng);自由基通過②過程攻擊磷脂分子,磷脂分子通過①過程產(chǎn)生更多的自由基繼續(xù)攻擊磷脂分子、蛋白質(zhì)、DNA等,而磷脂分子、蛋白質(zhì)是生物膜的主要組成成分,因此對生物膜損傷較大,血紅蛋白的合成場所為核糖體,核糖體為無膜結(jié)構(gòu),所以②過程不可能直接導(dǎo)致血紅蛋白的合成場所受損;線粒體內(nèi)丙酮酸的氧化分解需要酶,大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì),③過程會導(dǎo)致蛋白質(zhì)活性下降,所以③過程會使線粒體內(nèi)丙酮酸的氧化分解速率減慢;④過程自由基攻擊DNA,DNA上的基因可能會發(fā)生突變,導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生癌變。探究二細(xì)胞的死亡「問題情境」如圖是青蛙變態(tài)發(fā)育示意圖,蝌蚪在發(fā)育過程中長出的尾巴逐漸消失。(1)蝌蚪尾巴的消失屬于哪種生命現(xiàn)象?其與哪種細(xì)胞器的關(guān)系最密切?為什么?提示:細(xì)胞凋亡。與溶酶體密切相關(guān),溶酶體內(nèi)含有多種水解酶,能夠使自動死亡的細(xì)胞發(fā)生分解。(2)若將蝌蚪尾部用濃鹽酸處理,尾部會潰爛消失,這與蝌蚪尾巴自行消失有什么不同?提示:正常情況下蝌蚪尾巴的消失是細(xì)胞凋亡,而用濃鹽酸處理后,尾部潰爛消失屬于細(xì)胞壞死。(3)上面兩題所述現(xiàn)象是否都受遺傳物質(zhì)的控制?提示:不是,細(xì)胞凋亡受遺傳物質(zhì)的控制,而細(xì)胞壞死不受遺傳物質(zhì)的控制。(4)同樣是血細(xì)胞,白細(xì)胞與紅細(xì)胞的功能不同,凋亡的速率也不一樣,白細(xì)胞凋亡的速率比紅細(xì)胞快得多。細(xì)胞凋亡的速率與它們的功能有關(guān)系嗎?請結(jié)合這一事例說明細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義。提示:細(xì)胞凋亡的速率與它們的功能有關(guān)系。細(xì)胞凋亡不僅保證了多細(xì)胞生物個體發(fā)育的正常進(jìn)行,而且在維持生物體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定,抵御外界各種因素的干擾方面也都起著非常關(guān)鍵的作用。歸納總結(jié)1.細(xì)胞凋亡、衰老、壞死的區(qū)別項目細(xì)胞凋亡細(xì)胞衰老細(xì)胞壞死與基因的關(guān)系受基因控制可能有關(guān)不受基因控制形態(tài)變化通過出芽的方式形成許多凋亡小體細(xì)胞萎縮外形不規(guī)則變化影響因素受基因嚴(yán)格控制,也受外界環(huán)境影響內(nèi)、外因共同作用極端的物理、化學(xué)因素或嚴(yán)重的病理性刺激等對機(jī)體的影響對機(jī)體有利對機(jī)體有利對機(jī)體有害2.“三看”法判斷細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死3.下列相關(guān)敘述不屬于細(xì)胞凋亡的是(

)A.人胚胎時期指間細(xì)胞的死亡B.成熟生物體中細(xì)胞的自然更新C.被病原體感染的細(xì)胞的清除D.X射線照射下細(xì)胞正常代謝中斷引起的細(xì)胞死亡「即時應(yīng)用」√解析:細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程,人在胚胎時期,要經(jīng)歷尾的消失、指間細(xì)胞死亡,屬于細(xì)胞凋亡;成熟生物體中細(xì)胞的自然更新屬于細(xì)胞凋亡,是由基因決定的程序性死亡;被病原體感染的細(xì)胞的清除,是機(jī)體的自我保護(hù),是細(xì)胞凋亡;X射線照射屬于強(qiáng)烈的物理因素,其引起的細(xì)胞死亡屬于細(xì)胞壞死。4.細(xì)胞自噬可表現(xiàn)為在應(yīng)對生存壓力(如營養(yǎng)缺乏)時,真核細(xì)胞通過降解自身非必需成分,獲得生存所需的物質(zhì)和能量,溶酶體或液泡參與細(xì)胞自噬。下列敘述正確的是(

)A.細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡都受到基因的控制B.細(xì)胞自噬是通過吞噬細(xì)胞裂解靶細(xì)胞的過程C.細(xì)胞無法獲取足夠營養(yǎng)物質(zhì)時,細(xì)胞自噬作用會減弱D.大腸桿菌和人體成熟紅細(xì)胞均可通過自噬作用實現(xiàn)細(xì)胞的自我更新√解析:細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡都受到基因的控制,都對機(jī)體是有利的;細(xì)胞自噬是在應(yīng)對生存壓力(如營養(yǎng)缺乏)時,真核細(xì)胞通過降解自身非必需成分,獲得生存所需的物質(zhì)和能量,而不是吞噬細(xì)胞裂解靶細(xì)胞的過程;由題可知,細(xì)胞無法獲取足夠營養(yǎng)物質(zhì)時,細(xì)胞自噬作用會增強(qiáng);細(xì)胞自噬發(fā)生在真核細(xì)胞中,而大腸桿菌屬于原核生物,不能發(fā)生細(xì)胞自噬,人成熟紅細(xì)胞無溶酶體,也不能發(fā)生細(xì)胞自噬。課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖金句必備1.衰老細(xì)胞的特征:一大,細(xì)胞核體積變大;一小,細(xì)胞體積變小。一多,細(xì)胞內(nèi)色素積累增多;一少,細(xì)胞內(nèi)水分減少。兩低,物質(zhì)運(yùn)輸功能降低、多種酶的活性降低。一慢,新陳代謝速率減慢。2.對于細(xì)胞衰老的原因,目前為大家普遍接受的是自由基學(xué)說和端粒學(xué)說。3.細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程。4.細(xì)胞壞死是指在種種不利因素影響下,由細(xì)胞正常代謝活動受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡。隨堂檢測1.李白詩云:“君不見,高堂明鏡悲白發(fā),朝如青絲暮成雪”。關(guān)于細(xì)胞衰老,下列敘述錯誤的是(

)A.體內(nèi)有部分細(xì)胞衰老、死亡,同時又會增殖產(chǎn)生新的細(xì)胞B.細(xì)胞不會因為分裂次數(shù)增多而加速衰老C.細(xì)胞中的酪氨酸酶活性降低,黑色素合成減少D.自由基會攻擊蛋白質(zhì),可能導(dǎo)致細(xì)胞衰老√12341234解析:人體內(nèi)隨時有部分細(xì)胞衰老、死亡,同時又有大量新增殖的細(xì)胞代替它們;正常情況下,細(xì)胞會因為分裂次數(shù)增多而逐漸喪失正常的功能,加速衰老;酪氨酸酶活性降低,導(dǎo)致黑色素合成減少,所以老年人頭發(fā)變白;根據(jù)自由基學(xué)說,自由基攻擊蛋白質(zhì),使蛋白質(zhì)的活性下降,導(dǎo)致細(xì)胞衰老。2.位于染色體兩端的端粒隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增加而縮短,縮短到一定程度后,其內(nèi)側(cè)正?；虻腄NA序列會損傷,引起細(xì)胞衰老。下列敘述正確的是(

)A.端粒是DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合體B.同一生物體內(nèi),不同細(xì)胞的端粒長度相同C.細(xì)胞衰老時,細(xì)胞核體積減小,各種酶活性下降D.細(xì)胞衰老不利于人體維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定√2341解析:每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合體稱為端粒;端粒存在于真核生物染色體的兩端,在每次細(xì)胞分裂后會縮短一些,由于不同細(xì)胞分裂的次數(shù)可能不同,因此同一生物體內(nèi),不同細(xì)胞的端粒長度不一定相同;細(xì)胞衰老的過程中,細(xì)胞核體積增大、多種酶活性降低;細(xì)胞衰老是正常的生命歷程,有利于人體維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。23413.在人體內(nèi)每天有2000億～3000億個細(xì)胞死亡。盡管凋亡細(xì)胞經(jīng)常大量產(chǎn)生,但在體內(nèi)組織中很難觀察到,這是因為細(xì)胞凋亡耦聯(lián)胞葬作用。胞葬作用是指吞噬細(xì)胞高效吞噬、清除凋亡細(xì)胞的過程。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.細(xì)胞凋亡就是細(xì)胞“吃掉”自身受損或功能退化的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)B.人體中細(xì)胞的自然更新是通過細(xì)胞凋亡完成的C.在發(fā)揮胞葬作用時吞噬細(xì)胞內(nèi)溶酶體酶含量可能增加D.細(xì)胞凋亡和胞葬作用對于人體維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定十分關(guān)鍵√34123412解析:通俗地說,細(xì)胞自噬就是細(xì)胞吃掉自身的結(jié)構(gòu)和物質(zhì),有些激烈的自噬,可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;人體中細(xì)胞的自然更新是通過細(xì)胞凋亡完成的;溶酶體中含有多種水解酶,在發(fā)揮胞葬作用時吞噬細(xì)胞內(nèi)溶酶體酶含量可能增加;細(xì)胞凋亡是細(xì)胞程序性死亡,胞葬作用可清除凋亡細(xì)胞,對于人體維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定十分關(guān)鍵。4.如圖所示,A、B、C、D、E表示人體細(xì)胞不同的生命歷程,請據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中B可以表示

過程。a、b、c、d一般具有

(填“相同”或“不同”)的遺傳物質(zhì)。若a能合成胰島素,則b、c、d都不能合成,其根本原因是

。

1234細(xì)胞分化(或分化)相同基因的選擇性表達(dá)解析:(1)B使細(xì)胞種類增加,數(shù)目不變,說明B表示細(xì)胞分化;細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),細(xì)胞中遺傳物質(zhì)不變,因此a、b、c、d一般具有相同的遺傳物質(zhì);若a能合成胰島素,而b、c、d都不能合