2021-2022学年高一上学期生物人教版必修1---6.3细胞的衰老和死亡课件 (1)（20张PPT）

(共20张PPT)
讨论3：细胞衰老与个体衰老有什么关系？
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？
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？
人到了一定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。
密切关系，毛囊黑色素细胞衰老，胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发就变白
老年人体内有幼嫩的细胞，如精原细胞任然能增殖产生精子，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，最后细胞凋亡、脱落。
人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。多细胞生物个体衰老过程也是组成细胞普遍衰老的过程，但单细胞生物个体衰老=细胞衰老。
问题探讨
江西生物组 东东老师
学习目标：
1．描述细胞衰老的特征和原因。
2．描述细胞凋亡和细胞坏死的区别。
3．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。
第6章 细胞的生命历程
第3节 细胞的衰老和死亡
细胞衰老的特征
Characteristics of cell senescence
个体衰老的特征
毛囊中黑色素细胞衰老， 细胞中的酪氨酸酶活性降低， 黑色素合成减少。
细胞内水分减少，细胞萎缩，体积减小、代谢减慢。
细胞中色素积累
头发变白
皱纹
老年斑
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
巧记：一大、一小、两低、一多、两慢
形态
结构
功能
功能
功能
细胞衰老：细胞衰老的过程是细胞的 发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的 发生变化。
生理状态和化学反应
形态、结构和功能
一、细胞衰老的特征
* 自由基是什么？
异常活泼的带电分子或基团称为自由基，表现出高度反应的活泼性。
* 自由基是怎样产生的？
细胞内不断进行各种氧化反应，这些反应很容易产生自由基。辐射及有害物质的入侵刺激细胞产生自由基。
* 自由基的危害有哪些？
攻击或破坏细胞内的生物分子，如磷脂、蛋白质、DNA等。当自由基产生超过机体的清除能力，过多自由基就会损伤许多细胞组织，导致衰老。
二、细胞衰老的原因——自由基学说
二、细胞衰老的原因——端粒学说
端粒：位于染色体两端， 由一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体构成。
1991 年，科学家发现体细胞染色体的端粒DNA 会随细胞分裂次数增加而不断缩短。细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段，当缩短到一定程度时，可能会启动DNA损伤检测点，激活相关基因，导致不可逆地退出细胞周期，走向衰老。
三、细胞衰老与个体衰老的关系
（蓝）细菌、酵母菌、原生生物等单细胞生物
单细胞生物个体衰老=细胞衰老
多细胞生物个体衰老=细胞普遍衰老
动植物真菌等多细胞生物
人体细胞每天更新率为1%~2%。如肝细胞寿命约为18个月；皮肤细胞的寿命为十多天；消化道内壁细胞寿命只有几十个小时；红细胞的寿命为120d左右
细胞衰老的特征
Characteristics of cell senescence
1961年，海弗利克利用胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。
海弗利克的实验表明，正常人的成纤维细胞，在体外培养条件下，即使条件适宜，细胞也不能无限制地分裂，即使是机体中可以终生分裂的细胞，在体外培养时也有分裂次数的极限。而且细胞的分裂能力与个体的年龄有关，例如从40岁个体获取的成纤维细胞在培养过程中只能分裂40次而不是80次，这就是细胞的衰老，也就是说细胞的衰老控制着细胞的分裂次数，进而控制着细胞的数量。由于上述规律是海弗利克研究和发现的，故称为海弗利克界限。
细胞来源 胎儿 中年 老年 早衰患儿
分裂次数 40~60 15~30 2~10 2~10
不同年龄人的肺成纤维细胞分裂次数
思考·讨论：年龄因素与细胞衰老的关系
细胞会随着分裂次数的增多而衰老
细胞衰老的特征
Characteristics of cell senescence
思考·讨论：细胞核、细胞质对细胞分裂的影响
海弗利克设计了一组非常巧妙的实验，将已经分裂40次的男性肺成纤维细胞和已经分裂10次的女性肺成纤维细胞混合培养，同时用单独培养的细胞作对照，结果发现，混合培养的两类细胞的分裂次数与它们分别单独培养时相同。他还将年轻人体细胞去核后与老年人的完整细胞融合，另将老年人体细胞去核后与年轻人的完整细胞融合，分别在体外培养，结果前者不分裂，后者能够旺盛分裂。
细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中的一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。（教材P125）
细胞的死亡
Cell death
四、细胞的死亡——细胞凋亡
细胞凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。又称细胞编程性(程序性）死亡。（教材P126）
细胞的死亡
Cell death
细胞凋亡的类型：
四、细胞的死亡——细胞凋亡
细胞凋亡的意义：
①多余细胞的清除；
②细胞的自然更新；
③被病原体感染的细胞的清除
①利于多细胞生物体完成正常发育；
②利于维持内部环境的稳定；
③利于抵御外界各种因素的干扰
细胞的死亡
Cell death
细胞坏死：在种种不利因素的影响下，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而引起的细胞损伤或死亡（被动性死亡）
极端的物理因素
极端的化学因素
病理性刺激—石棉
四、细胞的死亡——细胞坏死
细胞的死亡
Cell death
细胞凋亡
apoptosis
细胞坏死
necrosis
内陷
凋亡小体
吞噬C
C膜破裂
炎症
外界刺激
基因决定
细胞的凋亡和坏死比较
细胞的死亡
Cell death
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系
细胞膜的变化
形态变化
影响因素
核与核膜
对机体的影响
比较细胞凋亡和细胞坏死
受基因控制
内陷
细胞变圆，与周围细胞脱离
环境的生理性或病理刺激信号，环境条件的变化或缓和性损伤
形成凋亡小体
对机体有利
不受基因控制
破裂
细胞外型不规则变化
强烈的物理化学因素和严重的病理性刺激
膜破裂，碎核释放
对机体有害
细胞自噬
细胞自噬：在一定的条件下，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的过程。细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量；清除受损或衰老损伤的细胞器，以及感染的微生物和毒素，维持细胞内部环境的稳定；激烈的细胞自噬可诱导细胞凋亡，对许多疾病的防治如癌症等有重要意义。
北京时间10月3日下午5点30分，2016年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，日本东京工业大学教授大隅良典（Yoshinori Ohsumi）因发现并阐明了细胞自噬的机制——这是细胞成分降解和循环利用的一个基本过程而获奖。大隅良典的发现为我们了解细胞是如何循环利用自身成分，树立了新典范。他的发现为我们了解并意识到细胞自噬在饥饿适应、感染反应等许多生理过程中的至关重要性开辟了新道路。自噬基因的突变会导致疾病的产生，自噬过程在包括癌症和神经性疾病在内的多种体内环境中充当的不可或缺的角色。
20世纪50年代，比利时科学家Christian de Duve（1974年获得诺贝尔生理学或医学奖）观察到了一种含有多种酶，能够消化蛋白质、碳水化合物和脂质的细胞器，把它叫做溶酶体，其能够发挥降解细胞组分的重要作用。到60年代，科学家们在溶酶体中有时可以找到大量的细胞组成物质甚至是完整的细胞器。细胞内存在着一种过程——将细胞内的“大型货物”送到溶酶体那儿。进一步的生化和显微分析也显示，一种新的囊泡会将细胞成分打包送到溶酶体处进行降解（如图左），这种囊泡被称为“自噬体”（autophagosome）。科学家将细胞通过将自身内容物裹入到膜结构中来破坏内容物，从而形成袋状囊泡，这种囊泡结构能够被运输到溶酶体进行降解的现象称为自体吞噬（autophagy）。
到90年代，Yoshinori Ohsumi利用改造过的酵母菌株，其中吞噬体因饥饿而聚集。如果自噬重要基因失活，这种聚集不应该发生。大隅良典将酵母细胞暴露于一种化学物质，可随机在许多基因中诱发突变，随后他诱导自噬。他的策略成功了！在发现酵母自噬一年内，他就鉴别出了第一个对于自噬至关重要的基因。他随后的一系列精巧的研究发现，由这些基因编码的蛋白具有功能性。这些结果显示，自噬由一组蛋白和蛋白复合体调控，各自调节自噬体形成的不同阶段。这在我们的机体细胞中也发现了类似更为复杂的机制。
2016年诺贝尔生理学或医学奖揭晓
Yoshinori Ohsumi
（日本科学家大隅良典）
在酵母中（图左），液泡相当于哺乳动物细胞中的溶酶体。大隅良典培育了缺乏液泡降解酶的酵母细胞。当这些细胞饥饿时，自噬体就会快速聚集在液泡中（图中）。他的实验证明了自噬存在于酵母细胞。下一步，大隅良典研究了数千种变异酵母细胞（图右），并鉴别出了15个对自噬至关重要的基因。
1．细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是（ ）
A．胎儿手的发育和脊椎动物的神经系统发育过程中不会发生细胞凋亡
B．小肠上皮细胞的自然更新过程和健康成人体内的骨髓中存在细胞凋亡现象
C．线虫的发育过程和清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象
D．细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死
2．人体细胞凋亡和衰老是细胞生命活动的必然规律。下列叙述正确的是（ ）
A．细胞凋亡仅发生在衰老细胞中 B．细胞凋亡由机械损伤引发
C．衰老细胞中所有酶的活性降低 D．衰老细胞的需氧呼吸变慢
随堂练习
In-class practice
B
D
3．下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析，不正确的是（ ）
A．①表明凋亡是特异性的，体现生物膜的信息传递功能
B．凋亡过程中有新蛋白质合成，体现基因的选择性表达
C．②中凋亡细胞被吞噬，表明凋亡是细胞被动死亡过程
D．凋亡相关基因是机体固有的，在生长发育中发挥重要作用
C
随堂练习
课后作业
1．尝试写出本节的概念关系图；
2．针对性训练练习册相应内容。
第6章 细胞的生命历程
第3节 细胞的衰老和死亡
本节小结