第6章 细胞的生命历程 第3节　细胞的衰老和死亡(共44张PPT)

(共44张PPT)
第3节　细胞的衰老和死亡
2019版生物学必修1 《分子与细胞》
同步课件
学习目标
1.描述细胞衰老的特征,了解细胞衰老的主要原因,形成结构与功能相适应的生命观念。
2.通过学习细胞衰老与个体衰老的关系,辩证看待部分与整体之间的关系。
3.理解细胞凋亡的概念、意义,简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。
4.通过比较细胞衰老和细胞死亡,养成比较与分类的科学思维。
5.通过学习细胞衰老、死亡与人体健康的关系,树立关爱人体健康的社会责任。
问题探究·知识生成
新知探究一　细胞衰老的特征及细胞衰老与个体衰老的关系
建立概念·达成素养
问题探究
资料:“少小离家老大回,乡音未改鬓毛衰。”与年轻人相比,老年人有许多衰老的特征。例如头发变白、出现“老年斑”、满脸皱纹、头发稀疏、浑身乏力、行动迟缓等。阅读教材P123及P124第1段,思考讨论下列问题。
问题(1):老年人为什么会出现白发
提示: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。
问题(2):老年人为什么会出现“老年斑”
提示:皮肤细胞中色素积累。
问题(3):老年人为什么会满脸皱纹
提示:皮肤细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积变小。
问题(4):一般老年人的正常体温比年轻人略低,肌肉的力量及耐力远不及年轻人,原因是什么
提示: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。
问题(5):细胞衰老还有哪些特征
提示:细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩、染色加深;细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
归纳总结
用结构与功能观分析细胞衰老的特征
减少
降低
变小
改变
变大
即时应用
1.关于人体内衰老的红细胞具有的特征,下列叙述中正确的是(　 　)
①水分减少,细胞萎缩　②新陈代谢的速率减慢　③某些酶的活性降低　④呼吸速率上升　⑤色素积累增多　⑥细胞的呼吸速率减慢　⑦细胞核体积增大　⑧细胞膜的通透性改变
A.①②③⑤⑥⑦⑧
B.①②③⑤⑥⑧
C.①②③④⑤⑧
D.①②③④⑥
B
解析:人体内衰老的红细胞呼吸速率降低,④错误;人体内衰老的红细胞无细胞核,⑦错误。
新知探究二　细胞衰老的原因
问题探究
资料1:自由基学说认为衰老过程中的退行性变化是由细胞正常代谢过程中产生的自由基造成的。
阅读教材P124“自由基学说”,回答下面的问题。
问题(1):什么是自由基 试举例说明自由基为什么能够促使细胞衰老。
提示:通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基能够攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老。例如,攻击生物膜中的磷脂分子,产物同样是自由基,新产生的自由基又会去攻击别的分子,引发雪崩式的反应,从而造成生物膜损伤;攻击DNA可能引起基因突变;攻击蛋白质,使蛋白质活性下降。
问题(2):自由基是如何产生的 为减缓细胞衰老,应采取哪些措施
提示:在生命活动中,细胞不断进行各种氧化反应,很容易产生自由基;另外,辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。因此在生产生活中,我们要避免接触一些辐射和有害物质,养成良好的生活习惯。例如,不吸烟,不酗酒等。
资料2:端粒学说认为细胞在每次分裂过程中都会由于DNA聚合酶功能障碍而不能完全复制它们的染色体,因此最后DNA序列可能会丢失,造成细胞衰老死亡。
阅读教材P124“端粒学说”,回答下面的问题。
问题(3):请简述“端粒学说”的主要内容。
提示:端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截,随着细胞分裂次数的增加,截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。
问题(4):正常细胞的衰老与分裂次数有什么关系
提示:细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
问题(5):端粒在原核细胞中是否存在
提示:不存在,因为端粒是位于染色体两端的DNA。
归纳总结
细胞衰老的原因
(1)自由基学说
①自由基:通常把异常活泼的 称为自由基。
②自由基与细胞衰老的关系:自由基产生后会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老。
(2)端粒学说
①端粒:每条染色体两端的一段特殊序列的 。
②端粒与细胞衰老的关系:细胞每分裂一次端粒DNA序列会缩短一截,在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。
带电分子或基团
DNA—蛋白质复合体
(3)决定细胞衰老的因素
决定细胞衰老的因素不仅在于 ,还与 有密切的关系。良好的外部环境和合理的膳食结构、生活习惯以及乐观的生活态度都有益于延缓体内细胞的衰老,从而益于延缓个体衰老。
细胞的内部
环境因素
端粒酶
端粒酶是一种逆转录酶,由RNA和蛋白质组成。在人体内端粒酶出现在大多数的胚胎细胞、生殖细胞、炎性细胞、更新组织的增生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,癌细胞中具有高活性的端粒酶。
拓展
即时应用
2.身体新陈代谢过程中产生的自由基是导致皮肤衰老的“元凶”。自由基会破坏胶原蛋白,使皮肤得不到足够的营养供应,从而造成皮肤组织活力下降、失去弹性、产生皱纹,出现皮肤老化、肤色暗沉等现象。某些抗氧化剂能清除代谢过程中产生的自由基,延缓细胞衰老。下列有关叙述正确的是(　 　)
A.幼年个体不产生自由基,所以没有衰老细胞
B.细胞衰老对机体的正常发育是不利的
C.细胞衰老过程中酪氨酸酶活性降低可能与自由基有关
D.老年斑的形成与酪氨酸酶催化黑色素合成有关
C
解析:细胞进行各种氧化反应容易产生自由基,故幼年和老年人体中均会产生自由基,所以幼年个体中也有衰老细胞;细胞衰老是机体正常的生命历程,对机体的正常发育是有利的;自由基会攻击蛋白质,故细胞衰老过程中酪氨酸酶活性降低可能与自由基有关;细胞衰老后,老年斑的形成是因为色素(如褐色素)随皮肤细胞衰老而逐渐积累。
3.三位科学家因发现“端粒和端粒酶是如何保护染色体的”而获得诺贝尔生理学或医学奖。端粒被一部分科学家们视为“生命时钟”,是位于染色体末端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体,它随着细胞分裂而变短。癌细胞中存在延长染色体端粒的酶,正常人的生殖细胞中也有。据此你认为正常体细胞不能无限分裂的原因是(　 　)
A.缺少合成端粒酶的氨基酸
B.缺少控制端粒酶合成的基因
C.控制端粒酶合成的基因发生突变
D.控制端粒酶合成的基因没有表达
D
解析:正常体细胞中含有端粒酶合成的基因,但在正常体细胞中不表达。
新知探究三　细胞衰老与个体衰老的关系
问题探究
活动:阅读教材P124第6段～P125第5段,思考下列问题。
问题(1):细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响更大一些 细胞中染色质收缩会对细胞生命活动产生哪些影响
提示:细胞核。染色质收缩,细胞中一些酶的活性会下降,同时会影响细胞中蛋白质的合成,影响细胞新陈代谢,使细胞呈现出衰老的特征。
问题(2):幼年个体内是否有衰老的细胞 老年个体内是否有新生的细胞 细胞衰老和个体衰老之间有什么关系
提示:有。有。对单细胞生物来说,细胞衰老或死亡就是个体的衰老和死亡;对多细胞生物来说,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
问题(3):正常的细胞衰老有什么意义
提示:正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。
问题(4):我国已正式进入老龄化社会。人口老龄化势必给家庭、社会和国家以及老年人自身带来一系列问题。请与同学讨论,可能会带来哪些问题,如何解决这些问题 我们在日常生活中如何行动,才能真正做到关爱老人
提示:(可以从老年人养老、身体健康、心理健康、日常生活等角度发表自己的观点。)
归纳总结
细胞衰老与个体衰老
(1)对单细胞生物而言,细胞衰老就是个体的衰老。对多细胞生物体而言,细胞的衰老不等于个体的衰老,个体衰老是以细胞的普遍衰老为基础的。
(2)细胞衰老属于正常的生命现象,有利于机体更好地实现自我更新。
(3)细胞衰老过程中无遗传物质的变化,大部分酶的活性降低,但不是所有酶的活性都降低。
即时应用
4.有人说,细胞的衰老和个体的衰老不是一回事,也不是两回事。下列对个体衰老和细胞衰老关系的叙述,正确的是(　 　)
A.个体衰老和细胞衰老是一致的
B.细胞的衰老表示生物体各种功能衰退,是一种不正常的状态
C.老年人骨折后很难愈合,与老年人成骨细胞的衰老有一定的关系
D.在正常情况下,细胞不会因为分裂次数增多而加速衰老
C
解析:细胞衰老和个体衰老既有联系又有区别。个体衰老和细胞衰老对于单细胞生物而言是一致的,但对于多细胞生物来说,个体衰老与细胞衰老并不是一回事;细胞衰老和个体衰老都是正常的生命现象,是一种自然规律;成骨细胞位于骨膜内,它对骨的生长和再生(如骨折后的愈合)有重要作用,老年人骨膜内的成骨细胞逐渐衰老,因而骨折后难以愈合;在正常情况下,细胞会因为分裂次数增多而加速衰老。
新知探究四　细胞的死亡
问题探究
资料1:在胎儿手的发育过程中,五个手指最初是连在一起的,像一把铲子,后来随着指间的细胞自动死亡,才发育为成形的手指。在神经系统的发育过程中,约有50%的原始神经细胞存活并与靶细胞建立连接,而没有建立连接的神经细胞则发生凋亡。
问题(1):细胞凋亡在生物体的生长发育中有什么作用
提示:细胞凋亡对于生物体生长发育中组织、器官以及个体形态的建立具有重要的意义。如果没有细胞凋亡,则不能形成具有一定形态结构的生物个体。
资料2:秀丽隐杆线虫在个体发育过程中共产生1 090个体细胞,其中有131个体细胞在发育中发生凋亡,因此一个成熟的线虫共有959个体细胞。目前,科学家已经从该线虫中分离出几十种与细胞凋亡有关的基因。例如,ced 3 和ced 4基因的表达可以促进细胞凋亡,这两个基因突变后,细胞就会失去凋亡能力;基因ced 9的表达能够抑制细胞的凋亡。
问题(2):你认为细胞凋亡的原因是什么
提示:细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。
问题(3):你还知道哪些细胞凋亡的实例
提示:成熟的生物体中,细胞的自然更新;某些被病原体感染的细胞的清除。
问题(4):某人因长期吸烟,导致肺部局部细胞病变死亡,属于细胞凋亡吗
提示:不属于,属于细胞坏死。
资料3:通俗地说,细胞自噬就是细胞吃掉自身的结构和物质。通过细胞自噬可清除细胞内错误折叠或聚集的蛋白质、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。下图表示细胞自噬及溶酶体参与自噬的过程,回答下列相关问题。
问题(5):当细胞中的线粒体受损后,由内质网的无核糖体附着区脱落的双层膜包裹形成自噬体,接着自噬体与溶酶体融合,被溶酶体中的水解酶降解,细胞及时清除受损线粒体的意义是什么
提示:维持细胞内部环境的相对稳定。
问题(6):细胞自噬通常在哪些条件下发生
提示:当细胞营养缺乏、受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,会发生细胞自噬。
归纳总结
(1)细胞凋亡及其意义
①细胞凋亡: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 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。
(2)细胞自噬及其意义
①相关的细胞器: 。
②意义:a.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 。
b.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
的细胞器,以及感染的 ,从而维持细胞 .
的稳定。但有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。
基因
正常发育
内部环境
溶酶体
物质和能量
受损或衰老
微生物和毒素
内部
环境
细胞凋亡、衰老、坏死的区别
拓展
项目 细胞凋亡 细胞衰老 细胞坏死
与基因的关系 受基因控制 可能有关 不受基因
控制
形态变化 通过出芽的 方式形成许 多凋亡小体 细胞萎缩 外形不
规则变化
影响因素 受基因严格控制,也受外界环境影响 内、外因共同作用 极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激
对机体的影响 对机体有利 对机体 有利 对机体有害
即时应用
5.研究发现人体感染新冠病毒后,人体免疫系统会清除被病毒入侵的细胞引起细胞凋亡,其大致过程如图所示。下列叙述错误的是(　 　)
A.细胞皱缩、染色质固缩表明细胞处于衰老状态
B.细胞凋亡不利于机体维持自身的稳定
C.吞噬细胞吞噬凋亡小体与细胞膜的流动性密切相关
D.细胞凋亡是由遗传物质控制的,与细胞坏死有明显区别
B
解析:细胞皱缩、染色质固缩表明细胞处于衰老状态;细胞凋亡有利于机体维持自身的稳定;吞噬细胞吞噬凋亡小体与细胞膜的流动性密切相关;细胞凋亡是由遗传物质控制的,与细胞坏死有明显区别。
6.细胞自噬现象是指细胞饥饿时,会通过自噬来降解、清除自身受损的细胞器和蛋白质,来满足自身对能量和物质的需求。细胞自噬还能消灭入侵细胞的细菌和病毒。在发生细胞自噬时,内质网发生部分脱落,将细胞中需要降解的成分包裹起来并与溶酶体融合。下列有关自噬过程的叙述和推断,不正确的是(　 　)
A.入侵的细菌和病毒需通过囊泡运输并与溶酶体融合
B.降解受损蛋白质的酶需要由核糖体合成
C.溶酶体不能合成自身代谢所需的直接能源物质
D.从根本上讲,细胞能通过自噬对细胞内物质进行循环利用是由饥饿决定的
D
解析:分析题意可知,入侵的细菌和病毒需通过囊泡包裹运输并与溶酶体融合,引发细胞自噬;降解受损蛋白质的酶主要是溶酶体中的水解酶,其本质是蛋白质,需在核糖体上合成;溶酶体不能合成自身代谢所需的直接能源物质(ATP),溶酶体所需要的ATP是在细胞质基质或线粒体中合成的;从根本上讲,细胞通过自噬对细胞内物质进行循环利用是由细胞内的基因决定的。
联系实际·素养落实
[生活情境]
春末夏初,成团的蛙卵漂浮在池塘的水面上,静静地沐浴着温暖的阳光。几天后,一只只活泼可爱的小蝌蚪挣脱了胶膜的束缚,自由自在地生活在水中。再经过一段时间,蝌蚪尾巴消失,形貌大改,成为能游善跳的青蛙(如图)。
知识迁移·培养能力
探究:(1)蝌蚪尾巴的消失与哪种细胞器有直接关系 为什么
提示:溶酶体。蝌蚪尾巴消失是细胞凋亡的结果,溶酶体直接参与细胞凋亡的过程。
(2)若将蝌蚪尾部用浓盐酸处理,尾部会溃烂消失,这与上述现象有什么不同
提示:正常情况下蝌蚪尾巴的消失是细胞凋亡,而用浓盐酸处理后,尾部溃烂消失属于细胞坏死。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终反映在细胞的形态、结构和功能发生变化。
2.解释细胞衰老的假说目前普遍被人们接受的是自由基学说和端粒学说。
3.个体衰老与细胞衰老有密切关系。
4.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,与细胞坏死不同。
5.新细胞的产生和一些细胞的凋亡同时存在于多细胞生物体中。
随堂反馈
1.李白诗云:“君不见,高堂明镜悲白发,朝如青丝暮成雪。”从细胞学的角度分析,这个过程中不会出现下列哪项(　 　)
A.细胞内的色素逐渐积累,从而妨碍物质交流和传递
B.细胞内的水分增多
C.多种酶的活性降低,细胞内呼吸速率减慢
D.细胞膜通透性改变
B
解析:该过程是细胞衰老的过程,细胞内的色素会逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递;细胞内的水分会减少;多种酶活性降低,细胞内呼吸速率会减慢导致新陈代谢减慢;细胞膜的通透性会改变。
2.噬菌体是一种病毒,专性寄生在大肠杆菌内,可导致大肠杆菌裂解死亡,下列现象中属于细胞程序性死亡的是(　 　)
A.噬菌体裂解细菌的过程
B.因创伤引起的细胞坏死
C.造血干细胞产生红细胞的过程
D.蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡
D
解析:由题意可知,噬菌体裂解细菌,不符合细胞凋亡的概念,B项所述属于细胞坏死,C项所述造血干细胞产生红细胞的过程属于细胞分化。
3.科学家成功设计并打印出具有细胞、血管、心室和心房的人造心脏。他们先将干细胞制成“生物墨汁”,然后利用生物3D打印技术,通过一系列的技术引导,在生物支架上生长出所需的组织器官。下列叙述错误的是(　 　)
A.生物3D打印技术中的“生物墨汁”也可用肌肉细胞替代
B.利用干细胞培育出人体器官的过程中发生基因的选择性表达
C.在培育器官的过程中,通过技术引导可以影响细胞分化的方向
D.在培育器官的过程中,会发生细胞的分裂、分化、衰老和凋亡等过程
A
解析:生物3D打印技术中的“生物墨汁”是用干细胞制成的,因为其有分裂分化能力,而肌肉细胞无分裂分化能力,故不能用肌肉细胞替代;利用干细胞培育出人体器官的过程中有细胞的分裂和分化,发生基因的选择性表达;在培育器官的过程中,通过技术可以定向诱导细胞分化;在培育器官的过程中,会发生细胞的分裂、分化、衰老和凋亡等过程。
4.秀丽隐杆线虫是多细胞生物,每个个体在其发育成熟过程中,都有131个细胞会通过某种方式被去除,这对研究细胞的死亡过程有重要意义。下列有关被去除的线虫秀丽隐杆细胞的叙述,错误的是(　 　)
A.可能是细胞受损导致代谢中断引起的
B.在死亡过程中有基因的选择性表达
C.是在特定条件下主动死亡的过程
D.在死亡过程中会合成新的蛋白质
A
解析:由题意可知,秀丽隐杆线虫有131个细胞会通过某种方式被去除属于细胞凋亡,而细胞受损导致代谢中断引起的是细胞坏死;细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,存在基因的选择性表达;秀丽隐杆线虫有131个细胞会通过某种方式被去除属于细胞凋亡,是在特定条件下主动死亡的过程;被去除的秀丽隐杆线虫细胞死亡过程中有基因的选择性表达,因此有蛋白质的合成。
5.细胞衰老与凋亡是生物界的普遍规律。一部分衰老的细胞会被机体自身清除,但另一部分衰老的细胞会随着时间的推移在体内积累,并分泌一些免疫刺激因子,导致低水平炎症发生,引起周围组织衰老或癌变。实验揭示,衰老细胞可能是组织器官进一步衰退的重要原因。科学家通过研究表明,清除衰老细胞可延缓小鼠的衰老进程,该成果有望开辟出一条对抗衰老的新途径。分析回答下列问题。
(1)衰老细胞的特征主要有　　　　　　 　减少,细胞萎缩;多种
　　　　的活性降低,代谢速率减慢;细胞膜　　　　　　改变,使物质运输功能降低等。
解析:(1)细胞衰老的特征有①细胞内水分减少,细胞萎缩,体积变小;②多种酶的活性降低,呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢;③细胞膜通透性改
变,物质运输功能降低;④细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深;⑤细胞内的色素逐渐积累,妨碍细胞内物质的交流和传递。
答案:(1)细胞内水分　酶　通透性
解析:(2)同一人体内,表皮细胞与神经细胞含有的基因一样,因为它们是由同一个受精卵分裂、分化而来的,因此人的表皮细胞中具有控制细胞程序性死亡的基因。
答案:(2)有,表皮细胞与神经细胞含有的基因一样,因为它们是由同一个受精卵分裂、分化而来的
(2)人的神经系统在发育过程中,约有50%的细胞发生程序性死亡。你认为人的表皮细胞中具有控制细胞程序性死亡的基因吗 为什么 　
　。
(3)在成熟的生物体内,衰老细胞以及某些被病原体感染的细胞的清除,都是通过　　　　　　完成的。
(4)对人类来说,良好的外部环境和行为习惯可以延缓细胞的衰老,试举例(至少写两个): 　 。
解析:(3)成熟生物体内通过细胞凋亡实现对衰老细胞以及被病原体感染的细胞的清除,维持生物体内部环境的稳定。
答案:(3)细胞凋亡
(4)合理的饮食结构、适宜的体育运动、乐观的人生态度