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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
1
描述细胞衰老的特征和原因(重点)。
2
描述细胞凋亡和细胞坏死的区别(难点)。
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。
《人的一生中面部衰老变化》
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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
一边阅读,一边完成学案上的表格
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
一边阅读,一边完成学案上的表格
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。
一边阅读,一边完成学案上的表格
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
一边阅读,一边完成学案上的表格
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
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
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。
(发育性凋亡)
(更新性凋亡)
(清除性凋亡)
2.2 细胞凋亡
意义
一边阅读,一边完成学案上的表格
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。
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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。
2.3 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
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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。
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。
溶酶体
肌肉细胞的维持
关爱细胞 健康生活
3.(2022·江苏扬州中学高一阶段练习)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.(2022·江苏盐城高一期末)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