人教版（2019）生物必修1教案：6-3 细胞的衰老和死亡

第6章 细胞的生命历程
第3节 细胞的衰老和死亡
【素养导引】
1.生命观念:运用结构与功能的观念,阐明个体衰老和细胞衰老的关系。
2.科学思维:采用比较与分类的方法,说明细胞凋亡与坏死的关系。
3.社会责任:关注我国老龄化问题,形成关爱老年人的社会责任感。
一、细胞衰老
1.过程:细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
2.特征:
3.原因:
(1)自由基学说。
①来源:细胞中各种氧化反应、辐射以及有害物质入侵。
②危害:攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。
(2)端粒学说。
①端粒:染色体两端特殊序列的DNA—蛋白质复合体。
②特点:端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。
③结果:在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。
4.细胞衰老和个体衰老的关系:
(1)单细胞生物:细胞衰老等于(填“等于”或“不等于”)个体衰老。
(2)多细胞生物:个体衰老过程是细胞普遍衰老的过程。
5.意义:人体内发生的正常生命现象,有利于机体更好地实现自我更新。
[思考]　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
提示:有,无论老年个体还是幼年个体,每天都有细胞衰老,也有新细胞产生。
二、细胞的死亡
1.方式:细胞凋亡和细胞坏死,其中细胞凋亡是细胞死亡的主要方式。
2.细胞凋亡:
(1)概念:由基因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。
3.细胞坏死:
(1)原因: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。
(2)结果:由细胞正常代谢活动受损或中断引起细胞损伤和死亡。
[思考]　试分析细胞凋亡和细胞坏死对机体的影响
提示:细胞凋亡对机体通常是有利的,细胞坏死往往对生物体有害。
【走进生活】
生长和衰老,出生和死亡,都是生物界的正常现象,作为基本生命系统的细胞也是如此。结合所学知识判断:
1.衰老细胞的所有酶活性都降低。(×)
分析:衰老细胞中只是多种酶活性降低,不是所有酶活性都降低。
2.当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时,产物同样是自由基。(√)
3.细胞凋亡是细胞自主有序死亡,对生物体是有利的。(√)
学习任务一:细胞的衰老
1.个体衰老的表现与细胞衰老的关系:
个体衰老表现 对应的细胞衰老原因
皮肤干燥、发皱 细胞内水分减少,体积减小
头发变白 细胞内的酶活性降低
老年斑 细胞内色素(脂褐素)的积累
无力 细胞内呼吸速率减慢
吸收能力下降 细胞膜通透性改变
2.细胞衰老的原因:
(1)自由基学说:
(2)端粒学说:
【拓展归纳】
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、炎症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。
【学习加点料】
1.思维易错:光学显微镜下可观察到衰老细胞的染色质收缩形成染色体,这种说法正确吗
提示:不正确。衰老的细胞染色质收缩,不形成染色体。染色体只出现在分裂细胞的分裂过程中。
2.教材开发:P124端粒学说
根据端粒学说可推测细胞衰老的过程中遗传物质可能会发生改变,请简述理由。
提示:位于染色体两端的端粒随细胞分裂次数的增加而缩短,缩短到一定程度后,端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤,故可推测细胞衰老后,其遗传物质会发生改变。
【典题例析】
细胞衰老是人体内发生的正常生命现象,有利于机体更好地实现自我更新。如图是细胞衰老的自由基学说示意图,有关叙述错误的是(　　)
A.①②过程的作用效果会引起细胞内生物膜面积减小
B.③过程会使酪氨酸酶活性升高
C.④过程可能引起遗传物质发生改变
D.⑤可以是辐射、有害物质的入侵和细胞内的氧化反应等
[解题思维]
提取关键点 细胞衰老的自由基学说
转化知识点 自由基的来源、危害及衰老细胞的特点
排除障碍点 自由基攻击蛋白质,使蛋白质活性下降,如酪氨酸酶活性降低
【解析】选B。①②过程自由基进攻磷脂分子,破坏细胞内的生物膜结构,由于产物同样是自由基,会导致自由基数量增加,进而引起生物膜面积急剧下降,A正确;③过程自由基进攻细胞合成的蛋白质,可使酪氨酸酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率减慢,B错误;④过程自由基进攻DNA,可能引起DNA结构发生改变,C正确;⑤过程细胞不断进行的各种氧化反应中很容易产生自由基,辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基,如水在电离辐射下便会产生自由基,D正确。
[借题发挥]　自由基攻击磷脂分子,对生物膜损伤比较大,从膜成分角度分析,人体细胞中哪些细胞器不会受自由基的影响
提示:核糖体和中心体。
【即学即练】
1.(2022·庆阳高一检测)细胞衰老是一种正常的生命现象,人的细胞在衰老过程中不会出现的变化是(　　)
A.色素减少
B.细胞内有些酶活性降低
C.细胞内水分减少
D.细胞呼吸速率减慢
【解析】选A。衰老细胞内的色素会积累,不会出现细胞内色素减少,A符合题意;衰老细胞内有些酶的活性降低,B不符合题意;衰老细胞内水分减少,C不符合题意;衰老细胞呼吸速率减慢,新陈代谢减慢,D不符合题意。
2.下列关于细胞衰老和个体衰老的说法正确的是(　　)
A.细胞衰老是细胞的正常生命历程,个体衰老不遵从自然规律
B.细胞衰老与个体衰老无关
C.延缓细胞的衰老,可以从一定程度上延缓个体的衰老
D.在正常情况下,细胞不会因为分裂次数增多而加速衰老
【解析】选C。个体的衰老是细胞(普遍衰老)的过程,遵从自然规律,A错误;对于单细胞生物来说,细胞的衰老就是个体的衰老,B错误;个体的衰老是细胞普遍衰老的过程,延缓细胞的衰老,可以从一定程度上延缓个体的衰老,C正确;正常情况下,细胞会因为分裂次数增多逐渐丧失正常的功能,从而加速衰老,D错误。
学习任务二:细胞凋亡与坏死的区别
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系 受凋亡基因控制 与基因无关
特点 生理性 病理性
死亡原因 基因控制 不利因素影响
死亡过程 主动的 被动的
对机体的影响 对机体是有利的 对机体是有害的
【典题例析】
多细胞真核生物——秀丽隐杆线虫,其成虫只有959个体细胞,身体呈透明状,易于观察个体的整个发育过程,在发育成熟的过程中,该线虫有131个细胞通过细胞凋亡的方式被去除,因此它被作为研究细胞凋亡的最佳研究材料,下列有关细胞凋亡的叙述错误的是(　　)
A.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程
B.细胞凋亡对多细胞生物体维持内部环境的稳定,起着关键作用
C.细胞凋亡对生物的生存是不利的
D.细胞凋亡是程序性死亡,细胞坏死是细胞损伤和死亡
[解题思维]
提取关键点 细胞凋亡
转化知识点 细胞凋亡的定义及意义
排除障碍点 ①细胞凋亡是由基因决定的,属于正常的生命现象,对生物体有利②细胞坏死是由外界环境因素引起的,是不正常的细胞死亡,对生物体有害
【解析】选C。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,是由基因控制的程序性死亡,A正确;细胞凋亡对多细胞生物体维持内部环境的稳定,起着关键作用,B正确;细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,对生物体是有利的,C错误;细胞凋亡是基因控制的程序性死亡,细胞坏死是由外界环境因素引起的,是不正常的细胞死亡,D正确。
【即学即练】
细胞凋亡是由特定基因引发的细胞程序性死亡,在细胞凋亡过程中不会发生(　　)
A.DNA分子的复制
B.基因的选择性表达
C.细胞结构的改变
D.细胞的代谢速率改变
【解析】选A。细胞凋亡是由基因控制的正常生理过程,凋亡过程中细胞不会发生细胞分裂,即不会发生DNA分子的复制,A项正确。
端粒与细胞衰老
　　2009年10月5日,诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克,以表彰他们发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的。细胞衰老可能与端粒截短有关,每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA即端粒。人体细胞分裂的次数与端粒的长短有关。细胞每分裂一次,端粒的长度都要缩短一些,一旦达到“关键长度”,细胞增殖就会结束。然而,人的骨髓细胞和癌细胞在端粒酶的作用下,会伸长已缩短的染色体末端。因此,这些染色体就能快速地进行细胞分裂而不会达到“关键长度”,细胞就会持续增殖。细胞衰老可能是因端粒DNA序列“截短”后,端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤,使细胞活动渐趋异常。
探究:
(1)端粒由____________和___________组成,每条染色体可含有______个端粒。
(2)细胞分裂时端粒缩短,端粒酶可重新形成端粒加帽来补偿。据此分析成年细胞逐渐衰老的原因:______________________________________。
【解析】(1)每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体,称为端粒,即端粒由DNA和蛋白质组成。染色体复制后含有两条染色单体,因此每条染色体含有2个或4个端粒。
(2)细胞分裂时端粒缩短,端粒酶可重新形成端粒加帽来补偿。当端粒酶活性被激活,可维持端粒的长度,细胞将会延缓衰老,避免癌变,成年细胞逐渐衰老过程中端粒变短,端粒酶不能合成(含量减少、活性降低),不能重新形成端粒导致变短。
答案:(1)DNA　 蛋白质　2或4
(2)衰老细胞不能合成端粒酶(端粒酶含量减少、活性降低),不能重新形成端粒导致变短
【关键能力·素养发展】
情境载体 情境类型为生活、学习和实践情境,突出与生活的联系
关键能力 ①端粒的组成
②端粒酶的作用
学科素养 培养生命观念中的结构与功能观、科学思维中的分析与比较等素养
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