【人教生物必修1知识梳理及训练】6.3 细胞的衰老和死亡（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
6.3 细胞的衰老和死亡
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知识点1　细胞的衰老
1.细胞衰老的过程：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，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。
2.细胞衰老的特征
（1）形态结构方面
①细胞：萎缩，体积变小。
②细胞膜：通透性改变，使物质运输功能降低。
③细胞核：细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。
（2）细胞内的物质方面
①水：水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢。
②酶：多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。
③色素：细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。
3.衰老细胞会影响个体的表现，个体的衰老则明显地体现在外貌上。
细胞衰老特征 水分减少，细胞萎缩，体积减小 细胞中的酪氨酸酶活性降低　　 细胞内色素积累
个体衰老特征 皮肤干燥、皱纹 头发变白 老年斑
4.细胞衰老的原因
（1）自由基学说
①自由基概念：异常活泼的带电分子或基团。
②自由基产生原因
内因：细胞进行氧化反应产生。
外因：辐射以及有害物质入侵刺激细胞产生。
③内容
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（2）端粒学说
①端粒概念：每条染色体两端的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。
②内容
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5.细胞衰老与个体衰老的关系
（1）单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
（2）多细胞生物：细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡不是一回事；从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
知识拓展
1.老年人体内仍会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子，造血干细胞一生都能增殖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形成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。
2.细胞会随着分裂次数的增多，即年龄的增长而衰老。细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着年龄的增长，细胞分裂次数增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中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。
知识点2　细胞的死亡
1.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。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。
（2）类型
①细胞的自然更新，如红细胞的更新。
②某些被病原体感染的细胞的清除。
③正常发育过程中器官的退化，如蝌蚪尾的消失。
（3）意义
①完成正常的发育，如胎儿手的发育。
②维持内部环境的稳定，如红细胞的更新。
③抵御外界各种因素的干扰，如吞噬细胞清除病原体。
2.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。
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比较细胞凋亡、坏死的异同点。
提示：
项目 细胞凋亡 细胞坏死
过程特点 生理过程，为正常死亡的过程 病理性过程
是否受基因控制 是 否
影响因素 受遗传机制决定的程序性调控 极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激
炎症反应 不引起炎症反应 引起周围炎症反应
对机体是否有利 是 否
3.细胞自噬
（1）概念：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，这就是细胞自噬。
（2）意义
①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物质和能量。
②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。
③有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
④细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。
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1.细胞衰老的特征是什么？细胞衰老的原因有哪些？
答案　细胞衰老的特征：细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小；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；细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低；细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深；细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。科学家对于细胞衰老的原因提出很多假说，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。
2.个体衰老与细胞衰老有什么关系？
答案　对于单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事，从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
3.细胞凋亡的含义是什么？怎样理解细胞凋亡的生物学意义？
答案　由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。细胞凋亡的生物学意义：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。
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1.（目标1）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.细胞体积减小，细胞核体积增大
B.细胞内有些酶活性降低
C.细胞中黑色素含量增加，妨碍细胞内物质的交流和传递
D.细胞内呼吸速率减慢
答案　C
解析　毛囊中的黑色素细胞衰老时，细胞中酪氨酸酶的活性降低，黑色素含量减少，老年人的头发变白，而衰老细胞内的色素逐渐积累会妨碍细胞内物质的交流和传递，C错误。
2.（目标2）科学家用专门的染料标记正在发生凋亡的细胞。如图表示处于胚胎发育阶段的小鼠脚趾。叙述不正确的是（　　）
A.发育过程中小鼠脚趾之间的细胞发生了凋亡
B.细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
C.细胞凋亡是细胞正常代谢活动意外中断引起的细胞死亡
D.小鼠整个生命历程中都会发生细胞凋亡过程
答案　C
3.（目标2）关于细胞凋亡与细胞坏死，下列说法正确的是（　　）
A.细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B.细胞死亡就是细胞坏死
C.细胞坏死受基因调控
D.在成熟的生物体中，细胞的自然更新是通过细胞凋亡完成的
答案　D
解析　细胞死亡包括细胞主动死亡（细胞凋亡）、细胞被动死亡（细胞坏死）和细胞自噬，A、B错误；细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常的代谢活动受损或中断而引起的细胞损伤和死亡，并不是由基因调控的，C错误。
4.（目标1）细胞衰老的自由基学说认为生物体的衰老过程是机体的组织细胞不断产生自由基积累的结果。如图为自由基学说示意图，有关叙述错误的是（　　）
A.多食抗氧化类的食物可延缓细胞衰老
B.自由基不会引起细胞膜的通透性改变
C.自由基可能会引起细胞遗传物质改变
D.生活中应减少辐射及有害物质的摄入
答案　B
解析　自由基可攻击磷脂分子，产物同样是自由基，新产生的自由基又去攻击别的分子，引发雪崩式反应，对生物膜损伤比较大，会引起细胞膜通透性改变，B错误；自由基可攻击DNA分子可能导致基因突变，故自由基可能会引起细胞遗传物质改变，C正确。
5.（目标3）根据现有的细胞衰老理论，在延缓皮肤衰老方面切实可行的是（　　）
A.防晒，减少紫外线伤害
B.减少营养物质摄入，抑制细胞分裂
C.减少运动，降低有氧代谢强度
D.口服多种酶，提高细胞代谢水平
答案　A
解析　防晒，减少紫外线伤害皮肤，可以延缓皮肤衰老，A正确；减少营养物质摄入，抑制细胞分裂，可能会加速皮肤衰老，B错误；减少运动，降低有氧代谢强度，不能有效延缓皮肤衰老，C错误；酶的化学本质是蛋白质或RNA，口服多种酶，会通过消化道消化，不能提高细胞代谢水平，D错误。
6.（不定项）（目标2）下列各项中，属于细胞凋亡的是（　　）
A.白细胞吞噬过多的细菌导致死亡
B.脑细胞因缺血而死亡
C.蝌蚪变态发育过程中尾部消失
D.人的红细胞在经历120天左右的寿命后死亡
答案　ACD
解析　脑细胞因缺血而死亡是细胞受外界不利因素影响发生的，应属于细胞坏死。
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INCLUDEPICTURE"题型6-3-1.TIF" INCLUDEPICTURE "题型6-3-1.TIF" \* MERGEFORMAT
[例1]　异常活泼的带电分子或基团称为自由基。如图是自由基学说示意图，下列有关叙述不正确的是（　　）
A.②①过程引起的作用效果有利于延缓细胞衰老
B.若③过程使黑色素细胞的酪氨酸酶活性降低，不会引起白化病
C.若③过程使细胞膜上葡萄糖的载体蛋白受损，葡萄糖将无法进出细胞
D.④过程可能导致生物的性状发生改变
解题分析　图中自由基可以攻击磷脂分子产生更多的自由基，并对细胞膜造成损伤，即②①过程引起的作用效果容易导致细胞衰老，A错误；若③过程使黑色素细胞的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，会引起头发变白，但不属于白化病，B正确；若③过程使细胞膜上葡萄糖的载体蛋白受损，葡萄糖将无法进出细胞，C正确；④过程可导致基因突变，可能引起生物体性状的改变，D正确。
答案　A
[例2]　为探究细胞衰老的内因，科研工作者用细胞松弛素处理某种动物细胞，然后离心去除细胞核得到胞质体，再用胞质体与完整细胞融合，观察融合细胞的分裂能力，结果如下。
第一组：年轻细胞胞质体＋年老完整细胞，结果为细胞几乎不能分裂
第二组：年老细胞胞质体＋年轻完整细胞，结果为细胞分裂与年轻细胞相同
下列说法错误的是（　　）
A.衰老的细胞中各种酶的活性均降低
B.年老完整细胞的细胞核增大、染色质收缩
C.这两组实验不需额外设置对照组
D.此实验证明细胞核决定了细胞的衰老
解题分析　衰老的细胞中多种酶的活性降低，但并非所有的酶的活性均下降，A错误；年老完整细胞属于衰老细胞，细胞核增大、染色质收缩，B正确；题干中的两组实验构成对比实验，相互对照，故不需额外设置对照组，C正确；第一组的年轻细胞胞质体＋年老完整细胞，结果为细胞几乎不能分裂，而第二组的年老细胞胞质体＋年轻完整细胞，结果为细胞分裂与年轻细胞相同，说明决定细胞衰老的是细胞核而不是细胞质，D正确。
答案　A
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[例3]　研究发现，秀丽隐杆线虫在发育成熟的过程中，有131个细胞通过细胞凋亡的方式被去除，使得成虫体内总共有959个体细胞，这一凋亡过程受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，其中四种基因的表达产物EGL－1、CED－3、CED－4、CED－9精细控制着细胞凋亡的启动（如图）。下列相关说法错误的是（　　）
注：“－”表示抑制，“＋”表示促进。
A.上述细胞凋亡是由基因调控并通过特定程序诱导的细胞死亡
B.正常情况下，发生凋亡的细胞内EGL－1、CED－3的含量会增加
C.用某种药物来抑制CED－9基因的表达，细胞凋亡过程可能会减慢
D.细胞凋亡使线虫的部分细胞自主有序地死亡，对生物体有利
解题分析　图中显示EGL－1的存在解除了CED－9对CED－4的抑制作用，进而促进了CED－3的活化，最终诱导细胞凋亡，因此用某种药物抑制CED－9的表达，则CED－9对CED－4的抑制作用减弱，细胞凋亡过程可能会加速，C错误。
答案　C
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[例4]　（不定项）溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用，作用途径如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.具有吞噬作用的细胞才具有自噬作用
B.通过自噬作用可以清除衰老、损伤的细胞器
C.溶酶体膜破裂释放出的各种水解酶在细胞质基质中活性下降
D.营养物质缺乏时，细胞可通过加强自噬作用以维持基本生存
解题分析　自噬作用可以发生在多种细胞中，吞噬作用只能发生在具有吞噬作用的细胞中，A错误；细胞质基质中的pH与溶酶体中的不同，酶的活性需要适宜的pH，溶酶体中的酶到了细胞质基质中活性会下降，C正确。
答案　BCD
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[单项选择题]
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　细胞的衰老
1.李白诗云：“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”从生物学的角度分析，这个过程中不会出现的是（　　）
A.细胞内的色素逐渐积累，例如老年斑
B.细胞内的水分减少，导致细胞休眠
C.多种酶的活性降低，细胞内呼吸速率减慢
D.细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深
答案　B
解析　诗句描述的是细胞衰老的现象，衰老的细胞内水分减少，代谢减弱，但不会休眠，B错误。
2.关于细胞衰老的解释，还有一种遗传决定学说，认为控制衰老的基因会在特定时期有序地开启或关闭。下列说法正确的是（　　）
A.自由基将会攻击和破坏磷脂、蛋白质、DNA等生物大分子
B.随细胞分裂次数的增加，端粒内侧正常基因的DNA序列会受到损伤
C.衰老细胞中酪氨酸酶活性降低，细胞核体积变小，核膜内折
D.控制衰老的基因只存在于特定细胞中
答案　B
解析　磷脂不是生物大分子，A错误；端粒DNA序列随细胞分裂而变短，在端粒DNA序列被截短后，端粒内侧正常基因的DNA序列会受到损伤，导致细胞衰老，B正确；衰老细胞中酪氨酸酶活性降低，细胞核体积变大，核膜内折，C错误；控制衰老的基因存在于每个细胞中，D错误。
3.关于人体衰老与细胞衰老关系的叙述，正确的是（　　）
A.正在衰老的个体，体内没有幼嫩的细胞
B.处于青春期的年轻人，体内没有衰老的细胞
C.总体上看，衰老的个体内，细胞普遍衰老
D.对于单细胞生物来说，个体的衰老不同于细胞衰老
答案　C
4.自由基学说认为衰老是细胞正常代谢过程中产生的自由基的有害作用造成的。细胞中存在多种自由基，细胞对自由基有一定的清除能力。下图表示在不同的自由基浓度下某植物的根茎和果实对自由基的清除率。下列相关叙述错误的是（　　）
A.该实验的自变量是植物器官的类型和自由基浓度
B.在一定的浓度范围内，根茎和果实对自由基的清除率会随自由基浓度的增大而增大
C.自由基浓度相同时，根茎对自由基的清除能力较强
D.欲从该植物中提取抗衰老药物应从其果实中提取
答案　D
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　细胞的死亡
5.秀丽隐杆线虫是多细胞真核生物，常用于细胞凋亡的研究。下列有关叙述错误的是（　　）
A.线虫的表皮细胞自然更新过程中存在细胞凋亡现象
B.线虫的细胞凋亡受到遗传机制的程序性调控
C.细胞凋亡和坏死不利于线虫的正常生长发育
D.凋亡细胞中既有新蛋白质的合成，又有蛋白质的水解
答案　C
6.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过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能
B.细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
C.②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程
D.凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用
答案　C
解析　①是凋亡诱导因子与膜受体发生特异性结合，表明细胞凋亡具有特异性，体现了生物膜的信息传递功能，A正确；细胞被吞噬前，经过基因的调控，已经主动死亡，所以②过程不能表明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程，C错误；凋亡相关基因是机体本来就有的，只是在特定时期才会表达，发挥作用，D正确。
7.日本科学家大禹典银阐明细胞自噬的分子机制和生理功能上的开拓性研究而获得2016年诺贝尔生理学或医学奖，细胞自噬就是细胞组分降解与再利用的基本过程。下列关于细胞自噬的叙述错误的是（　　）
A.衰老的细胞器被溶酶体分解清除不属于细胞自噬
B.细胞自噬过程能为细胞提供自我更新的材料
C.细胞自噬有利于消灭侵入细胞内的活菌和病毒
D.细胞自噬理论对于人类了解疾病的发生及其治疗具有重大意义
答案　A
[不定项选择题]
8.IAPs是细胞内一类控制细胞凋亡的物质，其作用的原理是与细胞凋亡相关的酶结合从而达到抑制细胞凋亡的目的。IAPs的结构中包括RING结构域，有研究表明，如果去掉该结构域，则能有效地促进更多的细胞凋亡。下列有关叙述正确的是（　　）
A.生物体内，细胞凋亡不足或过度凋亡都会导致疾病的发生
B.细胞凋亡过程中，细胞内某些酶的活性不一定降低
C.在成熟生物体细胞的自然更新过程中，控制IAPs合成的相关基因的表达会被抑制
D.去掉IAPs的RING结构域能促进更多的细胞凋亡，这为治疗人类某些疾病提供了思路
答案　ABCD
解析　细胞凋亡是由基因决定的，凋亡不足或过度凋亡都会导致相关疾病的发生，A正确；在细胞凋亡的过程中，部分酶的活性会降低，但与凋亡有关的酶的活性会增强，B正确；在成熟的生物体中，细胞的自然更新是通过细胞凋亡完成的，而IAPs会抑制细胞凋亡，因而在成熟生物体细胞的自然更新过程中，控制IAPs合成的相关基因的表达会被抑制，C正确。
9.细胞凋亡和细胞坏死是细胞死亡的两种方式。细胞坏死是因病理因素而产生的被动死亡。近期研究表明，存在于人体内的一种名为RIP3的蛋白激酶通过调节能量代谢，可以将肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死。下列有关叙述正确的是（　　）
A.在人体造血干细胞中不存在控制RIP3合成的基因
B.通过调控RIP3的合成可以调控细胞死亡的方式
C.若抑制RIP3的活性可在一定程度上抑制细胞坏死
D.以上研究结果证明细胞坏死与部分基因表达有关
答案　BCD
解析　人体造血干细胞来源于受精卵的有丝分裂，因此人体造血干细胞中存在控制RIP3合成的基因，A错误；由题意可知，通过调控RIP3的合成可以调控细胞死亡的方式，抑制RIP3的活性可在一定程度上抑制肿瘤坏死因子诱导的细胞凋亡转换为细胞坏死，B、C正确；该研究结果证明细胞坏死与RIP3蛋白激酶有关，即与控制RIP3合成的基因表达有关，D正确。
[非选择题]
10.线粒体不仅与细胞的能量代谢有关，也在细胞凋亡的调控中起重要作用，其作用机理如下图所示。请回答问题：
（1）线粒体中的细胞色素c嵌入在　　　　　　中，可能参与有氧呼吸第　　　　阶段的化学反应。
（2）由图可知，当紫外线、DNA损伤、化学因素等导致细胞损伤时，线粒体外膜的通透性发生改变，细胞色素c被释放到　　　　　　中，与　　　　结合，消耗ATP，产生的磷酸基团与C－9酶前体结合，使C－9酶前体　　　　，空间结构改变，转化为活化的C－9酶，进而激活　　　　，最终引发细胞凋亡。
（3）细胞凋亡是细胞的一种　　　　死亡，该过程由基因决定，凋亡细胞解体后被吞噬细胞吞噬，由吞噬细胞内的　　　　（请填写细胞器名称）将其消化。
（4）在一定条件下，细胞也可能将损伤的线粒体等细胞结构降解后再利用，这一过程称为　　　　。
答案　（1）线粒体内膜　三
（2）细胞质基质　蛋白A　磷酸化　C－3酶
（3）编程性　溶酶体
（4）细胞自噬
解析　（1）根据图分析，线粒体中的细胞色素c嵌入在线粒体内膜上的磷脂双分子层中，内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，故细胞色素c可能参与有氧呼吸第三阶段。
（2）由题图可知，当紫外线、DNA损伤、化学因素等导致细胞损伤时，线粒体外膜的通透性增大，细胞色素c被释放到细胞质基质，与蛋白A结合，在ATP供能的情况下，使C－9酶前体磷酸化，转化为活化的C－9酶，活化的C－9酶激活C－3酶，引起细胞凋亡。
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