生物人教版（2019）必修1 6.3细胞的衰老和死亡（共35张ppt）课件

(共35张PPT)
第6章 细胞的生命历程
第3节 细胞的衰老和死亡
本节聚焦：
1.细胞衰老的特征是什么？
细胞衰老的原因有哪些？
2.个体衰老与细胞衰老有什么关系？
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？
生长和衰老、出生和死亡，是生物界的正常现象，对于细胞亦是如此。
从受精卵开始，细胞经过不断的分裂和分化，形成具有多种结构和功能的组织器官，并发育为完整的胚胎。最后，生长发育为成熟的个体。
1991年体外培养实验证实，人体成纤维细胞分裂次数具有海夫利克极限",成为细胞衰老的基石。
组织不可能无休止的自我更新，细胞通过分裂增殖的次数是有限的
人类体内细胞在分裂56次后即因自产素而消亡，即“海夫利克极限”
【问题探讨】
人到了一定的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。
问题1： 老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有怎样的关系？细胞衰老有哪些特征？
阅读教材P123-124寻找答案
一、细胞衰老的特征
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。
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、一多、一少、两低、两慢
记忆小贴士：
一大
一小
一多
一少
两慢
两低
细胞 核 的体积增大，染色质收缩，染色加深
细胞 体积 变小
细胞内的 色素 逐渐积累、增多
细胞内 水 分减少
细胞内 新陈代谢 的速率减慢，呼吸 速率减慢
细胞膜的 物质运输 降低，多种酶的 活性 降低
人体的衰老会表现出哪些特征？
白发、皱纹、老年斑、耳聋、眼花、行动迟缓等
衰老症状的原因分析
衰老症状 原因分析
皮肤干燥
头发变白
老人斑
吸收能力下降
细胞水分减少
细胞内的酶（酪氨酸酶）活性降低
细胞内色素（脂褐素）的累积
细胞膜通透性功能改变
无力
细胞内呼吸速度减慢
衰老的主要特征
细胞的衰老和死亡
细胞的衰老和死亡
【小试牛刀】
二、细胞衰老的原因
1.自由基学说
异常活泼的带电分子或基团
（1）什么是自由基
（3）自由基的产生
含有未配对的电子，有高度的反应活泼性。
胞内的氧化反应产生
辐射和有害物质的入侵刺激细胞产生
（2）自由基的特性：
（4）自由基对细胞的破坏
攻击破坏执行正常功能的生物分子
攻击磷脂分子
生物膜发生损伤
引起基因突变
攻击蛋白质
攻击DNA
使蛋白质活性下降
产生更多自由基引发雪崩式反应
细胞衰老
（如·OH、·H等）
二、细胞衰老的原因
2.端粒学说
奥洛夫尼科夫（Olovnikov）提出，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，因此最后复制DNA序列可能会丢失，最终造成细胞衰老死亡。
端粒：
每条染色体两端都有一段特殊序列的DNA－蛋白质复合体
特点：
在正常人体细胞中，端粒可随着细胞分裂而逐渐缩短，端粒内侧正常的基因DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活性渐趋异常。
端粒
端粒与生物体衰老的经典例证
1996年7月，克隆羊
多莉出生，6年后，她得
了一般老年时才会得的关
节炎和肺病而死亡。
羊的平均寿命是12岁
克隆多莉时，使用的是6岁的成年羊的体细胞核。
二、细胞衰老的原因
2.端粒学说
【深化探究】
2．衰老细胞内水分减少会导致代谢速率减慢，其主要原因是什么？
核糖体和中心体。
细胞内的自由水是良好的溶剂，可运输生化反应的反应物和生成物，若自由水减少，物质运输速率减慢，进而使代谢速率减慢。
① 细胞内的良好溶剂
② 参与细胞内的生化反应
③ 运输养料与废物
④ 为细胞提供液体生活环境
1. 根据自由基学说，自由基攻击磷脂分子，引发雪崩式的反应，对膜损伤比较大，据此可判断人体细胞中哪些细胞器不会受自由基的影响？
问题2：老年人体内有没有幼嫩的细胞？
有，入皮肤表皮细胞衰老或角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落
【问题探讨】
人到了一定的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。
有，如造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞
年轻人体内有没有衰老的细胞？
问题3：细胞衰老与个体衰老有什么关系？
阅读教材P124-125寻找答案
思考·讨论 年龄因素与细胞衰老的关系
实验1 在相同的条件下，分别单独培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表所示。
细胞来源 胎儿 中年人 老年人
增殖代数 50 20 2~4
讨论1：从实验1中你能得出什么结论？
年龄越大的个体的体细胞可增殖代数越少，年龄越小的个体的体细胞可增殖代数越多，细胞增殖的能力与个体的年龄有密切的关系。
三、细胞衰老与个体衰老的关系
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合。分别在体外培养。结果是前者不分裂， 后者分裂旺盛。
讨论2：是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些？为什么？
细胞核对细胞分裂的影响大一些。
老年人的核
青年人的质
不分裂
青年人的核
老年人的质
分裂
细胞核是遗传信息库，是遗传和代谢的控制中心
思考·讨论 年龄因素与细胞衰老的关系
三、细胞衰老与个体衰老的关系
①单细胞生物: 细胞衰老或死亡=个体衰老或死亡
②多细胞生物
细胞衰老≠个体衰老
体内细胞时刻都在更新，总有一部分细胞正在衰老或走向死亡
三、细胞衰老与个体衰老的关系
个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程
细胞衰老对个体而言是有利还是有害的？
皮肤生发层细胞不断补充衰老细胞
红细胞通过快速更新保障机体所需氧气供应
细胞衰老的意义
1. 正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。
2. 机体中众多细胞及组织的衰老，就会引起人的衰老，出现免疫力下降、适应环境减弱等现象。
★与细胞分裂、细胞分化一样，细胞衰老也是机体正常发育的基础
衰老细胞的命运？
启动自噬
自噬失败
维持稳态
细胞死亡
正常血管
平滑肌细胞
细胞衰老
细胞自噬
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
2016 诺贝尔生理学或医学奖
意义：
①营养匮乏时进行自救。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要的物质和能量；②“清洁”作用。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免疫作用。细胞自噬具有自我保护、抗衰老、抗损伤的作用。
材料一：由于某些药物、中毒、大量喝酒、肝脏血液循环障碍、胆道梗阻、放射线照射等因素会造成肝细胞严重损伤甚至死亡，肝脏代谢功能下降，影响正常的生理功能。
材料二：阿尔茨海默病（AD）是一种不可逆的退行性神经疾病。研究证明高尔基体和内质网的整合膜蛋白——早老素（PS）参与了神经细胞凋亡的调控，PS1、PS2的基因突变能增强细胞对凋亡信号的敏感性，而Bcl-2基因家族中Bcl-xl和Bcl-2参了与对细胞凋亡的调节。
思考：1.材料一和材料二中细胞死亡方式相同吗？
2.产生的原因相同吗？
3.会对生物体生命活动产生怎样影响？
【材料分析】
四、细胞的死亡
四、细胞的死亡
1.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，是细胞内遗传机制程序性调控的结果，又叫细胞程序性死亡。
与凋亡相关的基因选择性表达的结果
实质
类型
细胞的自然更新；被病原体感染的细胞的清除
细胞凋亡的过程
(1)凋亡的开始：细胞膜向内皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色质收缩并沿核膜分布。(2)凋亡小体的形成：核膜破裂，染色质断裂成大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被一些内陷的细胞膜包围，形成凋亡小体。(3)细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被吞噬细胞吞噬并消化。
实例
胎儿手的发育
人胚胎发育中尾的消失
另：人红细胞、白细胞、角质层细胞正常死亡更新；
白细胞吞噬细菌后的死亡；
效应T细胞诱导靶细胞裂解死亡
四、细胞的死亡
1.细胞凋亡
正常胸腺细胞
细胞凋亡
思考：并指形成的可能原因是什么？
在胚胎发育过程中，手指细胞出现不正常的凋亡，导致出现并指。
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。
思考：为什么有的神经细胞会死亡？
分析细胞凋亡的原因
神经细胞
靶细胞
存活因子
凋亡
（3）抵御外界因素的干扰
（1）完成正常生长发育
（2）维持内部环境的稳定
①人体胚胎时期，尾的消失（细胞的自动死亡）；
②蝌蚪发育过程，尾的消失（细胞的自动死亡）；
③胎儿手发育过程中，手指连接处细胞的自动死亡；
某些被病原体感染的细胞的清除；
清除受损、突变、衰老的细胞
意义
四、细胞的死亡
1.细胞凋亡
【练习】
请根据细胞凋亡机制的图解分析，回答下列问题：
（1）图中①过程说明细胞凋亡有 ，体现了生物膜的 功能。
（2）图中②过程从分子水平看，凋亡是 ，有新蛋白质合成；从细胞水平看，凋亡过程中，以小泡形式形成由膜包被的凋亡小体，体现了膜的 。
（3）图中③过程表示吞噬细胞吞噬凋亡小体而发生细胞内消化，此过程需要 （细胞器）参与。
特异性
信息传递
相关基因的选择性表达
流动性
溶酶体
四、细胞的死亡
2.细胞坏死
细胞坏死是指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，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤或死亡。
正常细胞
细胞损伤或死亡
正常代谢活动
种种不利因素
进行
受损
中断
① 烫伤的皮肤细胞的死亡；
② 骨折后骨细胞的死亡；
③ 吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡；
实质
实例
细胞的衰老和死亡
细胞的衰老和死亡
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
细胞凋亡
四、细胞的死亡
细胞凋亡和细胞坏死的区别
项目 细胞的凋亡 细胞的坏死
与基因的关系
细胞膜的变化
特点
影响因素
对机体的影响
细胞凋亡和细胞坏死的区别
受凋亡基因控制的
与基因无关
内陷
破裂
生理性
病理性
温和的刺激或药物引起
电、热、冷、机械伤害等剧烈性损伤刺激
对机体是有利，不发生炎症
对机体是有害，发生炎症
“寿终正寝”
“死于非命”
细胞的衰老和死亡
细胞的衰老和死亡
四、细胞的死亡
思维训练
人体不同细胞的寿命和分裂能力不同（见下表）。请分析表中有关数据。
讨论:
1.细胞的寿命与分裂能力之间有对应关系吗？比如寿命短的细胞是否一定能分裂？
2.细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
3.根据以上分析，请推测皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力。
细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞。
有关系。
细胞种类 小肠上皮细胞 平滑肌细胞 （分布于内脏器官） 心肌细胞 神经细胞 白细胞
寿命 1～2d 很长 很长 很长 5～7d
能否分裂 能 能 不能 绝大多数不能 不能
皮肤表皮细胞的寿命约10d。生发层的分裂能力强。
1．在检测某种生物个体的某组织时，发现该组织细胞内的水分减少，多种酶的催化效率降低，那么该组织细胞最可能出现的变化还有 (　　)①细胞呼吸速率减慢，细胞核体积增大　②细胞体积变大，细胞内色素积累　③细胞膜通透性改变，物质运输功能降低　④能继续分化，具有发育成完整个体的潜能A．①②　　 B．③④ C．①③ D．②③
C
衰老细胞为已分化的细胞，不能继续分化
【当堂训练】
2．下列关于细胞衰老的叙述，不正确的是 (　　)A．细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程B．白化病病人的头发呈白色，是毛囊中的黑色素细胞内酪氨酸酶活性降低所致C．衰老细胞的细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低D．衰老细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速率减慢
B
老年人头发呈白色
酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一种遗传病，患者的皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障碍
【当堂训练】
3．下图是动物体内细胞凋亡和细胞坏死的过程示意图。细胞凋亡时，细胞崩溃，分解成多个凋亡小体。下列叙述正确的是(　　)
A．坏死细胞和凋亡细胞的内容物都会释放到内环境中B．凋亡小体出现的根本原因是细胞中相关凋亡基因的表达C．细胞凋亡和细胞坏死都受环境的影响，不受机体控制D．细胞凋亡只发生在个体发育的特定时期，而细胞坏死在任何时期都能发生
B
细胞凋亡发生在个体发育的各个阶段
【当堂训练】
小结
细胞的
衰老和死亡
细胞衰老
细胞死亡
衰老细胞的特征
衰老的原因
细胞衰老与个体衰老的关系
自由基学说
端粒学说
细胞凋亡
细胞坏死