高中生物人教版课件：6-3细胞的衰老和死亡教学课件高中生物学人教版2019必修一

(共42张PPT)
第6章细胞的生命历程
第3节细胞的衰老和死亡
学 习 目 标 1.描述细胞衰老的特征和原因。
2.描述细胞凋亡和细胞坏死的区别。
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。
教 学 重 点 1.细胞衰老的特征。
2.细胞凋亡的含义。
教 学 难 点 1.细胞衰老与个体衰老的关系。
2.细胞凋亡的含义。
2、老年人体内有没有幼嫩的细胞 年轻人的体内有没有衰老的细胞
老年人体内有幼嫩的细胞，如造血干细胞一生都能增殖分化产生各种类型的 血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤的角质层细胞，最后细胞凋亡脱落。
3、细胞衰老与个体衰老有什么关系
人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状 态。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
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。讨论：
1、老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有怎样的关系
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，所以老年人的头发会变白。
问题探讨
满头白发的老人
探索一细胞衰老的特征
■ 细胞衰老 (cel l aging) 是指细胞在 执行生命活动过程中，随着时间的推 移，细胞增殖与分化能力和生理功能 逐渐发生衰退的变化过程。
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。
■ 有两层含义： 一是其增殖分化的停止。 二是其同时能够维持细胞的基本功能。
细胞衰老的特征
请注意观察老人的 外部形态有哪些特征
细胞衰老的特征
酶活性降低
色素沉积增多
细胞内水分减少 细胞体积变小
细胞核变大
代谢速度变慢
物质运输功能降低
呼吸速率减慢
一多一少
一大一小
两低两慢
一大：细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深
一小：细胞体积变小，细胞萎缩；
一多：细胞内色素增多、积累，妨碍细胞内物质的交流和传递；
例如：老年斑(脂褐素)
一少：细胞内水分减少，细胞萎缩； 例如皮肤干燥、发皱、变矮
两低：细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。多种酶的活性降低；
例如：吸收能力下降 例如：白发
两慢： 呼吸速率减慢，细胞代谢速率减慢；
例如：老年人无力、怕冷
一、细胞衰老的特征
1. 从细胞水平解释老年人心脏为什么没有年轻人的心脏 收缩有力
细胞膜通透性改变，物质运输功能降低；细胞内呼吸 速率减慢。
2. 老年人骨折后为什么比年轻人恢复慢的多
与成骨细胞衰老有关，细胞代谢减慢，影响细胞生长。
一、细胞衰老的特征
与生活的联系
探索二细胞衰老的原因
1、自由基学说：德纳姆·哈曼在1956年提出，认为衰老过程中的退行性
变化是由于细胞正常代谢过程中产生自由基的有害作用造成的。
(1)自由基：异常活泼的带电分子或基团
(2)自由基的特性：a.含有未配对的电子 b.有高度的反应活泼性
(3)自由基的产生：细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。
(4)自由基的作用：自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的
生物分子。攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，
对生物膜损伤；会引起雪崩式反应。攻击DNA, 可以引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性 下降，导致细胞衰老。
二、细胞衰老的原因
如AB两个原子各提供一个电子通过共价键形成一个分子A:B, 这两 个电子是配对的。如果在化学反应中发生了均裂，A 和B各带走一个电子， 它们就是未成对电子。
A:B→A·+·B
A·和 ·B就称为自由基
具有自由基的是一类高度活化的分子。当这种分子与其他物质反应 时，力图得到电子，而对细胞及组织产生十分有害的生物效应。
在生命活动中，细胞不断进行各 种氧化反应，在这些反应中很容易产 生自由基。此外，辐射以及有害物质 入侵也会刺激细胞产生自由基，例如
水在电离辐射下便会产生自由基。
何为自由基
二、细胞衰老的原因
二、细胞衰老的原因
哪款食物抗氧化效果最好
西蘭花 士多啤梨 合桃
2,160 4,302 13,541
l
超氧化物歧化酶 (SOD) 、 过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶等一些酶
维生素C、维生素E、还原性谷胱甘肽、胡萝卜素、茶多酚和硒等一些抗氧化剂
20,816
黑朱古力
聊扫全球
,621
生蓝莓
:以100克計算
指数愈高愈好
抗氧化
指数
(μmol)
綠荣
超氧化物歧化酶(SOD)可以清除自由基，延缓细胞衰老。
20 -+2H+→H O +0
二 、 细胞衰老的原因
抗氧化剂如维生素C, 维生素E
细胞衰老的原因
1.体育运动和心情
适宜的体育锻炼，乐观的生活态度；
2. 温度环境
有人估算，如果人的体温能降低2~3度，寿命可延长25~40年； 这不能仅归因于代谢减慢，可能还跟改善后半生免疫功能恶化有关；
3.适当补充含抗氧化剂的药物
如维生素E(可抵消细胞内引起衰老的自由基的积聚)、辅酶 Q(与呼吸有关，起抗氧化作用)、SOD(Superoxide dismutase 超氧化物歧化酶，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物 质。)
二、细胞衰老的原因
延缓衰老的方法
拓展
4.使用膜稳定剂
溶酶体膜破裂会导致多种水解酶外溢引起细胞衰老死亡。膜 稳定剂氢化可的松、阿斯匹林等有此作用；
5.抗衰老食品
如乳酸杆菌发酵乳品、银耳、木耳、蜂蜜等能减缓生物学年 龄的增长，减缓自体中毒而延缓衰老；
6.延迟生育年龄
有实验证明延迟人的结婚生育年龄可延长人类寿命；
二、细胞衰老的原因
延缓衰老的方法
拓展
7.适当限食
研究表明长期适量的限食很有延缓衰老作用，在老年期开始 限食也可取得一定效果；
8.注射新生细胞
有报道在接受细胞治疗的四千人中，有的老年人皱纹变光滑、 白发转黑发，且动脉硬化、哮喘和糖尿病也有好转，出现了“返 老还童”的奇迹；
9.延缓脑衰老
脑越用越发达、越能延缓衰老进程，多用脑、多方面用脑很 有效。
二、细胞衰老的原因
延缓衰老的方法
拓展
端粒学说
三位科学家因为 发现了端粒如何保护 染色体以及端粒酶的 作用而获得2009年诺 贝尔生理学和医学奖。
PHYSIOLOGY or MEDICINE
Elizabeth Blackburn,Carol Greider and Jack Szostak
"or the discovery of how chromosomes are protected by telomeres and the enzyme telomerase”
二、细胞衰老的原因
Elizabeth H.Blackburn,61 University of California,
San Francisco,CA
12/12/2009
Johns Hopkins University
Baltimore,MD
Govinda Bhisetti Science Day
Jack W.Szostak,57
Harvard Medical School,MGH
Boston,MA
Carol W.Greider,48
(1)端粒的概念：每条染色体的两端含有的一段特殊序列的 DNA-蛋白质复合体。
(2)端粒的特点： 每次细胞分裂，端粒DNA会缩短一截。随细胞
分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。
(3)端粒导致细胞衰老的原理：
端粒DNA序列截短后，使端粒内侧正常基因的DNA序列受到损伤，
结果使细胞活动渐趋异常。细胞会随着分裂次数的增多而衰老。
2、端粒学说：端粒学说由奥洛夫尼科夫提出，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。
二、细胞衰老的原因
克隆多莉时，使用的是6岁的成年羊的体细胞核
经检测多莉细胞中的染色体端粒比正常的同龄山羊的端粒短20%左
右，因此有人称多莉是“披着小羊皮的老羊”
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。
端粒与生物体衰老的经典例证
二、细胞衰老的原因
探索三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=个体的衰老或死亡
2、多细胞生物：
个体衰老或死亡≠细胞衰老或死亡
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。
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。
众多细胞的衰老，就会导致人体的衰老。
三、细胞衰老与个体衰老的关系
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：1、从实验1中你能得出什么结论
随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会 随着分裂次数的增多而衰老。
2、是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些
细胞核。细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的 增多，或者细胞进入衰老状态，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。
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： 实验2 将年轻人的体细胞去核后与老年人的
思考·讨论 年龄因素与细胞衰老的关系
细胞来源 胎儿 中年人
老年人
增殖代数 50 20
2～4
三 、细胞衰老与个体衰老的关系
归纳年龄因素与细胞衰老的关系：
1.一般情况下，体外培养的人体细胞，最多分裂 50 次；
2.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
3.随着细胞分裂次数增多或细胞衰老，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；
三、细胞衰老与个体衰老的关系
3、细胞衰老的意义
①有利方面：细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老
有利于机体更好地实现自我更新。
例如，人体皮肤生发层细胞不断分裂产生新的细胞以替代衰老的细胞；
血液中红细胞的快速更新可保障机体所需氧气的供应。
②不利 方 面：众多细胞的衰老会导致人体的衰老，会出现免疫力下降、
适应环境能力减弱等现象。
如儿童早衰症就是细胞过早衰老导致的一种疾病。
细胞衰老不仅与细胞内部的因素有关，同时也与外部环境有密
切的关系，良好的外部环境可以延缓细胞的衰老。
三、细胞衰老与个体衰老的关系
三、细胞衰老与个体衰老的关系
正常
血管平滑肌细胞
思考：衰老细胞的命运
一维持稳态
一细胞死亡
启动自噬
细胞衰老
自噬失败
探索四细胞的死亡
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。
四、细胞的死亡
四、细胞的死亡 1、细胞凋亡
(1)定义：由基 因所决定的细胞自动结束生命的过程。细胞凋亡受到
严格的由遗传机制决定的程序性调控，是一种程序性死亡。
( 2 ) 实 质 ：与凋亡相关的基因选择性表达的结果
正常细胞 凋亡细胞 凋亡小体形成 被其他细胞吞噬
细胞凋亡过程示意图
思 考 ：凋亡细胞内基因表达都下降，酶活性都减弱吗
不是。其中促进细胞凋亡的基因表达能力加强，相应的酶活性
也增强。
(3)细胞凋亡意义：
I、完成正常生长发育(发育性凋亡): 人体胚胎时期，尾的消失；蝌蚪发 育过程，尾的消失；胎儿手发育过程中，手指连接处细胞的自动死亡。
Ⅱ、维持内部环境的稳定(更新性凋亡): 清除受损、突变、衰老的细胞
I、抵御外界因素的干扰(清除性凋亡): 某些被病原体感染的细胞的清除
四、细胞的死亡
(1)概念：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，由细胞正常代谢活 动 受损或中断引 起细胞的损伤和死亡，它是细胞的一种病理性 死亡。如骨细胞坏死，神经细胞坏死等。
(2)过程：
进行
正常细胞 正常代谢活动 细胞损伤和死亡
①烫伤的皮肤细胞的死亡；
②骨折后骨细胞的死亡； 种 种不利因素
③吸烟者肺部细胞因尼古丁作用的死亡；
四、细胞的死亡
2、 细胞坏死
细胞坏死 necrosis
外界刺激
细胞凋亡 apoptosis
细胞膜破裂
基因决定
四、细胞的死亡
Phagocytosis
Apoptotic body
Phagocytic cell
凋亡小体
内 陷
Disintegration
Rclease of intracellular contents
Mild convolution
Chromatin compaction and segregation
Condensation of
cytoplasm
炎症
吞噬C
Chromatin clumping Swollenorganclles
Focculent mitochondria
Nuclear fragmentation Blebbing
Apoptotic bodies
Inflammation
APOPTOSIS
NECROSIS
项目 细胞凋亡
细胞坏死
与基因的关系 受凋亡基因控制的
与基因无关
特点 生理性或病理性
病理性
死亡原因 基因控制
不利因素影响
死亡过程 主动的，不可逆转
被动的，可逆转
对机体的影响 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”
归纳总结
细胞凋亡和细胞坏死的区别
四、细胞的死亡
项 目 细胞衰老 细胞凋亡
细胞坏死
实质 内因和外因共同作 用的结果 受到由遗传机制决定的程 序性调控
受电、热、冷、机械
等不利因素影响，与
基因无关
形态变 化 细胞萎缩，细胞膜 皱缩 多为单个细胞，形成凋亡 小体，细胞膜内陷
外形呈不规则变化， 细胞膜破裂
意义 ①生物体的绝大多 数细胞都经历未分 化—分化—衰老— 死亡的过程； ②细胞衰老是时刻 都在发生的 ①清除多余、无用的细胞； ②清除完成正常使命的衰 老细胞 ； ③清除体内的有害细胞； ④维持器官和组织中细胞 数目的相对稳定
对周围细胞造成伤害， 引发炎症
对机体 的影响 对机体有利 对机体有利
对机体有害
四、细胞的死亡 细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别
(1)定义： 通俗地说，是细胞吃掉自身的结
构和物质。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
四、细胞的死亡
3、 细胞的自噬
克里斯汀·德·迪夫
自噬体
自噬溶酶体
再利用。
溶酶体
细胞膜
融 合
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。
③一般情况，细胞自噬不会导致细胞死亡，但有些激烈的细胞
自噬可能会诱导细胞凋亡。
四、细胞的死亡
(2)作用：
使营养缺乏的细胞获 得维持生存所需的物质和 能量；
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。
关爱细胞健康生活
随着年龄的增长，细胞自噬作用减弱，
骨骼肌肌肉退化。
四、细胞的死亡
(3)意义：
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 无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞。
2、细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗
有关系。比如白细胞吞噬细菌病毒，寿命较短。
3、根据以上分析，请推测皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力。
皮肤表皮细胞的寿命约10d。生发层的分裂能力强。
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
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。
四、细胞的死亡
思维训练
二、拓展应用
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 请结合这一实例说明细胞凋亡的生物学 意义。
细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的主要
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。
练习与应用
复习与提高
二 、拓展应用
2.鸡爪与鸭掌的最大不同在于，鸡 爪的趾骨间没有蹊状结构，但在胚 胎发育形成趾的时期，这两种动物 的趾间都有蹊状结构。为了探究蹊 状结构的形成和消失是如何进行的， 科学家进行了如下实验：①将鸭胚 胎中预定形成鸭掌部分的细胞移植 到鸡胚胎的相应部位，结果鸡爪长 成了鸭掌；②将鸡胚胎中预定形成 鸡爪部分的细胞移植到鸭胚胎的相 应部位，结果鸭掌长成了鸡爪。
实验① 实验②
鸡爪长成了鸭掌鸭掌长成了鸡爪
鸭掌
鸡爪
【答案】
(1)判断的依据是：鸡爪胚胎发育时期有蹼，长成鸡爪后蹼消失，所 有鸡爪的形成都经历了这样的过程，可见受到了严格的由遗传机制决定
的程序性控制，因此是细胞凋亡的结果。另外，细胞坏死是指在种种不 利因素影响下而导致的死亡。鸡爪的形成没有出现不利因素的影响，因 此不可能是细胞坏死而引起的结果。
(2)细胞凋亡的特点是：受到严格的由遗传机制决定的程序性调控， 是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(3)鸡爪和鸭掌在胚胎发育时期都有蹼，但鸡爪的蹼由于细胞凋亡而
消失，使得鸡爪能够适应陆地生活，而鸭掌形成的蹼没有消失，这有利
于它能够很好地适应水生生活。由此可见，细胞凋亡有利于生物体的生
复习与提高
存。