第3、4节 细胞的衰老和凋亡 细胞的癌变
学习目标
核心素养
1．描述细胞衰老的特征。(重点)
2.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。(重难点)
3.理解癌细胞的主要特征。(重点)
4.说出致癌因子的种类及致癌机理。(重难点)
1．通过学习细胞衰老、凋亡和癌变，形成结构与功能相适应的生命观念。
2.通过比较细胞衰老、凋亡和癌变，养成比较与分类的科学思维方法。
3.通过学习细胞衰老、凋亡和癌变与人体健康的关系，树立关爱人体健康的社会责任。
一、细胞衰老
1．个体衰老与细胞衰老的关系
(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
①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。
②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。
2．细胞衰老的特征
(1)细胞衰老过程的含义
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
①代谢的变化
②细胞核的变化
3．细胞衰老的原因
对于细胞衰老的原因提出了很多假说，目前大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。
二、细胞凋亡
1．细胞的凋亡
(1)概念
决定因素
基因
凋亡机制
遗传机制决定的程序性调控
凋亡过程
自动结束生命
别称
细胞编程性死亡
(2)细胞凋亡的几种类型
①个体发育过程中细胞的编程性死亡。
②细胞的自然更新。
③被病原体感染的细胞的清除。
(3)意义
①完成正常的发育。
②维持内部环境的稳定。
③抵御外界各种因素的干扰。
2．细胞坏死
在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
三、细胞癌变
1．癌细胞
(1)概念
①引起原因
②特点：不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
(2)癌细胞的主要特征
①适宜条件下，能够无限增殖。
②形态结构发生显著变化。
③癌细胞的表面发生变化。由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，使得癌细胞之间黏着性显著降低，容易分散和转移。
2．致癌因子种类及其机理
(1)种类
(2)机理
(3)癌症的预防、诊断与治疗
①预防措施：远离致癌因子。
②诊断手段：病理切片的显微观察、CT、核磁共振、癌基因检测等。
③治疗手段：手术切除、化疗和放疗等手段。
1．细胞的衰老或死亡和个体的衰老和死亡是一回事。 ( )
2．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡。 ( )
3．细胞凋亡和细胞坏死的本质是一回事。 ( )
4．生物体内细胞的自然更新、清除被病原体感染的细胞，都是通过细胞凋亡实现的。 ( )
5．原癌基因只存在于癌细胞中，抑癌基因只存在于正常细胞中。 ( )
6．癌细胞的产生是由于正常细胞受到致癌因子作用，基因发生了突变引起的。 ( )
提示：1．× 多细胞生物细胞的衰老或死亡和个体的衰老和死亡不是一回事。
2．× 细胞凋亡是基因控制的。
3．× 细胞凋亡是基因控制的，细胞坏死是不利的因素引起的，两者的本质不同。
4．√
5．× 原癌基因和抑癌基因都存在于正常细胞中。
6．√
细胞的衰老和凋亡
[问题探究]
1．老年人体内的细胞都是衰老细胞，而儿童体内细胞全是幼嫩细胞，这种说法对吗？请举例说明。
提示：不对。老年人体内也有幼嫩的细胞，如造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；儿童体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞，最后凋亡、脱落。
2．细胞死亡主要有哪几种形式？哪种形式对生物体是有利的？
提示：细胞坏死和细胞凋亡。细胞凋亡对生物体是有利的。
3．下图为某动物体内细胞凋亡和细胞坏死过程示意图，据图思考回答以下问题：
(1)凋亡细胞的内容物是否释放出来？
提示：不释放。
(2)细胞凋亡只发生在特定时期，而细胞坏死任何时期都可发生。这种说法正确吗？为什么？
提示：不正确。细胞凋亡发生于机体发育的各个时期。
[归纳总结]
1．衰老细胞的特征
2．个体衰老与细胞衰老的对应关系
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)的累积
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
由上表看出，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
3．细胞凋亡机制的图解与分析
(1)图中①过程说明细胞凋亡有特异性，体现了生物膜的信息传递功能。
(2)图中②过程从分子水平看，凋亡是相关基因的选择性表达，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，体现了膜的流动性。
(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，此过程需要溶酶体参与。
4．细胞凋亡与细胞坏死的区别
项目
细胞凋亡
细胞坏死
原因
正常生理过程
病理性过程
调节过程
受基因调控
被动进行
是否发生炎症
否
是
溶酶体变化
完整
裂解
是否需要能量
需要
不需要
易错提醒：理解细胞衰老和凋亡的两个“≠”
(1)细胞衰老≠个体衰老(多细胞生物体中)
幼年个体中会有细胞衰老、凋亡，老年个体中也会有新细胞产生。
(2)细胞凋亡≠细胞坏死
细胞凋亡是主动的，对机体的正常发育是有利的；细胞坏死是被动的，对机体是有害的。
1．下列关于细胞衰老的叙述，不合理的是( )
A．细胞的普遍衰老导致个体的衰老，但细胞衰老不等同于个体的衰老
B．细胞内水分减少，代谢速率减慢是衰老细胞的主要特征之一
C．“老年斑”的出现表明细胞膜通透性降低
D．头发基部的黑色素细胞衰老时，细胞中的酪氨酸酶不能合成，导致白发
D [在个体发育中，每时每刻都有许多细胞的衰老，因此细胞的衰老与机体的衰老是不同步的，A正确；细胞内水分减少，代谢速率减慢是细胞衰老的表现，B正确；细胞衰老后，细胞膜的通透性下降，导致色素积累，出现“老年斑”，C正确；头发基部的黑色素细胞衰老时，细胞中的酪氨酸酶的活性降低，黑色素合成减少，导致头发变白，D错误。]
2．关于细胞凋亡的叙述，错误的是( )
A．细胞凋亡受细胞自身基因的调控
B．细胞凋亡也称为细胞编程性死亡
C．细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中
D．被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除
C [细胞凋亡受细胞自身基因的调控，是正常的细胞生命活动，A正确；细胞凋亡也称为细胞编程性死亡，B正确；细胞凋亡会出现在个体发育全过程中，C错误；被病原体感染的细胞清除属于细胞凋亡，D正确。]
细胞癌变
[问题探究]
1．肿瘤有良性的，也有恶性的，良性肿瘤逐渐增长仅是压迫周围组织，而恶性肿瘤会不断侵入周围组织，被称为“癌”。试分析癌细胞在体内为什么容易分散和转移呢？
提示： 癌细胞膜上糖蛋白减少，使癌细胞间的黏着性显著下降，容易在体内分散和转移。
2．接触致癌因子就会引起癌变吗？试分析原因。
提示：不一定。只有致癌因子引起原癌基因和抑癌基因发生突变，才会导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
3．用于化疗的抗癌剂作用于癌细胞分裂的哪一时期？作用机理是什么？
提示：作用于分裂间期。主要是抑制DNA的复制。
[归纳总结]
1．癌细胞的概念
(1)产生原因：受到致癌因子的作用，致癌因子类似于人生病时的致病因子。
(2)产生结果：引起细胞内部结构和功能的改变，遗传物质发生变化，细胞不受机体的控制，进行连续分裂。
2．癌细胞的特征
(1)可以无限增殖：正常细胞的分裂是有一定限度的，而癌细胞的分裂次数是无限的，可以永远分裂下去。
(2)形态结构发生显著变化(如图)：
(3)细胞表面发生了变化：细胞膜表面的糖蛋白减少→细胞间黏着性降低→细胞容易分散和转移。
3．癌变的原因
(1)外因
致癌因子大致分为三类：物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子。
(2)内因
①原癌基因和抑癌基因是维持机体正常活动所必需的基因。
②癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变，导致细胞异常分裂，对这种异常分裂机体又无法阻止而造成的。
(3)癌变机理
易错提醒：关于癌细胞的三个易错点
(1)癌细胞的形成是畸形分化，但癌细胞只进行分裂，却不再分化。
(2)肿瘤不一定是癌，良性肿瘤仅仅是压迫周围组织，不会破坏周围组织。
(3)原癌基因和抑癌基因：前者控制细胞生长和分裂的进程，后者主要是阻止细胞不正常的增殖，二者普遍存在于所有细胞中，只不过癌细胞中两种基因已发生突变。
1．(2018·全国Ⅱ卷)在致癌因子的作用下，正常动物细胞可转变为癌细胞。有关癌细胞特点的叙述错误的是( )
A．细胞中可能发生单一基因突变，细胞间黏着性增加
B．细胞中可能发生多个基因突变，细胞的形态发生变化
C．细胞中的染色体可能受到损伤，细胞的增殖失去控制
D．细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少
A [根据大量的病例分析，癌症的发生并不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生5～6个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征，这是一种累积效应；癌细胞中遗传物质可能受到损伤，细胞表面的糖蛋白减少使得癌细胞之间的黏着性显著降低，A项错误、D项正确。癌细胞的形态结构发生显著变化，细胞中可能发生多个基因突变，B项正确。癌细胞中的染色体可能受到损伤，癌细胞具有无限增殖能力，C项正确。]
2．下列关于细胞癌变的叙述，错误的是( )
A．癌细胞在条件适宜时可无限增殖
B．癌变前后，细胞的形态和结构有明显差别
C．病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D．原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖
D [掌握细胞癌变的原因、过程和癌变细胞的特点是解答本题的关键。细胞癌变是由原癌基因和抑癌基因突变引起的，其中抑癌基因能阻止细胞不正常的增殖，D错误。癌细胞在适宜条件下可无限增殖，这是癌细胞的基本特征之一，A正确。癌变前后，癌细胞的形态和结构发生显著变化，如癌细胞可由正常的形态变为球形，细胞膜表面的糖蛋白减少等，B正确。诱发癌变的因素有物理因素、化学因素和生物因素，其中病毒癌基因整合到宿主细胞基因组中可诱发癌变，其属于生物因素，C正确。原癌基因的主要功能是负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，抑癌基因的主要功能是阻止细胞不正常的增殖。]
[课堂小结]
知识网络构建
核心语句背诵
1．衰老的细胞内水分减少、酶活性降低、呼吸速率减慢、色素积累和膜通透性改变。
2.细胞凋亡是由基因调控的自动结束生命的过程。
3.癌细胞具有无限增殖、形态结构改变、易于分散和转移的特点。
4.细胞癌变的机理：原癌基因和抑癌基因发生突变。
5.原癌基因主要调节细胞周期；抑癌基因主要阻止细胞不正常的增殖。
1．细胞衰老是一种正常的生理现象，人的细胞在衰老过程中不会出现的变化是( )
A．细胞内有些酶活性降低 B．细胞内色素减少
C．细胞内水分减少 D．细胞呼吸速率减慢
B [细胞衰老主要有五方面的特征，即细胞内水分减少；有些酶活性降低；色素积累；呼吸减慢；细胞膜通透性改变。衰老细胞内的色素会增加而不是减少。]
2．下列关于细胞凋亡的叙述，错误的是( )
A．是由遗传基因决定的编程性死亡
B．不利于多细胞生物的生命活动
C．发生在生物体的整个生长发育过程中
D．凋亡速率与该细胞的功能密切相关
B [细胞凋亡对多细胞生物的生命活动是有利的。]
3．下列有关细胞癌变的叙述，错误的是( )
A．细胞癌变后细胞膜表面糖蛋白减少
B．癌症病人染色体上无抑癌基因
C．经常食用烟熏制品易导致细胞的癌变
D．癌症的发生与个人的身心状况有关
[答案] B
4．下列关于人体细胞的叙述，错误的是( )
A．人的正常体细胞的分裂次数是有限的
B．自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老
C．细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除
D．衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的
D [人的正常体细胞最大分裂次数为50次，A项正确；自由基攻击蛋白质可引起细胞衰老，B项正确；细胞中衰老的细胞器会被溶酶体清除，C项正确；衰老细胞代谢速率减慢，D项错误。]
5．如图为细胞重要的生命活动图解。请据图回答下面的问题：
(1)A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在________过程中。
(2)细胞增殖的主要方式是__________________________。
(3)细胞分化是个体发育的基础，就一个个体来说，乳腺细胞与心肌细胞的遗传信息________，但形态、结构和功能却________，这是因为__________________________________________________。
(4)随着年龄的增长，一根根青丝变成了白发；额角也渐渐爬满皱纹，这与____________有关。
(5)细胞的凋亡由于受到严格的遗传机制决定的程序性调控，所以也称为________________。当HIV病毒侵入机体的淋巴细胞后，会使淋巴细胞大量死亡，淋巴细胞大量死亡是否属于细胞凋亡？_____________________。
[解析] 细胞增殖的主要方式是有丝分裂，而染色体的动态变化就发生在细胞分裂的过程中，细胞增殖使细胞数目增多，而细胞分化使细胞的形态和功能发生改变；人变老时，细胞会衰老，细胞内水分减少，细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素的合成减少等；HIV病毒侵入机体T细胞后，会使细胞正常代谢受损和中断，从而引起细胞的坏死。
[答案] (1)A (2)有丝分裂 (3)相同 不同 不同细胞的遗传信息执行情况不同 (4)细胞的衰老 (5)细胞编程性死亡 不属于
课件57张PPT。第6章 细胞的生命历程第3、4节 细胞的衰老和凋亡 细胞的癌变细胞更新着细胞生理状态化学反应形态结构功能水分 酶活性 细胞呼吸速率 物质运输 色素 染色质加深 增大核膜自由基学说端粒学说基因遗传机制程序性编程性个体发育自然更新被病原体感染发育内部环境外界各种因素不利正常代谢活动细胞损伤和死亡遗传物质致癌因子无限增殖形态结构黏着性铬化物紫外线、X射线、核辐射亚硝胺细胞周期 生长 分裂 不正常的增殖 致癌因子核磁共振癌基因检测手术切除化疗放疗细胞的衰老和凋亡 细胞癌变 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(二十四) 细胞的衰老和凋亡 细胞的癌变
(建议用时：25分钟)
[合格基础练]
1．下列有关细胞衰老的叙述错误的是( )
A．细胞衰老后代谢速度降低
B．细胞衰老过程失去的水一般为结合水
C．细胞衰老后线粒体会变大
D．老年斑与细胞内脂褐素增多有关
B [此题主要考查细胞衰老的特征，细胞衰老过程水分减少，失去的水一般为自由水，结合水不易失去。]
2．关于细胞衰老的说法中正确的是( )
A．对于单细胞生物而言，细胞衰老过程等于个体衰老过程
B．对于多细胞生物而言，个体衰老过程中组成机体的细胞都处于衰老状态
C．细胞会随着分裂次数的增加而更旺盛
D．年幼的个体处于生长发育阶段，几乎没有细胞的衰老
A [多细胞生物体内的细胞总是处于不断更新的过程中，在生长发育阶段中，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡；总体看，个体衰老的过程实际上是组成个体的细胞普遍衰老的过程，但并不等于组成机体的细胞全部处于衰老状态。细胞会随着分裂次数增加而衰老。]
3．下列不属于细胞凋亡的是( )
A．手指发育过程中，指间细胞的自动死亡
B．红细胞寿命只有120天左右，红细胞的自我更新
C．被病原体感染的细胞被清除
D．抽烟引起肺细胞死亡
[答案] D
4．下列属于癌细胞特征的是( )
①无限增殖 ②代谢速率减慢 ③细胞膜上糖蛋白减少 ④易转移 ⑤产生大量的毒素
A．①②③④ B．①③④
C．①③④⑤ D．①②③④⑤
B [代谢速率减慢是衰老细胞的特征；癌细胞的基本特征是无限增殖，细胞膜表面的糖蛋白减少，所以易转移。]
5．每年的2月4日，是“世界抗癌日”，2016年世界抗癌日的主题是“我们能，我能战胜癌症”。下列有关描述正确的是( )
A．长期接触癌症患者的人细胞癌变概率增加
B．癌症是致癌因子引发的，患病概率与年龄无关
C．艾滋病患者与正常人患癌症的概率相同
D．亚硝酸盐可通过改变基因的结构而致癌
D [亚硝酸盐是一种常见的化学致癌因子，而癌变细胞与正常细胞相比，其遗传物质已发生了改变。癌变不是传染类疾病，与患者接触不会增加患癌的概率。一般情况下，老年人易患癌症。艾滋病患者抵抗力差，患癌症的概率大于正常人。]
6．细胞到了一定时期就会像树叶那样自然死亡，但是这种死亡是细胞的一种生理性、主动性的“自觉自杀行为”，而非病理性死亡，所以叫细胞凋亡或“细胞编程性死亡”。
(1)细胞凋亡是有机体内发生的正常生理变化。对一个有机体来说，某些细胞的编程性死亡的积极意义：有利于______________________，维持______________________，抵御____________________。
(2)人在胚胎初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时尾消失了，从细胞水平看这是______________的结果。该过程也可称为____________________。人类中也出现一些返祖现象，如毛孩，从细胞水平上分析是由于____________过程受阻。
(3)细胞凋亡是由细胞中________________决定的、____________地结束生命的过程。
[解析] 本题阐述了细胞的凋亡是由调控基因控制的正常的生理性死亡，能够维持机体细胞数目的相对稳定，维持内环境稳态，促进生物体的正常发育。
[答案] (1)多细胞生物体完成正常发育 内部环境的稳定 外界各种因素的干扰 (2)细胞凋亡 细胞编程性死亡 细胞凋亡 (3)基因 自动
[等级过关练]
7．如图所示成纤维细胞是梭形的，变成了球形；球形的胚胎细胞变成梭形，有关图示的描述正确的是( )
A．前者是癌变，后者是分化
B．前者细胞膜上的糖蛋白增加，后者减少
C．前者不受环境影响，后者易受环境影响
D．前者细胞中酶活性降低，后者升高
A [成纤维细胞癌变后，形态发生改变而变成球形，细胞膜上的糖蛋白减少，黏着性减小，细胞分裂旺盛，酶的活性是增加的，但分裂过程仍受环境的影响。而球形的胚胎细胞变成梭形，这是细胞分化的结果。]
8．脊椎动物在胚胎发育中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的则发生凋亡。下列叙述正确的是( )
A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B．一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C．神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡
D．神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡
D [脊椎动物的细胞凋亡可发生在生命活动任何时期，且受到环境的影响，故A、C错误；一个神经元轴突可有许多末梢(或突触小体)，可以与多个靶细胞建立联系，故B错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，故D正确。]
9．细胞的畸形分化，与癌细胞的产生有直接的关系。试回答下列问题：
(1)导致癌变发生的原因是正常细胞中的__________发生了突变。
(2)治疗癌症的常用方法之一是化疗，因为化疗采用的化学药物能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。此类药物作用于癌细胞的细胞周期的__________期，有些化疗的药物还可以干扰DNA的复制以及__________的合成，若该药物抑制纺锤体的形成，则癌细胞的细胞周期将阻断在__________期。
(3)研究人员从人体的DNA中筛选、克隆出内皮抑素基因，将此基因转移到双歧杆菌中，经发酵制成口服制剂，此制剂用于临床治疗之前，应该先进行实验，以确定此制剂对生物体重要内脏器官的安全性，实验如下：
实验材料：转基因双歧杆菌口服制剂、水、食物等，健康鼠4只，生理状态如下：
代号
甲
乙
丙
丁
性别
雌
雌
雄
雄
体重/g
78
76
99
101
①将实验鼠分为实验组、对照组，其中__________为实验组，__________为对照组。(填代号)
②实验中，每日除要为小鼠提供生活所需的相同食物外，还要给实验组定时服用__________________，对照组则服用__________。
[解析] (1)细胞癌变的根本原因是致癌因子导致了原癌基因和抑癌基因发生突变。(2)该药物与DNA分子发生反应，阻止了DNA的复制，应作用于分裂间期；纺锤体在有丝分裂前期形成，若药物抑制纺锤体形成，则细胞周期将停留在分裂前期。(3)探究转基因双歧杆菌口服制剂的安全性，应设置对照实验，为保证结果的全面可靠性，对照组和实验组都应包括一只雌鼠和一只雄鼠。实验中的单一变量为转基因双歧杆菌口服制剂的有无，即实验组小鼠定时服用转基因双歧杆菌口服制剂，对照组小鼠服用等量的清水，最后对实验结果进行比较分析得出结论。
[答案] (1)原癌基因和抑癌基因 (2)间 蛋白质(RNA) 前 (3)①甲与丙(乙与丁) 乙与丁(甲与丙) ②转基因双歧杆菌口服制剂 等量的清水
