第3節(jié)細(xì)胞的衰老和死亡

第3節(jié)細(xì)胞的衰老和死亡學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時(shí)——核心語(yǔ)句必背1.描述細(xì)胞衰老的特征和原因2.描述細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別3.探討細(xì)胞衰老和死亡與人體健康的關(guān)系，關(guān)注老年人的健康1.衰老的細(xì)胞內(nèi)水分減少、多種酶活性降低、呼吸速率減慢、色素積累、膜通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能下降2.細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程【主干知識(shí)梳理】一、細(xì)胞衰老的特征1．細(xì)胞衰老的含義細(xì)胞衰老是細(xì)胞的

和

發(fā)生復(fù)雜變化的過(guò)程，最終表現(xiàn)為細(xì)胞的

發(fā)生變化。2．衰老細(xì)胞的主要特征(1)細(xì)胞內(nèi)的

減少，細(xì)胞萎縮，體積

。(2)細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性

，呼吸速率

，新陳代謝速率

。生理狀態(tài)化學(xué)反應(yīng)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能水分變小降低減慢減慢(3)細(xì)胞內(nèi)的

逐漸積累，妨礙細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的

。(4)細(xì)胞膜

改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能

。(5)細(xì)胞核的體積

，核膜

，染色質(zhì)

，染色

。色素交流和傳遞通透性降低增大內(nèi)折收縮加深二、細(xì)胞衰老的原因科學(xué)家對(duì)于細(xì)胞衰老的機(jī)制提出了很多假說(shuō)，目前為大家普遍接受的是

________學(xué)說(shuō)和

學(xué)說(shuō)。1．自由基學(xué)說(shuō)(1)自由基的概念：通常把異常活潑的

或基團(tuán)稱為自由基。(2)自由基的特點(diǎn)：含有未配對(duì)電子，表現(xiàn)出高度的

。自由基端粒帶電分子反應(yīng)活潑性(3)自由基的危害①攻擊生物膜的組成成分

，引發(fā)雪崩式的反應(yīng)，對(duì)

損傷比較大。②攻擊DNA，可能引起

。③攻擊蛋白質(zhì)，使蛋白質(zhì)活性

，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。2．端粒學(xué)說(shuō)(1)端粒的概念：每條染色體的

都有一段特殊序列的

，稱為端粒。(2)端粒DNA序列在每次細(xì)胞分裂后會(huì)

一截。在端粒DNA序列被“截”短后，端粒內(nèi)側(cè)正?；虻腄NA序列就會(huì)受到

，結(jié)果使細(xì)胞活動(dòng)漸趨異常。磷脂分子生物膜基因突變下降兩端DNA—蛋白質(zhì)復(fù)合體縮短損傷個(gè)體普遍衰老凋亡壞死凋亡1．細(xì)胞凋亡(1)概念：由

所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程。由于細(xì)胞凋亡受到嚴(yán)格的由

決定的程序性調(diào)控，所以它是一種程序性死亡。(2)意義：對(duì)于多細(xì)胞生物體完成正常的

，維持

的穩(wěn)定，以及抵御

的干擾都起著非常關(guān)鍵的作用。2．細(xì)胞壞死：在種種不利因素影響下，由于細(xì)胞

活動(dòng)受損或中斷引起的細(xì)胞

?；蜻z傳機(jī)制生長(zhǎng)發(fā)育內(nèi)部環(huán)境

外界各種因素正常代謝損傷和死亡五、細(xì)胞自噬1．概念：通俗地說(shuō)，就是細(xì)胞吃掉自身的

。在一定條件下，細(xì)胞會(huì)將受損或功能退化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等，通過(guò)

降解后再利用，這就是細(xì)胞自噬。2．類型(1)處于營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下的細(xì)胞，通過(guò)細(xì)胞自噬可以獲得維持生存所需的

。(2)在細(xì)胞受到損傷、微生物入侵或細(xì)胞衰老時(shí)，通過(guò)細(xì)胞自噬，可以清除受損或衰老的細(xì)胞器，以及感染的微生物和毒素，從而維持

。3．意義：人類許多疾病的發(fā)生，可能與細(xì)胞自噬發(fā)生障礙有關(guān)，因此，細(xì)胞自噬機(jī)制的研究對(duì)許多疾病的防治有重要意義。結(jié)構(gòu)和物質(zhì)溶酶體物質(zhì)和能量細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定【教材微點(diǎn)發(fā)掘】1．如圖表示細(xì)胞衰老的自由基學(xué)說(shuō)圖解，據(jù)圖回答有關(guān)問(wèn)題：(1)衰老細(xì)胞膜的通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低的原因可能是___________。(2)老年人容易發(fā)生癌變的原因是______________________________________。(3)根據(jù)圖示內(nèi)容，提出延緩衰老的措施。________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)自由基攻擊磷脂分子和蛋白質(zhì)，會(huì)引起細(xì)胞膜的磷脂分子和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等損傷，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低

(2)自由基會(huì)攻擊DNA，引起基因突變(3)避免輻射危害、減少有害物質(zhì)入侵和及時(shí)清除自由基等2．細(xì)胞死亡包括凋亡和壞死。下列敘述中屬于細(xì)胞凋亡的是__________，屬于

細(xì)胞壞死的是________。(填序號(hào))①皮膚和消化道上皮每天都會(huì)有大量細(xì)胞死亡脫落②骨折時(shí)造成的細(xì)胞死亡③蝌蚪變態(tài)發(fā)育過(guò)程中尾部消失④人的紅細(xì)胞在經(jīng)歷120d左右的壽命后死亡答案：①③④

②3．胚胎發(fā)育過(guò)程中是否有細(xì)胞的衰老？老年人的體內(nèi)是否只有細(xì)胞的衰老而沒(méi)有新細(xì)胞的產(chǎn)生？提示：胚胎發(fā)育過(guò)程中有細(xì)胞的衰老；老年人體內(nèi)既有細(xì)胞的衰老也有新細(xì)胞的產(chǎn)生。教材問(wèn)題提示(一)旁欄思考(教材第124頁(yè))老年斑是由于細(xì)胞內(nèi)的色素隨著細(xì)胞衰老而逐漸積累造成的。衰老細(xì)胞中出現(xiàn)色素聚集，主要是脂褐素的堆積。脂褐素是不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物，是一種不溶性顆粒物。不同的細(xì)胞在衰老過(guò)程中脂褐素顆粒的大小也有一定的差異。皮膚細(xì)胞的脂褐素顆粒較大，就出現(xiàn)了老年斑。(二)《思考·討論》之年齡因素與細(xì)胞衰老的關(guān)系(教材第125頁(yè))1．從實(shí)驗(yàn)1中得出的結(jié)論：年齡越大的個(gè)體的體細(xì)胞可增殖代數(shù)越少，年齡越小的個(gè)體的體細(xì)胞可增殖代數(shù)越多，細(xì)胞增殖的能力與個(gè)體的年齡有密切的關(guān)系。2．細(xì)胞核對(duì)細(xì)胞分裂的影響大一些。(三)《思維訓(xùn)練》之分析數(shù)據(jù)(教材第127頁(yè))1．細(xì)胞的壽命與分裂能力無(wú)關(guān)。壽命短的細(xì)胞不一定能分裂，如白細(xì)胞的壽命只有5～7d，但也不能分裂。2．有關(guān)系。3．學(xué)生可作出各種推測(cè)。皮膚表皮細(xì)胞的壽命約為10d，生發(fā)層細(xì)胞分裂能力強(qiáng)。新知探究(一)細(xì)胞的衰老【探究·深化】[問(wèn)題驅(qū)動(dòng)]

人到了一定的年齡就會(huì)出現(xiàn)白頭發(fā)，并且隨著年齡的增長(zhǎng)，白頭發(fā)往往會(huì)越來(lái)越多，甚至不僅頭發(fā)花白，而且滿臉老年斑。結(jié)合教材，分析探究以下問(wèn)題：(1)年老的個(gè)體會(huì)有新生的細(xì)胞嗎？新生嬰兒體內(nèi)含有衰老的細(xì)胞嗎？提示：老年人體內(nèi)有新生的細(xì)胞，新生嬰兒體內(nèi)也有衰老的細(xì)胞，只是所占比例不同。新生嬰兒體內(nèi)衰老細(xì)胞較少，新生細(xì)胞較多，老年人則相反。(2)老年人為什么大多頭發(fā)花白，滿臉老年斑？提示：衰老細(xì)胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，故頭發(fā)變白；衰老細(xì)胞膜通透性改變，色素積累，出現(xiàn)老年斑。(3)細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細(xì)胞的衰老就代表個(gè)體的衰老嗎？提示：對(duì)于多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的衰老不等于機(jī)體的衰老，如幼年個(gè)體中每天都有細(xì)胞衰老；機(jī)體的衰老也不等于細(xì)胞的衰老，如老年個(gè)體中每天也有新的細(xì)胞產(chǎn)生。但個(gè)體衰老時(shí)，組成該個(gè)體的細(xì)胞往往表現(xiàn)為普遍衰老現(xiàn)象。(4)衰老的細(xì)胞內(nèi)水分減少，減少的這部分水在細(xì)胞中以什么形式存在？提示：自由水。(5)一般情況下，老年人的心臟不如年輕人的心臟收縮有力，試從細(xì)胞水平上分析其主要原因是什么？提示：老年人體內(nèi)衰老細(xì)胞多，衰老細(xì)胞呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢。[重難點(diǎn)撥]

1．簡(jiǎn)化記憶細(xì)胞衰老特征2．衰老的表現(xiàn)及形成原因個(gè)體衰老表現(xiàn)對(duì)應(yīng)的細(xì)胞衰老原因皮膚干燥、發(fā)皺細(xì)胞內(nèi)水分減少，細(xì)胞體積變小頭發(fā)變白細(xì)胞內(nèi)的(酪氨酸)酶活性降低老年斑細(xì)胞內(nèi)色素的積累無(wú)力細(xì)胞內(nèi)呼吸速率減慢吸收能力下降細(xì)胞膜通透性改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能降低【典題·例析】[典例]人衰老的紅細(xì)胞具有下列哪些特征

(

)①水分減少，細(xì)胞萎縮②新陳代謝的速率減慢③某些酶的活性降低④呼吸速率上升⑤色素積累增多⑥細(xì)胞的呼吸速率減慢

⑦細(xì)胞核體積增大⑧細(xì)胞膜的通透性功能改變A．①②③④⑤⑦⑧

B．①②③⑤⑥⑦⑧C．①②③⑤⑥⑧ D．①②③④⑤⑧[解析]

衰老的細(xì)胞具有以下五項(xiàng)特征：(1)細(xì)胞內(nèi)水分減少，細(xì)胞萎縮，體積變??；(2)多種酶的活性降低，細(xì)胞呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢；(3)細(xì)胞內(nèi)的色素積累，妨礙細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)交流和傳遞，影響細(xì)胞正常的生理功能；(4)細(xì)胞核的體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮，染色加深；(5)細(xì)胞膜通透性改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能降低。根據(jù)以上特征判斷，①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老細(xì)胞的特征，但由于人衰老的紅細(xì)胞沒(méi)有細(xì)胞核，因此應(yīng)除去⑦。故選C。[答案]

C【應(yīng)用·體驗(yàn)】1．李白有詩(shī)云：“君不見(jiàn)，高堂明鏡悲白發(fā)，朝如青絲暮成雪?！睆募?xì)胞學(xué)的角度分析，這個(gè)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)的變化是

(

)A．細(xì)胞核體積縮小

B．細(xì)胞內(nèi)水分減少C．酶的活性降低

D．細(xì)胞呼吸速率減慢解析：細(xì)胞衰老，細(xì)胞核的變化是體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮，染色加深，不會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞核體積減??；衰老細(xì)胞內(nèi)水分含量的變化是減少，因此細(xì)胞萎縮，細(xì)胞體積變小，細(xì)胞新陳代謝速率減慢；衰老細(xì)胞內(nèi)許多酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，頭發(fā)變白；衰老細(xì)胞的細(xì)胞呼吸速率減慢。故選A。答案：A

2．(2021·齊魯名校聯(lián)考)下列關(guān)于細(xì)胞衰老的敘述，不合理的是

(

)A．細(xì)胞的普遍衰老導(dǎo)致個(gè)體的衰老，但細(xì)胞衰老不等同于個(gè)體的衰老B．細(xì)胞內(nèi)水分減少，代謝速率減慢是衰老細(xì)胞的主要特征之一C．“老年斑”的出現(xiàn)表明細(xì)胞膜通透性降低D．毛囊中的黑色素細(xì)胞衰老時(shí)，細(xì)胞中的酪氨酸酶不能合成，導(dǎo)致白發(fā)新知探究(二)細(xì)胞的死亡【探究·深化】[問(wèn)題驅(qū)動(dòng)]

如圖表示細(xì)胞凋亡的機(jī)理，據(jù)圖分析回答有關(guān)問(wèn)題：(1)過(guò)程A體現(xiàn)了生物膜的

功能，說(shuō)明細(xì)胞凋亡有

性，在特定時(shí)期凋亡特定細(xì)胞。(2)從過(guò)程B中可以看出，細(xì)胞凋亡是相關(guān)基因

的結(jié)果，該過(guò)程中形成具膜的凋亡小體，體現(xiàn)了膜的

性。(3)過(guò)程C中凋亡小體被吞噬消化，此過(guò)程需要

(細(xì)胞器)的參與。信息傳遞特異選擇性表達(dá)流動(dòng)溶酶體[重難點(diǎn)撥]

細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的比較比較項(xiàng)目細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死與基因關(guān)系受基因控制不受基因控制影響因素受遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控極端的物理、化學(xué)因素或嚴(yán)重的病理性刺激與機(jī)體關(guān)系機(jī)體控制的主動(dòng)性死亡，對(duì)機(jī)體有利不受機(jī)體控制的被動(dòng)性死亡，對(duì)機(jī)體有害形態(tài)變化細(xì)胞變圓與周圍細(xì)胞脫離細(xì)胞外形不規(guī)則變化結(jié)構(gòu)變化染色質(zhì)凝集，細(xì)胞分為一個(gè)個(gè)小體(凋亡小體)溶酶體破壞，胞漿外溢【典題·例析】[典例1]

(2019·全國(guó)卷Ⅰ)細(xì)胞凋亡是細(xì)胞死亡的一種類型。下列關(guān)于人體中細(xì)胞凋亡的敘述，正確的是

(

)A．胎兒手的發(fā)育過(guò)程中不會(huì)發(fā)生細(xì)胞凋亡B．小腸上皮細(xì)胞的自然更新過(guò)程中存在細(xì)胞凋亡現(xiàn)象C．清除被病原體感染細(xì)胞的過(guò)程中不存在細(xì)胞凋亡現(xiàn)象D．細(xì)胞凋亡是基因決定的細(xì)胞死亡過(guò)程，屬于細(xì)胞壞死[解析]在胎兒手的發(fā)育過(guò)程中，五個(gè)手指最初是愈合在一起的，后來(lái)隨著指間細(xì)胞的自動(dòng)死亡，才發(fā)育為成形的手指，A錯(cuò)誤；小腸上皮細(xì)胞的自然更新是通過(guò)細(xì)胞凋亡完成的，B正確；被病原體感染的細(xì)胞的清除也是通過(guò)細(xì)胞凋亡完成的，C錯(cuò)誤；細(xì)胞壞死是在種種不利因素影響下，由細(xì)胞正常代謝活動(dòng)受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡，不同于細(xì)胞凋亡，D錯(cuò)誤。[答案]

B[典例2]細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死是兩個(gè)不同的過(guò)程，如圖所示。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

(

)A．細(xì)胞凋亡是由基因控制的，對(duì)生物的個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育和機(jī)體穩(wěn)態(tài)的維持具有重要作用B．細(xì)胞壞死最終細(xì)胞因細(xì)胞膜破裂、胞漿外溢而死亡C．吞噬細(xì)胞吞噬凋亡小體與溶酶體有關(guān)D．在成人體內(nèi)，被病原體感染的細(xì)胞的清除是通過(guò)細(xì)胞壞死實(shí)現(xiàn)的[解析]

細(xì)胞凋亡是由基因控制的，對(duì)生物的個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育和機(jī)體穩(wěn)態(tài)的維持具有重要作用，A正確；由題圖可知，細(xì)胞壞死是細(xì)胞膜被破壞，胞漿外溢造成死亡，B正確；吞噬細(xì)胞吞噬凋亡小體后在細(xì)胞內(nèi)的溶酶體中將其消化，C正確；成人體內(nèi)，被病原體感染的細(xì)胞的清除是通過(guò)細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)的，D錯(cuò)誤。[答案]

D方法規(guī)律“兩看法”區(qū)分細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死【應(yīng)用·體驗(yàn)】1．人體細(xì)胞凋亡和衰老是細(xì)胞生命活動(dòng)的必然規(guī)律。下列敘述正確的是

(

)A．細(xì)胞凋亡僅發(fā)生在衰老細(xì)胞中B．細(xì)胞凋亡由機(jī)械損傷引發(fā)C．衰老細(xì)胞中所有酶的活性降低D．衰老細(xì)胞的需氧呼吸變慢解析：細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的自然更新，不只發(fā)生在衰老的細(xì)胞中，A錯(cuò)誤；細(xì)胞凋亡是基因編程性死亡，機(jī)械損傷可引發(fā)細(xì)胞壞死，B錯(cuò)誤；衰老細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性降低，不是所有酶的活性都降低，凋亡時(shí)水解酶活性上升，C錯(cuò)誤；衰老的細(xì)胞呼吸速率減慢，新陳代謝減慢，D正確。答案：D

2．IAPs是細(xì)胞內(nèi)一種控制細(xì)胞凋亡的物質(zhì)，其作用原理是與細(xì)胞凋亡酶結(jié)合從而達(dá)到抑制細(xì)胞凋亡的目的。IAPs的核心結(jié)構(gòu)是RING區(qū)域，如果去掉該區(qū)域，則能有效地促進(jìn)更多的細(xì)胞凋亡。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是

(

)A．細(xì)胞凋亡是由基因決定的細(xì)胞程序性死亡B．去掉癌細(xì)胞中IAPs的RING區(qū)域，可有效地促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡C．IAPs的合成可以不受基因的控制D．細(xì)胞的自然更新、被病原體感染的細(xì)胞的清除，也是通過(guò)細(xì)胞凋亡完成的解析：細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的合成和分解都受到細(xì)胞內(nèi)基因的控制，既然IAPs是細(xì)胞內(nèi)一種控制細(xì)胞凋亡的物質(zhì)，那么其合成也受基因的控制。故選C。答案：C科學(xué)視野——細(xì)胞自噬與人類健康細(xì)胞自噬是近年來(lái)熱門(mén)研究領(lǐng)域?！白允伞弊置嬉馑际恰皩⒆约撼缘簟?，實(shí)則是一種細(xì)胞自身成分降解和循環(huán)的基本過(guò)程。通俗地說(shuō)，細(xì)胞可以通過(guò)降解自身的非必需成分來(lái)提供營(yíng)養(yǎng)和能量，也可以降解一些毒性成分以阻止細(xì)胞損傷和凋亡。對(duì)細(xì)胞自噬的研究成果有助于人類更好地了解細(xì)胞如何實(shí)現(xiàn)自身的循環(huán)利用。在適應(yīng)饑餓或應(yīng)對(duì)感染等許多生理進(jìn)程中，細(xì)胞自噬機(jī)制都有重要意義。此外，細(xì)胞自噬基因的突變會(huì)引發(fā)疾病，因此干擾自噬過(guò)程可以用于癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等的治療。

【素養(yǎng)評(píng)價(jià)】1．在一定條件下，真核細(xì)胞通過(guò)溶酶體降解自身非必需成分，獲得所需要的物質(zhì)和能量，這是一種細(xì)胞自噬的現(xiàn)象。下列有關(guān)敘述正確的是

(

)A．處于營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下的細(xì)胞，細(xì)胞自噬現(xiàn)象會(huì)減弱B．人的紅細(xì)胞成熟過(guò)程中通過(guò)細(xì)胞自噬清除線粒體等細(xì)胞器C．細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡都是由不利因素引起的，不受基因的調(diào)控D．溶酶體內(nèi)合成的水解酶，在細(xì)胞自噬過(guò)程中發(fā)揮催化作用解析：根據(jù)題意可知，處于營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下的細(xì)胞，細(xì)胞自噬現(xiàn)象會(huì)增強(qiáng)，A錯(cuò)誤；人的紅細(xì)胞成熟過(guò)程中通過(guò)細(xì)胞自噬清除線粒體等細(xì)胞器，B正確；細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡都受基因的調(diào)控，C錯(cuò)誤；溶酶體內(nèi)的水解酶在核糖體上合成，D錯(cuò)誤。答案：B2．細(xì)胞自噬是真核生物中進(jìn)化保留的對(duì)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行周轉(zhuǎn)的重要過(guò)程，它與細(xì)胞凋亡、細(xì)胞衰老一樣，是十分重要的生物學(xué)現(xiàn)象，參與生物的生長(zhǎng)、發(fā)育等多種過(guò)程。如圖為細(xì)胞通過(guò)自噬作用清除衰老線粒體的過(guò)程，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

(

)A．自噬前體來(lái)源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，吞噬衰老線粒體的過(guò)程體現(xiàn)