資源簡介

6.3細胞的衰老和死亡學案
【學習目標】
1.描述細胞衰老的特征。
2.細胞衰老的原因。
3.簡述細胞凋亡與細胞壞死的區別。
4.探討細胞的衰老和死亡與人體健康的關系，關注老年人的健康狀況。
【學習重難點】
教學重點：
細胞細胞分化的概念、原因和意義。
細胞全能性的概念。
細胞衰老的特征。
細胞凋亡的含義。
教學難點：
細胞分化的原因。
細胞全能性的概念。
細胞衰老與個體衰老的關系。
細胞凋亡的含義。
【預習新知】
細胞衰老的特征
1．細胞衰老的含義
細胞衰老是細胞的生理狀態和化學反應發生復雜變化的過程，最終表現為細胞的形態、結構和功能發生變化。
2．衰老細胞的主要特征
(1)細胞內的水分減少，細胞萎縮，體積變小。
(2)細胞內多種酶的活性降低，呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢。
(3)細胞內的色素逐漸積累，妨礙細胞內物質的交流和傳遞。
(4)細胞膜通透性改變，使物質運輸功能降低。
(5)細胞核的體積增大，核膜內折，染色質收縮，染色加深。
細胞衰老的原因
科學家對于細胞衰老的機制提出了很多假說，目前為大家普遍接受的是自由基學說和端粒學說。
1．自由基學說
(1)自由基的概念：通常把異常活潑的帶電分子或基團稱為自由基。
(2)自由基的特點：含有未配對電子，表現出高度的反應活潑性
(3)自由基的危害：
①攻擊組成生物膜的組成成分磷脂分子，引發雪崩式的反應，對生物膜損傷比較大。
②攻擊DNA，可能引起基因突變。
③攻擊蛋白質，使蛋白質活性下降，導致細胞衰老。
2．端粒學說
(1)端粒的概念：每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA—蛋白質復合體，稱為端粒。
(2)端粒DNA序列在每次細胞分裂后會縮短一截，在端粒DNA序列被“截”短后，端粒內側正常基因的DNA序列就會受到損傷，結果使細胞活動漸趨異常。
細胞衰老與個體衰老的關系
(1)單細胞生物：個體衰老、死亡與細胞衰老、死亡是一致的。
(2)多細胞生物：
①體內的細胞總是在不斷更新，總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態。
②從總體上看，個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
③細胞會隨著分裂次數的增多而衰老。
④細胞核與細胞質相比，前者對細胞分裂影響更大。
細胞的死亡
1．細胞的凋亡
(1)概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。由于細胞凋亡受到嚴格的遺傳機制決定的程序性調控，所以又被稱為細胞程序性死亡。
(2)意義
①多細胞生物體完成正常的生長發育。
②維持內部環境的穩定。
③抵御外界各種因素的干擾。
2．細胞壞死
在種種不利因素影響下，由于細胞正常代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。
細胞凋亡、細胞壞死的差異如表所示：
項目 細胞凋亡 細胞壞死
與基因的關系 主要由凋亡基因引起 與基因無關
過程 生理性的正常死亡 不利因素引起的病理性死亡
影響因素 受遺傳機制決定的程序性調控 劇烈的刺激或損傷，如缺氧、高溫、高壓
現象 散在的單個細胞死亡 大塊組織同時發生死亡
與機體關系 機體控制的主動性死亡，對機體有利 不受機體控制的被動性死亡，對機體有害
形態變化 細胞變圓與周圍細胞脫離 細胞外形不規則變化
細胞結構變化 染色質凝集，細胞分為一個個小體(凋亡小體) 溶酶體破壞，胞漿外溢
【易錯提示】
（1）衰老細胞內染色質收縮影響DNA復制（ ）
（2）細胞衰老時，所有酶的活性都降低（ ）
（3）細胞衰老過程中，酶活性降低，細胞核體積減小（ ）
（4）衰老細胞的體積減小，從而使細胞的相對表面積增大，物質運輸效率增大（ ）
答案：（1）√（2）×（3）×（4）×
解析：（1）染色質收縮，不利于DNA解旋，因此影響DNA復制。
（2）細胞在不同的生理階段所需要的酶是不同的，所以與衰老相關的酶活性不一定降低。
（3）衰老細胞體積變小，細胞核體積增大。
（4）衰老細胞的細胞膜通透性改變，物質運輸功能降低。
【鞏固訓練】
1.下列不屬于細胞凋亡的實例的是( )
A.蝌蚪長到一定程序后尾巴消失
B.人皮膚表皮細胞的脫落
C.白細胞吞噬過多的細菌導致死亡
D.腦細胞因缺血而死亡
2.下列關于細胞衰老和死亡的敘述，正確的是( )
A.衰老細胞的體積變小、酶活性降低 B.衰老生物體中細胞內水分都在減少
C.細胞凋亡是一種非程序性死亡過程 D.減緩細胞凋亡有利于延長生物體壽命
3.酵母菌的線粒體損傷后會產生一種外膜蛋白，導致其被高爾基體包裹形成“自噬體”，發生特異性的“自噬”，從而清除損傷的線粒體，具體過程如圖所示。下列說法正確的是( )
A.“自噬”是酵母菌受損后產生的程序性死亡反應
B.自噬體內容物的降解主要依靠溶酶體中的水解酶
C.線粒體全部受到損傷后，酵母菌還可進行呼吸作用
D.酵母菌不可能將線粒體基因遺傳給后代
4.研究表明，線粒體膜上的PT孔和細胞凋亡直接相關，BaX蛋白能通過誘導線粒體膜上的PT孔開放，導致線粒體膜電位消失，促使細胞色素c進入細胞質基質并與Aparf-1（凋亡因子）結合，從而誘導細胞凋亡。下列有關敘述錯誤的是( )
A.細胞色素c需要進入細胞核才能誘導凋亡基因的表達
B.癌細胞不易發生細胞凋亡的根本原因是其線粒體膜上無PT孔
C.線粒體膠上的PT孔可能是某些物質進行運輸的通道
D.燙傷部位的皮膚細胞因線粒體膜上的PT孔開放而發生凋亡
5.細胞凋亡與細胞壞死是兩個不同的過程，如圖所示。下列有關敘述錯誤的是( )
A.細胞凋亡是由基因控制的，對生物的個體生長發育和機體穩態的維持具有重要作用
B.細胞壞死的最終結果是細胞的細胞膜破裂，胞漿外溢而死亡
C.凋亡小體在吞噬細胞中水解與溶酶體有關
D.在成人體內，被病原體感染的細胞的清除是通過細胞壞死實現的
6.關于細胞衰老的解釋，普遍接受的是自由基學說和端粒學說。下列關于細胞衰老的說法錯誤的是( )
A.細胞衰老普遍存在于個體生長發育過程中
B.自由基產生后即會攻擊和破壞細胞內各種執行正常功能的生物分子
C.隨細胞分裂次數的增加，端粒內側正常基因的DNA序列會受到損傷
D.衰老細胞的細胞核體積變小，細胞代謝速率減慢
7.秀麗隱桿線蟲是一種多細胞的真核生物，身體微小透明、易飼養、繁殖快，成蟲僅含有959個體細胞，常作為發育生物學的模式生物。它的整個發育過程要經過四次蛻皮。研究發現，lin-14基因參與調控線蟲蛻皮過程。下列相關敘述錯誤的是( )
A.秀麗隱桿線蟲通過有絲分裂增加細胞的數量
B.秀麗隱桿線蟲的幼蟲中不含衰老的細胞
C.秀麗隱桿線蟲蛻皮的過程受到基因的調控，屬于細胞凋亡
D.秀麗隱桿線蟲發生細胞分化的原因是基因的選擇性表達
8.研究表明，人類許多疾病的發生，可能與細胞自噬發生障礙有關。如果抑制肝癌發展期大鼠的細胞自噬，其腫瘤的體積和數量都比沒有抑制細胞自噬的對照組小。下列有關說法正確的是( )
A.細胞自噬離不開細胞中的溶酶體的作用
B.細胞自噬可能為肝癌細胞提供營養物質
C.細胞自噬有利于維持細胞內部環境穩定
D.細胞自噬與細胞衰老、細胞凋亡無關聯
9.下列哪項不是細胞衰老的特征( )
A. 細胞內水分減少 B. 細胞代謝緩慢
C. 細胞不能繼續分化 D. 細胞內色素積累較多
10.細胞可通過“自噬作用”及時清除受損的線粒體，具體過程為：內質網形成吞噬泡包裹受損線粒體，并與溶酶體融合形成自噬體，最終被溶酶體中的水解酶清除。自噬體內的物質被水解后，其產物可排出細胞或被細胞重新利用。下列說法錯誤的是( )
A.“自噬作用”會破壞細胞內部環境的穩定
B.受損的線粒體可被內質網特異性識別
C.自噬體的形成過程伴隨著生物膜的轉化
D.當細胞營養缺乏時“自噬作用”一般會加強
參考答案
1.答案：D
解析：ABC、細胞凋亡是細胞正常的死亡，蝌蚪長到一定程序后尾巴消失，人皮膚表皮細胞的脫落，白細胞吞噬過多的細菌導致死亡，都屬于細胞凋亡，ABC錯誤；
D、腦細胞因缺血而死亡是由外因引起的，屬于細胞壞死，所以不屬于細胞凋亡，D正確。
故選D。
2.答案：A
3.答案：BC
解析：由題干圖示所給信息可知這里的“自噬”指的是酵母菌特異性地消除損傷的線粒體，并不是酵母菌的程序性死亡，A錯誤。由圖可以看出損傷的線粒體首先形成“自噬體”，“自噬體”再和溶酶體結合，然后內容物降解，由于溶酶體內含有水解酶，在水解酶的作用下“自噬體”內容物被降解了，B正確。酵母菌的代謝類型是異養兼性厭氧型，因此如果線粒體全部遭到損傷后，酵母菌可以進行無氧呼吸，C正確。線粒體是半自主性細胞器，線粒體內有少量的DNA，DNA上有基因，可以將自己的基因遺傳給后代，D錯誤。
4.答案：ABD
解析：A、動作電位傳導到d點對應位置，a、b、c對應的位置已恢復為靜息電位，因此a到c的過程表示動作電位的形成過程，動作電位的形成與鈉離子內流有關，即a到c的過程中細胞膜對Na+的通透性增大，A錯誤;B、由c到d的過程表示恢復靜息電位的過程，由鉀離子外流引起，此過程屬于協助擴散不需要消耗ATP，B錯誤;C、c點表示動作電位的峰值，動作電位的形成與鈉離子內流有關，因此培養液中Na+的濃度可能會影響c點對應值的大小，C正確;D、要使細胞產生動作電位，所給的刺激必須達到一定的強度，即需要給予神經纖維適宜的刺激，才會發生圖示電位變化過程，D錯誤。
5.答案：D
解析：細胞壞死的最終結果是細胞的細胞膜破裂，釋放出細胞內含物而死亡，B正確；溶酶體是細胞的“消化車間”，可水解凋亡小體，C正確；在成人體內，某些被病原體感染的細胞的清除是通過細胞凋亡實現的，D錯誤。
6.答案：D
解析：A、對于多細胞生物來說，在個體生長發育過程中有細胞的衰老、也有細胞的更新，A正確；
B、自由基產生后，即攻擊和破環細胞內各種執行正常功能的生物分子。自由基還會攻擊DNA，可能引起基因突變；攻擊蛋白質、使蛋白質活性下降，導致細胞衰老，B正確；
C、端粒的DNA序列在每次細胞分裂后會縮短一截，隨著細胞分裂次數的增加，截短的部分會逐漸向內延伸，在端粒DNA序列被截短后，端粒內側正常基因的DNA序列就會受到損傷，C正確；
D、衰老細胞的細胞核體積變大，細胞代謝速率減慢，D錯誤。故選D。
7.答案：B
解析：A、秀麗隱桿線蟲是一種多細胞的真核生物，真核細胞的增殖主要是通過有絲分裂來進行的，A正確；
B、多細胞生物體內的細胞總是在不斷更新著，總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態，因此幼蟲中也有衰老的細胞，B錯誤；
C、lin-14基因參與調控線蟲蛻皮過程，屬于細胞凋亡，C正確；
D、細胞分化的實質是基因的選擇性表達，D正確。故選：B。
8.答案：ABC
解析：在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結構等通過溶酶體降解后再利用，這就是細胞自噬，A正確；處于營養缺乏條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量，肝癌細胞分裂快，需要更多營養，抑制肝瘤發展期大鼠的細胞自噬多，其腫瘤的體積和數量都比沒有抑制細胞自噬的對照組小，可能是中斷了細胞自噬給肝癌細胞提供的營養，導致腫瘤的體積和數量減小，B正確；通過細胞自噬，可以清除受損或衰老的細胞器，以及感染的微生物和毒素，從而維持細胞內部環境的穩定，C正確；有些激烈的細胞自噬，可能誘導細胞凋亡，D錯誤。
9.答案：C
解析：A.細胞內水分減少是細胞衰老的特征之一，A錯誤；B.細胞代謝緩慢是細胞衰老的特征之一，B錯誤；C.細胞不再繼續分化不是細胞衰老的特征，成熟的細胞都是不再繼續分化的細胞，C正確；D.細胞內色素積累較多是細胞衰老的特征之一，D錯誤。故選C。
10.答案：A
解析：A、“自噬作用”及時清除受損的線粒體，因而有助于維持細胞內部環境的穩定，A錯誤；
B、內質網只有識別受損的線粒體才能包裹受損線粒體形成吞磁泡，B正確；
C、“自噬體”的形成類似胞吞過程，依賴于生物膜的流動性，該過程伴隨著生物膜的轉化，C正確；
D、自噬體內的物質被水解后，其產物可排出細胞或被細胞重新利用，因此當營養缺乏時，可通過細胞自噬獲得維持生存所需要的物質和能量，D正確。
故選A。

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