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第四章　第二節　細胞分化、衰老和死亡
細胞衰老和細胞死亡
第2課時
學習目標
1.闡述細胞衰老的特征及原因。
2.說出細胞死亡的方式和意義。
一、細胞衰老
內容索引
課時對點練
二、細胞死亡
一
細胞衰老
教材梳理
1.概念：細胞衰老是一系列復雜的生理生化反應過程，發生的變化最終反映在細胞的_________和_________上。
2.衰老的表現
(1)細胞______，細胞內的_____減少，體積______。
(2)細胞核體積_____，核膜_____，染色質_____。
(3)細胞質膜_______改變，物質運輸功能_____。
(4)細胞內多種酶的_____降低，代謝速率_____，色素逐漸_____；細胞內物質交換和_________受阻。
形態結構
生理功能
萎縮
水分
變小
增大
皺折
固縮
通透性
降低
活性
減慢
積累
信息傳遞
3.原因：細胞衰老與__________有關。
(1)端粒學說
①端粒：是真核生物染色體_____的DNA_____序列，能維持染色體的穩定性。
②特點：每次_________后，端粒DNA序列就會_____一截。隨著細胞分裂次數的增多，端粒不斷縮短，當端粒長度縮短到一定程度時，細胞就無法繼續______，從而導致細胞衰老與死亡。
細胞自身
末端
重復
細胞分裂
縮短
分裂
(2)自由基學說
①細胞內活潑的________或______在_____反應中會產生大量的自由基。
②自由基常帶有_______的電子，表現出高度的反應_______，會攻擊和破壞細胞內各種具有_________的生物分子。當自由基破壞生物膜成分中的______分子時，又會產生許多新的自由基，這些自由基將會參與攻擊其他生物分子，如DNA或蛋白質分子，最終導致細胞衰老。
帶電分子
基團
氧化
未配對
活躍性
正常功能
磷脂
(1)端粒存在于所有細胞中(　　)
(2)同一種體細胞端粒長度與其有絲分裂能力呈正相關(　　)
(3)自由基只有攻擊蛋白質才會導致細胞衰老(　　)
×
√
×
任務一：分析細胞衰老的特征
1.閱讀教材相關內容，根據個體衰老特征推測細胞衰老特征。
核心探討
個體衰老特征 — 皮膚干燥、皺紋 頭發變白 老年斑 肌肉 無力 吸收能
力下降
細胞衰老特征 細胞核體積增大 ____________________________________ ________________________ _______________ __________________ _________________________________________
細胞萎縮，細胞內水分減少，體積變小
細胞內多種酶的活性降低
細胞內色素積累
細胞內呼吸速率減慢
細胞質膜通透性改變，物質運輸功能降低
2.分析資料，回答下列相關問題：
資料一　端粒是細胞染色體末端的高度重復序列，對染色體結構起著重要的維持與保護作用。端粒長度的縮短及其結構的異常變化是細胞衰老的一個重要誘因。科學家研究發現在正常細胞中，端粒由于端粒酶的失活隨著每次細胞分裂逐漸變短；而在腫瘤細胞中，由于端粒酶的異常激活，其端粒長度可以不隨細胞分裂而縮短。
資料二　我們通常把異常活潑的帶電分子或基團稱為自由基。自由基含有未配對的電子，表現出高度的反應活躍性。在生命活動中，細胞不斷進行各種氧化反應，在這些反應中很容易產生自由基。此外，輻射以及有害物質入侵也會刺激細胞產生自由基。例如水在電離輻射下便會產生自由基。自由基抑制劑及抗氧化劑可以延長細胞和動物的壽命。體內自由基防御能力隨年齡的增長而減弱。
(1)資料一說明端粒酶的作用以及細胞衰老的原因分別是什么？
提示　端粒酶使端粒恢復延長。細胞每分裂一次，端粒就會縮短一次，當端粒長度縮短到一定程度，會使細胞停止分裂，導致衰老。
(2)資料二說明自由基與細胞衰老有什么關系？
提示　生物體的衰老過程是機體的組織細胞產生的自由基不斷積累的結果。
核心歸納
1.分子組成或性質的變化對結構和功能的影響
(1)自由水減少，代謝速率減慢→細胞體積變小。
(2)多種酶的活性降低→細胞內的細胞呼吸等代謝速率降低。
(3)色素積累→形成老年斑，并阻礙細胞內物質交換。
2.細胞結構的變化及對功能的影響
(1)細胞質膜的成分變化→通透性變化，降低物質的運輸功能。
(2)細胞核變大→為了維持對細胞的控制。
核心歸納
特別提醒　從兩個“水平”認識細胞衰老
(1)從細胞水平上看，衰老的細胞行使正常功能的能力降低。
(2)從分子水平上看，有利的分子含量降低，而色素或有害分子出現并增加。
1.下列關于細胞生命活動的敘述，錯誤的是
A.端粒受損可能會導致細胞衰老
B.細胞分化要通過基因選擇性表達來實現
C.白發的原因是細胞內酪氨酸酶活性升高，黑色素被分解
D.細胞增殖對于多細胞生物體完成正常發育起著重要作用
典題應用
√
白發的原因是細胞內酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，C錯誤。
2.(多選)細胞衰老的自由基學說認為生物體的衰老過程是機體的組織細胞不斷產生自由基積累的結果。如圖為自由基學說示意圖，下列有關敘述正確的是
A.多食抗氧化類的食物可延緩
細胞衰老
B.自由基不會引起細胞質膜的通透性改變
C.自由基可能會引起細胞遺傳物質改變
D.生活中應減少輻射及有害物質的攝入
√
√
√
多食抗氧化類的食物可減少自由基的產生，有助于延緩細胞衰老，A正確；
自由基可導致細胞衰老，而
衰老細胞的細胞質膜通透性
改變，使物質運輸功能降低，B錯誤；
自由基可攻擊DNA分子，故自由基可能會引起細胞遺傳物質改變，C正確；
由題圖可知，輻射及有害物質的攝入可產生自由基，從而引起細胞衰老，故生活中應減少輻射及有害物質的攝入，D正確。
二
細胞死亡
教材梳理
1.概念：細胞死亡往往受細胞內_________決定的“死亡程序”控制，是一個_____而非被動的生理過程，常被稱為_______________。
主動
遺傳機制
細胞程序性死亡
2.方式：主要包括由細胞自噬導致的________________、_________和_________。
(1)細胞自噬
①概念：細胞通過_______(動物)或______(酵母菌和植物)與_______包裹的細胞自身物質融合，從而降解細胞_________的過程。
自噬性細胞死亡
細胞壞死
細胞凋亡
溶酶體
液泡
雙層膜
自身物質
②結果
維持細胞________的動態平衡
在一定條件下，也可導致_________
內環境
細胞死亡
(2)細胞壞死
①概念：多為細胞在強烈的______因素或______因素作用下受到嚴重損傷，引起_________的過程。
②表現：細胞脹大，染色質不發生______，線粒體膨大，______破裂。_________破裂，___________外溢。
③結果：對______細胞產生傷害，引發______反應。
理化
生物
自身死亡
凝集
核膜
細胞質膜
細胞內容物
周圍
炎癥
(3)細胞凋亡
①概念：由_____所決定的細胞_____結束生命的過程。
②過程
凋亡開始——細胞與周圍細胞脫離，染色質凝集、______并沿_____分布，_____發生皺縮
　 ↓
_________的形成——細胞質膜______，包裹_______等碎片
　 ↓
細胞的解體——_________被_________吞噬
③意義：在_____________過程中具有重要作用。如蝌蚪在變態發育過程中尾的消失、雞在胚胎發育過程中趾間蹼狀物的消失、人胎兒手的發育。
基因
自動
分離
核膜
細胞
凋亡小體
反折
細胞器
凋亡小體
吞噬細胞
生物個體發育
(1)細胞自噬一定會導致細胞死亡(　　)
(2)細胞凋亡時，細胞內容物溢出，導致炎癥反應(　　)
(3)細胞凋亡過程中會出現凋亡小體，凋亡小體將被吞噬細胞吞噬
(　　)
(4)細胞的凋亡有助于個體的發育和生命活動的正常進行(　　)
×
√
×
√
任務二：分析細胞自噬、細胞壞死和細胞凋亡
1.根據細胞自噬基本過程的示意圖，回答下列問題：
核心探討
(1)圖示與溶酶體融合的自噬體有幾層生物膜構成？
提示　兩層。
(2)當細胞養分不足時，細胞自噬作用會如何變化，其意義是什么？
提示　細胞自噬作用會增強。處于營養不足條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量，從而維持細胞內部環境的動態平衡。
2.分析細胞壞死和細胞凋亡過程示意圖，回答下列問題：
提示　細胞壞死的原因是細胞在強烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴重損傷；細胞凋亡的原因是細胞內基因所調控的程序性死亡。
(1)誘發細胞壞死和細胞凋亡的原因是什么？
提示　細胞壞死過程中核膜和細胞質膜破裂，染色質不發生凝集，線粒體膨大。細胞凋亡過程中染色質凝集、分離并沿核膜分布，細胞質膜反折，包裹細胞器等碎片，形成凋亡小體。
(2)根據圖示，細胞壞死和細胞凋亡過程中細胞核、細胞質膜和細胞器如何變化？
提示　細胞壞死時，細胞內容物釋放到細胞外，對周圍細胞產生傷害，引發炎癥反應；細胞凋亡時，細胞會形成凋亡小體，從而被吞噬細胞吞噬，不會產生炎癥反應。
(3)為什么細胞壞死會引起炎癥反應而細胞凋亡不會？
提示　細胞凋亡對生物個體的正常發育、生命活動穩定狀態的維持以及抵御外界各種因素的干擾具有重要作用。
(4)細胞凋亡的意義有哪些？
核心歸納
1.細胞衰老與細胞壞死、細胞凋亡的內容比較
比較內容 細胞衰老 細胞壞死 細胞凋亡
影響因素 自由基、端粒酶等 細胞受到嚴重損傷 細胞內部基因調控
細胞體積 萎縮變小 腫脹變大 皺縮變小
細胞核 體積增大、核膜皺折、染色質固縮 染色質不凝集，核膜破裂等 染色質凝集，并沿核膜分布
細胞質、細胞器 多種酶的活性降低、色素積累等 線粒體膨大 細胞器完整
核心歸納
細胞質膜 通透性改變 破裂 包裹細胞器等碎片形成凋亡小體
炎癥反應 無 有 無
特別提醒　(1)幼年個體和老年個體中都有細胞凋亡的發生。
(2)細胞衰老和凋亡對機體的正常發育都是有利的。
核心歸納
2.細胞自噬
3.研究人員鑒別出一組非肽類Caspase抑制劑及其分子作用機制，并證實它們能夠抑制細胞凋亡過程中信號的傳遞。下列相關敘述不正確的是
A.細胞凋亡過程中的信號傳遞與細胞質膜表面的某種蛋白質有關
B.細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程
C.Caspase抑制劑在核糖體上合成
D.細胞的增殖和凋亡失控都會導致許多疾病的發生
典題應用
√
由題干信息可知，Caspase是非肽類抑制劑，因此Caspase抑制劑不可能在核糖體上合成，C錯誤。
4.細胞內受損后的線粒體釋放的信號蛋白，會引發細胞非正常死亡。如圖表示細胞通過細胞自噬及時清除受損線粒體及其釋放信號蛋白的過程，下列說法錯誤的是
A.自噬體可能發生(來源)于內
質網，由4層磷脂分子構成
B.自噬作用清除受損細胞器，維持細胞內部環境的穩定
C.自噬體將水解產物排出體外，以避免細胞凋亡
D.溶酶體具有識別功能
√
由題圖可知，自噬體具有雙
層膜，因此在不考慮線粒體
膜的情況下，其含有4層磷脂
分子，A正確；
及時清除受損的線粒體及信號蛋白的過程發生在細胞內，因而能維持細胞內部環境的穩定，B正確；
自噬體內的物質被水解后，其產物有的可以被細胞重新利用，不能被利用的則排到細胞外，C錯誤；
溶酶體只有識別自噬體后才能與其融合，可見溶酶體具有識別功能，D正確。
網絡構建第2課時　細胞衰老和細胞死亡
[學習目標]　1.闡述細胞衰老的特征及原因。
2.說出細胞死亡的方式和意義。
一、細胞衰老
1．概念：細胞衰老是一系列復雜的生理生化反應過程，發生的變化最終反映在細胞的形態結構和生理功能上。
2．衰老的表現
(1)細胞萎縮，細胞內的水分減少，體積變小。
(2)細胞核體積增大，核膜皺折，染色質固縮。
(3)細胞質膜通透性改變，物質運輸功能降低。
(4)細胞內多種酶的活性降低，代謝速率減慢，色素逐漸積累；細胞內物質交換和信息傳遞受阻。
3．原因：細胞衰老與細胞自身有關。
(1)端粒學說
①端粒：是真核生物染色體末端的DNA重復序列，能維持染色體的穩定性。
②特點：每次細胞分裂后，端粒DNA序列就會縮短一截。隨著細胞分裂次數的增多，端粒不斷縮短，當端粒長度縮短到一定程度時，細胞就無法繼續分裂，從而導致細胞衰老與死亡。
(2)自由基學說
①細胞內活潑的帶電分子或基團在氧化反應中會產生大量的自由基。
②自由基常帶有未配對的電子，表現出高度的反應活躍性，會攻擊和破壞細胞內各種具有正常功能的生物分子。當自由基破壞生物膜成分中的磷脂分子時，又會產生許多新的自由基，這些自由基將會參與攻擊其他生物分子，如DNA或蛋白質分子，最終導致細胞衰老。
判斷正誤
(1)端粒存在于所有細胞中(　　)
(2)同一種體細胞端粒長度與其有絲分裂能力呈正相關(　　)
(3)自由基只有攻擊蛋白質才會導致細胞衰老(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×
任務一：分析細胞衰老的特征
1．閱讀教材相關內容，根據個體衰老特征推測細胞衰老特征。
個體衰老特征 — 皮膚干燥、皺紋 頭發變白 老年斑 肌肉 無力 吸收能力 下降
細胞衰老特征 細胞核體積增大 細胞萎縮，細胞內水分減少，體積變小 細胞內多種酶的活性降低 細胞內色素積累 細胞內呼吸速率減慢 細胞質膜通透性改變，物質運輸功能降低
2.分析資料，回答下列相關問題：
資料一　端粒是細胞染色體末端的高度重復序列，對染色體結構起著重要的維持與保護作用。端粒長度的縮短及其結構的異常變化是細胞衰老的一個重要誘因。科學家研究發現在正常細胞中，端粒由于端粒酶的失活隨著每次細胞分裂逐漸變短；而在腫瘤細胞中，由于端粒酶的異常激活，其端粒長度可以不隨細胞分裂而縮短。
資料二　我們通常把異常活潑的帶電分子或基團稱為自由基。自由基含有未配對的電子，表現出高度的反應活躍性。在生命活動中，細胞不斷進行各種氧化反應，在這些反應中很容易產生自由基。此外，輻射以及有害物質入侵也會刺激細胞產生自由基。例如水在電離輻射下便會產生自由基。自由基抑制劑及抗氧化劑可以延長細胞和動物的壽命。體內自由基防御能力隨年齡的增長而減弱。
(1)資料一說明端粒酶的作用以及細胞衰老的原因分別是什么？
提示　端粒酶使端粒恢復延長。細胞每分裂一次，端粒就會縮短一次，當端粒長度縮短到一定程度，會使細胞停止分裂，導致衰老。
(2)資料二說明自由基與細胞衰老有什么關系？
提示　生物體的衰老過程是機體的組織細胞產生的自由基不斷積累的結果。
1．分子組成或性質的變化對結構和功能的影響
(1)自由水減少，代謝速率減慢→細胞體積變小。
(2)多種酶的活性降低→細胞內的細胞呼吸等代謝速率降低。
(3)色素積累→形成老年斑，并阻礙細胞內物質交換。
2．細胞結構的變化及對功能的影響
(1)細胞質膜的成分變化→通透性變化，降低物質的運輸功能。
(2)細胞核變大→為了維持對細胞的控制。
特別提醒　從兩個“水平”認識細胞衰老
(1)從細胞水平上看，衰老的細胞行使正常功能的能力降低。
(2)從分子水平上看，有利的分子含量降低，而色素或有害分子出現并增加。
1．下列關于細胞生命活動的敘述，錯誤的是(　　)
A．端粒受損可能會導致細胞衰老
B．細胞分化要通過基因選擇性表達來實現
C．白發的原因是細胞內酪氨酸酶活性升高，黑色素被分解
D．細胞增殖對于多細胞生物體完成正常發育起著重要作用
答案　C
解析　白發的原因是細胞內酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，C錯誤。
2．(多選)細胞衰老的自由基學說認為生物體的衰老過程是機體的組織細胞不斷產生自由基積累的結果。如圖為自由基學說示意圖，下列有關敘述正確的是(　　)
A．多食抗氧化類的食物可延緩細胞衰老
B．自由基不會引起細胞質膜的通透性改變
C．自由基可能會引起細胞遺傳物質改變
D．生活中應減少輻射及有害物質的攝入
答案　ACD
解析　多食抗氧化類的食物可減少自由基的產生，有助于延緩細胞衰老，A正確；自由基可導致細胞衰老，而衰老細胞的細胞質膜通透性改變，使物質運輸功能降低，B錯誤；自由基可攻擊DNA分子，故自由基可能會引起細胞遺傳物質改變，C正確；由題圖可知，輻射及有害物質的攝入可產生自由基，從而引起細胞衰老，故生活中應減少輻射及有害物質的攝入，D正確。
二、細胞死亡
1．概念：細胞死亡往往受細胞內遺傳機制決定的“死亡程序”控制，是一個主動而非被動的生理過程，常被稱為細胞程序性死亡。
2．方式：主要包括由細胞自噬導致的自噬性細胞死亡、細胞壞死和細胞凋亡。
(1)細胞自噬
①概念：細胞通過溶酶體(動物)或液泡(酵母菌和植物)與雙層膜包裹的細胞自身物質融合，從而降解細胞自身物質的過程。
②結果
(2)細胞壞死
①概念：多為細胞在強烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴重損傷，引起自身死亡的過程。
②表現：細胞脹大，染色質不發生凝集，線粒體膨大，核膜破裂。細胞質膜破裂，細胞內容物外溢。
③結果：對周圍細胞產生傷害，引發炎癥反應。
(3)細胞凋亡
①概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。
②過程
凋亡開始——細胞與周圍細胞脫離，染色質凝集、分離并沿核膜分布，細胞發生皺縮
　 ↓
凋亡小體的形成——細胞質膜反折，包裹細胞器等碎片
　 ↓
細胞的解體——凋亡小體被吞噬細胞吞噬
③意義：在生物個體發育過程中具有重要作用。如蝌蚪在變態發育過程中尾的消失、雞在胚胎發育過程中趾間蹼狀物的消失、人胎兒手的發育。
判斷正誤
(1)細胞自噬一定會導致細胞死亡(　　)
(2)細胞凋亡時，細胞內容物溢出，導致炎癥反應(　　)
(3)細胞凋亡過程中會出現凋亡小體，凋亡小體將被吞噬細胞吞噬(　　)
(4)細胞的凋亡有助于個體的發育和生命活動的正常進行(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
任務二：分析細胞自噬、細胞壞死和細胞凋亡
1．根據細胞自噬基本過程的示意圖，回答下列問題：
(1)圖示與溶酶體融合的自噬體有幾層生物膜構成？
提示　兩層。
(2)當細胞養分不足時，細胞自噬作用會如何變化，其意義是什么？
提示　細胞自噬作用會增強。處于營養不足條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量，從而維持細胞內部環境的動態平衡。
2．分析細胞壞死和細胞凋亡過程示意圖，回答下列問題：
(1)誘發細胞壞死和細胞凋亡的原因是什么？
提示　細胞壞死的原因是細胞在強烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴重損傷；細胞凋亡的原因是細胞內基因所調控的程序性死亡。
(2)根據圖示，細胞壞死和細胞凋亡過程中細胞核、細胞質膜和細胞器如何變化？
提示　細胞壞死過程中核膜和細胞質膜破裂，染色質不發生凝集，線粒體膨大。細胞凋亡過程中染色質凝集、分離并沿核膜分布，細胞質膜反折，包裹細胞器等碎片，形成凋亡小體。
(3)為什么細胞壞死會引起炎癥反應而細胞凋亡不會？
提示　細胞壞死時，細胞內容物釋放到細胞外，對周圍細胞產生傷害，引發炎癥反應；細胞凋亡時，細胞會形成凋亡小體，從而被吞噬細胞吞噬，不會產生炎癥反應。
(4)細胞凋亡的意義有哪些？
提示　細胞凋亡對生物個體的正常發育、生命活動穩定狀態的維持以及抵御外界各種因素的干擾具有重要作用。
1．細胞衰老與細胞壞死、細胞凋亡的內容比較
比較內容 細胞衰老 細胞壞死 細胞凋亡
影響因素 自由基、端粒酶等 細胞受到嚴重損傷 細胞內部基因調控
細胞體積 萎縮變小 腫脹變大 皺縮變小
細胞核 體積增大、核膜皺折、染色質固縮 染色質不凝集，核膜破裂等 染色質凝集，并沿核膜分布
細胞質、細胞器 多種酶的活性降低、色素積累等 線粒體膨大 細胞器完整
細胞質膜 通透性改變 破裂 包裹細胞器等碎片形成凋亡小體
炎癥反應 無 有 無
特別提醒　(1)幼年個體和老年個體中都有細胞凋亡的發生。
(2)細胞衰老和凋亡對機體的正常發育都是有利的。
2．細胞自噬
3．研究人員鑒別出一組非肽類Caspase抑制劑及其分子作用機制，并證實它們能夠抑制細胞凋亡過程中信號的傳遞。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．細胞凋亡過程中的信號傳遞與細胞質膜表面的某種蛋白質有關
B．細胞凋亡是由基因所決定的細胞自動結束生命的過程
C．Caspase抑制劑在核糖體上合成
D．細胞的增殖和凋亡失控都會導致許多疾病的發生
答案　C
解析　由題干信息可知，Caspase是非肽類抑制劑，因此Caspase抑制劑不可能在核糖體上合成，C錯誤。
4．細胞內受損后的線粒體釋放的信號蛋白，會引發細胞非正常死亡。如圖表示細胞通過細胞自噬及時清除受損線粒體及其釋放信號蛋白的過程，下列說法錯誤的是(　　)
A．自噬體可能發生(來源)于內質網，由4層磷脂分子構成
B．自噬作用清除受損細胞器，維持細胞內部環境的穩定
C．自噬體將水解產物排出體外，以避免細胞凋亡
D．溶酶體具有識別功能
答案　C
解析　由題圖可知，自噬體具有雙層膜，因此在不考慮線粒體膜的情況下，其含有4層磷脂分子，A正確；及時清除受損的線粒體及信號蛋白的過程發生在細胞內，因而能維持細胞內部環境的穩定，B正確；自噬體內的物質被水解后，其產物有的可以被細胞重新利用，不能被利用的則排到細胞外，C錯誤；溶酶體只有識別自噬體后才能與其融合，可見溶酶體具有識別功能，D正確。

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