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第三節 細胞的衰老和死亡
【學習目標】
1．描述在正常情況下，細胞衰老和死亡是一種自然的生理過程；
2．通過歸納總結衰老細胞的特征，掌握生物體結構與功能相適應的觀點；
3．通過細胞凋亡和細胞壞死的辨析，培養邏輯思維能力；
4．聯系生活實際和相關科技信息，掌握細胞衰老和凋亡與人類健康的關系。
【課前學習】
一、細胞衰老
1.細胞衰老的含義
細胞衰老是細胞的生理狀態和________發生復雜變化的過程，最終表現為細胞的形態、結構和________發生變化。
2.衰老細胞的主要特征
（1）代謝的變化：細胞內的水分減少，細胞萎縮，體積________；細胞內多種酶的活性________，呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢；細胞內的_______逐漸積累，妨礙細胞內物質的交流和傳遞；細胞膜_______改變，使物質運輸功能降低。
（2）細胞核的變化：細胞核的體積_______，核膜_______，染色質收縮，染色_______。
3.細胞衰老的原因
（1）自由基學說：通常把異常活潑的帶電分子或_______稱為自由基。自由基攻擊磷脂分子，產生自由基，這些新產生的自由基又去攻擊別的分子，引發_______的反應，對生物膜損傷比較大。此外，自由基還會攻擊DNA，可能引起_______；攻擊蛋白質，使蛋白質活性下降，導致細胞衰老。
（2）端粒學說：染色體兩端特殊序列的_______稱為端粒。端粒DNA序列在_______后會縮短一截。結果在端粒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。
4.個體衰老與細胞衰老的關系
（1）單細胞生物:個體的衰老或死亡與細胞的衰老或死亡是_______。
（2）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。從總體上看，個體衰老的過程也是組成個體的細胞__________的過程。
二、細胞死亡
1.細胞凋亡
（1）概念：細胞凋亡是由__________所決定的細胞自動結束生命的過程。
（2）類型：個體發育過程中細胞的編程性死亡；成熟個體中細胞的__________；被病原體感染的細胞的清除。
（3）意義：保證多細胞生物體完成正常的_______；維持__________的穩定；抵御外界各種因素的干擾。
2.細胞壞死
細胞壞死是指在種種_______影響下，由于細胞正常代謝活動_______或中斷引起的細胞損傷和死亡。
參考答案：一、1.化學反應 功能 2.（1）變小 降低 色素 通透性 （2）增大 內折 加深 3.（1）基團 雪崩式 基因突變 （2）DNA—蛋白質復合體 每次細胞分裂 4. （1）一致的 （2）普遍衰老
二、1.（1）基因 （2）自然更新 （3）發育 內部環境 2. 不利因素 受損
【課上學習】
任務一：
討論衰老細胞的特征，分析細胞衰老對個體性狀的影響。
任務二：分析細胞衰老的機理。認識自由基學說及端粒學說。
任務三：
比較個體衰老與細胞衰老的關系。
任務四：
思考衰老細胞的命運，并認識細胞的兩種死亡方式：細胞凋亡和細胞壞死。
【學習任務五】
討論研究細胞衰老和死亡的意義。
【課后練習】
1．下列關于細胞的衰老和凋亡的敘述，正確的是（ ）
A．嬰幼兒體內沒有衰老的細胞
B．細胞的衰老與分裂次數無關
C．細胞凋亡有利于器官的建成
D．紅細胞凋亡速度比白細胞快
2．下列關于真核生物生命活動的描述中，正確的是（ ）
A．細胞的高度分化改變了物種的遺傳信息
B．細胞衰老，細胞核的體積增大，物質運輸效率降低
C．老化受損的細胞器會被溶酶體分解
D．細胞體積增大，與外界物質交換效率提高
3．下列關于細胞生命活動的敘述，錯誤的是（ ）
A．高度分化的動物細胞核仍具有全能性
B．衰老細胞的形態、結構和功能均發生變化
C．細胞分化是一種持久的、差異性的變化
D．細胞凋亡過程中所有基因都不表達
4．下列關于細胞的分化、衰老、凋亡、癌變的敘述正確的是（ ）
A．同一生物體的甲狀腺細胞和胰島B細胞中RNA完全不同是基因選擇性表達的結果
B．細胞分化、衰老和癌變的過程中，細胞的遺傳物質和形態都發生改變
C．自由基攻擊生物膜的磷脂分子時會引發雪崩式的反應，屬于正反饋調節
D．細胞凋亡有利于維持單細胞生物體內部環境的穩定，抵御外界各種因素的干擾
5．細胞自噬是指細胞內生物膜包裹部分細胞質和細胞內需降解的細胞器、蛋白質等成分形成自噬體，并與某種細胞器融合形成某種結構，降解其所包裹的內容物，以實現細胞本身代謝需要和某些細胞器的更新。下列敘述錯誤的是（ ）
A．細胞自噬過程依賴于生物膜的流動性
B．哺乳動物冬眠可通過加強自噬為生命活動提供營養物質
C．細胞中的溶酶體可以分解衰老損傷的細胞器，以實現細胞器的更新
D．細胞自噬利用的細胞器是被喻為“消化車間”的溶酶體，溶酶體可以合成多種水解酶
6．下列關于細胞生命歷程的敘述，正確的是（ ）
A．衰老的生物體中，細胞都處于衰老狀態
B．胚胎細胞中存在與細胞凋亡有關的基因
C．真核細胞不存在無絲分裂這一細胞增殖方式
D．細胞分化過程中蛋白質種類和數量未發生改變
7．科學研究發現，四種基因的表達產物 EGL－1、CED－9、CED－4、CED－3 與某種線蟲細胞凋亡之間的關系如下圖。以下相關說法錯誤的是（　　）
說明：“－”表示抑制，“+”表示促進
A．生物體內的細胞通過增殖、分化和凋亡等實現自然更新
B．正常情況下，發生凋亡的細胞內EGL－1、CED－3的含量增加
C．若CED－9基因發生突變而不能表達，則不會引起細胞凋亡
D．若CED－4基因發生突變而不能表達，細胞凋亡過程會受很大影響
8．下列關于細胞生命活動的敘述，正確的是（ ）
A．正常胚胎發育過程中細胞會分裂分化但不會凋亡
B．細胞分化過程中，遺傳物質一般不發生改變
C．人成熟紅細胞衰老時，控制其凋亡的基因開始表達
D．個體衰老時，組成個體的細胞一定會衰老
9．研究表明，溶酶體膜損傷能夠引起谷氨酰胺分解增強，谷氨酰胺分解增強是細胞衰老的一個重要分子基礎。而谷氨酰胺分解產生的氨，可以緩解由溶酶體膜損傷而導致的細胞內pH降低。下列有關敘述錯誤的是（ ）
A．衰老細胞的細胞核體積縮小，核膜內折
B．衰老細胞中溶酶體膜損傷可能是自由基攻擊其磷脂分子所致
C．酸性條件更有利于溶酶體水解酶發揮作用
D．降低谷氨酰胺分解是延緩衰老的一種有效途徑
10．細胞的衰老和死亡是普遍的生命現象，下列有關敘述正確的是（ ）
A．衰老時細胞內的水分減少，細胞體積變小，細胞核體積增大
B．端粒能通過影響自由基的產生從而導致細胞衰老
C．哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核，其凋亡不受基因控制
D．細胞凋亡和細胞壞死對生物個體的生命活動都有積極意義
參考答案
1．C 細胞衰老貫穿整個生命歷程，嬰幼兒體內有衰老的細胞，如皮膚角質層細胞，A錯誤；體內正常細胞的壽命受分裂次數的限制，故細胞衰老與分裂次數有關，B錯誤；細胞凋亡是基因決定的細胞編程性死亡，在個體發育的過程中，特定部位的細胞會發生自然凋亡，有利于器官的正常發育和建成，C正確；細胞凋亡的速度與其自身功能密切相關，白細胞凋亡的速率比紅細胞快，D錯誤。
2．C 細胞的高度分化過程中，遺傳物質不變，A錯誤；細胞衰老，細胞核體積變大，物質運輸功能降低，B錯誤；溶酶體能夠分解衰老受損的細胞器，還能夠殺死入侵的細菌、病毒，C正確；細胞體積越小，與外界進行物質交換的效率越高，D錯誤。
3．D 高度分化的動物細胞核仍具有全能性，可利用該原理克隆動物，A正確；細胞衰老、分化和癌變都會使細胞的形態、結構、功能發生改變，B正確；細胞分化是一種持久的不可逆轉的變化，分化的結果是形成不同結構和功能的細胞，C正確；凋亡細胞內與凋亡相關的基因表達能力增強，D錯誤。
4．C 細胞分化的實質是基因的選擇性表達，同一生物體的甲狀腺細胞和胰島B細胞是細胞分化產生的，這兩種細胞中RNA不完全相同是基因選擇性表達的結果，A錯誤；細胞分化、衰老的過程中，細胞的遺傳物質不發生改變，癌變的過程中細胞的遺傳物質發生改變，但細胞分化、衰老和癌變的過程中細胞的形態均發生改變，B錯誤；自由基攻擊生物膜的磷脂分子時會引發雪崩式的反應，進而引起細胞的衰老，這屬于正反饋調節，C正確；細胞凋亡有利于機體維持內部環境的穩定、抵御外界各種因素的干擾，這是對于多細胞生物來講的，單細胞生物細胞凋亡意味著生命結束，D錯誤。
5．D 自噬過程中，自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，體現了生物膜具有一定的流動性，A正確；冬眠的哺乳動物不再進食，需要通過加強自噬為生命活動提供營養物質，B正確；結合題意“細胞自噬是指細胞內生物膜包裹部分細胞質和細胞內需降解的細胞器、蛋白質等成分形成自噬體，并與某種細胞器融合形成某種結構，降解其所包裹的內容物，以實現細胞本身代謝需要和某些細胞器的更新”可知，細胞自噬利用的細胞器是溶酶體，細胞中的溶酶體可以分解衰老損傷的細胞器，以實現細胞器的更新，C正確；細胞自噬利用的細胞器是溶酶體，溶酶體內含有多種水解酶，被喻為“消化車間”，溶酶體不能合成水解酶，D錯誤。
故選D。
6．B 衰老的生物體中，細胞不都處于衰老狀態，如老年人體內的造血干細胞，A錯誤；細胞凋亡貫穿整個生命歷程，胚胎細胞中存在與細胞凋亡有關的基因，B正確；真核細胞存在無絲分裂這一細胞增殖方式，如蛙的紅細胞，C錯誤；細胞分化是基因選擇性表達的結果，故細胞分化過程中蛋白質種類和數量會發生改變，D錯誤。
7．C 細胞增殖能產生新的細胞，分化使細胞具有一定的結構和功能，成熟的細胞通過凋亡為新的細胞騰出空間，所以生物體內的細胞通過增殖、分化和凋亡等實現自然更新，A正確；EGL-1能解除抑制，CED-3起促進作用，所以正常情況下，發生凋亡的細胞內EGL-1、CED-3的含量增加，B正確；CED-9起抑制作用，故CED-9基因發生突變而不能表達時，不會抑制CED-4基因的表達，會引起細胞凋亡，C錯誤；D、若CED-4基因發生突變而不能表達，則會影響CED-3基因的正常表達，進而影響細胞凋亡過程的啟動，D正確。
故選C。
8．B 正常胚胎發育中細胞會分裂分化也會凋亡，凋亡貫穿于個體的整個生命歷程，A錯誤；細胞分化的實質是基因選擇性表達的結果，遺傳物質一般不發生改變，B正確；人的成熟紅細胞沒有細胞核和細胞器，細胞衰老時沒有基因，控制其凋亡的基因在成熟前就已經表達，C錯誤；多細胞生物體內細胞總在不斷更新，衰老生物體內也有幼嫩細胞，年幼個體內也有衰老細胞，因此個體衰老時，組成個體的細胞不一定會衰老，D錯誤。
9．A 衰老細胞的細胞核體積增大，核膜內折，A錯誤；自由基攻擊生物膜的磷脂分子，產生自由基，引起雪崩式反應，對生物膜損傷較大，B正確；溶酶體膜損傷而導致的細胞內pH降低，說明溶酶體內為酸性環境，C正確；谷氨酰胺分解增強是細胞衰老的一個重要分子基礎，因此降低谷氨酰胺分解是延緩衰老的一種有效途徑，D正確。
10．A 細胞內的水分減少，細胞體積變小，細胞核體積增大等是衰老時的特征，A正確；端粒隨著細胞分裂而縮短，最終影響到端粒內側的正常基因，使細胞活動漸趨異常，出現衰老，B錯誤；哺乳動物成熟紅細胞的細胞核消失前已經表達產生相關凋亡蛋白，在細胞核被排出后其實已經開始凋亡，其凋亡依然受基因控制，C錯誤；細胞壞死是極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激引起的細胞損傷和死亡，是細胞非正常死亡，對生物個體的生命活動沒有積極意義，D錯誤。

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