第3节细胞的衰老和死亡

第3节细胞的衰老和死亡学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.描述细胞衰老的特征和原因2.描述细胞凋亡和细胞坏死的区别3.探讨细胞衰老和死亡与人体健康的关系，关注老年人的健康1.衰老的细胞内水分减少、多种酶活性降低、呼吸速率减慢、色素积累、膜通透性改变，物质运输功能下降2.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程【主干知识梳理】一、细胞衰老的特征1．细胞衰老的含义细胞衰老是细胞的

和

发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的

发生变化。2．衰老细胞的主要特征(1)细胞内的

减少，细胞萎缩，体积

。(2)细胞内多种酶的活性

，呼吸速率

，新陈代谢速率

。生理状态化学反应形态、结构和功能水分变小降低减慢减慢(3)细胞内的

逐渐积累，妨碍细胞内物质的

。(4)细胞膜

改变，使物质运输功能

。(5)细胞核的体积

，核膜

，染色质

，染色

。色素交流和传递通透性降低增大内折收缩加深二、细胞衰老的原因科学家对于细胞衰老的机制提出了很多假说，目前为大家普遍接受的是

________学说和

学说。1．自由基学说(1)自由基的概念：通常把异常活泼的

或基团称为自由基。(2)自由基的特点：含有未配对电子，表现出高度的

。自由基端粒带电分子反应活泼性(3)自由基的危害①攻击生物膜的组成成分

，引发雪崩式的反应，对

损伤比较大。②攻击DNA，可能引起

。③攻击蛋白质，使蛋白质活性

，导致细胞衰老。2．端粒学说(1)端粒的概念：每条染色体的

都有一段特殊序列的

，称为端粒。(2)端粒DNA序列在每次细胞分裂后会

一截。在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到

，结果使细胞活动渐趋异常。磷脂分子生物膜基因突变下降两端DNA—蛋白质复合体缩短损伤个体普遍衰老凋亡坏死凋亡1．细胞凋亡(1)概念：由

所决定的细胞自动结束生命的过程。由于细胞凋亡受到严格的由

决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡。(2)意义：对于多细胞生物体完成正常的

，维持

的稳定，以及抵御

的干扰都起着非常关键的作用。2．细胞坏死：在种种不利因素影响下，由于细胞

活动受损或中断引起的细胞

。基因遗传机制生长发育内部环境

外界各种因素正常代谢损伤和死亡五、细胞自噬1．概念：通俗地说，就是细胞吃掉自身的

。在一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过

降解后再利用，这就是细胞自噬。2．类型(1)处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生存所需的

。(2)在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持

。3．意义：人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关，因此，细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。结构和物质溶酶体物质和能量细胞内部环境的稳定【教材微点发掘】1．如图表示细胞衰老的自由基学说图解，据图回答有关问题：(1)衰老细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低的原因可能是___________。(2)老年人容易发生癌变的原因是______________________________________。(3)根据图示内容，提出延缓衰老的措施。________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)自由基攻击磷脂分子和蛋白质，会引起细胞膜的磷脂分子和转运蛋白等损伤，物质运输功能降低

(2)自由基会攻击DNA，引起基因突变(3)避免辐射危害、减少有害物质入侵和及时清除自由基等2．细胞死亡包括凋亡和坏死。下列叙述中属于细胞凋亡的是__________，属于

细胞坏死的是________。(填序号)①皮肤和消化道上皮每天都会有大量细胞死亡脱落②骨折时造成的细胞死亡③蝌蚪变态发育过程中尾部消失④人的红细胞在经历120d左右的寿命后死亡答案：①③④

②3．胚胎发育过程中是否有细胞的衰老？老年人的体内是否只有细胞的衰老而没有新细胞的产生？提示：胚胎发育过程中有细胞的衰老；老年人体内既有细胞的衰老也有新细胞的产生。教材问题提示(一)旁栏思考(教材第124页)老年斑是由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的。衰老细胞中出现色素聚集，主要是脂褐素的堆积。脂褐素是不饱和脂肪酸的氧化产物，是一种不溶性颗粒物。不同的细胞在衰老过程中脂褐素颗粒的大小也有一定的差异。皮肤细胞的脂褐素颗粒较大，就出现了老年斑。(二)《思考·讨论》之年龄因素与细胞衰老的关系(教材第125页)1．从实验1中得出的结论：年龄越大的个体的体细胞可增殖代数越少，年龄越小的个体的体细胞可增殖代数越多，细胞增殖的能力与个体的年龄有密切的关系。2．细胞核对细胞分裂的影响大一些。(三)《思维训练》之分析数据(教材第127页)1．细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞的寿命只有5～7d，但也不能分裂。2．有关系。3．学生可作出各种推测。皮肤表皮细胞的寿命约为10d，生发层细胞分裂能力强。新知探究(一)细胞的衰老【探究·深化】[问题驱动]

人到了一定的年龄就会出现白头发，并且随着年龄的增长，白头发往往会越来越多，甚至不仅头发花白，而且满脸老年斑。结合教材，分析探究以下问题：(1)年老的个体会有新生的细胞吗？新生婴儿体内含有衰老的细胞吗？提示：老年人体内有新生的细胞，新生婴儿体内也有衰老的细胞，只是所占比例不同。新生婴儿体内衰老细胞较少，新生细胞较多，老年人则相反。(2)老年人为什么大多头发花白，满脸老年斑？提示：衰老细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，故头发变白；衰老细胞膜通透性改变，色素积累，出现老年斑。(3)细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞的衰老就代表个体的衰老吗？提示：对于多细胞生物而言，细胞的衰老不等于机体的衰老，如幼年个体中每天都有细胞衰老；机体的衰老也不等于细胞的衰老，如老年个体中每天也有新的细胞产生。但个体衰老时，组成该个体的细胞往往表现为普遍衰老现象。(4)衰老的细胞内水分减少，减少的这部分水在细胞中以什么形式存在？提示：自由水。(5)一般情况下，老年人的心脏不如年轻人的心脏收缩有力，试从细胞水平上分析其主要原因是什么？提示：老年人体内衰老细胞多，衰老细胞呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。[重难点拨]

1．简化记忆细胞衰老特征2．衰老的表现及形成原因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，细胞体积变小头发变白细胞内的(酪氨酸)酶活性降低老年斑细胞内色素的积累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，使物质运输功能降低【典题·例析】[典例]人衰老的红细胞具有下列哪些特征

(

)①水分减少，细胞萎缩②新陈代谢的速率减慢③某些酶的活性降低④呼吸速率上升⑤色素积累增多⑥细胞的呼吸速率减慢

⑦细胞核体积增大⑧细胞膜的通透性功能改变A．①②③④⑤⑦⑧

B．①②③⑤⑥⑦⑧C．①②③⑤⑥⑧ D．①②③④⑤⑧[解析]

衰老的细胞具有以下五项特征：(1)细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小；(2)多种酶的活性降低，细胞呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢；(3)细胞内的色素积累，妨碍细胞内物质交流和传递，影响细胞正常的生理功能；(4)细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；(5)细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。根据以上特征判断，①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，但由于人衰老的红细胞没有细胞核，因此应除去⑦。故选C。[答案]

C【应用·体验】1．李白有诗云：“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”从细胞学的角度分析，这个过程中不会出现的变化是

(

)A．细胞核体积缩小

B．细胞内水分减少C．酶的活性降低

D．细胞呼吸速率减慢解析：细胞衰老，细胞核的变化是体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深，不会出现细胞核体积减小；衰老细胞内水分含量的变化是减少，因此细胞萎缩，细胞体积变小，细胞新陈代谢速率减慢；衰老细胞内许多酶的活性降低，如酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，头发变白；衰老细胞的细胞呼吸速率减慢。故选A。答案：A

2．(2021·齐鲁名校联考)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．毛囊中的黑色素细胞衰老时，细胞中的酪氨酸酶不能合成，导致白发新知探究(二)细胞的死亡【探究·深化】[问题驱动]

如图表示细胞凋亡的机理，据图分析回答有关问题：(1)过程A体现了生物膜的

功能，说明细胞凋亡有

性，在特定时期凋亡特定细胞。(2)从过程B中可以看出，细胞凋亡是相关基因

的结果，该过程中形成具膜的凋亡小体，体现了膜的

性。(3)过程C中凋亡小体被吞噬消化，此过程需要

(细胞器)的参与。信息传递特异选择性表达流动溶酶体[重难点拨]

细胞凋亡与细胞坏死的比较比较项目细胞凋亡细胞坏死与基因关系受基因控制不受基因控制影响因素受遗传机制决定的程序性调控极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激与机体关系机体控制的主动性死亡，对机体有利不受机体控制的被动性死亡，对机体有害形态变化细胞变圆与周围细胞脱离细胞外形不规则变化结构变化染色质凝集，细胞分为一个个小体(凋亡小体)溶酶体破坏，胞浆外溢【典题·例析】[典例1]

(2019·全国卷Ⅰ)细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是

(

)A．胎儿手的发育过程中不会发生细胞凋亡B．小肠上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡现象C．清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象D．细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死[解析]在胎儿手的发育过程中，五个手指最初是愈合在一起的，后来随着指间细胞的自动死亡，才发育为成形的手指，A错误；小肠上皮细胞的自然更新是通过细胞凋亡完成的，B正确；被病原体感染的细胞的清除也是通过细胞凋亡完成的，C错误；细胞坏死是在种种不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，不同于细胞凋亡，D错误。[答案]

B[典例2]细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示。下列有关叙述错误的是

(

)A．细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用B．细胞坏死最终细胞因细胞膜破裂、胞浆外溢而死亡C．吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关D．在成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的[解析]

细胞凋亡是由基因控制的，对生物的个体生长发育和机体稳态的维持具有重要作用，A正确；由题图可知，细胞坏死是细胞膜被破坏，胞浆外溢造成死亡，B正确；吞噬细胞吞噬凋亡小体后在细胞内的溶酶体中将其消化，C正确；成人体内，被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的，D错误。[答案]

D方法规律“两看法”区分细胞凋亡与细胞坏死【应用·体验】1．人体细胞凋亡和衰老是细胞生命活动的必然规律。下列叙述正确的是

(

)A．细胞凋亡仅发生在衰老细胞中B．细胞凋亡由机械损伤引发C．衰老细胞中所有酶的活性降低D．衰老细胞的需氧呼吸变慢解析：细胞凋亡是细胞的自然更新，不只发生在衰老的细胞中，A错误；细胞凋亡是基因编程性死亡，机械损伤可引发细胞坏死，B错误；衰老细胞内多种酶的活性降低，不是所有酶的活性都降低，凋亡时水解酶活性上升，C错误；衰老的细胞呼吸速率减慢，新陈代谢减慢，D正确。答案：D

2．IAPs是细胞内一种控制细胞凋亡的物质，其作用原理是与细胞凋亡酶结合从而达到抑制细胞凋亡的目的。IAPs的核心结构是RING区域，如果去掉该区域，则能有效地促进更多的细胞凋亡。下列相关说法错误的是

(

)A．细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡B．去掉癌细胞中IAPs的RING区域，可有效地促进癌细胞凋亡C．IAPs的合成可以不受基因的控制D．细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的解析：细胞内物质的合成和分解都受到细胞内基因的控制，既然IAPs是细胞内一种控制细胞凋亡的物质，那么其合成也受基因的控制。故选C。答案：C科学视野——细胞自噬与人类健康细胞自噬是近年来热门研究领域。“自噬”字面意思是“将自己吃掉”，实则是一种细胞自身成分降解和循环的基本过程。通俗地说，细胞可以通过降解自身的非必需成分来提供营养和能量，也可以降解一些毒性成分以阻止细胞损伤和凋亡。对细胞自噬的研究成果有助于人类更好地了解细胞如何实现自身的循环利用。在适应饥饿或应对感染等许多生理进程中，细胞自噬机制都有重要意义。此外，细胞自噬基因的突变会引发疾病，因此干扰自噬过程可以用于癌症和神经系统疾病等的治疗。

【素养评价】1．在一定条件下，真核细胞通过溶酶体降解自身非必需成分，获得所需要的物质和能量，这是一种细胞自噬的现象。下列有关叙述正确的是

(

)A．处于营养缺乏条件下的细胞，细胞自噬现象会减弱B．人的红细胞成熟过程中通过细胞自噬清除线粒体等细胞器C．细胞自噬和细胞凋亡都是由不利因素引起的，不受基因的调控D．溶酶体内合成的水解酶，在细胞自噬过程中发挥催化作用解析：根据题意可知，处于营养缺乏条件下的细胞，细胞自噬现象会增强，A错误；人的红细胞成熟过程中通过细胞自噬清除线粒体等细胞器，B正确；细胞自噬和细胞凋亡都受基因的调控，C错误；溶酶体内的水解酶在核糖体上合成，D错误。答案：B2．细胞自噬是真核生物中进化保留的对细胞内物质进行周转的重要过程，它与细胞凋亡、细胞衰老一样，是十分重要的生物学现象，参与生物的生长、发育等多种过程。如图为细胞通过自噬作用清除衰老线粒体的过程，下列相关叙述错误的是

(

)A．自噬前体来源于内质网，吞噬衰老线粒体的过程体现