6.3细胞的衰老和死亡-高一生物上学期（人教版2019必修1）原卷版

6.3细胞的衰老和死亡目标导航目标导航理解细胞衰老的特征，并辨析个体衰老和细胞衰老的关系理解细胞死亡的概念和意义课前预习课前预习一、细胞衰老1.细胞衰老的过程细胞衰老的过程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.细胞衰老的特征(1)细胞内的减少,细胞,体积变小。(2)细胞内多种酶的活性降低，呼吸速率减慢,新陈代谢速率减慢，如酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少,头发变白。(3)细胞内的逐渐积累,妨碍细胞内物质的。(4)细胞核的体积,核膜,染色质、染色。(5)细胞膜改变,使物质运输功能。3.细胞衰老的原因(1):细胞代谢过程中产生自由基,自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子,导致细胞衰老。(2)端粒学说:在端粒DNA序列被“截”短后,端粒内侧就会受到损伤,结果使细胞活动渐趋异常。4细胞衰老与个体衰老的关系(1)单细胞生物:个体的衰老或死亡与的衰老或死亡是一致的。(2)多细胞生物a.多细胞生物体内的细胞总是在不断，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态；b.从总体上看.个体衰老的过程也是组成个体的细胞的过程。二、细胞死亡1.细胞死亡包括凋亡和坏死(1)细胞凋亡a.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调控,所以它是一种程序性死亡。b.实例：①人在胚胎时期，要经历有尾的阶段，后来尾部细胞自动死亡，尾才消失。蝌蚪尾的消失也是如此。②在胎儿手的发育过程中，五个手指最初是连在一起的，后来随着指间细胞的自动死亡，才发育为成形的手指。③成熟的生物体中，细胞的自然更新、某些被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。b.意义:对于多细胞生物体完成正常维持的稳定,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,如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激的情况下,由细胞活动受损或中断引起的。2.细胞自噬：即细胞吃掉自身的结构和物质。在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用。(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物质和能量。(2)在细胞受到损伤、微生物人侵或细胞衰老时,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,从而维持细胞内部环境的稳定。有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。注：(1)正常的细胞凋亡可以保证人体的正常发育和身体各个器官功能的正常发挥。(2)不正常的细胞凋亡会导致许多疾病的发生,如肿瘤等的发生与细胞凋亡不足有关,而再生障碍性贫血等的发生与细胞凋亡过盛有关。知识讲解知识讲解一、细胞衰老1．细胞衰老的特征(1)代谢的变化：(2)细胞核的变化：细胞核eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(→\x(染色质固缩，染色加深),→\x(体积增大，核膜内折)))2．细胞衰老的原因对于细胞衰老的原因提出了很多假说，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。(1)自由基学说：我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。自由基含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。此外，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。此外，自由基还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老。(2)端粒学说：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体，称为端粒(图6－9)。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。3．细胞衰老与个体衰老的关系(1)单细胞生物个体衰老或死亡与细胞衰老或死亡是一致的。(2)多细胞生物①体内细胞总在不断更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。②从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。二、细胞的死亡细胞死亡包括凋亡和坏死等方式，其中凋亡是细胞死亡的一种主要方式。1．细胞凋亡[填表]概念定义由基因决定的细胞自动结束生命的过程机制由遗传机制决定的程序性调控别名细胞编程性死亡类型①细胞正常的自然更新②清除被病原体感染的细胞③正常发育过程中的程序性死亡意义①保证多细胞生物体完成正常发育②维持内部环境的稳定③抵御外界各种因素的干扰2.细胞坏死在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。大招总结大招总结1.个体衰老的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毛囊中的黑色素细胞内的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少长出“老年斑”细胞内色素(主要是脂褐素)的积累体力变差细胞呼吸速率减慢,能量供应减少吸收能力下降细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低2.3.细胞衰老、凋亡和坏死的比较项目细胞衰老细胞凋亡细胞坏死与基因的关系可能有关受基因控制不受基因控制细胞膜的变化皱缩内陷破裂遗传物质不改变不改变不改变形态变化细胞萎缩细胞变圆,与周围细胞脱离细胞外形不规则影响因素内外共同作用遗传因素等电、热、冷、机械等极端不利因素对机体的影响有利有利有害4.细胞凋亡的机制5.记忆口诀6.细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能的变化。7.细胞衰老特征的易错提醒：细胞衰老不是所有酶活性都降低，比如与细胞衰老有关的酶活性升高染色质收缩，不利于DNA的解旋，所以会影响DNA的复制和转录。8.衰老细胞新陈代谢速率减慢的原因多种酶活性降低→化学反应速率减慢→新陈代谢速率减慢。水分减少→特别是自由水含量减少→新陈代谢速率减慢。细胞器数量减少，如线粒体数量减少→新陈代谢速率减慢。9.人体衰老的表现及原因表现原因皮肤干燥发皱细胞内水分减少，细胞萎缩头发变白细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少老年斑细胞内色素积累吸收能力下降细胞膜通透性改变无力细胞呼吸速率减慢，能量供应不足典型例题典型例题【例1】在检测生物个体的某组织时，发现该组织细胞内的水分减少，多种酶的催化效率降低，那么该个体的组织细胞最可能出现的变化还有（）A．呼吸速率减慢，细胞核体积增大 B．细胞膜上的糖蛋白减少，细胞间的黏着性降低 C．细胞膜通透性改变，物质运输能力增强 D．细胞内色素减少，细胞体积减小【分析】分析题干信息可知，该组织细胞内的水分减少，多种酶的催化效率降低，说明该个体的组织细胞发生了衰老。【解答】解：A、呼吸速率减慢，细胞核体积增大是衰老细胞的特点，A正确；B、细胞膜上的糖蛋白减少，细胞间的黏着性降低是癌细胞的特点，B错误；C、衰老细胞的细胞膜通透性改变，物质运输能力减弱，C错误；D、衰老细胞内色素积累，细胞体积减小，D错误。故选：A。【点评】本题主要考查细胞衰老的内容，要求考生识记相关知识，并结合所学知识准确答题。【例2】下列有关细胞衰老的叙述，错误的是（）A．衰老细胞的细胞体积和细胞核体积均减小，核膜内折，染色质收缩、染色加深 B．自由基学说认为细胞中产生的自由基会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子 C．端粒学说认为端粒DNA在每次细胞分裂后都会缩短一截，最终导致正常基因受到损伤 D．自由基学说和端粒学说均能解释细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程【分析】衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢．【解答】解：A、衰老的细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积变小，但细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深，A错误；B、自由基学说认为自由基产生后，会攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，B正确；C、端粒学说认为端粒DNA序列在每次细胞分裂后都会缩短一截，在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常，C正确；D、细胞衰老的过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化，两种学说均能解释上述过程，D正确。故选：A。【点评】本题考查细胞衰老的主要特征，意在考查学生对基础知识的理解掌握，属于简单题。【例3】下列关于个体衰老和细胞衰老的叙述，正确的是（）A．个体衰老和细胞衰老是一致的 B．细胞的衰老表示生物体各种功能的衰退，是一种不正常的状态 C．老年人骨折后很难愈合，与老年人成骨细胞的衰老有一定的关系 D．在正常情况下，细胞不会因为分裂次数增多而加速衰老【分析】1、衰老细胞的特征：（1）细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深；（2）细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低；（3）细胞色素随着细胞衰老逐渐累积；（4）有些酶的活性降低；（5）呼吸速度减慢，新陈代谢减慢。2、对于单细胞生物而言，细胞衰老就是个体衰老；对于多细胞生物而言，细胞衰老和个体衰老不是一回事，个体衰老是细胞普遍衰老的结果。【解答】解：A、对于多细胞生物而言，个体衰老和细胞衰老不是一回事，A错误；B、细胞的衰老表示生物体各种功能的衰退，是一种正常的状态，B错误；C、老年人骨折后很难愈合，与老年人成骨细胞的衰老有一定的关系，C正确；D、在正常情况下，细胞会因为分裂次数增多而加速衰老，D错误。故选：C。【点评】本题考查细胞衰老的相关知识，要求考生识记衰老细胞的主要特征，掌握细胞衰老与个体衰老之间的关系，能结合所学的知识准确答题。【例4】生物的体细胞能够分裂的次数都是有限的，衰老、死亡是细胞正常的生命现象，为研究决定细胞衰老的是细胞核还是细胞质，你认为正确的实验方案应是（）A．去掉细胞核，观察单独的核、质存活情况 B．核移植，并进行动物克隆，观察克隆动物的生活年限 C．将完整的年轻和年老的细胞融合，观察重组细胞衰老的情况 D．交换年幼和年老细胞的细胞核，观察交换后细胞的衰老情况【分析】1、细胞核是遗传信息库，是遗传和代谢的控制中心。2、要研究决定细胞衰老的是细胞核还是质，可用将年轻和年老的细胞进行去核的细胞质与完整细胞的杂交融合实验来验证。【解答】解：要研究决定细胞衰老的是细胞核还是质，可设计以下实验方案：（1）将年轻的去核细胞质与年老的细胞杂交融合，观察年老细胞的分裂情况；（2）再将年老的去核细胞质与年轻的细胞杂交融合，观察年轻细胞的分裂情况。若（1）中融合后的细胞分裂活动增强，（2）中融合后的细胞分裂活动减弱，则说明决定性别衰老的是细胞质；若（1）和（2）中融合后的细胞分裂活动不变，则说明决定细胞衰老的是细胞核。故选：D。【点评】本题考查细胞核的结构和功能，要求考生识记细胞核的结构和功能；明确实验的目的，掌握探究实验的原则，能设计简单的实验方案来研究决定细胞衰老的是细胞核还是质。【例5】根据现有的细胞衰老理论，在延缓皮肤衰老方面切实可行的是（）A．防晒，减少紫外线伤害 B．减少营养物质摄入，抑制细胞分裂 C．减少运动，降低有氧代谢强度 D．口服多种酶，提高细胞代谢水平【分析】（1）自由基学说：生命活动中，细胞容易产生自由基，这些自由基具有强氧化性，可损伤细胞从而导致细胞的衰老。（2）端粒学说：随细胞分裂次数的增加，端粒DNA变短导致正常基因受损，致使细胞衰老。（3）其他假说：代谢废物积累学说、大分子交联学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说等。【解答】解：A、防晒，减少紫外线伤害皮肤，可以延缓皮肤衰老，A正确；B、减少营养物质摄入，抑制细胞分裂，可能会加速皮肤衰老，B错误；C、减少运动，降低有氧代谢强度，不能有效延缓皮肤衰老，C错误；D、酶的化学本质是蛋白质或RNA，口服多种酶，会通过消化道消化，起不到提高细胞代谢水平，D错误。故选：A。【点评】本题考知识点简单，考查细胞衰老的特征，只要考生识记相关知识点即可正确答题，属于考纲识记层次的考查。此类试题需要考生掌握牢固的基础知识。【例6】随着人均寿命的延长，我国的老年化人口逐渐增多。2015年，我国65岁及以上的人口占总人口的10.47%，已正式进入老龄化社会。下列有关叙述正确的是（）A．自由基能攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，导致细胞衰老 B．老年人体内的细胞都是衰老状态的细胞 C．老年人的皮肤上会长出“老年斑”主要与衰老细胞的细胞核体积变小，核膜内折，染色质收缩、染色加深有关 D．在正常情况下，细胞不会随着分裂次数的增加而衰老【分析】1、细胞衰老的特征：（1）水少：细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢速率减慢；（2）酶低：细胞内多种酶的活性降低；（3）色累：细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐累积，它们会妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能；（4）核大：细胞内呼吸速度减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；（5）透变：细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低。2、目前普遍认为导致细胞衰老的有两种学说：氧化损伤学说（自由基理论）和端粒钟学说。【解答】解：A、自由基会攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，致使细胞衰老，A正确；B、老年人体内的细胞不都处于衰老状态，如造血干细胞，B错误；C、老年人出现老年斑是由于细胞内的色素，随着细胞衰老而积累造成的，C错误；D、在正常情况下，细胞随着分裂次数的增加而衰老，D错误。故选：A。【点评】本题考查衰老细胞的特征，意在考查考生的识记能力和理解所学知识要点，把握知识间内在联系，形成知识网络结构的能力；能运用所学知识，准确判断问题的能力，属于考纲识记和理解层次的考查。课后自测课后自测1．下列关于人体成熟的红细胞衰老和凋亡的叙述，错误的是（

）A．细胞衰老时细胞核体积增大，染色加深，核膜内陷B．细胞衰老是因缺乏完善的修复，使遗传物质的“差错”积累所致C．细胞凋亡是细胞发育过程中的必然步骤，是由某种基因引发的D．细胞凋亡时会形成许多凋亡小体，可被邻近细胞吞噬、消化2．美国华盛顿大学的一个研究小组首次提取了人类肝脏干细胞。这种干细胞表现出分化多能性，并在动物模型实验中成功地修复了实验鼠的部分肝脏组织。科学家认为，它拥有治疗多种肝病的潜力。下列说法正确的是（

）A．肝脏干细胞可分化出部分肝脏组织细胞，是遗传物质改变的结果B．肝脏干细胞的细胞核具有发育成个体的潜能性C．肝脏干细胞的遗传信息与其他细胞不同D．肝脏组织细胞衰老的过程中，细胞核和细胞的体积都会减小3．下列关于衰老的相关叙述，错误的是(

)。A．多细胞生物个体衰老的过程，也是组成个体的细胞普遍衰老的过程B．细胞衰老受基因的控制，不利于个体的发育C．衰老细胞的水分减少，新陈代谢速率减慢，色素积累D．衰老细胞发生细胞萎缩，细胞核体积增大，细胞膜通透性改变4．肝脏在生理稳态过程中通过缓慢的增殖维持自我更新，但在受到一定程度的损伤后有很强的再生能力。研究表明，在将2/3的肝脏切除后，小鼠肝脏能在一周内恢复至原先的大小。下列相关叙述错误的是（

）A．在生理稳态过程中肝脏细胞衰老、死亡的速度和再生的速度相当B．肝脏受损伤后细胞周期比正常情况短，细胞增殖的速度快C．乙肝病毒侵染导致肝细胞坏死后一定会加快肝细胞的再生D．小鼠肝脏切除后的恢复过程中，部分肝细胞的物质运输效率降低5．下列关于细胞分裂、分化、衰老和凋亡的叙述，正确的是（

）A．个体发育过程中细胞的分裂、分化和凋亡对于生物体都是有积极意义的B．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同C．细胞分裂存在于个体发育整个生命过程中，细胞分化仅发生于胚胎发育阶段D．多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的6．下列关于细胞生命历程的描述，错误的是（）A．在细胞有丝分裂的过程中，DNA和染色体数量比为2∶1的时期是前期和中期B．衰老的细胞新陈代谢速率加快，是由于衰老的细胞内的大部分酶的活性增强C．细胞分化使多细胞生物体的细胞趋向专门化是因为遗传信息的执行情况不同D．在成熟的生物体中，某些被病原体感染的细胞的清除，是通过细胞凋亡完成的7．北大课题组设计并合成了一种新型抗衰老化合物——SSK1，SSK1本身不具有杀伤作用，当其进入衰老细胞，SSK1的β半乳糖苷键会迅速被β半乳糖苷酶（βgal）水解，释放具有杀伤性的毒性分子，诱导衰老细胞凋亡，从而使与多种衰老相关的功能退化都得到明显改善；当SSK1进入非衰老细胞却不会产生杀伤作用。据此下列推测错误的是（

）A．衰老细胞核体积增大，其代谢速率降低B．衰老细胞中βgal活性较非衰老细胞中低C．加速衰老细胞的凋亡能够抑制个体的衰老D．细胞衰老、凋亡对维持个体稳态有重要意义8．下列有关细胞生命历程及相关结构的叙述，正确的是（

）A．发菜细胞和蛙的红细胞在无丝分裂过程中都需要进行DNA复制B．细胞分裂间期，染色体复制需DNA聚合酶和RNA聚合酶等酶的参与C．哺乳动物成熟红细胞衰老后水分减少，代谢减慢，细胞核体积变大D．细胞的分裂、分化等生命活动均与由纤维素组成的细胞骨架密切相关9．动物细胞的凋亡过程包括3个阶段。下列叙述错误的是（）阶段主要变化第1阶段细胞之间的接触消失、染色质固缩第2阶段染色质断裂、细胞出芽形成许多凋亡小体第3阶段凋亡小体被邻近细胞吞噬、消化A．染色质的固缩、断裂是一个编程性的过程B．凋亡小体的形成体现了质膜具有一定的流动性C．细胞间接触消失和第3阶段的变化对邻近细胞有利D．植物细胞凋亡过程中的主要变化和动物细胞相同10．P53蛋白是由核基因控制合成的一种能与DNA特异性结合的蛋白质。该蛋白可以阻止损伤的DNA复制，促使DNA自我修复，若修复失败则引起细胞凋亡。据此推测下列叙述错误的是（

）A．DNA损伤可引起细胞凋亡B．若细胞中P53蛋白不能合成，细胞将不能分裂C．P53蛋白在细胞质中合成，可在细胞核内发挥作用D．DNA修复失败后细胞自动死亡，这对生物体是有利的11．研究发现，线虫在生殖成熟期，一种基因关闭会开启衰老进程。下列相关叙述正确的是（

）A．线虫衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程B．细胞衰老是细胞的结构和功能发生改变，与基因表达无关C．细胞衰老的特征有很多，包括色素积累、细胞核体积减小D．线虫细胞衰老意味着线虫体细胞脱离正常的生命历程12．细胞焦亡是细胞被病原体感染而发生的程序性死亡。细胞感知来自细菌、病毒等信号的刺激，蛋白酶E被激活，剪切焦孔素D，产生N末端的氨基肽段和C末端的羧基肽段，其N末端会引起细胞膜溶解，释放大量炎性细胞因子，快速启动机体天然免疫。下列说法错误的是（

）A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的B．焦孔素D本质是蛋白质，激活蛋白酶E能将其水解成氨基酸C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化13．下列关于细胞凋亡的叙述,错误的是

（

）A．细胞凋亡受细胞自身基因调控B．细胞坏死不属于细胞凋亡C．胚胎发育过程中没有细胞凋亡D．被病原体感染的细胞的清除可通过细胞凋亡完成14．人类基因组中8%的DNA由于高度螺旋化不易测序，曾被科学家认定是“垃圾DNA”。但随着测序手段的提升，发现这些片段与衰老、癌变、分化等的调控密切相关。下列叙述错误的是（

）A．细胞衰老的特征在遗传物质方面有染色质收缩、染色加深等B．最初科学家认定8%片段为“垃圾DNA”的依据是其高度螺旋化，难以转录C．细胞癌变很可能是由8%片段中某些基因突变产生原癌基因和抑癌基因导致D．8%片段中存在的某些调控序列可能使不同细胞基因的表达存在差异15．果蝇常常在腐烂的水果中生长和繁殖，果蝇的受精卵经过完全变态发育为成虫，过程如下图所示。相关叙述正确的是（）A．图中受精卵是发生了分化但具有全能性的细胞B．受精卵发育成成虫过程存在细胞分裂和分化，不存在细胞衰老C．蛹和成虫体内细胞中核酸种类相同，蛋白质种类不相同D．成虫细胞发生剧烈的细胞自噬，可能诱导细胞发生凋亡