2024年高中生物新教材同步必修第一册 第6章 第3节　细胞的衰老和死亡

第3节细胞的衰老和死亡[学习目标]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。一、细胞衰老1．细胞衰老的特征(1)衰老细胞的代谢的变化(2)衰老细胞的细胞核的变化轻巧记忆细胞衰老特征记忆口诀一大：细胞核体积变大，染色质收缩，染色加深。一小：细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。一多：细胞内色素逐渐积累增多。三低：细胞膜的物质运输功能降低，多种酶的活性降低，新陈代谢速率降低。2．细胞衰老的原因(1)自由基学说①自由基本质：异常活泼的带电分子或基团。②自由基来源eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(氧化反应中产生,辐射以及有害物质入侵))③作用机理eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(攻击磷脂分子，损伤生物膜,攻击DNA，可能引起基因突变,攻击蛋白质，使蛋白质活性下降))eq\a\vs4\al\co1(攻击和破坏细,胞内各种执行,正常功能的生,物分子)(2)端粒学说①端粒本质：DNA—蛋白质复合体。②端粒位置：染色体的两端。③作用机理：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。3．细胞衰老与个体衰老的关系(1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。(2)多细胞生物①细胞的衰老和死亡不等于个体的衰老和死亡。②两者之间的联系：个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。4．年龄因素与细胞衰老的关系1实验eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合，结果细胞不分裂,将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合，结果细胞分裂旺盛))该实验说明细胞核可以影响细胞的分裂。(2)细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。判断正误(1)细胞衰老时，所有酶的活性都降低()(2)衰老细胞的细胞核体积减小，细胞体积增大，染色质收缩，染色加深()(3)同一种体细胞端粒长度与其有丝分裂能力呈正相关()(4)自由基只有攻击蛋白质才会导致细胞衰老()答案(1)×(2)×(3)√(4)×解析(1)衰老细胞内大多数酶的活性都降低，但并不是所有酶的活性都降低，如与衰老、凋亡有关的酶活性提高。(2)衰老细胞的细胞核体积增大，细胞体积变小，染色质收缩，染色加深。(4)自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的DNA、蛋白质等生物分子，致使细胞衰老。任务一：分析细胞衰老的特征“少小离家老大回，乡音无改鬓毛衰。”与年轻人相比，老年人有许多衰老的特征。例如，头发变白、出现“老年斑”、满脸皱纹、头发稀疏、浑身乏力、行动迟缓等。请结合细胞衰老的特征进行分析回答：表现原因满脸皱纹皮肤细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小出现“老年斑”皮肤细胞中色素积累浑身乏力、行动迟缓老年人细胞中与呼吸有关的酶活性降低，代谢缓慢头发变白由于毛囊中的黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少吸收能力下降细胞膜通透性改变，物质运输功能降低1．(2023·河南新乡高一期末)细胞衰老过程中，细胞内的生理状态和化学反应会发生复杂的变化。下列有关叙述错误的是()A．细胞衰老最终表现为细胞的形态、结构和生理功能发生变化B．衰老的细胞内色素积累，妨碍细胞内物质的交流和传递C．衰老的细胞中多种酶活性降低，新陈代谢速率减慢D．细胞衰老发生在老年人体内，不发生在成年人体内答案D解析细胞衰老普遍发生在生物体发育的各个阶段，D错误。2．异常活泼的带电分子或基团称为自由基。如图是自由基学说示意图，下列有关叙述正确的是()A．②①过程引起的作用效果有利于延缓细胞衰老B．若③过程使黑色素细胞的酪氨酸酶活性降低，会引起白化病C．若③过程使细胞膜上葡萄糖的载体受损，葡萄糖将自由进出细胞D．④过程可能导致生物体的性状发生改变答案D解析图中自由基可以攻击磷脂分子产生更多的自由基，并对细胞膜造成损伤，即②①过程引起的作用效果容易导致细胞衰老，A错误；若③过程使黑色素细胞的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，会引起头发变白，B错误；若③过程使细胞膜上葡萄糖的载体受损，葡萄糖将无法进出细胞，C错误；④过程可导致基因突变，可能引起生物体性状的改变，D正确。二、细胞的死亡1．细胞死亡：包括凋亡和坏死等方式。2．细胞凋亡(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。(2)类型eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(个体发育中细胞的程序性死亡,成熟生物体中细胞的自然更新,被病原体感染的细胞的清除))3．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，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。4．细胞自噬(1)概念：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。(2)意义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，从而维持细胞内部环境的稳定。③有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。判断正误(1)细胞凋亡受基因控制，细胞衰老不受基因控制()(2)被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除()(3)细胞死亡都是主动进行的，对生物体是有利的()答案(1)×(2)√(3)×解析(1)细胞衰老和细胞凋亡都是由基因控制的，是正常的生命现象。(3)细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死，其中细胞坏死是在种种不利因素影响下产生的，不是主动进行的，且对生物体是不利的。任务二：分析细胞凋亡1．分析细胞凋亡的原因资料：脊椎动物神经系统在胚胎发育过程中，会产生过量神经细胞，与神经细胞接触的靶细胞分泌出有限的存活因子。只有竞争得到足够的存活因子，神经细胞才存活。最终合适数量的神经细胞与靶细胞建立连接。(1)请结合资料分析：为什么有的神经细胞会死亡？提示脊椎动物神经系统在胚胎发育过程中会产生过量的神经细胞，一些神经细胞如果获得的存活因子不足，就会走向死亡，也就是说，细胞的凋亡其实是在细胞内部的信号分子精确调控下发生的。(2)同样是血细胞，白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细胞快得多。细胞凋亡的速率与它们的功能有关系吗？请结合这一事例说明细胞凋亡的生物学意义。提示细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行，而且在维持生物体内部环境的稳定、抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。2．分别阐述细胞坏死和细胞凋亡过程中的变化。提示(1)细胞坏死：①细胞肿胀；②出现细胞器变性、肿大等现象；③最终细胞破裂，释放出细胞内容物，还会引发炎症。(2)细胞凋亡：①细胞会出现染色质收缩，染色体聚集分块的现象；②细胞核断裂，细胞开始形成一个个的凋亡小体；③凋亡小体最终会被吞噬细胞吞噬清除。1．“三看法”判断细胞凋亡与细胞坏死(1)从“方式”看eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主动结束生命活动⇒细胞凋亡,被动结束生命活动⇒细胞坏死))(2)从“机制”看eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(受“基因控制”的程序性死亡⇒细胞凋亡,由不利因素诱发，不受基因控制⇒细胞坏死))(3)从“结果”看eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(对生物体是有利的⇒细胞凋亡,对生物体是有害的⇒细胞坏死))2．细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别项目细胞衰老细胞凋亡细胞坏死实质内因和外因共同作用的结果受到由遗传机制决定的程序性调控受电、热、冷、机械等不利因素影响，与基因无关形态变化细胞萎缩，细胞膜皱缩多为单个细胞，形成凋亡小体，细胞膜内陷外形呈不规则变化，细胞膜破裂意义①生物体的绝大多数细胞都经历未分化—分化—衰老—死亡的过程；②细胞衰老是时刻都在发生的①清除多余、无用的细胞；②清除完成正常使命的衰老细胞；③清除体内的有害细胞；④维持器官和组织中细胞数目的相对稳定对周围细胞造成伤害，引发炎症对机体的影响对机体有利对机体有利对机体有害3．下列不属于细胞凋亡现象的是()①霜冻导致香蕉植株死亡②蝌蚪发育成为青蛙过程中尾部消失③寄主细胞因病毒的增殖释放而死亡④花瓣的自然凋落A．①②B．②④C．①③D．③④答案C4．(2023·山东省实验中学高一期末)细胞自噬是真核细胞内普遍存在的一种自稳机制，细胞通过自噬使细胞内错误折叠的蛋白质或衰老的细胞器等可以被降解并回收利用，饥饿能加快细胞自噬。如图是细胞自噬部分过程，下列有关说法错误的是()A．自噬体与溶酶体的融合说明生物膜有相似的物质基础和结构基础B．由图可知，自噬体有4层磷脂分子C．自身物质或结构经细胞自噬的降解产物可作为细胞呼吸过程的原料D．残余体排出细胞膜外不需要消耗能量答案D解析由图可知，自噬体有2层膜结构，每层生物膜含有1层磷脂双分子层，即自噬体有4层磷脂分子，B正确；分析题意可知，细胞能在饥饿状态下通过细胞自噬而生存下来，可见细胞自噬的产物可为其提供能量，其机理是将自身物质或结构降解后作为细胞呼吸(新陈代谢)过程的原料，C正确；残余体通过胞吐方式排出细胞，不需要载体蛋白参与，但会消耗能量，D错误。题组一细胞衰老1．李白有诗云：“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”。从细胞角度分析，这个过程中不会出现的变化是()A．细胞内水分增加 B．细胞体积变小C．酶的活性降低 D．细胞呼吸速率减慢答案A2．细胞衰老最终表现为细胞的形态、结构和功能的变化，下列叙述错误的是()A．成骨细胞的衰老会导致老年人骨折后愈合慢B．皮肤细胞内色素积累，会导致皮肤上出现“老年斑”C．老年人头发变白是黑色素合成有关酶活性下降所致D．衰老细胞的膜通透性改变，导致物质运输功能提高答案D解析衰老细胞的细胞膜通透性改变，使其物质运输功能降低，D错误。3．端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上。下列叙述正确的是()A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒B．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长C．端粒酶的基本单位是氨基酸D．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA答案D解析端粒是真核生物每条染色体两端的一种特殊结构，大肠杆菌没有染色体，没有端粒，A错误；正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变短，B错误；端粒酶由RNA和蛋白质组成，基本单位是氨基酸和核糖核苷酸，C错误。4．(2023·河北秦皇岛高一检测)在人体生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，很容易产生异常活泼的带电分子或基团。自由基攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子，致使细胞衰老。下列有关说法不正确的是()A．若攻击细胞膜上的受体分子，可能会影响细胞间信息交流B．自由基攻击DNA分子时，可能会引起基因突变C．若攻击磷脂分子，可能影响葡萄糖进入线粒体氧化分解D．人体细胞若能及时清除自由基，可能延缓细胞衰老答案C解析葡萄糖在细胞质基质中氧化分解形成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体氧化分解，C错误。题组二细胞的死亡5．下列不属于细胞凋亡的是()A．蝌蚪在个体发育过程中尾消失B．人体发育过程中尾的消失C．人体手在发育过程中指间细胞的消失D．某人部分脑细胞由于缺氧而死亡答案D6．细胞凋亡和细胞坏死的本质区别是()A．细胞坏死维持细胞数量平衡B．受到病毒感染引发的细胞膜破裂C．细胞的凋亡可能使动物致病D．细胞凋亡受到由遗传机制决定的程序性调控答案D7.溶酶体参与了细胞的吞噬作用和自噬作用，作用途径如图所示。下列说法正确的是()A．具有吞噬作用的细胞才具有自噬作用B．清除衰老、损伤的细胞和细胞器是通过自噬作用完成的C．溶酶体膜破裂释放出的各种水解酶在细胞质基质中活性不变D．营养物质缺乏时，细胞可通过加强自噬作用降解非必需物质以维持基本生存答案D解析自噬作用可以发生在多种细胞中，吞噬作用只能发生在具有吞噬作用的细胞中，A错误；清除衰老、损伤的细胞通过吞噬作用完成，B错误；细胞质基质中的pH与溶酶体中的不同，酶的活性需要适宜的pH，溶酶体中的酶到了细胞质基质中活性会下降，C错误；降解非必需物质并重新回收利用，可以维持细胞在营养缺乏状态下的生命活动，D正确。8.如图是某动物神经细胞的衰老和凋亡示意图。下列说法错误的是()A．神经细胞凋亡由基因控制B．神经细胞凋亡时有基因的选择性表达C．衰老神经细胞体积增大，染色质收缩D．某个神经细胞衰老并不意味着动物个体衰老答案C解析衰老细胞的体积变小，细胞核的体积变大，染色质收缩，C项错误。9．任何生物的正常体细胞能够分裂的次数是有限的，衰老、凋亡是细胞正常的生命现象。为研究是细胞核还是细胞质决定了细胞衰老的表达，下列实验方案中正确的是()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，观察杂种细胞衰老的表达D．分离出年轻的和年老的细胞核，分别移植于去核的年老的和年轻的细胞质中答案D10．(2023·江苏南京高一期末)下列有关细胞衰老、凋亡和坏死的叙述，正确的有几项()①清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象②衰老细胞的体积变小，使其相对表面积变大，物质运输效率提高③细胞凋亡是由于所有酶活性下降，代谢受损而引起的④细胞坏死对于多细胞生物体维持内部环境的稳定起关键作用⑤脊椎动物的神经系统在发育过程中存在细胞凋亡现象A．0B．1C．2D．3答案B解析清除被病原体感染细胞的过程中存在细胞凋亡现象，①错误；衰老细胞的细胞膜通透性改变，物质运输效率会下降，②错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡的过程，其内部分酶活性提高，③错误；细胞凋亡对于多细胞生物体维持内部环境的稳定起关键作用，而细胞坏死是由外界不利因素引起的，对生物体是不利的，④错误。11．巨自噬和分子伴侣自噬是细胞自噬的两种方式。其中分子伴侣自噬需要细胞内的分子伴侣识别含有特定氨基酸序列的目标蛋白并形成复合物进而被溶酶体膜上相应受体结合，进入溶酶体被降解。据图分析，下列说法不正确的是()A．细胞自噬是由基因所决定的细胞自动结束生命的一种方式，必将引起细胞凋亡B．巨自噬能清除受损、衰老的细胞器，也能为营养缺乏的细胞提供物质和能量C．分子伴侣自噬可通过调节某些蛋白质的含量来影响细胞的代谢，具有特异性D．目标蛋白进入溶酶体的过程体现了生物膜具有信息传递和控制物质进出的功能答案A解析细胞通过细胞自噬可将受损或功能退化的结构、感染的微生物和毒素等，通过溶酶体降解后再利用，有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡，A错误。12．秀丽隐杆线虫是多细胞真核生物，其整个身体呈透明状，易于观察个体的发育过程。秀丽隐杆线虫的成虫总共有959个体细胞，在发育成熟过程中有131个细胞将通过细胞凋亡的方式被去除，因此其常被用于细胞凋亡的研究。下列叙述错误的是()A．秀丽隐杆线虫的细胞衰老和成虫个体的衰老不是同步的B．秀丽隐杆线虫的细胞凋亡是由特定基因调控的C．秀丽隐杆线虫体内细胞凋亡的同时也可能产生新细胞D．秀丽隐杆线虫的生长过程中不会发生细胞坏死答案D解析秀丽隐杆线虫是多细胞真核生物，其细胞衰老和个体衰老不是同步的，A正确；细胞凋亡都是由特定基因调控的，属于基因控制的程序性死亡，B正确；细胞凋亡和细胞增殖并不矛盾，秀丽隐杆线虫体内细胞凋亡的同时也可能产生新细胞，C正确；如果受到外界不利因素的影响，则秀丽隐杆线虫的生长过程中可能会发生细胞坏死，D错误。13．在细胞生长和分裂的活跃期，线粒体通过中间分裂产生两个子线粒体。当线粒体出现损伤(如Ca2＋和活性氢自由基ROS增加)时，线粒体会通过外围分裂产生大小不一的子线粒体，其中较小的子线粒体不包含复制型DNA(mtDNA)，最终被自噬体吞噬，即线粒体自噬，而较大的子线粒体得以保全。下列叙述正确的是()A．外围分裂可以增强高ROS和高Ca2＋对线粒体的损伤B．线粒体分裂产生的子线粒体中不都含有mtDNAC．线粒体自噬会导致线粒体数量减少，细胞代谢减慢D．中间分裂和外围分裂均需溶酶体参与答案B解析当线粒体出现损伤(如Ca2＋和活性氧自由基ROS增加)时，线粒体会通过外围分裂产生大小不一的子线粒体，其中较小的子线粒体不包含复制型DNA(mtDNA)，最终被自噬体吞噬，即线粒体自噬，由此可知，外围分裂可以降低高ROS和高Ca2＋对线粒体的损伤，A错误；中间分裂可增加线粒体的数量，外围分裂可产生大小两个线粒体，小的线粒体发生自噬，大的线粒体仍然存在，不改变线粒体的数量，C错误；中间分裂不需要溶酶体参与，但是外围分裂产生的较小的子线粒体最终被自噬体吞噬，需要溶酶体参与，D错误。14．线粒体不仅是细胞的能量工厂，也在细胞凋亡的调控中起重要作用，如图所示。请据图分析回答下列问题：(1)线粒体中的细胞色素c嵌入在________________________________________，参与有氧呼吸第________阶段的化学反应。(2)当紫外线、DNA损伤、化学因素等导致细胞损伤时，线粒体外膜的通透性发生改变，细