第4章 第3节 细胞凋亡是编程性死亡-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修1创新导学案word（浙科版2019）

第三节　细胞凋亡是编程性死亡 学习目标 核心素养 1.理解细胞衰老是细胞生命活动的必然规律。 2.概述细胞衰老的特征及原因。 3.概述细胞凋亡的表现及实例。 4.阐明细胞衰老和细胞凋亡与人体健康的关系。 1.生命观念：运用结构与功能观，理解细胞衰老的实质和特点；运用稳态与平衡观，解释细胞凋亡是自然的生理现象。 2.科学思维：通过归纳与概括，总结细胞衰老、凋亡的特征。 知识点一　衰老细胞的结构和代谢产生异常 1．衰老的概念：衰老又称老化，通常指生物个体发育成熟后，随着年龄的增加，机能减退，内环境稳定性下降，趋向死亡的不可逆的现象。 2．生物体内的细胞不断地被更替 (1)细胞的衰老是一种正常(填“正常”或“不正常”)的现象。 (2)人体不同的组织细胞寿命不相同(填“相同”或“不相同”)。 (3)个体的衰老和细胞的衰老不是(填“是”或“不是”)同步的。 3．衰老细胞的特征 细胞衰老的过程中，细胞的形态、结构、生理和生化等方面均发生变化，各种结构及功能总体上呈衰退变化，具体表现为： (1)膜脂氧化导致细胞膜流动性降低。 (2)细胞质色素积累、空泡形成。 (3)细胞核体积增大，染色加深，核膜内陷，染色质凝聚、碎裂、溶解。 (4)DNA的功能受抑制，RNA含量降低。 (5)蛋白质合成下降，酶的活性降低。 (6)线粒体的数量随年龄增大而减少，体积随年龄增大而变大。 (7)呼吸变慢等。 4．细胞衰老的原因 细胞衰老是各种细胞成分受到内、外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使遗传物质的“差错”积累所致。 (1)DNA分子中某些片段的长度，与细胞增殖次数密切相关的“端粒DNA”长度。 (2)与衰老相关基因的活化。 (3)细胞代谢产物积累。如哺乳动物脂褐质的沉积。 (4)化学性质活泼的自由基攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤。 (5)随着年龄的增加，机体自我修复能力下降，导致遗传物质发生改变时不能完全修复，“错误”累积等导致细胞的衰老等。 问题思考 1　老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？ 提示：老年人体内仍会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子，造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老形成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。 2　细胞衰老可以避免吗？细胞衰老对生物体的生长和发育有利吗？ 提示：不可以避免；有利于机体的更新。 [例1]　下列叙述中，不符合细胞衰老过程发生的变化是(　) A．许多种酶的活性降低 B．线粒体体积减小 C．呼吸作用变慢 D．细胞核体积变大 解题分析　细胞衰老的过程中，许多种酶的活性降低、呼吸变慢等，A、C不符合题意；衰老细胞在形态结构上发生许多变化，随着年龄的增大，线粒体的数量减少，线粒体的体积增大，细胞核体积增大，B符合题意，D不符合题意。 答案　B [例2]　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长出“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．细胞膜的通透性改变不会导致细胞物质运输功能降低 解题分析　成骨细胞能进行分裂、分化，与骨骼的愈合有关，老年人骨折后愈合慢，与成骨细胞的衰老有关，A正确；细胞色素随着细胞衰老逐渐累积，形成老年斑，B正确；老年人头发变白的直接原因是头发基部细胞内酪氨酸酶的活性降低，导致黑色素的合成减少，C正确；细胞衰老时，细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低，D错误。 答案　D 技法提升 1．造成人体个体水平衰老各种表现的原因 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，体积减小 头发变白 细胞内的酪氨酸酶活性降低 老年斑 细胞内色素(脂褐质)的累积 无力 细胞内呼吸速率减慢 吸收能力下降 细胞膜通透性功能改变 2.细胞衰老特征的记忆口诀 (1)形态变化：两大——细胞核体积变大、线粒体体积变大； 一小——细胞体积变小； 一陷——核膜内陷； 一深——细胞核染色加深。 (2)物质变化：四少——RNA含量减少、蛋白质合成减少、线粒体减少、含水量减少； 一多——细胞内色素积累增多。 (3)功能变化：两低——膜流动性降低和有些酶的活性降低； 一慢——呼吸变慢。 知识点二　衰老细胞的死亡受基因的调控 1．细胞凋亡的概念 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。这种严格受基因调控的死亡，属于正常的生理性变化，不同于病变或伤害导致的病理性死亡。 2．细胞凋亡的表现 (1)染色质聚集、分块、位于核膜上。 (2)胞质凝缩。 (3)DNA被有规律地降解为大小不同的片段，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色质，可被邻近细胞吞噬、消化。 (4)细胞凋亡因始终有膜封闭，没有内含物释放，故不会引起炎症。 3．细胞凋亡的实例 (1)蝌蚪的尾和鳃的消失。 (2)人胚胎期多余神经细胞的死亡。 (3)植物胚柄的退化。 (4)单性植物中花器官的退化。 (5)植物体内通气组织的形成等。 4．细胞凋亡的意义 (1)清除无用的或多余的细胞，人脑的发育过程中有95%的细胞死亡。 (2)除去不再起作用的细胞。如蝌蚪变态时的尾部细胞死亡；哺乳动物子宫内膜上皮细胞在月经期死亡。 (3)除去发育不正常的细胞。如脊椎动物视觉系统的发育，没有形成正确神经元连接的神经元被清除掉。 (4)除去一些有害细胞，胸腺细胞在离开胸腺之前被诱导死亡。 总之，细胞凋亡是维持组织机能和形态必需的、有积极意义的。 问题思考 细胞凋亡和病变伤害导致的细胞死亡相同吗？ 提示：不同。细胞凋亡是编程性细胞死亡，是一种正常的生理过程，对生物的正常发育、机体稳定状态的维持等都有重要作用。病变伤害导致的细胞死亡是细胞非正常死亡，对生物是有害的。 [例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植物胚发育过程中胚柄的退化　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．①② B．②④ C．①③ D．③④ 答案　C [例4]　细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如图所示，下列有关叙述不正确的是(　) A．细胞凋亡是由基因控制的，对生物个体的生长发育具有重要作用 B．细胞坏死最终表现为细胞膜破坏，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 解题分析　细胞凋亡是由基因控制的，对生物个体的生长发育具有积极的意义，A正确；由题图可知，细胞坏死最终表现为细胞膜破坏，胞浆外溢而死亡，B正确；吞噬细胞吞噬凋亡小体后要利用溶酶体内的酶将其分解，C正确；被病原体感染的细胞的清除属于细胞凋亡，D错误。 答案　D 题后归纳 细胞的衰老、凋亡、病理性死亡与癌变的比较 项目 细胞衰老 细胞凋亡 细胞癌变 细胞病理性死亡 与基因的关系 受基因控制 受基因控制 受突变基因控制 不受基因控制 细胞核的变化 核体积增大，染色加深，核膜内陷 DNA被降解成片段；核断裂 核形态不一，可出现巨核、双核、多核 — 影响因素 受内外环境的影响 严格受基因调控 物理、化学和生物致癌因子 电、热、冷、机械等不利因素影响 课堂小结 笔记空间　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.儿童早衰症是遗传病，患者(儿童)貌像老人，器官亦很快衰退，造成生理机能下降，大多患儿只能活到7至20岁。早衰症的病因是(　) A．细胞不再进行分裂 B．细胞分化速度降低 C．细胞衰老速度过快 D．细胞新陈代谢速度过慢 答案　C 2．下图所示为细胞凋亡过程，其中①②③表示过程，甲、乙、丙表示凋亡过程中的相关阶段，Ⅰ表示相关结构。下列叙述错误的是(　) A．①过程中发生了染色质聚集、分块 B．结构Ⅰ是通过细胞出芽的方式形成的 C．凋亡小体的存在会引起炎症反应 D．上图中的系列变化是严格受基因调控的 答案　C 解析　凋亡小体的内含物不会释放，不会引起炎症反应，C错误。 3．凋亡素是人体内固有的天然蛋白，将凋亡素注入癌症患者体内，凋亡癌细胞，控制肿瘤；将凋亡素注入发育正常的蝌蚪体内，能加速尾部的消失。下列说法正确的是(　) A．凋亡素能加快癌细胞的分裂和分化 B．凋亡素能激活细胞死亡基因可特异性杀死癌细胞 C．蝌蚪尾部的自溶现象是细胞正常凋亡的具体体现 D．蝌蚪发育过程中凋亡素能使其细胞的产生和凋亡始终保持动态平衡 答案　C 解析　凋亡素能凋亡癌细胞，控制肿瘤，并不能加速其分裂和分化，A错误；凋亡素能凋亡癌细胞，也能加速蝌蚪尾部细胞的凋亡，说明凋亡素没有特异性，B错误；蝌蚪尾部的自溶是细胞的正常凋亡，C正确；凋亡素能加速细胞凋亡，但不能调控细胞的产生，故不能使细胞的产生和凋亡保持动态平衡，D错误。 4．下面为细胞的生命历程图，其中甲～辛表示相关生理过程。思考回答： (1)据图可知，甲指____，乙指____。 (2)丙过程发生了细胞癌变，癌细胞最重要的特点是____，另外癌细胞的代谢旺盛，合成代谢____分解代谢。 (3)丁指细胞凋亡，凋亡小体因始终有____封闭，没有内容物释放，____(填“会”或“不会”)引起炎症。 (4)己指细胞衰老，衰老细胞内蛋白质含量____，____体积变大。 答案　(1)细胞分裂　细胞分化 (2)无限增殖　大于 (3)膜　不会 (4)减少　线粒体和细胞核 知识点一　衰老细胞的结构和代谢产生异常 1．关于人体衰老与细胞衰老关系的叙述，正确的是(　) A．正在衰老的个体，体内没有幼嫩的细胞 B．处于青春期的年轻人，体内没有衰老的细胞 C．总体上看，衰老的个体内，细胞普遍衰老 D．对于单细胞生物来说，个体的衰老不同于细胞衰老 答案　C 解析　正在衰老的个体，体内仍有新产生的幼嫩细胞，A错误；年轻人体内也有衰老的细胞，B错误；单细胞生物只有一个细胞，个体衰老就是细胞衰老，D错误；衰老的个体内，细胞普遍处于衰老状态，C正确。 2．维生素E在身体内具有良好的抗氧化性，可防止脂肪化合物、维生素C等物质的氧化作用，可有效抑制细胞脂褐素的增加，这表明维生素E在美容保健上可以用于(　) A．促进细胞的分裂 B．促进细胞的分化 C．抑制细胞的死亡 D．抑制细胞的衰老 答案　D 3．下列不属于衰老细胞特征的是(　) A．细胞膜流动性下降 B．染色质凝集、碎裂、溶解 C．细胞体积增大，RNA含量增加 D．线粒体数量减少，体积增大 答案　C 解析　衰老细胞含水量减少，体积减小，RNA含量降低。 4．下列不属于造成细胞衰老的因素的是(　) A．“端粒DNA”变短 B．相关基因选择性发挥作用 C．代谢废物不能及时排出 D．原癌基因发生改变 答案　D 解析　原癌基因改变是细胞癌变的原因。 5．下列关于衰老细胞中DNA的叙述错误的是(　) A．自由基会攻击细胞的DNA，造成损伤 B．DNA的修复能力随细胞衰老而下降 C．DNA“差错”的累积是造成细胞衰老的原因之一 D．DNA失去其功能 答案　D 解析　衰老细胞中相关基因活化，说明DNA没有失去其功能。 知识点二　衰老细胞的死亡受基因的调控 6．引起细胞凋亡的原因是(　) A．细胞寿终正寝 B．细胞中毒死亡 C．细胞代谢降低 D．由某些基因决定的程序性调控 答案　D 7．人胚胎发育过程中会产生过量的神经细胞，只有接受了足够量神经生长因子的神经细胞才能生存，其他的则发生了细胞凋亡。下列叙述错误的是(　) A．神经细胞凋亡过程中通常会引起炎症 B．神经细胞凋亡受到生长因子的影响 C．神经细胞凋亡受到细胞自身基因的调控 D．神经细胞凋亡与机体死亡并非同步 答案　A 解析　细胞凋亡过程中通常不会引起炎症，A错误；根据题意，人胚胎产生的过量神经细胞，只有接受了足够量神经生长因子才能生存，否则会凋亡，所以神经细胞凋亡受到生长因子的影响，B正确；神经细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，C正确；神经细胞凋亡与机体死亡并不同步，D正确。 8．下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述，错误的是(　) A．细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱 B．细胞凋亡只发生于胚胎发育过程中 C．衰老细胞可通过细胞凋亡消除 D．癌细胞粘连蛋白减少 答案　B 解析　细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱，A正确；细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B错误；细胞癌变后，细胞膜上的粘连蛋白减少，细胞间黏着性降低，D正确。 9．下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析，不正确的是(　) A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能 B．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因有选择性地发挥作用 C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程 D．凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用 答案　C 解析　①是凋亡诱导因子与膜受体发生特异性结合，表明细胞凋亡具有特异性，体现了生物膜的信息传递功能，A正确；细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，是基因选择性发挥作用的结果，B正确；细胞被吞噬前，经过基因的调控，已经主动死亡，所以②过程不能证明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程，C错误；凋亡相关基因是机体本来就有的，只是在特定时期才会发挥作用，D正确。 10．如图为人体某细胞所经历的生长发育各个阶段示意图，图中①～⑦为不同的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述正确的是(　) A．衰老的细胞中所有酶的活性都降低 B．若⑤中每个细胞含2n条染色体，则每个细胞中的DNA多于2n个 C．成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始发挥作用 D．经过b过程，⑤⑥⑦的细胞核中所含的基因出现差异 答案　B 解析　衰老细胞中大多数酶的活性降低，A错误；若⑤中每个细胞中含2n个染色体，则其核DNA为2n个，又因为线粒体中含少量DNA，所以⑤中每个细胞中的DNA多于2n个，B正确；人体成熟红细胞中没有基因，C错误；b过程为细胞分化，⑤⑥⑦的细胞核中所含的基因相同，D错误。 11．科学家为了探究影响细胞衰老的因素，进行了如下实验。 实验Ⅰ：分别在相同的条件下，体外培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如表所示： 细胞来源 胎儿 中年人 老年人 增殖代数 50 20 2～4 实验Ⅱ：分别将鼠、鸡、人和龟的体细胞在体外培养，结果如图所示： 实验Ⅲ：将年轻细胞的细胞核移植到去核的年老细胞中，在体外培养重组细胞，结果重组细胞分裂活动增强；将年老细胞的细胞核移植到去核的年轻细胞中，在相同条件下培养重组细胞，结果重组细胞分裂活动减弱。 (1)实验Ⅰ说明随着生物体年龄的增长，细胞分裂能力____。 (2)实验Ⅱ说明___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)实验Ⅲ说明__________________________________________________________。 (4)根据上述实验可知影响细胞衰老的因素有________等。 答案　(1)减弱 (2)细胞分裂次数与物种特异性有关，一般寿命越长的物种体细胞分裂的次数越多 (3)细胞核是决定细胞衰老的重要因素 (4)生物的年龄、物种和细胞核 解析　从实验Ⅰ可以看出，随着生物体年龄增长，细胞增殖代数减少，即细胞分裂能力减弱；实验Ⅱ中生物物种不同，细胞分裂能力不同，且物种寿命越长，其体细胞分裂次数越多；实验Ⅲ中年轻细胞的细胞核与去核的年老细胞融合所得重组细胞分裂活动增强，而年老细胞的细胞核与去核的年轻细胞融合所得重组细胞分裂活动减弱，说明细胞核是决定细胞衰老的重要因素。根据实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，影响细胞衰老的因素有生物的年龄、物种和细胞核等。 12．2002年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。请完成下面的问题： (1)细胞凋亡是由____引发的，是细胞____中的必然步骤。控制细胞凋亡的遗传物质主要位于____。 (2)人的胚胎发育初期是有尾的，但在胚胎发育过程中失去尾，这是由于__________________________。 (3)细胞凋亡的重要意义是________________________。 (4)如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，人就会患病，如癌症、艾滋病等。请你对未来癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。___________________________　______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)某种基因　发育　染色体(或细胞核) (2)受基因的调控，尾部的细胞自动死亡 (3)维持组织机能和形态所必需的 (4)根据“细胞凋亡是由某种基因引发”的理论，首先找到与细胞凋亡相关的所有调控基因。然后，诱导这些基因在癌细胞、艾滋病病毒感染的细胞中表达就可以让癌细胞等加速自杀死亡，从而达到治疗癌症等的目的 解析　(4)提示：可通过启动控制细胞凋亡的基因来诱导细胞凋亡治疗癌症等。 学科网（北京）股份有限公司 $$