6.3 细胞衰老和死亡 课件 2025-2026学年 人教版 高一生物 必修1

第3节 细胞的衰老和死亡 问题探讨 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。 白头发生成的直接原因是毛囊细胞合成黑色素的功能下降。 毛囊细胞衰老 酪氨酸酶活性降低 黑色素合成少 有 有 个体衰老是细胞普遍衰老的结果 讨论 1.老年人白头发的形成与毛囊细胞的衰老有怎样的关系？ 2.老年人体内有没有幼嫩的细胞？ 年轻人的体内有没有衰老的细胞？ 3.细胞衰老与个体衰老有什么关系？ 想：(1)细胞为什么会衰老？ (2)细胞衰老后，有什么特征？ (3)细胞衰老对个体有害？还是有利？ 个体有生长和衰老，出生和死亡。作为基本生命系统的细胞也生长和衰老，出生和死亡。 一、细胞衰老的特征 1.细胞衰老的过程： 2.细胞衰老的表现： 衰老相关基因表达 细胞的形态、结构和功能发生变化。 细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程 结合图6-8，说出衰老细胞的细胞膜、细胞质、细胞核方面，发生了哪些变化？ 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 ③细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交换和传递 Ⅲ.细胞核 体积增大 核膜内折 染色质收缩 染色加深 Ⅰ.细胞膜 通透性改变，使物质运输功能降低 尤其自由水 衰老有关酶活性强 老年斑 营养物质、代谢废物 ①细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小 Ⅱ.细胞质 3.细胞衰老特征 (细胞层面) ①衰老细胞会影响个体的表现，个体的衰老则明显地体现在外貌上。 ②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，所以老年人的头发会变白。 ③老年人的皮肤上会长出“老年斑”，这也是细胞内色素积累的结果。 3.细胞衰老特征 (宏观的个体层面) 细胞普遍衰老 脂褐素 例1：下列是人体衰老的表现及原因分析，其中不正确的是 衰老的表现 原因分析 A 皮肤干燥、发皱 细胞内水分减少，细胞萎缩 B 头发发白 酪氨酸酶活性降低，导致黑色素合成减少 C 出现老年斑 细胞内色素的积累 D 浑身无力 细胞膜的通透性改变 例2：下列是关于人体细胞衰老的叙述，正确的是 A.细胞的衰老就是个体的衰老 B.衰老的细胞核体积减小，染色质收缩，染色变浅 C.细胞衰老过程中，没有基因的表达 D.细胞衰老是一种正常的生理活动，有利于人体细胞更新 例3：细胞分比是奢侈基因选择表达的结果，下列属于奢侈基因的是 A.血红蛋白基因 B.ATP合成酶基因 C.催化葡萄糖氧化分解的酶的基因 D.核糖体蛋白基因 D D A 二、细胞衰老的原因 1.自由基学说 别抢我的电子 我是自由基，自由自在，想干啥就干啥… ①定义：异常活泼的带电分子或基团称为自由基。 ②特性：自由基含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。 ③来源：在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应很容易产生自由基。 辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基 (水电离辐射便地产生自由基) 紫外线 代谢 精神压力 炎症 空气污染 农残 药品 吸烟 辐射 DNA损伤 紫外线 自由基来源及对DNA的损伤 例4：下列关于自由基导致细胞衰老的叙述，错误的是 A.自由基具有高度的反应活泼性 B.自由基会攻击DNA，可能引起基因突变 C.自由基攻击生物膜的糖类时，引发雪崩式反应，对膜影响大 D.自由基攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，多种酶活性下降 ④危害：自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。 自由基攻击细胞 正常细胞 攻击磷脂分子：当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基； 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。 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。 C 2.端粒学说 端粒 DNA 着丝粒 蛋白质 端粒 ①概念： 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。 ☆原核细胞无染色体，无端粒 ②端粒与细胞分裂的关系： 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。 ③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。 黄色荧光为染色体两端的端粒 ④端粒酶： 由RNA和蛋白质组成 以RNA为模板，产生DNA，以补偿损伤的端粒DNA 正常细胞----抑制状态 分裂次数有限 癌细胞-------激活状态 无限增殖 端粒酶 (2)端粒学说 思考：如何利用端粒酶防止细胞衰老？ 例5：端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是  A.大肠杆菌拟核DNA中含有端粒  B.端粒酶中的蛋白质可催化DNA复制  C.正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA  D.正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长 例6：控制细胞分裂次数的“时钟”是位于染色体两端的端粒，它随着细胞分裂而变短。癌细胞中，存在延长染色体端粒的酶，正常人的生殖细胞中也有。据此你认为体细胞不能无限分裂的原因是 A.缺少合成端粒酶的氨基酸 B.缺少控制端粒酶合成的基因 C.控制端粒酶合成的基因发生突变 D.控制端粒酶合成的基因没有表达 C D 例7：阅读关于端粒酶的材料，然后作答： ①细胞每一次分裂，端粒的长度都要缩短一些，一旦达到“关键长度”，细胞增殖就结束。 ②癌细胞在端粒酶的作用下，会伸长已缩短的染色体末端。 ③器官移植细胞的端粒较正常骨髓细胞的短，若将端粒酶插入到供体细胞中，供体组织就能活得长久。 ④在HIV病人患病早期，将形成的血细胞从病人体内取出，用端粒酶培养，使端粒伸长，当病人血细胞数量下降时，再放入到病人体内。 (1)指出端粒酶、端粒和细胞分裂次数的关系：____________________________________。 (2)指出癌基因使细胞无限增殖的可能途径：__________________________________________。 (3)请利用上述材料描述两种延缓细胞衰老的方法： ①_____________________________________________________________； ②_____________________________________________________________。 (4)请指出用端粒酶治疗HIV的途径：_____________________________________________。 端粒酶可使端粒伸长，使细胞可继续分裂 癌基因指导合成的端粒酶能修复端粒，使端粒超过“关键长度” 对产生端粒酶基因进行修饰，使之在细胞中表达高活性的端粒酶 用脂质体包裹高活性端粒酶导入到细胞中去，延缓其细胞衰老 在HIV侵染早期，分离出骨髓造血干细胞用端粒酶培养，然后输回 三、细胞衰老与个体衰老的关系 ①对于单细胞生物来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡； ②但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事。 ③多细胞生物体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 ④然而从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 思考·讨论 年龄因素与细胞衰老的关系 实验1 在相同的条件下，分别单独培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞，结果如下表所示。 细胞来源 胎儿 中年人 成年人 增殖代数 50 20 2～4 科学家为了探究影响细胞衰老的年龄因素，进行了如下实验。 实验2 年轻人的体细胞去核 + 老年人的细胞核 融合 体外培养 不分裂 老年人的体细胞去核 + 年轻人的细胞核 融合 体外培养 分裂旺盛 讨论 1.从实验1中你能得出什么结论？ 2.是细胞核还是细胞质对细胞分裂的影响大一些？ 细胞会随着分裂次数增多而衰老 细胞核 ①体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，并且丧失了正常的功能。 ②随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。 (如：老年人骨折后愈合得慢，与成骨细胞的衰老也有关系) ①细胞核是细胞生命活动的控制中心 ②随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态 ③细胞核中的遗传物质会出现收缩状态 ④细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。 细胞代谢和遗传 核控制能力下降，基因表达减弱，相关蛋白质数量少或活性低 机体中众多细胞及组织的衰老，就会引起人的衰老。 人衰老后就会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。 细胞衰老是机体健康的关系 ☆ ☆细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰老有利于机体更好地实现自我更新。 举例说明正常细胞衰老利于机体自我更新？ 人体皮肤生发层细胞不断分裂产生新的细胞以替代衰老的细胞； 血液中的红细胞快速地更新，可以保障机体所需氧气的供应。 与社会的联系 随着人均寿命的延长，我国的老年人口逐渐增多。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。人口老龄化势必给家庭、社会和国家以及老年人自身带来一系列问题。 请与同学讨论，可能会有哪些问题，如何解决这些问题？我们在日常生活中如何行动，才能真正做到关爱老年人？ 1.优化生育政策 2.延迟退休 3.完善养老保障体系 4.医疗健康改革 5.发展老龄产业 6.大力发展经济 … 思维训练 分析数据 人体不同细胞的寿命和分裂能力不同(见下表)。请分析表中数据。 细胞种类 小肠上皮细胞 平滑肌细胞 (分布于内脏器官) 心肌细胞 神经细胞 白细胞 寿命 1～2d 很长 很长 很长 5～7d 能否分裂 能 能 不能 绝大多数不能 不能 分析 1.细胞的寿命与分裂能力之间有对应关系吗？ 比如寿命短的细胞是否一定能分裂？ 2.细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？ 3.根据以上分析，请推测皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力。 无关 不一定，如白细胞 有关。如白细胞吞噬病菌，寿命短 约10d，但生发层分裂能力极强 四、细胞的死亡 1.方式： 2.意义： 3.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。 尾 鳃 细胞调亡和细胞坏死 (细胞调亡是主要方式) 细胞凋亡是一种自然的生理过程 ②蝌蚪尾的消失，也是通过细胞自动死亡实现的。 蛙的发育 ③在胎儿手的发育过程中，五个手指最初是连在一起的，像一把铲子。后来随着指间的细胞自动死亡，才发育为成形的手指。 3.调控机制 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。 由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以它是一种程序性死亡 ①在成熟的生物体中，细胞的自然更新 ②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 ③多细胞生物体完成正常发育 ④维持内部环境的稳定 ⑤抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。 4.生理意义 例8：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的调控 B.细胞凋亡也称为细胞编程性死亡 C.细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中 D.被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除 C C 例9：关于细胞凋亡的叙述，不正确的是 A.胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因 B.细胞凋亡有助于消除体内衰老的细胞 C.细胞凋亡是由致病因子引发的急性损伤 D.细胞凋亡与细胞坏死对个体影响不相同 五、细胞坏死 ①细胞坏死是指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。 ☆②对机体不利。 不该死亡而死亡。 相关信息 正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。 健康的成人体内，在骨髓和肠中，每小时约有10亿个细胞凋亡。 脊椎动物的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。 1.概念： 就是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，这就是细胞自噬。 六、细胞自噬 细胞膜 来自内质网的分隔膜 受损或退化的细胞结构 自噬体 溶酶体 水解酶 自噬性溶酶体 内容物降解 2.过程 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。 毒素 病菌、病毒 溶酶体 高尔基体 溶酶体酶 3. 意义 有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 人类许多疾病的发生，可能与细胞自噬发生障碍有关 细胞自噬机制的研究对许多疾病的防治有重要意义。 4.细胞自噬与细胞凋亡的关系 一、概念检测 1.同生物体一样，细胞也会衰老和死亡。细胞的衰老和死亡与个体的生命历程密切相关。判断下列相关表述是否正确。 (1)衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。( ) (2)端粒受损可能会导致细胞衰老。( ) (3)细胞凋亡使细胞自主有序地死亡，对生物体是有利的。( ) (4)细胞死亡是细胞凋亡的同义词。( ) 2.与个体的衰老一样，细胞衰老会表现出明显的特征。下列不是细胞衰老特征的是 A.细胞内水分减少 B.细胞代谢缓慢 C.细胞不能继续分化 D.细胞内色素积累较多 二、拓展应用 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？ 请结合这一实例说明细胞凋亡的生物学意义。 × × √ √ 有 保证正常发育 维持内部稳定 抵御外界干扰 C 1.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 凋亡诱导因子 膜受体 凋亡信号 凋亡相关基因 细胞凋亡 清除凋亡细胞 结合 激活 执行 吞噬细胞 A.①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，体现了基因的选择性表达 C.②中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程 D.凋亡相关基因是机体固有的，在生长发育中发挥重要作用 ① ② 2.成人体内绝大多数处于分化终端的各种细胞 A.核遗传信息相同 B.基因表达相同 C.酶的种类相同 D.蛋白质种类相同 3.FOXO蛋白是哺乳动物抵抗逆境（寒冷、干旱、饥饿等）的“主控开关”。下列生理活动中与FOXO蛋白发挥作用无关的是 A.有氧呼吸加强，提高葡萄糖的利用效率 B.促进细胞自噬作用，增加营养物质的供应 C.增加细胞抗氧化能力，减少自由基的产生 D.加强对脂肪的分解，增强细胞的能量供应 C A A 4.神经系统正常发育过程中神经细胞数量的调节机制如图所示。下列说法正确的是 神经细胞 靶细胞释放的生存因子 未得到足够生存因子的神经细胞程序性死亡 靶细胞 A.细胞程序性死亡不利于神经系统正常发育 B.生存因子影响了神经细胞的基因表达 C.神经细胞与靶细胞间通过细胞膜接触传递信息 D.死亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞坏死 B 5.线粒体上的PT孔和细胞凋亡直接相关，促凋亡因素能通过诱导线粒体上PT孔开放，导致线粒体膜电位丧失，促使细胞色素c和凋亡诱导因子进入细胞质基质，诱导凋亡基因的表达，促使细胞凋亡，据此下列说法中不正确的是 A.线粒体上的PT孔是某些离子进出线粒体的通道 B.癌细胞不会发生细胞凋亡的原因可能是凋亡基因没有表达 C.人成熟红细胞没有线粒体，所以它不凋亡 D.烧伤的皮肤细胞不通过诱导形成PT孔使细胞死亡 C 6.中风一般是由脑部血液循环障碍导致局部神经结构损伤、功能缺失。近期，科研人员运用神经干细胞进行脑内移植治疗缺血性中风取得了一定的进展，中风患者局部神经结构损伤、功能缺失得到了一定程度的修复和重建。下列叙述错误的是 A.神经干细胞是轻度分化的细胞 B.神经干细胞在参与损伤部位修复过程中发生了细胞分裂、分化、衰老等过程 C.脑部血液循环障碍导致局部神经细胞死亡属于细胞凋亡 D.神经干细胞与神经细胞形态、结构、功能不同的根本原因是基因的选择性表达 C 7.如图表示细胞凋亡过程中的部分生理过程。Caspase酶是细胞凋亡中的关键因子之一，被激活后选择性地切割某些蛋白质。细胞凋亡后形成许多凋亡小体，凋亡小体被吞噬细胞吞噬清除。下列叙述错误的是 A.图中蛋白质被Caspase酶切割后生物活性丧失 B.细胞凋亡的激发体现了质膜信息交流的功能 C.癌细胞的凋亡诱导因子受体可能缺失或功能异常 D.吞噬细胞吞噬凋亡小体最可能是胞吞 A 8.癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程。 (1)图中A代表细胞膜上的___________。过程②形成五碳糖进而合成______________作为DNA复制的原料。 载体蛋白 脱氧核苷酸 (2)在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为____________________。与正常的细胞相比①～④过程在癌细胞中明显增强的有_______(填编号)，代谢途径发生这种变化的意义在于能够____________________________________________________________，从而有利于癌细胞的增殖。 (3)与正常细胞相比，癌细胞的代谢途径发生改变。若要研制药物来抑制癌细胞中的异常代谢途径，图中的过程________(填编号)不宜选为作用位点。 有氧呼吸和无氧呼吸 1 2 3 产生更多的中间代谢产物，为DNA复制和蛋白质合成提供更多的原料 1 4 9.线粒体是与细胞凋亡密切相关的细胞器。为研究生物碱H对家蚕细胞凋亡的影响科研人员做了如下实验。 (1)细胞色素c是线粒体内膜上的重要电子传递体，参与有氧呼吸第_____阶段的生化反应。细胞受到凋亡信号的作用后，线粒体膜上的非特异性通道打开，引起线粒体膜的_________性发生改变，使得细胞色素c释放出来，引发细胞凋亡。 ①由于细胞中微管蛋白的表达量相对稳定且丰富，在实验中可作为标准物质，以校准和消除由于细胞培养操作、细胞取样量和细胞色素c的检测方法等_______变量对实验结果的影响 ②据图分析，正常细胞的细胞溶胶中_________检测到细胞色素c，该实验得到的实验结果是___________________________________________________。 (2)用生物碱H处理悬浮培养的家蚕细胞，处理不同时间后，测定细胞溶胶(细胞质基质)中细胞色素c的含量，结果如下图所示。 三 通透 无关 没有 生物碱H处理家蚕细胞可使线粒体中细胞色素c释放出来 $