6.3 细胞的衰老和死亡（教学设计）生物人教版2019必修1

该高中生物学教学设计聚焦“细胞的衰老和死亡”核心内容，涵盖细胞衰老特征、原因及与个体衰老关系，细胞凋亡、坏死和自噬等要点。通过视频“女性0岁到100岁的美”创设情境，结合白头发形成等生活问题导入，承前细胞增殖分化，为后续细胞癌变学习奠基。 资料亮点突出：以情境导入激发兴趣，用“一大一小一多两低”口诀助记细胞衰老特征，通过实验分析细胞衰老原因培养科学思维，对比归纳凋亡、坏死与自噬强化生命观念。随堂检测与思维训练巩固知识，利于学生联系生活理解生命历程，教师使用可高效落实核心素养，提升教学质量。

第6章 细胞的生命历程 第3节 细胞的衰老和死亡 年级 高一年级 授课时间 1课时 课题 第3节　细胞的衰老和死亡 教材分析 本节内容主要包括细胞衰老的特征、细胞衰老的原因、细胞衰老和个体衰老的关系、细胞的死亡等内容。本节内容既承前前文又为后面的学习打下基础，细胞的衰老和死亡是细胞生命历程的最终一段，本节是对整章内容的终结，同时细胞的凋亡与免疫学相关、细胞的死亡在个体与种群层次中又有系统的联系。本节课较为简单且与生活息息相关，可考虑从现实生活出发对本节课内容进行讲解，促进学生养成正确看待生命问题的意识和能力，培养学生社会责任的核心素养。 本节知识与前面所学知识如细胞的增殖，细胞的分化等联系非常紧密，同时也为今后学习细胞癌变等奠定基础。因此，完成本节内容有助于学生形成对生命历程的完整认识。 教学目标 【课标要求】 概念2 细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖 2.3 细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命进程 2.3.3 描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程 【素养目标】 1. 联系生活分析，运用结构与功能观理解细胞衰老在形态、结构和功能上的特征。（生命观念、科学思维） 2. 通过细胞衰老的特征解释人体衰老，理清细胞衰老和个体衰老的关系。（科学思维） 3. 通过对自由基学说和端粒学说的认识，能利用学说对现实事例进行分析，形成科学思维。（科学思维） 4. 通过分析细胞凋亡机制，比较细胞凋亡和细胞坏死的区别，认同细胞死亡是一种自然的生理过程，构建生命观念，强化社会责任。（生命观念、社会责任） 教学重、难点 【教学重点】 1. 细胞衰老的概念、特征和意义 2. 细胞衰老和个体衰老的关系 3. 细胞凋亡、细胞坏死 4. 细胞自噬的概念和意义 【教学难点】 1. 细胞衰老的原因 2. 细胞凋亡和细胞坏死 3. 细胞凋亡和细胞自噬的区别 教学过程 教学内容 教师活动 学生活动 新课导入 【创设情境】 播放视频“女性0岁到100岁的美”，认识人类岁年龄增长面部的变化，导入本节主要内容——细胞的衰老。 【问题探讨】 人到了一定的年龄就会出现白头发，并且伴随着年龄的增长，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。 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.老年人的体内有没有幼嫩的细胞？年轻人的体内有没有衰老的细胞？ 思考细胞衰老与个体衰老有什么关系？ 观看视频，思考问题： 1.毛囊黑色素细胞衰老，细胞内酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，即表现为白发。 2.老年人体内有幼嫩细胞，如血细胞的更新；年轻人体内有衰老细胞，如皮肤表皮细胞的衰老。 新知探究 一、细胞衰老 【阅读任务】 阅读教材P123~125，小组合作讨论以下问题： 1、个体衰老有哪些特征？可推知细胞衰老有哪些特征？什么是细胞衰老？ 2、引起细胞衰老的原因是？什么是自由基？自由基怎么引起细胞衰老的？什么是端粒？端粒和细胞衰老什么关系？ 3、细胞衰老和个体衰老有什么关系？ 4、细胞衰老有啥意义？ 展示“细胞衰老特征”的图片，引导学生阅读教材。 1.细胞衰老的概念 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。 引导学生观察图片，归纳细胞衰老的特征。 2.细胞衰老的特征 ①细胞内的水分减少，细胞萎缩，体积变小 ②细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低 ③细胞内的色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递 ④细胞核体积增大，核膜内折染色质收缩，染色加深 ⑤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 运用口诀“一大一小一多两低”识记细胞衰老的特征，引导学生认识衰老细胞从生理状态变化到形态、结构与功能的变化。 【探究活动1】尝试从细胞水平解释人体衰老特征 观察图片，个体衰老有哪些特征？为什么衰老的个体会表现出这些特征？ 引导学生运用结构与功能观，分析思考衰老细胞的形态、结构改变对其功能的影响。并结合教材图6-8尝试从细胞水平解释人体衰老特征。 满头白发←细胞内的(酪氨酸)酶活性降低 满脸皱纹←细胞内水分减少,体积变小皮肤干燥 老年斑多←细胞内色素(脂褐素)的累积 消化吸收能力下降←细胞膜通透性改变吸收减弱使物质运输功能降低 无力、怕冷←细胞内呼吸速率减慢 3.细胞衰老的原因 【探究活动2】分析细胞衰老的原因——自由基学说 资料1：德纳姆·哈曼（Denham Harman）在1956年提出，认为衰老过程中的退行性变化是由于细胞正常代谢过程中产生自由基的有害作用造成的。 自由基：异常活泼的带电分子或基团。自由基含有未配对的电子，表现出高的反应活性。 超氧化物岐化酶（SOD）、CAT和GSH-PX等存在于正常细胞内的清除自由基的防御系统，它们的活性升高能延缓机体的衰老。 抗衰老的护肤品（面膜、面霜、精华液等）都可以见到SOD的身影，还被很多人称为“自由基的克星”。还有“白藜芦醇”、“花青素”、VE、VC 、类胡萝卜素、茶多酚等都可抗衰老。 【探究活动2】分析细胞衰老的原因——端粒学说 资料2：每条染色体的两端含有的一段特殊序列的DNA-蛋白质复合体，叫做端粒。每次细胞分裂后，端粒DNA序列会缩短一截，随着分裂次数增加截短部分会逐渐向内延伸。 资料3：端粒酶是一种反转录酶，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，在精原细胞和肿瘤细胞中有较高的端粒酶活性，而正常体细胞中端粒酶的活性很低，呈抑制状态。 如果细胞中端粒酶一直保持很高的活性，端粒的缺损就能得到弥补，染色体的稳定性也得到维持，细胞衰老的进程就会被延缓。 4.细胞衰老与个体衰老的关系 单细胞生物：细胞的衰老和死亡=个体衰老死亡 多细胞生物：细胞的衰老和死亡≠个体衰老死亡（细胞时刻都在更新） 个体衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程。正常的细胞衰老利于机体更好地实现自我更新。 细胞衰老是正常生命现象，人体细胞总在不断更新,细胞衰老贯穿于多细胞生物个体生命始终。机体内细胞普遍走向衰老的过程会导致机体衰老。从而引出对年龄与细胞衰老关系的学习。 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1：在相同条件下，分别单独培养胎儿、成年人、老年人的肺成纤维细胞，结果如下： 实验2：将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合；将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合。分别在体外培养。结果是前者不分裂，后者分裂旺盛。 讨论问题： 1.从实验一中你能得到什么结论? 2.是细胞核还是细胞对细胞分裂的影响更大? 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，细胞中的一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。 正常体外培养细胞只能进行有限次数（约50次）的增殖，这是受细胞核控制的。 5.细胞衰老的意义 （1）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。 （2）众多细胞的衰老会导致人体的衰老，会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。 自主学习，思考并讨论细胞衰老相关问题。 观察图片，归纳特征，分析细胞衰老的一些特征。 归纳个体衰老的特征，分析引起个体衰老的细胞衰老的特征。 通过自由基的概念、产生原因、导致细胞衰老的机制的学习，弄清导致细胞衰老的自由基学。 通过端粒酶与肿瘤细胞的关系，进一步揭示端粒酶使细胞分裂次数增加，抑制细胞衰老。 思考讨论： 1. 年龄越大的个体的体细胞可增殖代数越少，反之越多。细胞增殖的能力与个体的年龄有密切的关系。 2. 细胞核 随堂检测 1.在检测某种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(　　) ①呼吸速率减慢,细胞核体积增大 ②细胞体积变大,细胞内色素积累 ③细胞膜通透性改变,物质运输能力降低 ④能继续分化,具有发育成完整个体的潜能 A.①②B.③④C.①③D.②③ 【答案】C 【解析】该组织细胞内的水分减少,多种酶的催化效率降低,说明该细胞为衰老细胞。呼吸速率减慢,细胞核体积增大是衰老细胞的特征,①正确;细胞体积变小,细胞内色素积累是细胞衰老的特征,②错误;细胞膜通透性改变,物质运输能力降低是衰老细胞的特征,③正确;衰老细胞为已分化的细胞,不能继续分化,④错误。 2.异常活泼的带电分子或基团称为自由基,自由基学说是一种解释细胞衰老原因的假说,相关内容如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.②①过程引起的作用效果不断增强 B.②过程可能直接导致血红蛋白的合成场所受损 C.③过程会使线粒体内丙酮酸的氧化分解速率减慢 D.④过程中DNA被攻击后可能导致细胞发生癌变 【答案】B 【解析】血红蛋白的合成场所为核糖体,核糖体为无膜结构,所以②过程不可能直接导致血红蛋白的合成场所受损。 3.多细胞生物体的细胞经过有限次数的分裂以后，进入不可逆转的增殖抑制状态，它的结构与功能发生衰老性变化。20世纪60年代初，经过大量试验发现了体外培养的动物细胞只能培养存活40～60代。在体内，随着个体发育，细胞逐渐进入衰老状态。衰老细胞在结构和功能上发生一系列变化：如核膜内折、染色质收缩、线粒体和内质网减少、膜流动性降低等。下列叙述正确的是(　　) A.个体衰老意味着组成个体的全部细胞衰老 B.衰老的细胞核体积减小，染色质染色加深 C.老人出现白头发，是因为细胞内的色素都逐渐减少 D.随着年龄的增长，细胞继续分裂的次数会逐渐减少 【答案】D 【解析】个体衰老意味着组成个体的细胞普遍衰老，但不是全部衰老，A错误；衰老细胞的细胞核体积增大，染色质染色加深，B错误；老人出现白头发，是因为细胞内的黑色素逐渐减少(主要原因是某些细胞内相关酶的活性降低)，但并不是所有细胞内的色素都减少，C错误；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，D正确。 4.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。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。当端粒缩短到一定程度，细胞停止分裂。端粒酶能够将变短的DNA末端重新加长。端粒酶作用机理如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.端粒酶以自身DNA序列为模板不断延长端粒DNA序列 B.端粒酶中的成分能够催化染色体DNA的合成 C.细胞衰老与染色体DNA随复制次数增加而缩短有关 D.抑制端粒酶的作用可抑制癌细胞增殖 【答案】D 【解析】由图可知，端粒酶以自身RNA序列为模板不断延长端粒DNA序列，A错误。 新知探究二、细胞的死亡 【阅读任务】 阅读教材P125~127，小组合作讨论以下问题： 1、细胞的死亡方式有哪些？细胞凋亡与细胞坏死有什么区别？ 2、什么是细胞凋亡？由什么引起？有哪些类型？有什么意义？ 3、什么是细胞坏死？由哪些因素引起？ 4、什么是细胞自噬？有什么意义？和细胞凋亡有啥区别？ 资料：人和青蛙是无尾的动物，但是人胚胎初期是有尾的，青蛙在幼体蝌蚪时也是有尾的。 思考发育过程中，人和青蛙的尾哪里去了？ 在发育过程中，尾部细胞编程性死亡， 即细胞凋亡，使尾部自动消失，这个过程与溶酶体有关。 1.细胞凋亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。又称细胞编程性(程序性）死亡（自主性死亡）。实质是与凋亡相关的基因选择性表达的结果。 引导学生阅读教材，观察图片。 认识细胞凋亡的意义： 发育性凋亡完成正常生长发育，如青蛙的发育。 更新性凋亡维持内部环境的稳定，如清除受损、突变、衰老的细胞。 清除性凋亡抵御外界因素的干扰，如某些被病原体感染的细胞的清除。 【探究活动3】分析细胞凋亡的实例 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。 思考讨论： （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.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，由于细胞的正常代谢活动受损或中断，从而引起细胞的损伤和死亡。 坏死细胞的膜通透性增高，致使细胞肿胀，细胞器变形或肿大，最后细胞破裂。 思考如何辨别细胞凋亡与细胞坏死呢？ 细胞死亡分为细胞凋亡和细胞坏死，细胞凋亡是主动的，由遗传物质控制；细胞坏死是被动的，主要由外界因素引起。 思考细胞凋亡与细胞坏死还有哪些区别？ 细胞坏死是受外界刺激，导致细胞膜破裂，引发炎症；而细胞凋亡是基因决定，细胞膜内陷形成凋亡小体，被吞噬细胞吞噬消化。 3.比较细胞凋亡和细胞坏死 4.细胞自噬 在细胞缺乏营养，受到损伤、衰老或微生物入侵时，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。 细胞自噬有什么意义呢？ 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。 【知识拓展】细胞凋亡与细胞自噬的区别与联系 ①形态学上的区别：凋亡是细胞膜内陷形成凋亡小体后细胞解体；自噬是形成双层膜的自噬泡, 包裹细胞质内的物质, 然后与溶酶体融合消化掉内容物。 ②生理意义上的区别：凋亡一定引起细胞死亡；自噬不一定引起细胞死亡。 ③联系：有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。 【思维训练】 人体不同细胞的寿命和分裂能力不同（见下表）。请分析表中有关数据: 讨论： 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。 【归纳小结】细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别 补充提醒： 1.并非衰老的细胞内所有的酶活性都降低，如与细胞衰老有关的酶在衰老的细胞中活性会升高。 2.老人头发变白是酪氨酸酶活性下降合成黑色素减少引起，白化病是酪氨酸酶不能合成无法合成黑色素引起。 3.细胞衰老、凋亡都是细胞正常的生命活动，对机体均是有利的，如果细胞不能正常的衰老、凋亡，就会变成癌细胞。 4.细胞的衰老、凋亡都是基因控制的细胞行为，与基因的选择性表达有关，其遗传物质不变。 5.细胞程序性死亡有多种方式，细胞凋亡只是细胞程序性死亡的一种。 6.被病原体侵染的细胞的清除只是部分通过细胞凋亡实现的。凋亡相关基因在凋亡前即已表达，但凋亡程序的启动还需要特定信号的刺激。启动细胞凋亡的信号可能是不利因素（如病原体侵染）。 自主学习，思考讨论，解决细胞死亡相关问题。 思考并讨论问题。 引出细胞坏死，认识细胞坏死的概念、过程、结果、与细胞凋亡的区别。 阅读教材，认识细胞自噬的概念、意义，认识细胞自噬的过程和对生命活动的意义。 思考并讨论问题： 1.无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞。 2.有关系。比如白细胞吞噬细菌病毒，寿命较短。 3.皮肤表皮细胞的寿命约10d。生发层的分裂能力强。 归纳总结细胞衰老、细胞凋亡和细胞坏死的区别。 随堂检测 5.下列是关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述,其中正确的是(　　) A.二者都可引起细胞死亡现象 B.二者对机体都有积极的生物学意义 C.二者都是病理现象,对机体都有害 D.二者都会伤及周围其他细胞 【答案】A 【解析】细胞凋亡和细胞坏死的最终结果都是细胞死亡。细胞凋亡是一个主动的由基因所决定的细胞程序性或自动结束生命的过程,对生物个体发育、机体稳定状态的维持都有重要作用,是有积极意义的;但细胞坏死是一种由极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡。细胞坏死时,其内容物释放到细胞外,会对周围细胞造成伤害,从而引起炎症。 6.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和机体稳态的维持具有重要作用 B.细胞坏死最终以细胞膜破坏、胞浆外溢而死亡 C.吞噬细胞吞噬的凋亡小体通过溶酶体消化分解 D.在人体内,被病原体感染的细胞的清除是通过细胞坏死实现的 【答案】C 【解析】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。 7.“细胞自噬”是真核细胞内普遍存在的一种自稳机制,也是进化过程中形成的一种自我保护机制。如图是在溶酶体参与下衰老的线粒体被降解并回收利用的过程,下列叙述错误的是(　　) A.自噬体和溶酶体融合,体现了生物膜的选择透过性 B.“细胞自噬”有利于多细胞生物体完成正常的个体发育 C.细胞可以通过降解自身成分来提供营养和能量 D.利用“细胞自噬”可以清除衰老细胞器和无用的大分子物质 【答案】A 【解析】自噬体和溶酶体融合过程中涉及生物膜的融合,体现了生物膜具有一定的流动性，A错误。 8.研究表明线粒体上的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孔的开放,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中,最终诱导凋亡基因的表达,促使细胞凋亡。据此,下列说法中错误的是(　　) 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.红细胞没有线粒体,其凋亡过程和线粒体无关 D.烧伤的皮肤细胞不通过诱导形成PT孔使细胞死亡 【答案】C 【解析】由题意可知,促凋亡因素能通过诱导线粒体上PT孔的开放,导致线粒体膜电位丧失,而膜电位与离子的进出有关,因此线粒体上的PT孔是某些离子进出线粒体的通道;癌细胞也具有凋亡基因,癌细胞不发生细胞凋亡的原因是凋亡基因没有表达;哺乳动物成熟的红细胞没有线粒体,其凋亡过程和线粒体无关;PT孔和细胞凋亡直接相关,而烧伤的皮肤细胞的死亡属于细胞坏死,不通过诱导形成PT孔使细胞死亡。 课堂小结 板书设计 第三节细胞的衰老和死亡 一、细胞的衰老 1.概念：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。 2.特点：一大一小一多两低 3.细胞衰老的两种假说 (1)自由基学说 (2)端粒学说 (3)个体衰老和细胞衰老之间的关系 (4)年龄因素与细胞衰老的关系 二、细胞死亡 1.细胞凋亡是细胞死亡的主要方式(生理性) (1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。 (2)意义：完成正常生长发育，维持内部环境的稳定，清除性凋亡抵御外界因素的干扰。 2.细胞坏死 3.细胞自噬 教学反思 本节课围绕细胞衰老和死亡的核心内容展开教学，基本达成预设的素养目标，学生能结合生活实例理解细胞衰老特征，区分细胞凋亡与坏死。教学中通过视频导入、小组讨论、实例分析等活动，激发了学生的探究兴趣，尤其在“从细胞水平解释人体衰老现象”环节，学生能主动关联知识与生活，有效落实了生命观念和科学思维的培养。 但教学仍存在不足：一是讲解细胞衰老原因时，对自由基学说和端粒学说的逻辑梳理不够清晰，部分学生理解困难；二是细胞凋亡与自噬的区别讲解简略，学生易混淆。后续将优化教学策略，用更直观的动画演示学说机制，增加对比表格强化概念区分，同时预留更多时间让学生质疑答疑，提升课堂互动的深度与有效性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $