人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞的衰老和死亡导学案

第3节　细胞的衰老和死亡

一、细胞衰老

1．特征

2．原因

(1)自由基学说

(2)端粒学说

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体内总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。

②个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

4．意义：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。

二、细胞的死亡

1．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。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。

(2)意义(多细胞生物体)

①完成正常的发育。

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，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。

(1)衰老细胞内各种酶的活性下降，头发变白。(　×　)

(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)细胞凋亡受基因控制，细胞衰老不受基因控制。(　×　)

(4)被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除。(　√　)

知识点一　细胞衰老

衰老的表现及形成原因

通过以上分析说明：衰老细胞的结构行使正常功能的能力降低；从分子水平上看，有利的功能分子含量降低，而色素或有害分子出现并增加。

[温馨提醒] 　(1)细胞衰老≠个体衰老。幼年个体中每天都有细胞衰老、死亡，因此细胞的衰老和死亡不等于个体的衰老和死亡。

(2)个体衰老≠所有细胞衰老。老年个体中每天也有新细胞的产生，因此个体的衰老不等于所有细胞的衰老。

发展素养

通过对细胞的生命发展历程的学习，正确理解生命的发生、生长、成熟、繁殖、衰老和死亡的自然规律；感悟生命的神奇，进而更加珍爱生命。

试分析：衰老细胞的新陈代谢速率为什么会减慢？(生命观念——水平二)

提示：(1)酶活性降低化学反应速率减慢新陈代谢速率减慢。

(2)水分减少(特别是自由水减少)新陈代谢速率减慢。

(3)细胞器数量减少，如线粒体数量减少新陈代谢强度减弱。

1．下列是人衰老的红细胞具有的特征的是(　　)

①水分减少，细胞萎缩　②新陈代谢速率减慢　③某些酶的活性降低　④细胞呼吸强度增大　⑤色素积累增多

⑥细胞的呼吸速率减慢　⑦细胞核体积增大　⑧细胞膜的通透性改变

A．①②③④⑤⑦⑧　　　　　 B．①②③⑤⑥⑦⑧

C．①②③⑤⑥⑧  D．①②③④⑤⑧

解析：选C。衰老的细胞具有以下特征：①细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，细胞新陈代谢的速率减慢；②多种酶的活性降低；③细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累；④呼吸速率减慢，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深；⑤细胞膜通透性改变。根据上述特征可判断①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，但要注意题干中的关键词“人衰老的红细胞”，由于人衰老的红细胞没有细胞核，因此应去掉⑦。

2．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

解析：选C。 细胞衰老和个体衰老既有联系又有区别。个体衰老和细胞衰老对于单细胞生物而言是一致的，对于多细胞生物来讲则并不是完全相同的，A错误。细胞衰老和个体衰老都是正常现象，是一种自然规律，B错误。成骨细胞位于骨膜内，它对骨的生长和再生(如骨折后的愈合)有重要作用，老年人骨膜内的成骨细胞逐渐衰老，因而骨折后难以愈合，C正确。在正常情况下，细胞会因为分裂次数增多逐渐丧失正常的功能而加速衰老，D错误。

知识点二　细胞死亡

1．细胞凋亡机制的图解分析

(1)图中①过程说明细胞凋亡有特异性，体现了生物膜的信息交流功能。

(2)图中②过程从分子水平看，凋亡是相关基因的选择性表达，有新蛋白质的合成；从细胞水平看，凋亡过程中，以小泡形式形成由膜包被的凋亡小体，体现了膜的流动性。

(3)图中③过程表示吞噬细胞吞噬凋亡小体而发生细胞内消化，此过程需要溶酶体参与。

2．细胞凋亡和细胞坏死的区别

发展素养

细胞凋亡会造成细胞数目的减少，这对生物体的生命活动是不利的，你认为这句话正确吗？试分析原因。(科学思维——水平二)

提示：这句话的表述是不对的。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞，保证了胚胎的正常发育；在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞，保证了机体的健康。

1．(2020·吉林长春高一期末)细胞凋亡与细胞坏死是两个不同的过程，如下图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)

A．细胞凋亡是基因控制的，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

解析：选D。细胞凋亡是基因控制的，对生物个体的生长、发育具有积极的意义；由图示可知，细胞坏死最终表现为细胞膜破坏，胞浆外溢而死亡；吞噬细胞吞噬凋亡小体后要利用溶酶体内的酶将其分解；被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡实现的。

2．下列有关细胞凋亡的叙述，正确的是(　　)

A．细胞凋亡是因为环境因素的突然变化所导致的细胞死亡

B．细胞死亡也可以称为细胞凋亡

C．细胞凋亡是细胞自动结束生命的过程

D．细胞凋亡会对机体造成伤害

解析：选C。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，受到严格的由遗传机制决定的程序性调控。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。

“两看法”区别细胞凋亡和细胞坏死

(1)从方式看

(2)从结果看　

[随堂检测]

1．(2020·双鸭山高一检测)下列关于个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，个体衰老不同于细胞衰老

答案：C

2．(2020·聊城高一检测)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．细胞代谢产生的自由基，会攻击蛋白质分子，致使细胞衰老

C．衰老细胞的水分减少，多种酶的活性降低，色素积累

D．衰老细胞的体积减小，从而使细胞的相对表面积增大，物质运输效率增大

解析：选D。多细胞生物个体的衰老是组成个体的细胞普遍衰老的过程，A正确；自由基学说认为，辐射会刺激细胞产生自由基攻击蛋白质，使细胞衰老，B正确；细胞衰老的特征是细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小，细胞内多种酶的活性降低，细胞新陈代谢速率减慢，细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐累积，C正确；衰老的细胞，其细胞膜通透性改变，物质运输功能降低，D错误。

3．下列不属于细胞凋亡实例的是(　　)

A．蝌蚪长到一定程度后尾巴消失

B．人皮肤表皮细胞的脱落

C．白细胞因吞噬过多的细菌而死亡

D．脑细胞因缺氧而死亡

解析：选D。细胞凋亡可以清除多余、无用的细胞(如蝌蚪尾巴细胞)、完成正常使命的衰老细胞(如脱落的人皮肤表皮细胞)、体内有害细胞或被病原体感染的细胞(如C项中的白细胞)，从而保证机体的相对稳定。脑细胞因缺氧而死亡属于细胞坏死，不是细胞自动结束生命，不属于细胞凋亡。

4．下列关于细胞的分化、衰老和凋亡的叙述，错误的是(　　)

A．细胞分化的原因是基因的选择性表达

B．细胞分化使多细胞生物体的细胞趋向专门化

C．细胞凋亡是受基因调控的细胞自动死亡

D．细胞的衰老和凋亡对生物体都是有害的

答案：D

5．下图表示的是神经细胞的衰老和凋亡，下列说法错误的是(　　)

A．神经细胞凋亡是基因控制的程序性死亡

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组织、器官的衰老

解析：选C。细胞凋亡是基因控制的程序性死亡；细胞凋亡时，与细胞凋亡有关的基因选择性表达；衰老细胞中细胞核的体积增大，染色质收缩，染色加深，细胞体积减小；对于多细胞生物而言，细胞衰老并不意味着动物组织、器官的衰老。

6．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，结果如下表所示。

实验Ⅱ：分别将鼠、鸡、人和龟的体细胞体外培养，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。

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较强，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。

答案：(1)逐渐减弱　(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

[课时作业]

1．(2020·凉山高一检测)在人体细胞的生长、分化、衰老、凋亡的生命历程中不会发生变化的是(　　)

A．细胞膜的通透性

B．RNA的种类和含量

C．酶的种类和活性

D．酶加快反应的原理

答案：D

2．(2020·咸阳高一检测)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的调控

B．细胞凋亡也称为细胞程序性死亡

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

解析：选C。由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，A正确；由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常被称为细胞程序性死亡，B正确；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，所以细胞凋亡可以出现在胚胎发育过程中，C错误；在成熟的生物体中被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的，D正确。

3．下列关于细胞凋亡的叙述，不正确的是(　　)

A．蝌蚪在变态期，尾部细胞将发生凋亡，从而使其能转变成正常的成体蛙

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，引起细胞破裂，导致炎症反应

D．细胞凋亡是由遗传物质控制的细胞正常死亡，机体无炎症反应

解析：选C。细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，并非由致病因子引发的，故C项错误。

4．下列关于细胞衰老和凋亡的说法，不正确的是(　　)

A．细胞的凋亡受到严格的遗传控制    

B．老年人手术后，伤口愈合得慢就是细胞衰老造成的

C．端粒是每条染色体两端都有的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体

D．细胞的衰老和凋亡就是个体的衰老和凋亡

解析：选D。细胞凋亡是受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，细胞凋亡清除发育不正常或有害的细胞，清除完成正常使命的衰老细胞，控制组织、器官各部分的细胞总数，对维持机体正常的生理机能具有重要意义。衰老细胞内的酶活性降低，新陈代谢作用减慢，所以老年人手术后，伤口愈合得慢。端粒是每条染色体两端都有的一段特殊序列的DNA—蛋白质复合体。对于单细胞生物体来说细胞的衰老就是个体的衰老，但对于多细胞生物体来说两者并非等同。

5．关于细胞的分化、衰老、凋亡，下列叙述正确的是(　　)

A．细胞的高度分化改变了物种的遗传信息

B．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动

C．端粒随细胞分裂次数的增多而不变

D．良好的心态有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而延缓衰老

解析：选D。细胞分化的原因是基因的选择性表达，没有改变物种的遗传信息，故A错误；细胞的衰老和凋亡对于多细胞生物体完成正常发育等起着重要作用，是正常的生命活动，故B错误；细胞分裂次数增多，端粒变短，故C错误；健康的生活方式、良好的心态，有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而延缓衰老，故D正确。

6．(2020·北京西城区高一期末)下图为儿童早期脑组织中神经细胞形态和数量变化的示意图，下列有关说法正确的是(　　)

A．细胞分化使神经细胞的数量减少

B．神经细胞的突起增多是细胞生长的结果

C．神经细胞形态和数量变化使其功能更加完善

D．幼年儿童体内没有细胞凋亡的发生

答案：C

7．美国的研究人员鉴别出一组非肽类Caspase(含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶)抑制剂及其分子作用机制，并证实它们能够抑制细胞凋亡过程中信号的传递。下列相关叙述不正确的是(　　)

A．细胞凋亡过程中的信号传递与细胞膜表面的某种蛋白质有关

B．细胞凋亡是由基因控制的细胞程序性死亡

C．Caspase抑制剂在核糖体上合成

D．细胞的增殖和凋亡失控都会导致许多疾病的发生

解析：选C。细胞间的信号传递与细胞膜表面的糖蛋白有关，A正确；细胞凋亡是由基因控制的细胞程序性死亡，是机体正常的生理反应，B正确；题干已强调Caspase抑制剂是非肽类抑制剂，因此Caspase抑制剂不可能在核糖体上合成，C错误；细胞的增殖失控会导致疾病，如癌症，细胞凋亡失控也会导致许多疾病的发生，D正确。

8．近期研究表明人体内的名为RIP3的蛋白激酶可以将肿瘤的凋亡转变为细胞坏死。由此分析，下列叙述不正确的是(　　)

A．细胞死亡分为细胞凋亡和细胞坏死两种形式   

B．RIP3的合成有利于抑制肿瘤细胞的增殖

C．RIP3的合成是基因选择性表达的结果

D．控制合成RIP3蛋白激酶的基因只存在于肿瘤细胞中

解析：选D。细胞死亡分为细胞凋亡和细胞坏死，RIP3蛋白激酶将肿瘤细胞凋亡转变为坏死过程，从而加速癌细胞死亡，抑制癌细胞的增殖，A、B正确；RIP3的合成是基因选择性表达的结果，C正确；RIP3蛋白激酶基因存在于所有体细胞中，D错误。

9．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。根据以上材料回答下列问题：

(1)人胚胎发育的起点是____________，尾部细胞的生成所依靠的细胞增殖方式是____________。

(2)尾部细胞与头部细胞在形态、结构和生理功能上发生了差异，这是____________的结果，但它们的细胞核中的____________是相同的。

(3)尾部细胞后来自动死亡，称为____________，此过程受到严格的由____________决定的程序性调控，故又称为____________。

答案：(1)受精卵　有丝分裂

(2)细胞分化(基因选择性表达)　遗传物质

(3)细胞凋亡　遗传机制　细胞程序性死亡

10．(2020·武汉二中高一期末)下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，据图回答下列问题：

(1)图中A表示________过程，B表示________过程。经B过程形成的a、b、c、d仍具有相同的________。

(2)若a为植物细胞，且能在体外条件下培养成一个完整植物体，则说明a具有________。

(3)对人体来说，在A、B、C、D、E五项生命活动中，有积极意义的是________________。

(4)老年人的头发会变白的原因，与C过程中的细胞内_________________有关。

(5)细胞发生了B过程的根本原因是__________________________。

答案：(1)细胞增殖(分裂)　细胞分化　遗传物质　(2)全能性

(3)A、B、C、E

(4)某种酶(酪氨酸酶)活性降低

(5)基因的选择性表达