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1、
第3節(jié) 細胞的衰老和凋亡
學習目標
1.描述個體衰老與細胞衰老的關系及細胞衰老的特征。(重點)
2.簡述細胞凋亡的含義及與細胞壞死的區(qū)別。(重點、難點)
3.探討細胞的衰老和凋亡與人體健康的關系,關注老年人的健康狀況。
4.進行與社會老齡化相關的問題的資料搜集和分析。,
知識結(jié)構(gòu)
個體衰老與細胞衰老的關系
1.細胞衰老的概念
細胞衰老的過程是細胞的生理狀態(tài)和化學反應發(fā)生復雜變化的過程,最終表現(xiàn)為細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化。
2.個體衰老與細胞衰老的關系
(1)單細胞生物:細胞的衰老或死亡就是個體的衰老或死亡。
(2)多細胞生物細胞總是在不斷更新著
2、,總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)。從總體上看,個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
①幼年個體中每天都有細胞衰老、死亡→細胞的衰老和死亡不等于個體的衰老和死亡。
②老年個體中每天也有新細胞的產(chǎn)生→個體的衰老不等于所有細胞的衰老。
從總體上看,生物體內(nèi)的絕大多數(shù)細胞都要經(jīng)歷分裂、分化、衰老、死亡的過程,所以細胞衰老是一種正常的生命活動,是細胞生命活動的基本規(guī)律。
(1)個體衰老和細胞衰老都是生物體正常的生命現(xiàn)象。
(2)細胞會隨著分裂次數(shù)的增多而衰老。
(3)個體衰老的原因:一是自身因素,如細胞多次分裂后衰老。二是環(huán)境因素,條件不利會加快衰老。
教材第12
3、1頁參考答案
問題探討
1.人體的衰老特征:白發(fā)、皺紋、老年斑、耳聾、眼花、記憶力減退等。
2.老年人體內(nèi)還會有幼嫩的細胞,如精原細胞仍能增殖產(chǎn)生精子,造血干細胞一生都能增殖產(chǎn)生各種類型的血細胞;年輕人體內(nèi)也有衰老的細胞,如皮膚表皮細胞衰老成角質(zhì)層細胞,最后細胞凋亡、脫落。
3.人體衰老與細胞衰老并不是一回事。人體內(nèi)的細胞總是在不斷更新著,總有一部分細胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)。但從總體上看,個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
【例1】 關于個體衰老與細胞衰老的關系,下列說法正確的是( )
A.細胞的衰老就是個體的衰老
B.衰老的生物體內(nèi),細胞都處于衰老狀態(tài)
C
4、.年幼的生物體內(nèi),沒有衰老細胞
D.從總體上看,個體衰老的過程是組成個體的細胞普遍衰老的過程
解析:對于單細胞生物體來說,細胞的衰老就是個體的衰老;但對多細胞生物來講,細胞衰老與個體衰老并不是一回事。多細胞生物體內(nèi)細胞總是在不斷更新著,衰老生物體內(nèi)也有幼嫩細胞,年幼的生物體內(nèi),也有衰老細胞。從總體來說,個體衰老的過程也是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
答案:D
點撥:細胞衰老不等于個體衰老,多細胞生物的個體發(fā)育的全過程都存在細胞衰老,細胞的普遍衰老導致個體衰老,細胞衰老是個體衰老的前提。
細胞衰老的特征及原因
1.細胞衰老的特征
(1)水分含量減少,細胞萎縮,體積變小,新陳代謝
5、速率減慢。
(2)酶活性降低,細胞內(nèi)的生化反應過程變慢。
(3)色素逐漸積累,妨礙細胞內(nèi)物質(zhì)的交流和傳遞。
(4)細胞內(nèi)呼吸速率減慢,細胞核體積增大,核膜內(nèi)折,染色質(zhì)收縮、染色加深。
(5)細胞膜通透性改變,物質(zhì)運輸功能降低。
細胞衰老特征的記憶方法:“一大一小一多兩低”
(1)一大:細胞核變大,染色質(zhì)收縮、染色加深。
(2)一?。杭毎麅?nèi)水分減少,細胞萎縮變小,代謝速率減慢。
(3)一多:細胞內(nèi)色素逐漸積累、增多。
(4)兩低:膜的物質(zhì)運輸功能降低,有些酶的活性降低。
2.細胞衰老的癥狀分析
癥狀
原因分析
皮膚干燥、發(fā)皺
細胞水分減少,體積減小
頭發(fā)變白
6、細胞內(nèi)的酶活性降低
老年斑
細胞內(nèi)色素(脂褐素)的累積
吸收能力下降
細胞膜通透性功能改變
(1)衰老細胞從總體上來說其生理功能降低了。
酶活性降低呼吸速率減慢新陳代謝速率減慢―→物質(zhì)交流與信息傳遞效率下降。
(2)衰老細胞中細胞器數(shù)量減少,如代謝強度減慢、線粒體數(shù)量減少。
并非所有衰老細胞都同時具有上述特征,如哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核。
3.細胞衰老的原因
關于細胞衰老的原因,目前為人們所普遍接受的是自由基學說和端粒學說。
(1)自由基學說:自由基是一類含不成對電子的原子或功能基團,具有高度反應活性,可引發(fā)鏈式自由基反應,引起DNA、蛋白質(zhì)和脂類,尤其是多不
7、飽和脂肪酸等大分子物質(zhì)變性和交聯(lián),損傷DNA、生物膜、重要的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白,從而引起色素、脂肪的積累等,各種衰老現(xiàn)象的發(fā)生。
(2)端粒學說:端粒DNA序列在每次細胞分裂后會縮短一截,當端粒DNA序列被截短后,端粒內(nèi)側(cè)的正常基因的DNA序列就會受到損傷,使細胞的生命活動異常而走向衰亡。
細胞分裂、分化與衰老的區(qū)別與聯(lián)系
細胞分裂
細胞分化
細胞衰老
區(qū)別
(1)細胞分裂是生物體生長、發(fā)育、繁殖和遺傳的基礎
(2)通過細胞分裂將復制的遺傳物質(zhì)平均分配到兩個子細胞中,保證了遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性
(1)細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎
(2)通過細胞分化形成不同的組織、器官和
8、系統(tǒng)
(1)細胞衰老是正常的生命現(xiàn)象
(2)細胞衰老的速度有快有慢,正常衰老有利于機體的自我更新,異常衰老威脅人類健康
聯(lián)系
(1)細胞分裂是細胞分化的基礎,細胞通過分裂增加數(shù)目,通過分化增加細胞類型
(2)僅有細胞分裂沒有細胞分化,生物體不能正常生長發(fā)育
(3)細胞分裂、分化、衰老過程是不可逆轉(zhuǎn)的
教材第122頁參考答案
旁欄思考題
老年斑是由于細胞內(nèi)的色素隨著細胞衰老而逐漸積累造成的。衰老細胞中出現(xiàn)色素聚集,主要是脂褐素的堆積。脂褐素是不飽和脂肪酸的氧化產(chǎn)物,是一種不溶性顆粒物。不同的細胞在衰老過程中脂褐素顆粒的大小也有一定的差異。皮膚細胞的脂褐素顆粒大,就出現(xiàn)了老年
9、斑。
【例2】 細胞的衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象。下列屬于人體衰老紅細胞特征的是( )
①水分減少,細胞萎縮?、谛玛惔x的速率減慢 ③某些酶的活性降低?、芎粑俾噬仙、萆胤e累增多?、藜毎暮粑俾蕼p慢 ⑦細胞核體積增大?、嗉毎さ耐ㄍ感愿淖?
A.①②③④⑤⑥ B.①②③⑤⑥⑦⑧
C.①②③⑥⑧ D.①②③④⑤⑧
解析:衰老的細胞一般具有以下5項特征:①在衰老的細胞內(nèi)水分減少,細胞萎縮,體積變小,新陳代謝速率減慢;②衰老的細胞內(nèi),有些酶的活性降低;③細胞內(nèi)的色素會隨著細胞衰老而逐漸積累;④衰老的細胞內(nèi)呼吸速率減慢,細胞核體積增大,染色質(zhì)收縮、染色加深;⑤細胞膜通透性功能改
10、變。根據(jù)上述特征可判斷①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老細胞的特征,由于衰老的紅細胞沒有細胞核,也不含有色素,因此,還應除去⑤⑦,故選C。
答案:C
點撥:本題設置的陷阱——人體成熟紅細胞的結(jié)構(gòu)特點,如果只記住衰老細胞的主要特征而忽略了成熟紅細胞的結(jié)構(gòu)特點,必然導致答案錯誤。
細胞的凋亡和壞死
1.細胞的凋亡
(1)概念:由基因所決定的細胞自動結(jié)束生命的過程,就叫做細胞凋亡。由于細胞調(diào)控受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性凋亡,所以也常常被稱為細胞編程性死亡。
(2)實例
①人在胚胎時期,要經(jīng)歷有尾的階段,后來尾部細胞自動死亡,尾才消失。
②蝌蚪尾的消失,也是通過細胞自動死亡實現(xiàn)的。
③
11、在胎兒手的發(fā)育過程中,五個手指最初是愈合在一起形成的,像一把鏟子,后來隨著指間細胞自動死亡,才發(fā)育為成形的手。
(3)作用
①清除多余的、無用的細胞。如胚胎期手的發(fā)育,如果沒有細胞的凋亡就不會有纖細的手指;如果沒有正常的細胞凋亡,蝌蚪的尾部就不會消失,它將不能變成青蛙。
②清除完成正常使命的衰老細胞,如衰老的白細胞的死亡。
③維持器官和組織中細胞數(shù)目的相對穩(wěn)定,如紅細胞的更新?lián)Q代。
④清除體內(nèi)的有害細胞,例如癌癥就是異常的細胞沒有及時死亡的結(jié)果。
(4)意義
①維持機體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。
②抵御外界各種因素的干擾。
(1)細胞凋亡與細胞分裂、分化一樣,是一種最基本的生命現(xiàn)象
12、,是機體正常發(fā)育的基礎。
(2)細胞凋亡不僅發(fā)生在個體發(fā)育的胚胎時期,而且貫穿于整個生命活動的始終。
2.細胞的壞死
(1)概念:細胞壞死是指細胞受到強烈理化或生物因素作用引起的細胞無序變化的死亡過程。
(2)過程
正常細胞正常代謝活動細胞損傷和死亡。
種種不利因素
細胞死亡不等同于細胞壞死,細胞死亡可以指細胞的正常死亡即細胞凋亡,也可以指細胞的非正常死亡,即細胞壞死。
(3)細胞凋亡與細胞壞死的區(qū)別
細胞凋亡
細胞壞死
原因
正常生理變化
病原理性變化或劇烈損傷
范圍
多為單個散在細胞
大片組織或成群細胞
細胞膜
內(nèi)陷
破損
細
13、胞器
無明顯變化
腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解
細胞體積
收縮變小
腫脹變大
調(diào)節(jié)過程
受基因調(diào)控
被動進行
炎癥反應
不釋放細胞內(nèi)容物,無炎癥反應
釋放細胞內(nèi)容物,引發(fā)炎癥
細胞增殖、分化、衰老和凋亡是細胞的正常生命活動,這些生命活動是細胞的行為表現(xiàn),而不能誤認為是細胞發(fā)育的4個階段。細胞凋亡與細胞增殖都是維持生物體內(nèi)細胞動態(tài)平衡的基本行為。
教材第124頁參考答案
技能訓練
1.細胞的壽命與分裂能力無關。壽命短的細胞不一定能分裂,如白細胞。
2.有關系。
3.皮膚表皮細胞的壽命約為10 d,生發(fā)層細胞的分裂能力強。
【例3】 細胞凋亡又稱細胞編程性死亡,其大致過
14、程如圖6-3-1所示,下列有關敘述不正確的是( )
A.細胞凋亡是細胞在特定條件下的被動死亡過程
B.細胞凋亡過程中以小泡形式形成凋亡小體,需要消耗能量
C.細胞凋亡發(fā)生過程中,細胞內(nèi)容物不釋放出來
D.吞噬細胞吞噬凋亡小體與溶酶體釋放的水解酶密切相關
解析:細胞凋亡是由基因決定的細胞自動結(jié)束生命的過程,A項錯誤;依圖示可知,細胞凋亡過程中細胞崩潰,分解成多個凋亡小體,被小泡包裹,使細胞內(nèi)容物不釋放出來,然后被吞噬細胞吞噬,這一過程需要消耗能量,B、C項正確。吞噬細胞中含有大量的溶酶體,能釋放出水解酶消化凋亡小體,D項正確。
答案:A
點撥:解題的關鍵是理解細胞凋亡的機理(基因調(diào)控的自動死亡),以及準確提取圖解中的信息(以凋亡小體形式被吞噬細胞吞噬)。
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