浙科版 (2019)必修1《分子与细胞》第四章 细胞的生命历程第三节 细胞凋亡是编程性死亡教案

第三节　细胞凋亡是编程性死亡

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．衰老现象

衰老和死亡是生命的基本现象，生命的更新、种族的延续就是在生与死的交替中进行的。细胞衰老是细胞生命活动的必然规律。

3．衰老的意义

生物体内的细胞不断地衰老和死亡，同时又有增殖产生的新细胞来代替它们。

4．衰老的特征

衰老细胞各种结构及其功能总体上呈衰退变化。例如，膜脂氧化导致细胞膜流动性降低；细胞质色素积累、空泡形成；细胞核体积增大，染色加深，核膜内陷，染色质凝聚、碎裂、溶解；DNA的功能受抑制，RNA含量降低；蛋白质合成下降，酶的活性降低；线粒体的数量随年龄增大而减少，体积则随年龄增加而变大；呼吸变慢等。

5．细胞衰老的机制

总的来说，细胞衰老是各种细胞成分在受到内、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。引起细胞衰老的内、外因素很多，例如，DNA分子中某些片断的长度，与细胞增殖次数密切相关的“端粒DNA”长度；一些与衰老相关基因的活化；细胞代谢产物积累到一定量后会危害细胞，引起衰老，如哺乳动物脂褐质的沉积；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。

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

细胞凋亡的表现包括：染色质聚集、分块、位于核膜上；胞质凝缩；DNA被有规律地降解为大小不同的片断，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。细胞凋亡因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症。

3．细胞亡的意义

动物的正常发育中都有细胞凋亡现象。例如，蝌蚪在发育过程中，尾和鳃都在一定时期消失，就是通过细胞凋亡实现的。再如，人胚胎发育过程中会产生过量的神经细胞，需要调整神经细胞的数量，使之与受神经细胞支配的细胞数量相适应，以保证神经系统对生命活动的精确调节。这种调整也是通过细胞凋亡实现的。

4．细胞凋亡的普遍性

在发育过程中或成熟组织中，发生凋亡的细胞数量是惊人的。细胞凋亡在植物体内也普遍存在。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．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。  (　　)

2．机体自我修复能力在一生中不会发生改变。 (　　)

3．细胞死亡与机体死亡同步进行。 (　　)

4．脊椎动物神经系统的发育过程中，没有细胞凋亡。 (　　)

5．植物胚发育过程中胚柄的退化、单性植物中花器官的退化等属于细胞凋亡。  (　　)

提示：1.√

2．×　随着年龄的增加，机体自我修复能力下降。

3．×　正常的组织中，经常发生“正常”的细胞死亡。

4．×　约有50%的细胞凋亡。

5．√

　细胞的衰老

1．衰老细胞特征的归纳

一大：细胞核变大，染色质收缩、染色加深。

一小：细胞内水分减少，体积变小，代谢速率减慢。

一多：细胞内色素逐渐积累、增多。

两低：膜的物质运输功能降低，有些酶的活性降低。

2．个体衰老与细胞衰老的对应关系

由表看出：人体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

合作探究：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。

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说明了什么？

提示：实验Ⅰ说明随着生物体年龄的增长，细胞分裂能力减弱。

2．实验Ⅱ说明了什么？

提示：实验Ⅱ说明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．实验Ⅲ说明了什么？

提示：实验Ⅲ说明细胞核是决定细胞衰老的重要因素。

4．根据上述实验可知影响细胞衰老的因素有哪些？

提示：根据上述实验可知影响细胞衰老的因素有生物体的年龄、物种和细胞核等。

1．细胞衰老是一种正常的生命现象。人的肠道上皮细胞在衰老过程中不会出现的变化是(　　)

A．细胞内有些酶活性降低

B．细胞内线粒体数量增多

C．细胞内细胞核体积增大

D．细胞内呼吸速率减慢

B　[根据分析可知，人的肠道上皮细胞在衰老过程中有些酶活性降低，但部分与细胞凋亡有关的酶活性增强；细胞内线粒体数量减少，导致呼吸速率减慢；细胞内细胞核体积增大，染色质固缩。]

2．下列关于人体细胞的叙述，错误的是(　　)

A．人的正常体细胞的分裂次数是有限的

B．自由基攻击蛋白质可以引起细胞衰老

C．细胞中衰老的线粒体可被溶酶体分解清除

D．衰老细胞代谢速率加快是细胞内水分减少引起的

D　[人的正常体细胞最大分裂次数为50～260次，A项正确；自由基攻击蛋白质可引起细胞衰老，B项正确；细胞中衰老的细胞器会被溶酶体清除，C项正确；衰老细胞代谢速率减慢，D项错误。]

3．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，那么该组织细胞最可能出现的变化还有    (　　)

①细胞呼吸速率减慢，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，物质运输功能降低　④能继续分化，具有发育成完整个体的潜能

A．①②   B．③④ 　　　C．①③　　　D．②③

C　[该组织细胞内的水分减少，多种酶的催化效率降低，说明该组织细胞为衰老细胞。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，细胞内色素积累是衰老细胞的特征，②错误；细胞膜通透性改变，物质运输功能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。]

　细胞的凋亡

1．细胞凋亡与人体健康

(1)正常的细胞凋亡可以保证人体的正常发育和身体各个器官功能的正常发挥。

(2)不正常的细胞凋亡会导致许多疾病的发生。

①肿瘤的发生、自身免疫疾病等与细胞凋亡不足有关。

②帕金森氏综合征、再生障碍性贫血等与细胞凋亡过度有关。

2．判断细胞凋亡与细胞坏死的技巧

(1)从方式看

(2)从结果看

合作探究：分析细胞死亡的两种类型：

(1)结合细胞器的知识思考，人的胚胎时期尾的消失、人类指间细胞的自动死亡这些细胞凋亡现象与细胞中的哪种细胞器有直接关系？为什么？

提示：溶酶体。溶酶体内有多种水解酶，能够使自动死亡的细胞发生分解。

(2)某人因长期吸烟，导致肺部局部细胞病变死亡，属于细胞凋亡吗？

提示：不属于，属于细胞坏死。

(3)影响细胞凋亡和细胞坏死的因素相同吗？若不同，分析影响两者的主要因素分别是什么。

提示：不同。细胞凋亡的主要因素是内因——遗传物质控制；细胞坏死则是外因——种种不利因素引起。

1．下列叙述与细胞凋亡无关的是(　　)

A．胚胎发育中神经细胞的形成

B．胚胎发育中神经细胞数量调整

C．植物通气组织的形成

D．单性植物花器官退化

A　[胚胎发育中神经细胞的形成是细胞分化的结果，与细胞凋亡无关，A符合题意；人胚胎发育过程中对产生过量的神经细胞进行调整是通过细胞凋亡实现的，B不符合题意；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，植物体内通气组织的形成与细胞凋亡有关，C不符合题意；单性植物中花器官的退化属于细胞凋亡，通过细胞凋亡完成正常发育，D不符合题意。]

2．IAPs是细胞内一种控制细胞凋亡的物质，其作用原理是与细胞凋亡酶结合从而达到抑制细胞凋亡的目的。IAPs的核心结构是RING区域，如果去掉该区域，则能有效地促进更多的细胞凋亡。下列相关说法中，错误的是(　　)

A．细胞凋亡是由基因决定的细胞编程性死亡

B．去掉癌细胞中IAPs的RING区域，可有效地促进癌细胞凋亡

C．IAPs的合成可以不受基因的控制

D．细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的

C　[细胞内物质的合成和分解都受到细胞内基因的控制，既然IAPs是细胞内一种控制细胞凋亡的物质，那么其合成也受基因的控制，C项错误。]

3．下列关于细胞衰老和凋亡的叙述，正确的是(　　)

A．衰老细胞的分化程度较低

B．衰老细胞内RNA含量降低

C．细胞凋亡受基因控制而不受环境影响

D．细胞衰老和凋亡即个体的衰老和凋亡

B　[衰老的细胞一般分化程度高，A错误；衰老的细胞内染色体固缩，影响基因的表达，所以衰老细胞内RNA含量降低，B正确；细胞凋亡受基因控制但也受环境的影响，C错误；单细胞生物细胞衰老即个体衰老，但多细胞生物个体衰老时细胞普通衰老，还有一部分细胞不衰老，D错误。]

[课堂小结]

1．下列不属于细胞衰老特征的是(　　)

A．多种酶活性降低　 B．线粒体体积减小

C．呼吸变慢 D．细胞核体积增大

B　[衰老的细胞内多种酶的活性降低，例如，头发基部的黑色素细胞衰老时，细胞内的酪氨酸酶活性降低使黑色素合成减少，出现白发，A不符合题意；衰老细胞的线粒体体积不一定减小，B符合题意；衰老细胞的细胞呼吸速率会减慢，线粒体数量减少， C不符合题意；衰老的细胞中，细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深，D不符合题意。]

2．植物在胚胎发育过程中，胚柄的退化属于(　　)

A．细胞分化 B．细胞衰老

C．细胞凋亡 D．细胞癌变

C　[植物在胚胎发育过程中，胚柄的退化是正常的生命现象，是基因控制下的编程性死亡，所有的植物都会发生，属于细胞凋亡，故选C。]

3．下列关于细胞凋亡的叙述，错误的是(　　)

A．细胞凋亡虽是细胞发育过程中的必然步骤，但是可以通过一定的手段避免

B．所有动物的正常发育中都有一些细胞要发生凋亡

C．细胞凋亡对于完成人体的正常发育具有重要作用

D．蝌蚪在发育过程中，尾部细胞将发生凋亡，从而使其能转变成正常的成体蛙

A　[细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，是细胞发育过程中的正常的生命活动，因此不能通过一定的手段避免，A错误；所有动物的正常发育中都有一些细胞要发生凋亡，细胞凋亡贯穿于整个生命历程，B正确；细胞凋亡对生物正常的个体发育、生命活动稳定状态的维持以及抵御外界各种因素的干扰等方面，具有重要作用，C正确；蝌蚪尾的消失是通过尾部细胞凋亡实现的，从而使其能转变成正常的成体蛙，D正确。]

4．下列有关细胞衰老与凋亡的叙述中，正确的是(　　)

A．环境中的某些物质导致机体细胞死亡就是凋亡

B．凋亡的细胞中基因不再表达

C．衰老的细胞酶活性下降，代谢减弱

D．细胞衰老就意味着个体的衰老

C　[环境中的某些物质，如重金属、酸、碱等导致的细胞非正常死亡，称为细胞坏死，A 错误；细胞凋亡是细胞编程性死亡，是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，B 错误；衰老的细胞酶的活性降低，代谢速率减慢，C 正确；对单细胞生物来说，细胞的衰老就是个体的衰老，但对多细胞生物来说，细胞的衰老并不意味着个体的衰老，D 错误。]

5．如图为细胞重要的生命活动图解。请据图回答下面的问题。

(1)A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在________________过程中。

(2)细胞分化是个体发育的基础，就同一个个体来说，乳腺细胞与心肌细胞的遗传信息________________，形态、结构和生理功能不同，这是因为________________。

(3)李白有诗云：“君不见高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”导致这种变化的原因是____________________________________。

(4)对于人体来说，在A、B、C、D四项生命活动中，有积极意义的是________________。

解析：(1)在细胞增殖、分化、衰老和凋亡过程中，只有细胞增殖的染色体在发生着规律性的动态变化。(2)细胞分化是个体发育的基础，实质是基因的选择性表达，但细胞分化过程中遗传信息不会发生改变，所以就同一个个体来说，乳腺细胞与心肌细胞的遗传信息相同，形态、结构和生理功能不同是因为基因的选择性表达。(3)这种变化是因为细胞衰老，酶的活性降低，所以黑发变白发。(4)细胞增殖、细胞分化、细胞衰老和细胞凋亡对机体都是有积极意义的，只有细胞坏死和癌变对机体是不利的，故选A、B、C、D。

答案：(1)A　(2)相同　不同细胞的遗传信息执行情况不同(基因的选择性表达)　(3)细胞的衰老，酶的活性降低  (4) A、B、C、D