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

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞的衰老和死亡导学案，共17页。

素养达成
设疑激趣
现在越来越多的老年人在跳广场舞，目的是为了强健身体延缓衰老。那么人体衰老有什么特征呢？人体的细胞不断死亡又不断产生新的细胞，这是为什么呢？让我们一起学习吧！
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂
探究点一 细胞的衰老
1.观察下图，回答问题：
(1)老年人为什么大多头发花白，满脸老年斑？
(2)衰老的细胞内水分减少，减少的这部分水在细胞中以什么形式存在？
(3)一般情况下，老年人的心脏不如年轻人的心脏收缩有力，试从细胞水平上分析其主要原因是什么？
2．结合具体实例，探讨细胞的正常衰老和异常衰老与人体健康的关系。
材料一 血液内红细胞的寿命只有120天，全年要更换3次。
材料二 图中是患有罕见的儿童早衰症的美国华盛顿州达令顿地区男孩塞斯·库克，尽管只有12岁，但他的模样看上去却像一名头发掉光、满脸皱纹的八十老翁。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(教材P124“自由基学说”的拓展思考)下图表示细胞衰老的自由基学说图解，据图回答有关问题：
(1)衰老细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低的原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)老年人容易发生癌变的原因是
________________________________________________________________________。
(3)根据图示内容，提出延缓衰老的措施：________________________________________________________________________。
[巧学助记] 简化记忆细胞衰老特征
[名师提醒]
(1)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。
(2)细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。
(3)人衰老后会出现免疫力下降、适应环境能力减弱等现象。
1.细胞衰老的特征
(1)细胞衰老的过程：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)细胞衰老的特征
①水分减少，细胞萎缩，体积变小；②多种酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢；③细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低；④细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深；⑤细胞内色素逐渐积累，妨碍细胞内物质的交流和传递。
2．细胞衰老的原因
(1)自由基学说
(2)端粒学说
3．个体衰老与细胞衰老的对应关系
由上表看出，多细胞生物的个体衰老过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
4．细胞衰老的意义
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。
1．[2022·湖北宜昌模拟](合格考)下列各项不属于细胞衰老特征的是( )
A．细胞内水分减少
B．细胞呼吸速率减慢
C．细胞内色素积累较多
D．细胞膜通透性不变，物质运输功能增强
2．(合格考)李白有诗云：“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪。”从细胞角度分析，这个过程中不会出现的变化是( )
A．细胞核体积变大
B．细胞内水分增加
C．酶的活性降低
D．细胞内的呼吸速率减慢
3．(等级考)人衰老的红细胞具有下列哪些特征( )
①水分减少，细胞萎缩 ②新陈代谢的速率减慢
③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升 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细胞膜的通透性功能改变
A．①②③④⑤⑦⑧B．①②③⑤⑥⑦⑧
C．①②③⑤⑥⑧D．①②③④⑤⑧
4．(等级考)下列关于个体衰老与细胞衰老关系的叙述中，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，体内没有衰老的细胞
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
探究点二 细胞的死亡
1.如图是青蛙的变态发育示意图。蝌蚪在发育过程中，长出的尾巴又逐渐消失，请分析：
(1)蝌蚪尾巴的消失属于哪种生命现象？与哪种细胞器的关系最密切？
(2)将蝌蚪尾部用浓盐酸处理后，尾部溃烂消失，这与上述现象相同吗？
(3)上述两种现象都受遗传物质控制吗？
2．材料 人体胚胎发育过程中要经历有尾的阶段，后来尾部细胞自动死亡，尾才消失。在胎儿手的发育过程中，五个手指最初是愈合在一起的，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。
(1)细胞死亡有两种形式，一种是细胞坏死，另一种是细胞凋亡。在人的胚胎发育过程中，尾的消失属于哪一种？________。它是正常现象吗？________。
(2)细胞的凋亡是随意发生的吗？________。它受什么控制？________。
(3)如果没有正常的细胞凋亡，人的胚胎能正常发育吗？________。人还会有纤细的手指吗？________。这说明细胞凋亡对于多细胞生物体完成________________起着重要作用。
(4)当细胞被病原体感染时，机体也会通过凋亡的方式加以清除。所以细胞凋亡对于维持________的稳定和抵御外界各种因素的________都起着非常关键的作用。
(5)如果人体皮肤被开水烫伤而死亡，是否也是细胞凋亡？________。为什么？________________________________________________________________________。
[知识拓展] 易发生细胞凋亡的几种细胞
(1)无用细胞，如蝌蚪变成青蛙时，尾细胞的退化。
(2)发育不正常的细胞。
(3)有害细胞，如病毒感染的细胞。
(4)衰老细胞，如人的成熟红细胞120天后自然死亡。
[名师点拨] 细胞凋亡≠细胞坏死
细胞凋亡和细胞坏死都是细胞的死亡过程，但两者的死亡机理不同。细胞凋亡是一个主动的、有利于个体生存的过程，细胞坏死是一个被动的、对个体生存有害的过程。
“两看法”区分细胞凋亡与细胞坏死
(1)从方式看
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(主动结束生命, 活动⇒细胞凋亡,被动结束生命, 活动⇒细胞坏死))
(2)从结果看
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(对生物体是有利的,⇒细胞凋亡,对生物体是有害的,⇒细胞坏死))
[名师提醒] 细胞自噬
(1)概念：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。
(2)对象：受损或功能退化的细胞结构等。
(3)作用条件：①在营养缺乏条件下，获得维持生存所需的物质和能量；②细胞受到损伤或衰老时，清除受损或衰老的细胞器；③微生物入侵时，清除感染的微生物和毒素。
(4)有些激烈的细胞自噬，可能诱导细胞凋亡。
1.细胞凋亡的过程
(1)凋亡的开始：细胞膜向内皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色质收缩并沿核膜分布。
(2)凋亡小体的形成：核膜破裂，染色质断裂成大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被一些内陷的细胞膜包围，形成凋亡小体。
(3)细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被吞噬细胞吞噬并消化。
2．细胞凋亡机制的图解与分析
(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传递功能。
(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。
3．细胞凋亡的类型
(1)细胞正常的自然更新。
(2)清除被病原体感染的细胞。
(3)正常发育过程中的程序性死亡。
4．细胞坏死的过程
5．细胞凋亡与细胞坏死的区别
1．(合格考)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
2．(合格考)关于细胞凋亡与细胞坏死，下列说法正确的是( )
A.细胞凋亡不受细胞内的遗传物质控制
B.细胞死亡是细胞凋亡的同义词
C.细胞坏死受到严格的遗传机制决定的程序性控制
D.细胞的自然更新、被病原体感染的细胞清除也是通过细胞凋亡来完成的
3．(等级考)细胞凋亡是细胞死亡的一种类型。下列关于人体中细胞凋亡的叙述，正确的是( )
A.胎儿手的发育过程中不会发生细胞凋亡
B.小肠上皮细胞的自然更新过程中存在细胞凋亡现象
C.清除被病原体感染细胞的过程中不存在细胞凋亡现象
D.细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程，属于细胞坏死
4．(等级考)细胞凋亡又称细胞程序性死亡，其大致过程如图所示。下列有关叙述，不正确的是( )
A.细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B.细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量
C.细胞凋亡过程中，细胞内容物不释放出来
D.吞噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体释放的水解酶密切相关
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1.下列关于细胞衰老的说法，错误的是( )
A．人一生中，体细胞分裂50～60次，因而各种细胞的寿命一样
B．机体内细胞的寿命与分裂能力之间没有明确的对应关系
C．生物体内随时有大量细胞衰老死亡，同时又有大量新增殖的细胞代替它们
D．细胞的衰老和凋亡都是生物界的正常生命现象
2．科学家用专门的染料标记正在发生凋亡的细胞，下图表示处于胚胎发育阶段的小鼠脚趾。叙述不正确的是( )
A．发育过程中小鼠脚趾之间的细胞发生了凋亡
B．细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
C．细胞凋亡是细胞正常代谢活动意外中断引起的细胞死亡
D．小鼠整个生命历程中都会发生细胞凋亡过程
3．下列有关细胞生命历程的叙述，正确的是( )
A．所有体细胞都不断地进行细胞分裂
B．细胞分化仅发生于早期胚胎形成的过程中
C．衰老细胞的新陈代谢速率明显加快
D．细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡
4．[2022·湖南长沙市一中模拟]真核生物细胞中，一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹送入溶酶体或液泡中进行降解的过程，称为细胞自噬，细胞自噬不能发生在( )
A．生长阶段细胞B．分化阶段细胞
C．衰老阶段细胞D．凋亡阶段细胞
5．(等级考)如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
6．2018年，国际顶尖学术期刊《Nature》以封面文章刊登了中国科学家的研究成果——成功构建了“单条染色体的酿酒酵母”，这是合成生物学领域里程碑式的进展。
(1)酵母菌是生物学研究中常用的模式生物，与蓝细菌相比，酵母菌最主要的结构特征是____________________。
(2)将天然酿酒酵母细胞中的16条染色体融合为一条，需要去除染色体的端粒、着丝粒等冗余序列。端粒是位于染色体两端的____________复合体，有研究表明，随着细胞分裂次数增加，端粒将不断缩短，组成正常基因的________序列受到损伤，从而引发细胞的________。
(3)端粒酶具有修复端粒的功能。为探究甲磺酸甲酯(MMS)是否对酵母菌的端粒酶活性有影响，研究人员进行了相关实验，结果见图1、图2。
由图可知，本实验的自变量是________________，实验结果显示，MMS对酿酒酵母端粒酶的活性有____________作用，且当________________________________________________________________________
______________________时效果最为显著。
(4)酿酒酵母有三分之一的基因与人类基因同源，对酵母菌的研究可能有哪些潜在的应用价值？
________________________________________________________________________。(列出一点)
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材
问题探讨
1．提示：毛囊细胞的衰老导致酶活性降低，使黑色素合成减少，所以老年人的头发会变白。
2．提示：老年人体内还会有幼嫩的细胞，如造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞，最后细胞凋亡、脱落。
3．提示：对单细胞生物来说，细胞的衰老就是个体的衰老；对多细胞生物来说，细胞的衰老与个体的衰老并不同步，多细胞生物体内的细胞总在进行着不断的更新，总有一部分细胞处于衰老状态。不过从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)× (2)√ (3)√ (4)×
2．C
二、拓展应用
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。
第3节 细胞的衰老和死亡
夯基提能·分层突破
探究点一
【师问导学】
1．(1)衰老细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，故头发变白；衰老细胞膜通透性改变，色素积累，出现老年斑。
(2)自由水。
(3)老年人体内衰老细胞多，衰老细胞呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢。
2．①细胞的正常衰老对于实现有机体的自我更新非常有利。
②细胞异常衰老会威胁人类的健康
3．(1)自由基攻击磷脂分子和蛋白质，会引起细胞膜的磷脂分子和转运蛋白等损伤，物质运输功能降低
(2)自由基会攻击DNA，引起基因突变
(3)避免辐射危害、减少有害物质入侵和及时清除自由基等
【随堂检测】
1．解析：细胞衰老时细胞膜通透性改变，物质运输功能降低。
答案：D
2．解析：“君不见，高堂明镜悲白发，朝如青丝暮成雪”属于细胞衰老，衰老细胞中水分减少。
答案：B
3．解析：衰老的细胞具有以下五项特征：(1)细胞内水分减少，细胞萎缩，体积缩小；(2)酶的活性降低，呼吸速率减慢，新陈代谢速率减慢；(3)细胞内的色素积累，妨碍细胞内物质交流和传递；(4)细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深；(5)细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。根据以上特征判断，①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，但由于红细胞没有细胞核，因此应除去⑦。
答案：C
4．解析：正在衰老的个体，体内也有幼嫩的细胞，如造血干细胞，A错误；处于青春期的年轻人，体内有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞，B错误；总体上看，衰老的多细胞生物体内，细胞普遍衰老，C正确；对于单细胞生物而言，细胞的衰老就是个体的衰老，D错误。
答案：C
探究点二
【师问导学】
1．(1)这是细胞凋亡的结果。与溶酶体密切相关。
(2)不相同；这是细胞坏死，与细胞凋亡不同。
(3)不是。细胞凋亡是受遗传物质控制的，细胞坏死不受遗传物质控制。
2．(1)细胞凋亡 是正常现象 (2)不是 基因
(3)不能 不会 正常发育 (4)内部环境 干扰
(5)不是 因为这是在不利因素的影响下引起的细胞死亡，是细胞坏死
【随堂检测】
1．解析：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，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，D正确。
答案：C
2．解析：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；细胞死亡包括细胞凋亡和细胞坏死；细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞的正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，并不是由基因决定的细胞自动结束生命的过程；在成熟生物体内，细胞的自然更新、被病原体感染的细胞清除，也是通过细胞凋亡实现的。
答案：D
3．解析：在胎儿手的发育过程中，五个手指最初是愈合在一起的，后来随着指间细胞的自动死亡，才发育为成形的手指，A错误；小肠上皮细胞的自然更新是通过细胞凋亡完成的，B正确；被病原体感染的细胞的清除也是通过细胞凋亡完成的，C错误；细胞坏死是在种种不利因素影响下，由细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡，不同于细胞凋亡，D错误。
答案：B
4．解析：细胞凋亡是细胞的程序性死亡，细胞凋亡是细胞在特定条件下的主动死亡过程，A错误；细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量，B正确；细胞凋亡发生过程中，细胞内容物不释放出来，C正确；据图示可知，吞噬细胞吞噬凋亡小体被吞噬细胞内的溶酶体酶水解，D正确。
答案：A
高效课堂·实践运用
1．解析：同一个个体内不同组织的细胞分化程度不同，细胞的寿命也不同；细胞的寿命与分裂能力之间并没有明确的对应关系，寿命短的细胞也可能不分裂，如白细胞；生物体内随时有大量细胞衰老死亡，同时又有大量新增殖的细胞代替它们；细胞衰老和凋亡都是生物界的正常生命现象。
答案：A
2．解析：发育过程中小鼠脚趾之间的细胞发生了凋亡，A正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，属于正常的生命现象，B正确；细胞坏死是细胞正常代谢活动意外中断引起的细胞死亡，C错误；细胞凋亡贯穿于整个生命历程中，D正确。
答案：C
3．解析：高度分化的细胞不能再进行细胞分裂，A错误；细胞分化发生于个体的整个生命历程中，B错误；衰老细胞多种酶活性降低，新陈代谢速率明显减慢，C错误；细胞凋亡是由基因决定的程序性死亡，D正确。
答案：D
4．解析：生长阶段、分化阶段和衰老阶段的细胞都会有受损、变性、衰老的蛋白质或细胞器，会发生细胞自噬，A、B、C正确；凋亡阶段的细胞是由基因控制的程序性死亡，已经不再需要细胞自噬降解自身成分来提供营养和能量维持生命，故不会发生细胞自噬，D错误。
答案：D
5．解析：细胞分化使神经细胞的形态结构发生改变，而数量不变，A错误；神经细胞的突起增多是细胞分化的结果，B错误；神经细胞形态和数量变化使其功能更加完善，C正确；细胞凋亡在生物体的整个生命历程中都有发生，D错误。
答案：C
6．解析：(1)酵母菌属于真菌，是真核生物，与原核生物蓝细菌相比，酵母菌最主要的结构特征是有以核膜为界限的细胞核。(2)端粒是位于染色体两端的DNA－蛋白质复合体，研究表明，随着细胞分裂次数的增加，端粒将不断缩短，组成正常基因的DNA序列受到损伤，从而引发细胞衰老。(3)分析图示可知，本实验的自变量有两个：MMS的浓度和处理时间。图1结果显示，用药组端粒酶活性高于未用药组，故MMS对酿酒酵母端粒酶的活性有促进作用，且处理时间72h时促进作用最强，由图2结果可知，MMS浓度为0.40mml/L时，端粒酶的活性最高。故当MMS浓度为0.40mml/L、处理时间为72h时效果最为显著。(4)酿酒酵母有三分之一的基因与人类基因同源，这有利于了解人类基因的结构与功能；为研究人类端粒功能及细胞衰老提供一个很好的模型。
答案：(1)有以核膜为界限的细胞核
(2)DNA－蛋白质 DNA 衰老
(3)MMS的浓度和处理时间 促进 MMS浓度为0.40mml/L、处理时间为72h
(4)有利于了解人类基因的结构与功能；为研究人类端粒功能及细胞衰老提供一个很好的模型个体衰老表现
对应的细胞衰老原因
皮肤干燥、发皱
细胞内水分减少，体积减小
头发变白
细胞内的酶活性降低
老年斑
细胞内色素(脂褐素)的积累
无力
细胞内呼吸速率减慢
吸收能力下降
细胞膜通透性功能改变
项目
细胞凋亡
细胞坏死
原因
正常生理变化
病理性变化或剧烈损伤
范围
多为单个细胞
大片组织或成群细胞
细胞膜
内陷
破损
细胞器
无明显变化
肿胀、内质网崩解
细胞体积
收缩变小
肿胀变大
调节过程
受基因调控
被动进行
炎症反应
不释放细胞内容物，
无炎症反应
释放细胞内容物，引发炎症
对机体的影响
对机体有利
对机体有害
网
络
建
构
eq \a\vs4\al()
主
干
落
实
1.衰老的细胞内水分减少、酶活性降低、细胞核体积增大、色素积累和膜通透性改变。
2．细胞凋亡是由基因调控的细胞自动结束生命的过程。
3．细胞的衰老性死亡、免疫细胞裂解靶细胞、蝌蚪尾部的消失等都属于细胞凋亡。
4．细胞凋亡属于正常性死亡，细胞坏死是指在不利因素影响下的非正常死亡。