备课素材：细胞衰老的特征和机理--高一上学期生物人教版必修1.docx

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1、细胞衰老的特征和机理细胞的生命历程包括发生、生长、衰老和凋亡，发生过程需要细胞增殖，生长过程中主要是靠细胞分化，即形态结构功能的稳定性差异，是基因和选择性表达，衰老和凋亡也和基因有关（新教材中只表述不完整的端粒假说），具体的表现新教材说法更具体，但有些机理还没有具体说清楚，原因之一是有些机理确实还在研究中。新教材中细胞衰老的说法细胞衰老是指细胞在执行生命活动过程中，随着时间的推移，细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。1.衰老细胞的一些特征（1）形态结构特征：细胞核体积增大、染色深、核内有包含物，核膜内陷，染色质凝聚、固缩、碎裂、溶解。质膜黏度增加、流动性降低。细胞质中色素积聚、

2、空泡形成。线粒体的数目减少、体积增大。溶酶体数量增加。（2）代谢方面特征：细胞内的水分会减小，体积相应的也会变小，人体的新陈代谢速度也会减小。（3）分子水平特征：DNA的复制与转录受阻，端粒DNA、mtDNA缺失。RNA的含量降低，蛋白质合成下降。2.细胞衰老的一些机理关于细胞衰老，目前已有不少假说，但都不能圆满地解决问题。氧自由基学说认为细胞衰老是机体代谢产生的氧自由基对细胞损伤的积累。该学说是Denham Harman在1956年提出的，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。端粒学说提出细胞染色体端粒缩短的衰老生物钟理论，认为细胞染色体末端特殊结构-

3、端粒的长度决定了细胞的寿命。1998年，研究者获得了端粒的缩短能够导致细胞衰老的直接证据。在人的生殖细胞以及能够无限分裂的癌细胞中存在一种酶称之端粒酶，它能够以自身含有的RNA为模板，逆转录出母链末端的端粒DNA，从而避免了子链端粒序列的缩短。在正常的体细胞中，端粒酶处于失活状态。美国的3位科学家发现，抑制端粒酶的活性能够引发癌细胞的衰老，分享了2009年诺贝尔生理学或医学奖。DNA损伤衰老学说认为细胞衰老是DNA损伤的积累。即日积月累的DNA损伤导致了衰老，而衰老只是其中一种结果而已。DNA经常暴露在像紫外线、污染和代谢副产物这样的威胁中，身体可以利用修复机制修复受损的DNA。然而，DNA损

4、伤的聚集会引起衰老。研究以秀丽隐杆线虫作为模式生物。由于线虫的生命周期短，只有20-30天，所以是研究衰老最流行的模式生物。研究者将一天大的线虫置于紫外光下损伤它的DNA，发现这些年轻的线虫竟然表现出与年老线虫惊人的相似表型。于是研究者比较了年轻线虫与年老线虫之间的蛋白质、脂肪酸、代谢产物和信号通路之间的区别。幸运的是，研究者发现暴露在紫外光下数小时的年轻线虫展现出只有年老线虫才会有的变化。基因衰老学说认为细胞衰老受衰老相关基因的调控。科学家发现与细胞衰老相关新基因，目前发现很多与细胞衰老有关的基因如p53、p16ARF、p16ink4a、p19ARF、p18ink4c、Cip/kip基因家族

5、、cdk2、cdk4、cyclins D、cyclinsD3、cyclinsE等。分子交联学说则认为衰老的根本原因是各种生物大分子中化学活泼基团相互作用而导致的进行性分子交联。使生物分子缓慢联结，分子间键能不断增加，逐渐高分子化，溶解度和膨润能力逐渐降低和丧失，其表型特征是细胞和组织出现老态。也有学者认为，脂褐素蓄积、糖基化反应以及细胞在蛋白质合成中难免发生的误差等因素导致细胞衰老。例1、下列关于细胞衰老的叙述中，错误的是（）A细胞衰老是细胞生理生化发生复杂变化的过程B老年人头发白色是头发基部黑色素细胞内酪氨酸酶无法合成所致C衰老细胞的细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低D衰老细胞内水分减少，

6、体积变小，代谢速度减慢解析：细胞衰老是细胞生理和生化发生复杂变化的过程，A正确；老年人头发白色是头发基部黑色素细胞内酪氨酸酶的活性降低所致，B错误；衰老细胞的细胞膜通透性改变（增大），使物质运输功能降低，C正确；细胞衰老后，细胞内水分减少，体积变小，代谢速度减慢，D正确。故答案为B。例2、下列有关细胞生命历程的叙述正确的是（）A.细胞生长，核糖体的数量增加，物质交换效率增强B.减数分裂和受精作用的出现明显加快了生物进化的速度C.细胞凋亡，相关基因活动加强，不利于个体的生长发育D.癌细胞易扩散和转移的主要原因是细胞周期缩短解析：细胞生长过程中核糖体的数量增加，相对表面积减少，物质交换效率减弱，A错误；减数分裂及有性生殖的出现，实现了基因重组，增强了生物变异的多样性，生物进化的速度明显加快，B正确；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，相关基因活动加强，对于个体的生长发育起着非常关键性的作用，C错误；癌细胞易扩散和转移的主要原因是细胞膜表面糖蛋白（粘连蛋白）减少，D错误。故答案为B。学科网（北京）股份有限公司