示范教案(细胞的衰老和凋亡)

第3节细胞的衰老和凋亡

●从容说课

课程标准的要求是“探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系”。学生熟悉的是个体的衰老，细胞的衰老是看不见的，那么个体衰老与细胞衰老有什么关系呢？细胞衰老有哪些表现呢？细胞衰老的原因是什么？细胞都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程，细胞的凋亡与死亡有什么关系？这一连串的问题构成了本节内容的主线。

衰老是生物界的普遍现象。学生每天都会遇到许多老年人。本节的“问题探讨”，围绕学生熟悉的衰老现象，引导学生讨论关于衰老的问题。“问题探讨”所配的小图，是一幅老年人在晨光中锻炼的生机勃勃的图景，其寓意是身体的衰老不等同于心理的衰老，老年人的生活也应该是丰富多彩的，我们不仅应该关心老年人的身体健康，还应该为他们营造高质量的生活环境。个体衰老与细胞衰老的关系，学生并不是很清楚。许多学生会认为细胞衰老就会导致个体衰老。对于单细胞生物来说，的确如此。但是对于多细胞生物，生物体内每时每刻都在进行新陈代谢，都有细胞衰老或死亡，也都有新细胞在产生。在旁栏的相关信息里，教科书以人为例，介绍了人体细胞的更新率，以及几类细胞的寿命。当然从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

细胞衰老的过程是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。教科书从细胞形态、结构和生理功能等几个方面的变化介绍了细胞衰老的特征。

细胞衰老的原因很复杂，目前对细胞衰老机理的阐明仍处于假说阶段。教科书以小字的形式介绍了目前为大家普遍接受的自由基学说和端粒学说，供学生选学。教师可根据学生的情况讲解，不要过多发挥，但应该教育学生用科学的发展观看问题，激励学生努力学习，将来也可能成为这个领域的佼佼者。

在关于细胞衰老的学习内容里，教科书安排了“资料搜集和分析”，请学生通过查阅报刊、上互联网，或者走访政府有关部门（如劳动和社会保障部门、卫生部门）和养老院等方式，搜集有关社会老龄化的资料，讨论与社会老龄化相关的问题。这一活动，旨在引起学生对老年人的关心，对人口老龄化给家庭、社会和国家以及老年人自身带来的一系列新问题的思考，渗透情感态度价值观教育。

细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程。这与细胞坏死是不同的。细胞坏死是在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。平时所说的细胞死亡是笼统的叫法，是对细胞凋亡和细胞坏死的统称。为了帮助学生更好地理解细胞凋亡与细胞坏死的区别，理解细胞凋亡是自然的生理过程，教科书从实例出发，以人在胚胎发育过程中尾的消失，蝌蚪尾的消失，以及胎儿手发育的过程中五个手指的分开为例，引导学生认识细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，并且认识正常生理状态下的细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内环境稳定，以及抵御外界各种因素的干扰所起的重要作用。

细胞的衰老和凋亡也和细胞的增殖和细胞的分化一样，是细胞的正常生理过程，这些内容计划用一课时来完成，结合新课标提出的要让所有公民平等受高质量教育，强调每一个学生的发展，本节课主要采用参与式的教学方式，利用头脑风暴式的集体讨论，形成群体思维，充分体现学生的合作学习。

●三维目标

1.知识与技能

（1）说出个体衰老与细胞衰老的关系。

（2）描述细胞衰老的特征及原因。

（3）简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。

2.过程与方法

（1）培养学生联系实际灵活运用知识的能力。

（2）学会进行与社会老龄化相关的问题的资料搜集和分析。

3.情感态度与价值观

（1）探讨细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系，关注老年人的健康状况和生活状况。

（2）通过有关衰老问题的讨论，树立科学的发展观。

●教学重点

1.个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。

2.细胞凋亡的含义。

●教学难点

细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。

●教具准备

1.收集有关人体衰老的有关图片、视频和文字等资料。

2.收集有关细胞衰老的有关图片、视频和文字等资料。

3.收集有关细胞衰老与健康的资料。

4.收集有关衰老研究的最新进展的资料。

5.收集有关预防人体衰老的资料。

6.教师把收集到的资料用FrontPage平台制作成一个学习网站。

7.学生收集的有关社会老龄化的相关问题的资料与教师收集到的资料整合在一起。

●课时安排

1课时

●教学过程

［课前准备］

1.教师利用FrontPage平台制作成一个学习网站。

2.两位学生一台电脑。

3.把全班学生按每组八个人自行分组，每组推选一名主持人、一名记录员和一名噪声控制员。

［情境创设］

每天的生活过程中，人来人往，同学们都会遇到各种人，有年青的，有年老的。同学们注意到老年人有哪些特征呢？（用网页展示一组老年人的图片）

学生：老年人机体成分及结构有明显改变，新陈代谢水平下降，表现为：白发，皱纹，老年斑，耳聋，眼花，行动迟缓，记忆力减退等现象。

同学们回答得很好，那人为什么会衰老呢？人体衰老与细胞衰老一样吗？其实构成生物体的大多数细胞都要经过分裂、生长、分化、衰老、凋亡等几个阶段。这一节课我们利用学习网站的资源和教材一起来讨论——第3节《细胞的衰老和凋亡》。

［师生互动］

教师用网页展示这节课要讨论的问题。如下：

1.个体衰老与细胞衰老有什么关系？

2.细胞衰老有什么特征？

3.细胞衰老的原因是什么？

4.细胞凋亡的含义是什么？

5.细胞凋亡与细胞坏死有什么区别？

6.细胞衰老与人类健康有什么关系？

7.如何预防人体衰老？

8.社会老龄化的相关问题？

由于时间关系，每组分配两个问题开始头脑风暴，并把过程记录下来，告诉学生每个人都要发表自己的看法，大家都是平等的，不分彼此。主持人作好组织，噪声控制员控制噪声，记录员作好过程的记录。教师为了把握学生头脑风暴的情况，可以分时间参与到各组学生的头脑风暴的过程里面。

二十分钟以后，把每一组经过头脑风暴的结果张贴出来，由每一组的主持人发表本组讨论的结果，时间3分钟。

第一组：

1.个体衰老与细胞衰老有什么关系？

答：单细胞生物，细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；多细胞生物，体内的细胞总是在不断更新。也就是说，多细胞生物的细胞每时每刻都有细胞在衰老、死亡，同时又有新增的细胞来补充它们。因此多细胞生物的细胞衰老、死亡与个体的衰老死亡不是一回事。

2.细胞衰老有什么特征？

答：细胞衰老的特征：（1）细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积缩小。（2）细胞核体积增大，染色体固缩；溶酶体数目增加和体积增大，内质网排列无序。（3）多种酶活性降低。（4）细胞内色素积累。（5）呼吸速率减慢。（6）细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低。（鼓掌表扬）

第二组：

3.细胞衰老的原因是什么？

答：细胞衰老的原因目前还没有统一的说法，它是当今科学家研究的热门问题。我们组的同学比较接受自由基学说：自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，表现出高度的反应活泼性，普遍存在于生物系统。在生命活动中，自由基不断产生，自由基能攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。如细胞膜上的磷脂分子、蛋白质、核内DNA等，因此可以破坏生物膜，也可引起基因突变，使蛋白质活性下降，使细胞衰老。

6.细胞衰老与人类健康有什么关系？

答：（1）细胞的正常衰老对于实现有机体的自我更新非常有利。如，红细胞的快速更新，血液中始终有足够量的新生红细胞来运输氧气。（2）细胞异常衰老会给人类带来健康上的威胁。如儿童早衰症就是细胞过早衰老产生的一种疾病。（3）人体衰老是生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆转的生命过程。其基本特征为：皮肤干燥、皱缩；代谢减缓；细胞数目减少；器官功能下降等。（掌声鼓励）

第三组：

4.细胞凋亡的含义是什么？

答：细胞的凋亡是指细胞在一定阶段，由特定基因控制的自杀程序引起的正常的自然死亡，它是细胞正常发育的一个过程，是机体正常发育的基础。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编程性死亡。细胞凋亡有着重要的生物学意义：（1）有利于消除多余细胞。（2）有利于消除无用细胞。（3）有利于消除发育不正常的细胞。（4）有利于消除有害细胞。（５）有利于消除已完成正常使命的衰老细胞。（6）维持器官、组织、细胞数目相对平衡。

7.如何预防人体衰老？

答：这是个大家都非常关心的问题，我们认为：合理的饮食结构、良好的生活习惯、适宜的体育锻炼和乐观的人生态度等都有益于延缓衰老；现代医学认为，能抑制自由基的产生或消除自由基的食物可以预防人体衰老。河南医科大学研究表明，茶叶中儿茶素能提高超氧化物歧化酶的活性，并有利于机体对自由基脂质氧化物的清除，故有较强的抗衰老作用。儿茶素的抗衰老作用，比维生素C和维生素E还高，尤其在增强机体对各种病菌的抵抗力和免疫力方面，更显得极为突出。因此，健康者只要每天坚持喝8～10克优质绿茶，并持之以恒，就能起到自然抗衰作用。（掌声四起）

第四组：

5.细胞凋亡与细胞坏死有什么区别？

答：细胞坏死是细胞受到急性强力伤害时立即出现的早期反应，包括细胞膜直接被破坏，大量水进入细胞；线粒体外膜肿胀而密度增加；核染色质呈絮状；蛋白质合成减慢。如及时去除伤害因素，以上早期反应尚可逆转。若伤害外因持续存在，则发生不可逆的变化，如细胞骨架破坏，溶酶体解体，pH下降，最后细胞膜和细胞器破裂，DNA降解。细胞内容物流出，引起周围组织炎症反应。而细胞凋亡则表现为：（1）染色质聚集、分块、位于核膜上，细胞质凝缩，最后细胞核破裂。（2）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，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内容物释放，故不会引起炎症。（3）线粒体无变化，溶酶体活性不增加。（4）内切酶活化，DNA降解；因此，凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死则是病理性变化。

8.社会老龄化的相关问题？

答：有关社会老龄化的相关问题有很多报道，其中CSIS全球老龄化问题主任理查德·杰克逊撰写的《银发中国：中国养老政策的人口和经济分析》非常中肯地点出中国的老龄化与经济发展的关系，由于时间关系，这里就不多说了。（掌声四起）

［教师精讲］

今天，我们采用头脑风暴式的学习活动，充分体现了集体思维的优越性，也充分体现出同学们的聪明才智，每组都能对问题作出比较全面的回答，甚至还讲到喝茶能预防衰老等知识。有关衰老的问题，是当今世界的热门问题，我国科学家初步揭开人类细胞衰老之谜：基因P16。科学家童坦君表示，细胞衰老是生物衰老的基本单位，也是人类老年病发病的共同基础。“一切生物学关键问题必须在细胞中寻找”已是当前生物学家的共识。通过“衰老细胞与分子机理研究”的课题研究，我们至少可以说，人类某些细胞的寿命，是可以利用基因重组技术来进行调节的。因此，同学们应该树立以发展的观点看待当今科学的发展。

［评价反馈］

为了了解这节课的学习情况，以下列问题进行抢答来评价反馈：

1.检测某一植物组织细胞，发现分解有机物缓慢，酶的催化效率极低。则该细胞正在

A.分化

B.分裂

C.衰老

D.癌变

2.与人类和动植物的寿命直接相关的细胞变化是

A.细胞增殖

B.细胞分化

C.细胞衰老

D.细胞癌变

3.人的黑头发变成白头发是细胞衰老的表现之一，对其准确的解释应该是

A.由于细胞内水分减少，新陈代谢速度减慢所致

B.细胞内的色素逐渐积累所致

C.细胞内酪氨酸酶活性降低所致

D.细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低所致

4.下列哪项不属于细胞凋亡的生物学意义

A.细胞凋亡是生物体正常发育的基础

B.细胞凋亡能维持组织中细胞数目的相对平衡

C.细胞凋亡是机体对外界刺激的应激性反应

D.细胞凋亡是机体的自我保护机制

5.下列是延缓衰老的一些饮食习惯。其中不合理的是

A.多吃脂肪含量高的食物，以保证热量的供给

B.多吃水果和蔬菜，特别是黄色和绿色蔬菜以及柑橘类水果

C.多吃各类食物，不过量摄入蛋白质

D.多吃含钙食品

答案：1.C 2.C 3.C 4.C 5.A

［课堂小结］

［布置作业］

课本P124的练习和有关社会老龄化的资料的整理。

［课后拓展］

2002年诺贝尔生理学或医学奖授予了3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。请根据要求回答下列问题：

（1）细胞的衰老和凋亡是一种正常的生命现象。下列属于衰老红细胞特征的是

①水分减少，细胞萎缩②新陈代谢的速度减慢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细胞膜的通透性改变

A.①②③④⑤⑥

B.①②③⑤⑥⑦⑧

C.①②③⑥⑧

D.①②③④⑤⑧

（2）人的受精卵开始分裂，逐渐形成大量功能不同的细胞，从分子水平看，这是________的结果。

（3）人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，从细胞水平看，这是由于____________________________。

（4）后来的科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类：一类是控制细胞死亡；另一类是启动或促进细胞死亡。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，就会患病，如癌症、艾滋病等。请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。

解析：细胞的衰老和死亡是一种正常的生命现象，如何延缓细胞的衰老是人们关注的热点之一。本题围绕细胞的衰老、死亡及基因调控的知识，考查学生从材料中提取信息、解释有关现象及解决有关问题的能力。

（1）衰老的细胞一般具有以下5项特征：①在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速度减慢；②衰老的细胞内，有些酶的活性降低；③细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累；④衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，颜色加深；⑤细胞膜通透性功能改变。根据上述特征可判断①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，由于衰老的红细胞没有细胞核，也不含有色素，因此，还应除去⑤⑦，故选C。

（2）人的受精卵分裂，逐步形成大量的功能不同的细胞，这些功能不同的细胞表现出

来的形态特征或生理特性是由不同的基因控制的，而由受精卵分裂产生的体细胞中遗传物质相同，基因也相同，因此从分子水平看，是基因选择性表达的结果。

（3）人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，尾是由许多细胞构

成的。那么尾哪里去了呢?从细胞水平看，这是由于组成尾的细胞在胚胎发育过程中进行了程序性 死亡。

参考答案：

（1）C （2）基因选择性表达 （3）组成尾的细胞 在胚胎发育过程中进行了程

序性死亡 （4）根据科学家们的研究，我们知道人类的癌症、艾滋病等就是由于该死亡的细胞没有死亡，而不该死亡的细胞大批死亡所形成的病患。根据“程序性细胞死亡”的理论，我们对癌症、艾滋病的治疗可进行下列设想：首先找到与癌症、艾滋病相关的所有调控基因，分析其功能。然后，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，就可以让癌细胞加速自杀死亡，从而达到治疗癌症的目的。同时，提高免疫细胞的生命力，以达到根治艾滋病的目的。

●板书设计

第3节 细胞的衰老和凋亡

（用PowerPoint 演示）

一、个体衰老与细胞衰老的关系?

??≠=细胞时刻都在更新个体衰老细胞衰老多细胞生物个体衰老细胞衰老单细胞生物,:: ???????????????????????????????????????细胞活动趋向异常”短序列随分裂不断被“截染色体两端的端粒端粒学说引起基因突变攻击膜损伤细胞发生雪崩式反应自由基引发细胞内分了自由基学说原因细胞膜的通透性改变呼吸速率减慢色素积累

多种酶活性降低细胞内水分减少特征导致功能下降的过程应发生复杂变化细胞生理状态和化学反含义二、细胞衰老,DNA :DNA,,,:,:

三、细胞凋亡?????

??????的病理性死亡后者是不利因素影响下理性死亡前者是正常状态下的生与坏死的区别抵御外界干扰维持内部环境的稳定完成正常发育意义调控的结果细胞内遗传信息程序性原因充

有些凋亡后可由增殖补同不同细胞凋亡的速率不特点结束生命的过程由基因决定的细胞自动概念,:,,::,:: ●习题详解

一、练习（课本P 124）

（一）基础题

1.（1）×（衰老的生物体中，有的细胞具有分裂能力，处于分裂状态。细胞还没有开始衰老）

（2）√（细胞凋亡是由基因决定的，因此受遗传物质控制）

（3）×〔细胞凋亡是正常生理性死亡，又叫细胞的编程性死亡。细胞死亡包括细胞凋亡和非正常性的死亡（如：病理性死亡）〕

2.C（细胞衰老的特征有:细胞内水分减少,细胞体积缩小，新陈代谢速度降低；细胞内酶的活性降低，色素沉积；核膜内折，染色体固缩，基因表达关闭；细胞膜皱缩，流动性下降，运输功能减弱，线粒体数量减少，体积膨大甚至外膜破坏；内质网排列无序化，解体，总量有所减少）

（二）拓展题

解析：细胞的凋亡是指细胞在一定阶段，由特定基因控制的自杀程序引起的正常的自然死亡，它是细胞正常发育的一个过程，是机体正常发育的基础。白细胞和红细胞功能不同，白细胞能吞噬病菌和异物，红细胞能运输氧。它们的功能不同，凋亡速度也不一样，白细胞凋亡速度比红细胞快得多，不同的细胞之所以凋亡速度不同，这与细胞本身的遗传特性有关，而与其功能无关。细胞凋亡是按照发育程序进行的，细胞死亡的命令早已“编写”在组织发育的时间表中，即细胞凋亡的命运早已确定。细胞凋亡的生物学意义在于：①维持正常组织中细胞数目的相对平衡。②机体中被病毒感染的细胞、癌变细胞可通过凋亡清除掉，因此，细胞凋亡是机体的自我保护机制。③机体通过细胞凋亡和细胞增殖来保证正常发育和器官的形态构成。

答案：细胞凋亡速度与细胞功能没有关系。红细胞、白细胞不断凋亡，红骨髓又能不断地产生血细胞补充到血液中，从而维持血细胞的数目相对稳定。

二、问题探讨（课本P121）

1.提示：人体的衰老特征：白发，皱纹，老年斑，耳聋，眼花，行动迟缓，记忆力减退等。

2.老年人体内还会有幼嫩的细胞，如精原细胞仍能增殖产生精子，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.人体衰老与细胞衰老并不是一回事。人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

三、本节聚焦（课本P121）

1.单细胞生物，细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡；多细胞生物，体内的细胞总是在不断更新。也就是说，多细胞生物的细胞每时每刻都有细胞在衰老、死亡，同时又有新增的细胞来补充它们。因此多细胞生物的细胞衰老、死亡与个体的衰老死亡不是一回事。

2.细胞衰老的特征：（1）细胞内水分减少，使细胞萎缩，体积缩小。（2）细胞核体积增大，染色体固缩；溶酶体数目增加和体积增大，内质网排列无序。（3）多种酶活性降低。（4）细胞内色素积累。（5）呼吸速率减慢。（6）细胞膜的通透性改变，物质运输功能降低。

3.细胞衰老的原因目前还没有统一的说法，目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。

4.细胞的凋亡是指细胞在一定阶段，由特定基因控制的自杀程序引起的正常的自然死亡，它是细胞正常发育的一个过程，是机体正常发育的基础。前者是正常状态下的生理性死亡，后者是不利因素影响下的病理性死亡。

四、旁栏思考题（课本P122）

老年斑是由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的。衰老细胞中出现色素聚

集，主要是脂褐素的堆积。脂褐素是不饱和脂肪酸的氧化产物，是一种不溶性颗粒物。不同的细胞在衰老过程中脂褐素颗粒的大小也有一定的差异。皮肤细胞的脂褐素颗粒大，就出现了老年斑。

五、技能训练（课本P124）

1.细胞的寿命与分裂能力无关。寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞。

2.有关系。

3.提示：学生可作出各种推测。皮肤表皮细胞的寿命约为10 d，生发层细胞分裂能力强。