一、教材分析

（一）教學(xué)日標(biāo)

1.描述細(xì)胞衰老的特征和原因。

2.描述細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的區(qū)別。

3.探討細(xì)胞衰老和死亡與人體健康的關(guān)系，關(guān)注老年人的健康。

（二）教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）細(xì)胞衰老的特征。

（2）細(xì)胞凋亡的含義。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）細(xì)胞衰老與個體衰老的關(guān)系。

（2）細(xì)胞凋亡的含義。

（三）編寫思路

在正常情況下，細(xì)胞會先衰老，然后才會死亡。因此，本節(jié)教材內(nèi)容的安排遵循了生命歷程的基本規(guī)律，即先介紹衰老，再介紹死亡。

細(xì)胞衰老看不見、摸不著，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生什么樣的變化更是難以觀察到。因此，教材以圖文結(jié)合方式，通過直觀的細(xì)胞衰老特征示意圖，配上細(xì)胞衰老特征的文字介紹，讓學(xué)生比較清晰地認(rèn)識到，細(xì)胞的衰老涉及細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變；閱讀圖旁的文字，可以讓學(xué)生更加深人地認(rèn)識到，細(xì)胞的衰老還涉及更加微觀的結(jié)構(gòu)變化，如細(xì)胞膜的通透性改變，物質(zhì)的運(yùn)輸功能降低，細(xì)胞核的體積增大，等等。除細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化外，與細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的物質(zhì)也會發(fā)生變化，如水分的減少、酶的活性降低，色素逐漸積累，等等。因此，將有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化放在圖的左邊，將與物質(zhì)變化有關(guān)的內(nèi)容放在圖的右邊，便于學(xué)生先學(xué)習(xí)宏觀層面的形態(tài)結(jié)構(gòu)，再學(xué)習(xí)微觀層面的物質(zhì)變化。

知道細(xì)胞會衰老，清楚細(xì)胞衰老的特征，按照認(rèn)知邏輯，就會進(jìn)一步探究導(dǎo)致細(xì)胞衰老的原因。關(guān)于細(xì)胞衰老的原因有很多假說，教材選取了目前為大家普遍接受的自由基學(xué)說和端粒學(xué)說作了簡要介紹。這部分內(nèi)容要求不高，因此沒有安排相應(yīng)的討論活動。

細(xì)胞衰老與個體衰老有什么關(guān)系？如果僅僅說清楚兩者之間的關(guān)系，當(dāng)然不應(yīng)安排較大的篇幅來展開討論，事實(shí)上，教材介紹有關(guān)內(nèi)容的目的還在于順其自然地引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注我國已進(jìn)人老齡化社會的現(xiàn)狀，從而產(chǎn)生關(guān)愛老年人的情感，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任意識。因此，教材除了說明細(xì)胞衰老與個體衰老的基本關(guān)系外，還設(shè)計(jì)了“年齡因素與細(xì)胞衰老的關(guān)系”的討論活動，活動中呈現(xiàn)的兩個相關(guān)實(shí)驗(yàn)，足以讓學(xué)生認(rèn)識到，年幼個體的細(xì)胞分裂能力強(qiáng)，年老個體的細(xì)胞分裂能力弱的事實(shí)。從而接受“隨著年齡的增長，人體內(nèi)細(xì)胞的活性在逐步下降，會出現(xiàn)組織衰老，免疫力下降，適應(yīng)環(huán)境能力變?nèi)?/span>”的相關(guān)論述，從而在內(nèi)心中形成老年人需要關(guān)愛的理念。

細(xì)胞的死亡分為凋亡和壞死，而凋亡是細(xì)胞死亡的主要方式。為了說明凋亡是一種自然的生理過程，是由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程，教材呈現(xiàn)了人的胚胎經(jīng)歷有尾階段（教材圖6-10）和胎兒手的發(fā)育（教材圖6-11）兩個圖示，從可觀察的視角，讓學(xué)生認(rèn)識到不可觀察的細(xì)胞凋亡的真實(shí)存在，并認(rèn)識這種存在對于機(jī)體發(fā)育的重要意義，同時也讓學(xué)生理解生命在進(jìn)化過程中所留下的一些痕跡。

細(xì)胞自噬是指細(xì)胞吃掉自身的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)，一般情況下細(xì)胞自噬沒有導(dǎo)致細(xì)胞死亡，但有些激烈的細(xì)胞自噬可能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。正因?yàn)榧?xì)胞自噬的復(fù)雜性，在一些大學(xué)教科書中，細(xì)胞自噬沒有歸為細(xì)胞死亡的范疇，但在另一些教科書中剛好相反?；诩?xì)胞自噬與很多疾病有關(guān)，同時在細(xì)胞自噬的研究中取得了很多重要的成果，因此，教材以楷體字的形式介紹了細(xì)胞自噬的相關(guān)知識，供學(xué)生閱讀和自學(xué)，以開闊學(xué)生的視野。

本節(jié)的編寫還具有以下特點(diǎn)。

1.密切聯(lián)系社會，增強(qiáng)學(xué)生的社會責(zé)任意識。介紹細(xì)胞衰老時談到細(xì)胞衰老會影響個體的表現(xiàn)，并以老年人頭發(fā)變白、皮膚出現(xiàn)“老年斑”為例；介紹細(xì)胞衰老與個體衰老時，最后提到“但是機(jī)體內(nèi)眾多的細(xì)胞及組織衰老，就會引起人的衰老。人衰老后就會出現(xiàn)免疫力下降，適應(yīng)環(huán)境能力減弱等現(xiàn)象”，這都隱含關(guān)愛老年人的情感。本節(jié)中還特意設(shè)置了“與社會的聯(lián)系”欄目，介紹了我國進(jìn)人老齡化社會的現(xiàn)狀，并明確提出了：在日常生活中如何行動，才能真正做到關(guān)愛老年人？提示青少年學(xué)生，關(guān)愛老年人，不能僅停留在情感上，還應(yīng)用實(shí)際行動表示。

2.介紹生物科技進(jìn)展，激發(fā)學(xué)生的求知欲。細(xì)胞自噬的研究獲得了2016年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎；研究秀麗隱桿線蟲細(xì)胞的凋亡獲得了2002年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。這些鮮活的科技成就可以讓學(xué)生深人地認(rèn)識到學(xué)習(xí)和研究細(xì)胞死亡的重要意義，為一部分學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究該領(lǐng)域提供了方向。

二、教學(xué)建議

本節(jié)課的主要目標(biāo)是認(rèn)識細(xì)胞衰老的特征和原因，了解細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死。

本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)可以安排1課時。

1.創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生分析細(xì)胞衰老的特征在教學(xué)導(dǎo)人環(huán)節(jié)，教師可以通過展示“老奶奶”和“小朋友”的圖片，創(chuàng)設(shè)如下問題情境：在細(xì)胞的生命歷程中，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了細(xì)胞的分裂、分化，那么，細(xì)胞會衰老嗎？聯(lián)系圖片中“老奶奶”和“小朋友”外在特征上的區(qū)別，結(jié)合教材中細(xì)胞衰老的特征圖片，請思考細(xì)胞衰老有哪些具體的特征？引導(dǎo)學(xué)生分組討論，讓學(xué)生在討論交流中認(rèn)識到衰老細(xì)胞內(nèi)水分減少，酶的

活性降低，色素積累，細(xì)胞膜通透性改變以及細(xì)胞核內(nèi)的一系列微觀結(jié)構(gòu)的變化等特征。

2.提出問題，引導(dǎo)學(xué)生討論細(xì)胞衰老的原因

細(xì)胞衰老的原因主要有自山基學(xué)說和端粒學(xué)說，對于自由些學(xué)說，教學(xué)時[提出如下問題供學(xué)生討論：什么是自由基？代謝旺盛的細(xì)胞中有沒有白由基產(chǎn)生？自由基可以通過什么方式清除？自由基為什么能夠?qū)е滤ダ?？引?dǎo)學(xué)生閱讀教材，尋求答案。端粒學(xué)說的教學(xué)可以進(jìn)行如下處理：展示因發(fā)現(xiàn)“端粒和端粒酶的作用”而獲諾貝爾獎的資料，提出如下問題供學(xué)生思考和討論：什么是端粒？什么是端粒酶？端粒為什么會縮短？端粒酶如何延長縮短的端粒？在教學(xué)中，教師還可以播放“端粒與衰老”“端粒的復(fù)制”等視頻，引導(dǎo)學(xué)生更深入地學(xué)習(xí)和討論。

3.呈現(xiàn)相關(guān)實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生討論個體衰老和細(xì)胞衰老之間的關(guān)系

教師提前準(zhǔn)備相關(guān)的資料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的討論

資料1：草履蟲是單細(xì)胞生物，一個生物體就是一個細(xì)胞，對于草履蟲來說，細(xì)胞衰老等于個體衰老。

資料2：在相同的條件下，分別單獨(dú)培養(yǎng)胎兒、中年人、老年人的肺成纖維細(xì)胞，增殖代數(shù)分別為50、20、2~4。

資料3：人體皮膚生發(fā)層細(xì)胞不斷分裂產(chǎn)生新的細(xì)胞以替代衰老的細(xì)胞；血液中紅細(xì)胞快速更新，可以保障機(jī)體的氧氣供應(yīng)；老年人骨折后愈合慢；老年人免疫力降低結(jié)合上述資料提出問題：細(xì)胞衰老就是個體衰老嗎？如何正確理解細(xì)胞衰老和個體衰老之間的關(guān)系？

同時引導(dǎo)學(xué)生討論：衰老和死亡是一種正常的生命現(xiàn)象，人口老齡化勢必會給家庭、社會、國家以及老年人自身帶來一系列問題，可能出現(xiàn)的問題有哪些？如何解決？在討論的過程中滲透關(guān)愛老年人的意識，要學(xué)會承擔(dān)一定的社會責(zé)任。

4.通過具體的事例引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識細(xì)胞凋亡的程序性

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞死亡的一種主要方式，要理解細(xì)胞凋亡是一種由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程，就得用具體的事例來說明。教材中列舉了“人的胚胎經(jīng)歷有尾階段”和“胎兒手的發(fā)育”，可以讓學(xué)生觀察圖片，提出問題供學(xué)生思考：人在胚胎時期有尾，而在發(fā)育的過程中尾又消失了，這說明了什么？胎兒手的發(fā)育過程中，五個手指最初是連在一起的，后來又分開了，手指之間細(xì)胞的死亡有什么特點(diǎn)？在討論的基礎(chǔ)上教師總結(jié)細(xì)胞凋亡的概念，強(qiáng)調(diào)細(xì)胞凋亡是一種由遺傳機(jī)制決定的程序性死亡。為了判斷學(xué)生對遺傳機(jī)制決定的程序性死亡的理解程度，教師可以讓學(xué)生完成本章“復(fù)習(xí)與提高”中非選擇題的第2題。

三、答案和提示

（一）問題探討

1.提示：老年人白頭發(fā)的形成與j毛囊細(xì)胞的衰老有密切的關(guān)系，毛囊黑色素細(xì)胞衰老，細(xì)胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少，頭發(fā)就會變白。

2.老年人體內(nèi)還會有幼嫩的細(xì)胞，如精原細(xì)胞仍能增殖產(chǎn)生精子，造血干細(xì)胞一生都能增殖和產(chǎn)生各種類型的血細(xì)胞；年輕人體內(nèi)也有衰老的細(xì)胞，如皮膚表皮細(xì)胞衰老成角質(zhì)層細(xì)胞，最后細(xì)胞凋亡、脫落。

3.人體衰老與細(xì)胞衰老并不是一回事。人體內(nèi)的細(xì)胞總是在不斷更新著，總有一部分細(xì)胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)。但從總體上看，個體衰老過程也是組成人體細(xì)胞普遍衰老的過程。

（二）思考·討論

1.從實(shí)驗(yàn)一中得出的結(jié)論是：年齡越大的個體的體細(xì)胞可增殖代數(shù)越少，年齡越小的個體的體細(xì)胞可增殖代數(shù)越多，細(xì)胞增殖的能力與個體的年齡有密切的關(guān)系。

2.細(xì)胞核對細(xì)胞分裂的影響大一些。

（三）旁欄思考題

老年斑是由于細(xì)胞內(nèi)的色素隨著細(xì)胞衰老而逐漸積累造成的。衰老細(xì)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(xì)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(xì)胞的脂褐素顆粒較大，就出現(xiàn)了老年斑。

（四）思維訓(xùn)練

1.細(xì)胞的壽命與分裂能力無關(guān)。壽命短的細(xì)胞不一定能分裂，如白細(xì)胞的壽命只有5~7 d，但也不能分裂。

2.有關(guān)系。

3.提示：學(xué)生可作出各種推測。皮膚表皮細(xì)胞的壽命約為10d，生發(fā)層細(xì)胞分裂能力強(qiáng)。

（五）練習(xí)與應(yīng)用

概念檢測

1.（1）×；（2）√；（3）√；（4）×。

2.C。

拓展題

提示：細(xì)胞凋亡的速率與它們的功能有關(guān)系。因?yàn)榘准?xì)胞的主要功能是吞噬病菌等，所以白細(xì)胞凋亡的速率很快。細(xì)胞凋亡不僅保證了多細(xì)胞生物個體發(fā)育的正常進(jìn)行，而且在維持生物體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定、抵御外界各種因素的干擾方面也都起著非常關(guān)鍵的作用。

四、背景資料

1.細(xì)胞衰老的分子機(jī)理

（1）差錯學(xué)派

差錯學(xué)派認(rèn)為，細(xì)胞衰老是各種細(xì)胞成分在受到內(nèi)外環(huán)境的損傷作用后，因缺乏完善的修復(fù)，使“差錯”積累而導(dǎo)致的。根據(jù)對導(dǎo)致“差錯”的主要因子和主導(dǎo)因素的認(rèn)識不同，可分為不同的學(xué)說，這些學(xué)說各有實(shí)驗(yàn)證據(jù)的支持。

代謝廢物積累學(xué)說細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累至一定最后會危害細(xì)胞，引起衰老。哺乳動物脂褐質(zhì)的沉積是一個典型的例子、脂褐質(zhì)是一些長壽命的蛋白質(zhì)與DNA及脂質(zhì)共價縮合形成的巨交聯(lián)物，由于脂褐質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，不能被徹底水解，又不能排出細(xì)胞，結(jié)果在細(xì)胞內(nèi)沉積增多，阻礙細(xì)胞的物質(zhì)交換和信號傳遞，最后導(dǎo)致細(xì)胞衰老。研究還發(fā)現(xiàn)老年性癡呆（AD）腦內(nèi)的脂褐質(zhì)、腦血管沉積物中均有β-淀粉樣蛋白（β-AP），因此β-AP可作為AD的鑒定指標(biāo)。

大分子交聯(lián)學(xué)說過量的大分子交聯(lián)是衰老的一個主要因素，如DNA交聯(lián)和膠原交聯(lián)均叮損害細(xì)胞功能，引起衰老。在臨床上，膠原交聯(lián)與動脈硬化、微血管病變有密切關(guān)系。

自由基學(xué)說自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功能基團(tuán)，普遍存在于生物體中。其種類多、數(shù)量大，是活性極高的過渡態(tài)中間產(chǎn)物。正常細(xì)胞內(nèi)存在清除自由基的防御系統(tǒng)，包括酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)，前者如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶；非酶系統(tǒng)有維生素E、醌類物質(zhì)等電子受體。

自由基的化學(xué)性質(zhì)活潑，用攻擊生物體內(nèi)的DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等物質(zhì)，造成損傷，結(jié)果導(dǎo)致DNA斷裂、交聯(lián)、堿基羥基化，蛋白質(zhì)變性而失活，膜脂中不飽和脂肪酸氧化，細(xì)胞膜流動性降低。

大量實(shí)驗(yàn)證明，SOD和CAT的活性升高能延緩機(jī)體的衰老，科學(xué)家Sohal等人將SOD和CAT基因?qū)牍?，使轉(zhuǎn)基因果蠅比野生型的這兩種酶基因多一個拷貝，轉(zhuǎn)基因果蠅中酶活性顯著升高，而平均年齡和最高壽限有所延長。

體細(xì)胞突變學(xué)說認(rèn)為誘發(fā)和A發(fā)突變積累均可使基因部分或全部功能喪失，導(dǎo)致功能性蛋白的合成減少，細(xì)胞衰老或死亡。例如，輻射可以導(dǎo)致年輕的哺乳動物出現(xiàn)衰老的癥狀，與個體正常衰老非常相似。

DNA損傷修復(fù)學(xué)說外源的理化因子、內(nèi)源的白由基均可引起DNA損傷。正常機(jī)體內(nèi)存在DNA的修復(fù)機(jī)制，通?？墒箵p傷的DNA得到修復(fù)。但是隨著年齡的增加，這種修復(fù)能力逐漸下降，結(jié)果導(dǎo)致DNA錯誤累積，最終細(xì)胞衰老死亡。另外，DNA的修復(fù)并不均一轉(zhuǎn)錄活躍基因被優(yōu)先修復(fù)，而在同一基因中轉(zhuǎn)求區(qū)被優(yōu)先修復(fù)，徹底的修復(fù)儀發(fā)生在細(xì)胞分裂的DNA復(fù)制時期，這也是F細(xì)胞能“永葆青春”的原因之一。

（2）遺傳論學(xué)派

遺傳論學(xué)派認(rèn)為衰老是遺傳決定的自然演變過程，一切細(xì)胞均有內(nèi)在的預(yù)定程序決定其壽命，而細(xì)胞壽命又決定種屬壽命的差異，外部因素只能使細(xì)胞壽命在限定范圍內(nèi)變動。

細(xì)胞有限分裂學(xué)說許多實(shí)驗(yàn)證明，正常的動物細(xì)胞無論是在體內(nèi)生長還是在體外培養(yǎng)，其分裂次數(shù)總存在一個“極限值”，亦稱最大分裂次數(shù)，如人胚成纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng)時只能增殖60~70代。

現(xiàn)在背遍認(rèn)為細(xì)胞增殖次數(shù)與端粒DNA長度有關(guān)。

有研究表明，體細(xì)胞染色體的端粒DNA會隨細(xì)胞分裂次數(shù)增加而不斷縮短。DNA 復(fù)制一次端粒就縮短一段，當(dāng)縮短到一定程度至極限值時，細(xì)胞停止復(fù)制，而走向衰亡。資料表明人的成纖維細(xì)胞端粒每年縮短14~18 bp，可見染色體的端粒有細(xì)胞分裂計(jì)數(shù)器的功能，能記憶細(xì)胞分裂的次數(shù)。

端粒的長度還與端聚酶的活性有關(guān)，端聚酶是一種反轉(zhuǎn)錄酶，能以自身的RNA為模板合成端粒DNA，在精原細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞（如Hela細(xì)胞）中有較高的端聚酶活性，而正常體細(xì)胞中端聚酶的活性很低，呈抑制狀態(tài)。

重復(fù)基因失活學(xué)說真核生物基因組DNA重復(fù)序列不僅增加基因信息量，而且也是使基因信息免遭機(jī)遇性分子損害的一種方式。主要基因的選擇性重復(fù)是基因組的保護(hù)性機(jī)制，也可能是決定細(xì)胞衰老速率的一個因素，重復(fù)基因的一個拷貝受損或選擇關(guān)閉后，其他拷貝被激活，直到最后一份拷貝用完，細(xì)胞因缺少某種重要產(chǎn)物而衰亡。

衰老基因?qū)W說統(tǒng)計(jì)學(xué)資料表明，子女的壽命與雙親的壽命有關(guān)，各種動物都有相當(dāng)恒定的平均壽命和最高壽命。成人早衰癥病人平均39歲時出現(xiàn)衰老，47歲生命結(jié)束；嬰幼兒早衰癥的小孩在1歲時出現(xiàn)明顯的衰老，12~18 歲即過早夭折。由此看來物種的壽命主要取決于遺傳物質(zhì)，DNA鏈上可能存在一些“長壽基因”或“衰老基因”來決定個體的壽限。

研究表明當(dāng)細(xì)胞衰老時，一些衰老相關(guān)基因（SAG）表達(dá)特別活躍，其表達(dá)水平大大高于年輕細(xì)胞，已在人1號染色體、4號染色體及X染色體上發(fā)現(xiàn)SAG。

用線蟲的研究表明，基因的確可影響衰老及壽限，秀麗隱桿線蟲的平均壽命僅3.5d，該蟲age-1單基因突變，可提高平均壽命65%，提高最大壽命110%，age-1 突變型有較強(qiáng)的抗氧化酶活性，對H₂O₂、農(nóng)藥、紫外線和高溫的耐受性均高于野生型。

對早老綜合征的研究發(fā)現(xiàn)體內(nèi)解旋酶存在突變，該酶基因位于8號染色體短臂，稱為WRN基因，對老年性癡呆（AD）的研究發(fā)現(xiàn)，至少與4個基因的突變有關(guān)。其中淀粉樣蛋白前體（APP）基因的突變，導(dǎo)致基因產(chǎn)物β-淀粉樣蛋白易于在腦組織中沉積，引起AD。

2.細(xì)胞凋亡和壞死的區(qū)別

細(xì)胞壞死是細(xì)胞受到急性強(qiáng)力傷害時立即出現(xiàn)的早期反應(yīng)，包括細(xì)胞膜直接被破壞，大量水進(jìn)人細(xì)胞；線粒體外膜腫脹而密度增加；核染色質(zhì)呈絮狀；蛋白質(zhì)合成減慢。如及時去除傷害因素，以上早期反應(yīng)尚可逆轉(zhuǎn)。若傷害外因持續(xù)存在，則發(fā)生不可逆的變化，如細(xì)胞骨架破壞，溶酶體解體，pH下降，最后細(xì)胞膜和細(xì)胞器破裂，DNA降解，細(xì)胞內(nèi)容物流出，引起周圍組織炎癥反應(yīng)。

細(xì)胞凋亡（cellapoptosis）是借用古希臘語，表示細(xì)胞像秋天的樹葉一樣凋落的死亡方式。1972年Kerr最先提出這一概念，他發(fā)現(xiàn)結(jié)扎大鼠肝的左、中葉門靜脈后，其周圍細(xì)胞發(fā)生缺血性壞死，但肝動脈供應(yīng)區(qū)的實(shí)質(zhì)細(xì)胞仍存活，只是范圍逐漸縮小，其間一些細(xì)胞不斷轉(zhuǎn)變成細(xì)胞質(zhì)小塊，不伴有炎癥，后來在正常鼠肝中也偶然見到這一現(xiàn)象。

細(xì)胞凋亡不同于細(xì)胞壞死的特點(diǎn)是：（1）染色質(zhì)聚集、分塊、位于核膜上，細(xì)胞質(zhì)凝縮，最后細(xì)胞核破裂；（2）細(xì)胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體，凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細(xì)胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細(xì)胞吞噬消化，因始終有膜封閉，沒有內(nèi)容物釋放，故不會引起炎癥；（3）線粒體無變化，溶酶體活性不增加；（4）內(nèi)切酶活化，DNA降解，凝膠電泳圖譜呈梯狀；（5）凋亡通常是生理性變化，而細(xì)胞壞死是病理性變化。

3.細(xì)胞自噬

（1）細(xì)胞自噬的實(shí)質(zhì)

細(xì)胞自噬是細(xì)胞通過溶酶體（如動物）或液泡（如植物、酵母菌）降解自身組分以達(dá)到維持細(xì)胞內(nèi)正常生理活動及穩(wěn)態(tài)的一種細(xì)胞代謝過程。根據(jù)其細(xì)胞降解底物進(jìn)人溶酶體（或液泡）的方式不同，可分為微自噬、巨自噬以及分子伴侶介導(dǎo)的自噬。一般情況下所說的自噬是指巨自噬（后文討論的均為巨自噬）。

自噬的本質(zhì)其實(shí)是細(xì)胞內(nèi)的膜重排。在膜重排的過程中，會形成一個具有雙層膜并裹挾著隨機(jī)或特定底物的封閉囊泡，即自噬體，進(jìn)而與溶酶體融合，形成自噬溶酶體并降解底物。

（2）細(xì)胞自噬的作用

①“清潔”作用

細(xì)胞自噬可以清除細(xì)胞內(nèi)一些受損或衰老的組分，這是細(xì)胞內(nèi)一些成分和結(jié)構(gòu)更新的正常途徑。

②營養(yǎng)匱乏時進(jìn)行自救

在外界營養(yǎng)匱乏或細(xì)胞受到外界傷害時，機(jī)體可以通過細(xì)胞自噬降解一些非必要成分來達(dá)到“自給自足”，渡過難關(guān)。因此，細(xì)胞自噬是細(xì)胞感應(yīng)外部環(huán)境刺激后表現(xiàn)出的應(yīng)激性與適應(yīng)性行為之一。

③免疫作用

細(xì)胞自噬具有自我保護(hù)、抗衰老、抗損傷的作用。細(xì)胞自噬可以降解被細(xì)胞喬噬進(jìn)來的外來物質(zhì)，從而對機(jī)體起到保護(hù)的作用。如機(jī)體被感染之后，可以通過細(xì)胞自噬消滅人侵的細(xì)菌和病毒等（如巨噬細(xì)胞中的溶酶體非常豐富）。此外，機(jī)體通過細(xì)胞自噬降解自身受損或衰老的組分，本身也是一種防止自我損傷的方式。

（3）細(xì)胞自噬與人類疾病

細(xì)胞自噬作為一種在真核生物中保守存在的細(xì)胞通路，與人類的疾病與健康息息相關(guān)。研究結(jié)果顯示，細(xì)胞自噬出現(xiàn)異常時，可能會誘發(fā)多種疾病，如神經(jīng)退行性疾病、腫瘤、I型糖尿病等。在腫瘤的研究中，細(xì)胞自噬被證明在腫瘤的遷移、浸潤與腫瘤干細(xì)胞的分化中發(fā)揮著雙面的作用，既參與抑制腫瘤的生長，又可能為腫瘤細(xì)胞提供營養(yǎng)。神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默癥、帕金森氏癥等都與泛素標(biāo)記蛋白質(zhì)的異常累積有關(guān)，而細(xì)胞自噬又在清除細(xì)胞內(nèi)累積的蛋白質(zhì)的過程中發(fā)揮重要作用。

五、教學(xué)案例與評析

細(xì)胞的衰老和死亡

北京市第171中學(xué) 趙萌

教學(xué)目標(biāo)

1.通過識圖觀察和資料閱讀分析，分別說出細(xì)胞衰老在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能等方面的特征，理解細(xì)胞衰老的可能機(jī)制，認(rèn)同細(xì)胞衰老是一種自然的生理過程。

2.以結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念為指導(dǎo)，從分子和細(xì)胞水平解釋老年人出現(xiàn)與衰老有關(guān)的外貌特征和生理變化的原因，辯證地說明個體衰老和細(xì)胞衰老之間的關(guān)系。并結(jié)合自身經(jīng)歷感受，分析人口老齡化的社會現(xiàn)狀及其帶來的問題，討論可能的解決方法以及自身力所能及的實(shí)際行動，形成關(guān)愛老年人的情感和社會責(zé)任意識。

3.通過觀察圖片和閱讀資料，比較細(xì)胞凋亡和壞死兩種細(xì)胞死亡方式的區(qū)別。說出細(xì)胞凋亡發(fā)生的時期和生理意義，理解細(xì)胞凋亡是一種由基因嚴(yán)格控制的自然生理過程。探討細(xì)胞衰老和死亡與人體健康的關(guān)系。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路

考慮高一學(xué)生的實(shí)際年齡和對細(xì)胞衰老的認(rèn)知，教學(xué)首先從學(xué)生熟悉的生物界的普遍現(xiàn)象——“衰老”引人，結(jié)合細(xì)胞學(xué)說的相關(guān)內(nèi)容，引發(fā)思考，通過科學(xué)史滲透，結(jié)合教材上直觀的衰老細(xì)胞特征的圖文資料，讓學(xué)生更清晰地認(rèn)識到，細(xì)胞的衰老不僅涉及細(xì)胞形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變，還與細(xì)胞中化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)變化有關(guān)，最終導(dǎo)致細(xì)胞功能的改變。再通過設(shè)問與討論環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生分別從分子、細(xì)胞水平去解釋老年人出現(xiàn)白發(fā)、老年斑等外貌特征和消化能力減弱、免疫力下降等生理變化的原因。然后，通過討論教材中“年齡因素與細(xì)胞衰老的關(guān)系”的兩個實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出細(xì)胞增殖能力與個體年齡之間有密切關(guān)系，從而辯證地說明個體衰老和細(xì)胞衰老之間的關(guān)系，同時也自然過渡到我國人口老齡化的社會現(xiàn)狀以及可能帶來的問題，組織學(xué)生討論可行的解決方法以及自身力所能及的具體行動，聯(lián)系中華民族尊老敬老的傳統(tǒng)美德，幫助青少年形成關(guān)愛老年人的情感和社會責(zé)任意識。

在此基礎(chǔ)上按照認(rèn)知邏輯，結(jié)合學(xué)生的好奇心，對細(xì)胞衰老的原因作進(jìn)一步解釋。通過資料展示、視頻播放和問題串設(shè)問等方式，簡要介紹細(xì)胞衰老的可能機(jī)制——自由基學(xué)說和端粒學(xué)說。鼓勵學(xué)生運(yùn)用演繹、推理等思維方法，嘗試對多莉羊的早衰提出合理假設(shè)。

在細(xì)胞凋亡的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，通過人胚胎有尾階段、胎兒手的發(fā)育圖示以及脊椎動物胚胎發(fā)育中神經(jīng)元凋亡等資料展示，使學(xué)生逐步認(rèn)識微觀水平細(xì)胞凋亡真實(shí)客觀存在，以及這種存在對于機(jī)體發(fā)育、適應(yīng)環(huán)境的重要意義?？偨Y(jié)細(xì)胞凋亡發(fā)生的時期和意義，幫助學(xué)生理解、建構(gòu)細(xì)胞凋亡的概念。再通過細(xì)胞凋亡流程簡介和細(xì)胞壞死特征介紹，比較兩種細(xì)胞死亡方式的區(qū)別，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合數(shù)據(jù)分析的方法，探討人體不同細(xì)胞的分裂能力與細(xì)胞壽命的關(guān)系，從而訓(xùn)練學(xué)生多角度思考分析問題的能力。在拓展延伸環(huán)節(jié)，通過對細(xì)胞自噬和相關(guān)科學(xué)研究歷程的了解，學(xué)生體會到科學(xué)探究中選擇恰當(dāng)實(shí)驗(yàn)材料、運(yùn)用多種技術(shù)手段的重要作用，認(rèn)識到生命科學(xué)研究對科學(xué)進(jìn)步和社會發(fā)展的積極影響。在本課的最后，通過回顧整節(jié)課構(gòu)建的新知，引導(dǎo)學(xué)生思考和探討細(xì)胞衰老和死亡與人體健康的關(guān)系。

教學(xué)流程

教學(xué)環(huán)節(jié)和過程

評析

本案例從學(xué)生身邊現(xiàn)象入手，通過一系列的資料呈現(xiàn)和分析，結(jié)合諾貝爾獎的成就，引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識細(xì)胞的衰老和死亡。在學(xué)生完成分析和討論的過程中，通過不斷解決問題發(fā)展生物學(xué)核心素養(yǎng)。本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)如下。

1.結(jié)合科學(xué)史，逐步呈現(xiàn)人類對細(xì)胞衰老和死亡的認(rèn)識本案例從細(xì)胞學(xué)說引入，結(jié)合諾貝爾獎的成就，將人類對細(xì)胞的衰老和死亡的認(rèn)識過程逐步展現(xiàn)在學(xué)生面前，既讓學(xué)生對這部分知識有一-定的了解，也讓學(xué)生認(rèn)識到生命科學(xué)研究對科學(xué)進(jìn)步和社會發(fā)展的積極影響，更讓學(xué)生感悟到還有未知的謎底等待揭曉，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.運(yùn)用歸納與概括等科學(xué)思維方法，認(rèn)同生命的自然規(guī)律教師通過一系列的資料呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生基于事實(shí)和證據(jù)，運(yùn)用歸納概括、演繹推理等科學(xué)思維方法，逐步歸納出細(xì)胞衰老的原因、細(xì)胞凋亡的概念等相關(guān)內(nèi)容，并且在這個過程中，通過事實(shí)的呈現(xiàn)和分析，使學(xué)生逐步認(rèn)同細(xì)胞的衰老和死亡是生命過程的自然現(xiàn)象。

3.聯(lián)系人口老齡化問題，滲透關(guān)愛老人的情感和社會責(zé)任意識結(jié)合學(xué)生的自身感受，引導(dǎo)學(xué)生分析人口老齡化帶來的問題，并且討論可能的解決策略，讓學(xué)生在此過程中，體會作為青年人的社會擔(dān)當(dāng)，同時滲透關(guān)愛老人的情感和關(guān)注社會的意識。

評析人：徐捷（北京市東城區(qū)教師研修中心）

“復(fù)習(xí)與提高”參考答案

一、選擇題

1.C。

2.A。

3.C。

4.D。

5.A。

二、非選擇題

1.（1）略。（2）19.3  17.3  2

2.（1）判斷的依據(jù)是：雞爪胚胎發(fā)育時期有蹼，長成雞爪后蹼消失，所有雞爪的形成都經(jīng)歷了這樣的過程，可見受到了嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性控制，因此是細(xì)胞凋的結(jié)果。男外，細(xì)胞壞死是指細(xì)胞在種種不利因素影響下而導(dǎo)致的死亡。雞爪的形成沒有出現(xiàn)不利因素的影響，因此不可能是細(xì)胞壞死而引起的結(jié)果，

（2）細(xì)胞凋亡的特點(diǎn)是：受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控，是由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程。

（3）雞爪和鴨掌在胚胎發(fā)育時期都有蹼，但雞爪的蹼由于細(xì)胞凋亡而消失，有利于雞適應(yīng)陸地生活，而鴨掌上的蹼沒有消失，這有利于鴨適應(yīng)水生生活。由此可見，細(xì)胞凋亡有利于生物體的生存。

3.略。

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