13细胞程序性死亡与衰老

细胞15.细胞衰老与细胞程序性死亡知识考点●cell senescence 细胞衰老●定义：除了生殖干细胞，绝大多数正常细胞在经历有限次数的分裂后会进入“衰老”状态，不在具有增殖能力，细胞的形态结构和代谢活动也发生显著改变●Hayflick limit, Hayflick界限定义：原代培养细胞在进入增殖停滞状态前的有限倍增次数●特征●形态结构：大而扁平，细胞质膜的流动性降低，细胞骨架结构改变，细胞黏附性增强，细胞内溶酶体体积增大，内部含有大量未分解的脂质成分●分子特征●细胞不可逆地停止分裂，即使添加生长因子也无济于事●若干细胞周期的负调节因子表达上调或活性增强●衰老相关的β-半乳糖苷酶活化衰老细胞中pH 6.0条件下即表现出活性将细胞固定后，用pH 6.0的β-半乳糖苷酶底物溶液进行染色，能明显区分年轻和年老的培养细胞●衰老细胞端粒长度明显减少●出现衰老相关异染色质集中现象●产生一系列衰老特征性分泌物●分子机制●replicative senescence, RS 复制衰老●end replication problem 末端复制问题DNA聚合酶不能从头合成子链，复制母链3’端时，子链5’端与之配对的RNA引物被切除后会产生末端缺失，导致子链5’末端随着细胞分裂次数的增加而逐渐缩短●端粒的缩短●telomerase 端粒酶定义：以自身含有的RNA为模板，反转录出端粒DNA，从而避免端粒的缩短●p53信号通路引发细胞衰老●端粒的缩短导致细胞内DNA修复体系p53的活化，p53继而诱导p21的表达，p21使得CDK失去活性，从而阻止Rb蛋白的磷酸化，Rb不能与E2F分离，E2F处于持续失活状态，不能正常起始G_1/S检查点若干关键因子的转录，细胞周期停滞导致细胞衰老●另一条通路中，氧化损伤等因素可以通过诱导p16的表达导致细胞衰老●stress-induced premature senescence, SIPS 胁迫诱导的早熟性衰老定义：一些刺激因素（超量的过氧化物、原癌基因的非正常活化、非端粒的DNA损伤）能够缩短细胞的复制寿命，使细胞提前进入衰老状态●细胞衰老与个体衰老的关系●个体衰老在分子及细胞水平的标志●基因和蛋白质水平●基因组DNA损伤明显积累●染色体端粒长度明显缩短●表观遗传修饰（DNA及组蛋白某些位点甲基化或乙酰化修饰发生改变、染色质高级结构变化）引起基因表达异常●协助蛋白质折叠的体系以及降解非正常折叠蛋白质的体系发生障碍●细胞水平●失去增殖能力和功能减退的细胞累积●细胞组织器官生存微环境恶化●干细胞减弱甚至丧失组织更新能力●细胞通信的失调●线粒体功能障碍●细胞衰老与个体衰老的间接关联●组织干细胞衰老导致细胞再生受阻，器官机能下降，进而影响全身各系统之间的协调配合为什么组织干细胞会衰老？除了生殖干细胞外，多数单能和多能干细胞如表皮、骨髓和神经干细胞具有一定活性的端粒酶，但活性不足以完全弥补细胞复制过程中端粒的缩短，它们的增殖能力随着个体生命进程而下降。

十三细胞的分化、衰老和死亡(30分钟100分)说明:标★为中档题,标★★为较难题一、单项选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

1.(2022·苏州模拟)研究发现,正常干细胞中两种关键蛋白质“失控”发生越位碰撞后,正常干细胞会变成肿瘤细胞。

下列有关叙述正确的是()A.干细胞分化形成各种类型的细胞体现了细胞的全能性B.干细胞在癌变过程中细胞膜上的糖蛋白会增加C.干细胞分化导致基因的选择性表达D.干细胞分化后逐渐衰老是由细胞中基因决定的正常的生命历程【解析】选D。

全能性是指一个细胞具有形成完整个体的能力,而干细胞分化形成各类细胞不能体现细胞的全能性,A错误;干细胞在癌变过程中细胞膜上的糖蛋白会减少,B错误;细胞分化是基因选择性表达的结果,分化导致细胞种类增多,C 错误;干细胞分化后的逐渐衰老是由细胞中基因决定的正常的生命历程,对于生命活动的正常进行是有利的,D正确。

2.下列有关多细胞生物体的细胞生命历程的叙述,正确的是()A.细胞增殖过程中会发生DNA复制B.成熟的生物体内不存在细胞分化现象C.衰老的细胞中细胞核与细胞质体积比变小D.正在发育的生物体内不会发生细胞凋亡【解析】选A。

本题主要考查细胞增殖、细胞分化、细胞衰老和细胞凋亡等相关知识。

细胞增殖的方式是细胞分裂,在细胞分裂的间期会发生DNA分子的复制,A项正确。

细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中,故成熟的生物体内也存在细胞分化现象,B项错误。

衰老细胞的细胞核的体积增大,衰老的细胞中细胞核与细胞质体积比变大,C项错误。

细胞凋亡是正常的生命现象,正在发育的生物体内每天都有一定量的细胞凋亡,D项错误。

3.有研究显示,人体不同细胞的寿命和分裂能力的情况如表所示,以下说法错误的是()细胞种类寿命能否分裂小肠上皮细胞1~2天能癌细胞无限增殖能成熟红细胞120天左右不能白细胞5~7天不能A.巨噬细胞的寿命比成熟红细胞短,这与其吞噬病原体有关B.癌细胞能无限增殖是因为正常基因突变为原癌基因C.通常情况下,细胞的分化程度越高,细胞分裂能力越弱D.表中小肠上皮细胞寿命最短,这与基因控制的细胞衰老和细胞凋亡有关【解析】选B。

高中生物细胞衰老的五个特征细胞，作为生命的基本单位，像我们一样，也会经历衰老的过程。

这就像人们从青春年少走向暮年，细胞也会逐渐老去，变得没那么“有活力”了。

今天咱们就来聊聊细胞衰老的五个主要特征，帮助大家更好地理解这一自然过程。

1. 细胞功能的下降1.1 代谢减缓细胞就像小工厂一样，负责各种生物化学反应。

年轻的时候，细胞的“工厂”运转得非常高效，但随着年龄的增长，这个“工厂”开始老化，代谢速度减缓。

这就像车子跑久了，发动机会变得不那么灵活，细胞里的各种反应也变得缓慢了。

1.2 能量生产不足细胞需要能量才能正常工作，特别是来自线粒体的能量。

衰老的细胞里，线粒体的功能下降，能量产生减少。

结果就是，细胞没有足够的“电力”来进行各种重要的活动，像是维持结构稳定和修复损伤。

2. 细胞结构的变化2.1 细胞膜变得不稳定细胞膜是细胞的“保护伞”，负责控制进出细胞的物质。

然而，随着细胞衰老，细胞膜会变得不那么稳定。

就像一扇老旧的门，开关时可能会出现问题，这样一来，细胞内外的物质交换也会出现问题。

2.2 细胞器的损伤细胞器是细胞的“小部件”，它们各自承担不同的任务。

细胞衰老时，这些细胞器也会受到影响，比如说内质网和高尔基体变得功能减退，影响了细胞的正常运作。

这就像是车子的发动机、刹车等部件逐渐损坏，整体性能自然也会下降。

3. 细胞的生长和分裂能力下降3.1 细胞周期延长年轻细胞的生长和分裂速度都很快，就像年轻人精力充沛一样。

但是，随着细胞衰老，细胞周期变长，分裂速度变慢。

这意味着细胞更新的速度减缓，影响组织和器官的修复和再生能力。

3.2 分裂能力丧失细胞衰老到一定程度时，甚至会失去分裂的能力。

这就好比老人的体力下降，活动变得缓慢。

细胞不再能像以前那样迅速分裂和生成新的细胞，从而影响整个组织的功能。

4. 基因损伤与表达异常4.1 DNA损伤细胞在长期运作中，DNA（遗传物质）会受到各种损伤。

衰老的细胞，修复这些损伤的能力也会下降。

解释细胞衰老的两个学说细胞衰老是人类衰老的基础，它描述的是细胞存活的最大期限，当细胞到达它的衰老期限时，它就不再正常运作。

解释细胞衰老的两个主要学说是动力学学说和程序性死亡学说。

动力学学说提出的观点是，随着时间的推移，细胞的内在机能会被反复使用，从而导致机能逐渐下降，而最终会达到衰老的状态。

程序性死亡学说认为，细胞是有生命期限的，即细胞会在一定的生命周期内衰老和死亡，这是一种由基因控制的内在过程。

程序性死亡学说认为，细胞会自觉的“意识到”它的生命期限已经超出，从而触发它的衰老和死亡过程。

《动力学学说》首先由西德库兹涅佐夫（S.A.Kuznetzov）提出，它认为，随着时间的推移，细胞会因为不断地被使用而衰老，这种衰老有可能是慢性的累积性过程，也有可能是激烈的瞬间变化。

通过将不断衰变的基因、蛋白质和代谢产物放在一个衰变过程的模型中，他发现了细胞衰老过程的动力学学说。

另一种解释细胞衰老的学说是程序性死亡学说，这是由威廉姆斯（Williams）和其他研究人员提出的，他们认为，细胞会在一定的生命周期内衰老和死亡，而这种衰老是由基因控制的内在过程。

细胞死亡在他们看来是一种“自愿”的过程，细胞会根据其内在的时间表，在一定生命周期内衰老并最终死去。

威廉姆斯等人发现，当细胞衰老的过程开始时，会出现一种称为caspase的“自噬”酶，它负责细胞 self-digestion，最终导致细胞的死亡。

caspase的出现可以表明细胞的衰老时间已经过完，有效地触发了细胞的死亡过程。

表观遗传学也为解释细胞衰老提供了解释。

表观遗传学研究发现，细胞内基因组可以经历“双螺旋型结构变化”，这是一种重要的基因组活动，是基因表达的一种重要调节机制，也是细胞衰老的一个重要因素。

人们发现，老化的细胞和正常的细胞在基因组结构上存在显著的差异，基因表达也发生了显著的变化，从而导致细胞衰老。

细胞衰老是一种复杂的过程，对于解释细胞衰老，动力学学说、程序性死亡学说和表观遗传学都发挥了重要作用。

【备考2024】生物高考一轮复习第13讲细胞的分化、衰老和死亡[课标要求] 1.说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体2.描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程[核心素养] (教师用书独具)1.运用结构与功能观等观念，说明细胞物质和结构的变化与细胞分化的关系。

(生命观念)2.通过归纳与概括等方法，举例说明细胞衰老的原因及特征。

(生命观念)3.联系生活实际，了解干细胞的应用前景，倡导健康的生活方式。

(社会责任)考点1细胞的分化和全能性一、细胞分化及其意义二、细胞的全能性1．概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。

2．原因：细胞内含有形成完整个体所需的全部基因。

3．证明实例：(1)植物组织培养→植物细胞具有全能性。

(2)动物体细胞核移植→动物体细胞的细胞核具有全能性。

4．干细胞(1)概念：动物和人体内少数具有分裂分化能力的细胞。

(2)类型项目胚胎干细胞成体干细胞来源来自早期胚胎或原始性腺组织来自各种各样的组织功能可以分化成各种组织和器官甚至个体具有分化成特定功能细胞的能力举例来自囊胚的内细胞团细胞骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞1．断尾壁虎长出新尾巴过程中发生了细胞分化。

(√) 2．同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同。

(×)提示：同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因相同。

3．同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果。

(×)提示：基因选择性表达是指同一个体的不同细胞中基因表达的情况不同。

4．成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化。

(×)提示：成熟个体内也有分化程度低的干细胞。

5．同一植物个体茎尖分生组织细胞的全能性比叶肉细胞更容易表达。

(√) 6．克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。

(×)提示：动物细胞的细胞核具有全能性。

第十三章程序性细胞死亡与细胞衰老一、填空题1．诱导细胞凋亡的因子大致可以分为和两大类。

2．细胞凋亡检测的方法有、、、和。

3．通常年轻的功能健全的细胞膜相是，衰老的或有缺陷细胞膜相是。

4．凋亡细胞DNA链的断裂主要发生在，从而产生bp整数倍的DNA片段。

5．bcl2是一种(原癌／抑癌)基因，p53是基因。

6．细胞凋亡的过程，在形态学上可分为、和3个阶段。

7．细胞的死亡一般定义为，通常用鉴别细胞的死活，活细胞容易被染色，死细胞容易被染色。

8．细胞死亡有两种形式：一种为死亡，另一种为死亡。

9．脂褐质小体来源于。

10．人随着年龄的增大，细胞质膜中的磷脂含量逐渐下降，使质膜中胆固醇与磷脂的比值升高，最终导致细胞质膜的增加，降低。

11．细胞衰老端粒假说认为：随着细胞分裂次数的增加，端粒不断缩短。

当端粒缩短到一定程度(临界长度)时引发了极限，细胞不再分裂。

二、选择题1．对于体外培养的人二倍体细胞，决定其衰老的主要因素是：A．细胞培养的外环境B．细胞核C．细胞质D．以上都不是2．细胞核结构的衰老变化中最明显的变化是：A．核膜的内折染色质固缩化B细胞核体积增大C．大量的核仁裂解D．凋亡小体出现3．下列哪个选项不是衰老细胞结构的变化：A. 有序排列的内质网不复存在，内质网成分弥散性的分布于核周胞质中B．线粒体的数量减少而体积增大，内容物呈现网状化并形成多囊体C．致密体数量大大减少，几近消失D．质膜处于凝胶相或固相；细胞间间隙连接减少4．凋亡细胞特征性的形态学改变是：A．溶酶体膜和细胞膜破裂 B. 染色质边集，沿核膜分布C．线粒体嵴消失 D. 形成凋亡小体5．下列选项中，关于凋亡小体说法正确的是：A. 凋亡小体只有在电子显微镜下才能观察到，B. 凋亡小体完全由固缩的核染色质组成C. 凋亡小体完全由胞浆组成D．凋亡小体最终被邻近的细胞所吞噬6．细胞凋亡的一个重要特点是：A. DNA随机断裂B．DNA发生核小体间的断裂C. 70S核糖体中的rRNA断裂D．80S核糖体中rRNA断裂7．下列哪项不属于细胞凋亡的形态学变化：A．细胞固缩B．细胞肿胀C核固缩D．染色质边集8．细胞凋亡DNA双链断裂的主要部位是：A. 富含AT的区域B. 富含GC的区域C．核小体之间的连接区D．已经发生DNA损伤的部位9．细胞凋亡最主要的生物化学特征是：A．DNA发生核小体间的断裂，产生含有不同数量核小体单位的片段B．细胞质Ca离子浓度增加C．tTG积累并达到较高水平D．磷脂酰丝氨酸重分布10．到目前为止，鉴定细胞凋亡的最可靠的方法是：A．DNA断裂的原位末端标记法B．DNA电泳形成的“梯形条带”C．测定组织转谷氨酰胺酶的水平D．彗星电泳11．促进细胞凋亡的基因是：A．p53 B．bcl2 C . ced9 D．mcl112．通常情况下或实验条件下，下列哪种因素并不能导致细胞凋亡的发生：A. TNFαB．紫外线和γ射线的照射C. 半胱氨酸蛋白酶抑制剂D．抗Fas／Apo-1／CD9513．编码P53蛋白的基因发生突变，会导致：A．失去一个抑制蛋白，P21 B．失去一个转录因子C．细胞生长失控及产生肿瘤D．以上都对14．癌细胞的非整倍性涉及下列哪种蛋白质?A. P53 B．RB C．Myc D．bcl-215. 染色体易位导致癌变发生的原因是：A．将一个癌基因易位到活性表达的基因座旁，如Ig基因座B．改变癌基因的结构C．将一个癌基因易位到组成型异染色质区D．通过两段编码区的融合产生一种杂种基因，如bcr-abl16. 以下哪一项不是导致癌细胞过度生长的原因?A．癌细胞丧失了程序化死亡机制B．某些癌细胞能够分泌刺激自身增殖的生长因子促进自身分裂C. 癌细胞由于对密度依赖性生长抑制失去敏感性D．癌细胞中的细胞骨架不仅少而且杂乱无章17. 下列哪类基因还没被确认为癌基因：A．编码生长因子受体的基因B．编码膜结合离子通道的基因C. 编码细胞质蛋白激酶的基因D．编码与不匹配修复有关的蛋白质的基因18．下列哪一种不是程序性死亡的特征?A．核DNA在核小体连接处断裂成核小体片段B．核纤层断裂消失C．细胞通过发芽、起泡等方式形成一些球形的突起D．细胞破裂，释放出内容物19．在RNA和DNA肿瘤病毒中引发癌变的基因是：A．仅仅在病毒基因组中发现的特异序列，B．可在宿主细胞内发现，但仅在细胞被转化后C．可在宿主细胞内发现，甚至在正常细胞内也可以发现D．也可在很多病原菌中发现20．迅速判断细胞是否死亡的方法是：A．形态学改变B．功能状态检测C．繁殖能力测定D．活性染色法E．内部结构观察21．到目前为止所有被确定的致癌物有哪些共同点?A．都是在香烟的烟中发现的B．都具有诱变性C．都是化学物质D．没有任何共同点22．对引起家族性乳癌的基因测序时发现，这些基因编码的多肽含有锌指蛋白基序，根据这一结果，可推测此类基因产物的正常功能是：A．属于激素B．属于生长因子C．属于生长因子受体D．属于转录因子23. 一个癌基因编码一种生长因子受体，且是组成型表达的。

细胞程序性死亡第⼗三章程序性细胞死亡与细胞衰⽼●程序性细胞死亡●细胞衰⽼第⼀节程序性细胞死亡（Programmed Cell Death， PCD）⼀、程序性细胞死亡（PCD）的概念从严格的词学意义上来说，细胞程序性死亡（PCD）与细胞凋亡是有很⼤区别的。

细胞程序性死亡的概念是1956 年提出的，PCD 是个功能性概念，描述在⼀个多细胞⽣物体中某些细胞死亡是个体发育中的⼀个预定的、并受到严格程序控制的正常组成部分。

例如蝌蚪变成青蛙，其变态过程中尾部的消失伴随⼤量细胞死亡，⾼等哺乳类动物指间蹼的消失、颚融合、视⽹膜发育以及免疫系统的正常发育都必须有细胞死亡的参与。

这些形形⾊⾊的在机体发育过程中出现的细胞死亡有⼀个共同特征：即散在的、逐个地从正常组织中死亡和消失，机体⽆炎症反应，⽽且对整个机体的发育是有利和必须的。

因此认为动物发育过程中存在的细胞程序性死亡是⼀个发育学概念，⽽细胞凋亡则是⼀个形态学的概念，描述⼀件有着⼀整套形态学特征的与坏死完全不同的细胞死亡形式。

但是⼀般认为凋亡和程序性死亡两个概念可以交互使⽤，具有同等意义。

2002年10⽉7⽇英国⼈悉尼·布雷诺尔、美国⼈罗伯特·霍维茨和英国⼈约翰·苏尔斯顿，因在细胞编程性死亡⽅⾯的研究获诺贝尔诺贝尔⽣理与医学奖。

⼆、动物细胞的程序性死亡（⼀）细胞凋亡(apoptosis)是⼀种⾃然的⽣理过程。

由基因决定的细胞主动的、⽣理性的“⾃觉⾃杀⾏为”。

（⼆）细胞凋亡的特征（1）细胞凋亡的形态学特征凋亡细胞的形态变化（2）细胞凋亡的⽣化特征DNA“梯”状条带(DNA ladders)核⼩体核⼼长度146bp对核酸内切酶不敏感，⽽连接DNA长度60bp对核酸内切酶敏感。

细胞凋亡：正常死亡（主动死亡）●细胞膜保持完整，⽆细胞内容物●释放，⽆炎症。

电泳图谱呈梯状。

细胞坏死：外界不利因素引起●意外死亡（被动死亡）●细胞膜破损，细胞内容物释放●机体有炎症。

一、填空题1.通常用鉴别细胞的死活，活细胞容易被染色，死细胞容易被染色。

2.癌的发生涉及两类基因：肿瘤抑制基因与癌基因。

肿瘤抑制基因是细胞生长的，它们编码的蛋白质抑制细胞生长，并阻止细胞癌变。

癌基因则是细胞生长的，它们编码的蛋白质使细胞生长不受控制，并促进细胞癌变。

3.青少年时期，细胞中合成的和的数量多，可有效清除细胞氧自由基。

4.所谓原癌基因，即是细胞的基因，它们编码的蛋白质在正常细胞中通常参与细胞的生长与增殖的调节，但突变后成为基因，或改变了的结构或改变了蛋白质的方式导致细胞癌变。

原癌基因突变成癌基因，称为原癌基因的。

有几种可能的机制：①原癌基因的发生突变，改变了原有的基因结构，导致编码产物的性质发生变化，使其不再具有正常的活性；②原癌基因的发生突变从而改变了结构基因表达方式，有可能大大增加表达量；③通过，使不在一起的基因序列同原癌基因排列在一起，可能会合成或蛋白，改变了原有基因的自然活性。

5.细胞死亡有两种形式：一种为死亡，另一种为死亡。

前者是受到而造成的细胞崩溃裂解；后者是细胞在一定的或条件下按照自身的程序结束其生存。

6.脂褐质小体来源于。

7.虽然衰老的理论很多，但归纳起来主要分为两类：一类是衰老理论，另一类是衰老理论。

8.转化细胞常出现肿瘤细胞的特点，常失去原来的特征而转变为非整倍性。

9.从细胞的寿命看，胃壁细胞属于的细胞，而角膜上皮细胞属于的细胞。

10.程序性细胞死亡与细胞坏死有三个根本的区别：①不同；②不同；③不同。

11.人随着年龄的增大，细胞质膜中的磷脂含量逐渐下降，使质膜中胆固醇与磷脂的比值升高，最终导致细胞质膜的增加，降低。

12.1961年，Hayflick发现体外培养的人成纤维细胞具有增殖分裂的极限。

来自胚胎的成纤维细胞分裂传代次后开始衰退和死亡，而来自成年组织的成纤维细胞只能培养次就开始死亡。

13.细胞衰老端粒假说认为：随着细胞分裂次数的增加，端粒不断缩短。

当端粒缩短到一定程度（临界长度）时引发了极限，细胞不再分裂。