第3节细胞的衰老和凋亡
问题探讨：
1.衰老是生物界的普遍现象。衰老的人体通常表现出细胞数目减少，肌肉萎缩，行动迟缓等特征。人体的衰老特征还有：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。 一、个体衰老与细胞衰老的关系
对于单细胞生物体来说，细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡;但对多细胞生物来说，细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡并不是一回事。然而从总体上看，多细胞生物个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。有人做过这样的实验，体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，并且丧失了正常的功能。这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。老年人骨折后愈合得慢，与成骨细胞的衰老也有关系。
二、细胞衰老的特征
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。衰老的细胞主要具有以下特征。
细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩，体积变小:细胞新陈代谢的速率减慢。
细胞内多种酶的活性降低。例如，由于头发基部的:黑色素细胞衰老，细胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，所以老年人的头发会变白。
细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，它们会妨碍细胞内物质的交流和传递，影响细胞正常的生理功能。
细胞内呼吸速率减慢，细胞核的体积增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深。 细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
老年人皮肤上长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。（对应教材“旁栏思考题”）
三、细胞衰老机制的假说
目前为大家普遍接受的关于细胞衰老机制的假说是自由基学说和端粒学说。
自由基学说 我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。此外，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。例如，水在电离辐射下便会产生自由基。
自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。此外，自由基还会攻击DNA，可能引起基因突变;攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，致使细胞衰老。
端粒学说 每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。
四、社会老龄化的相关问题
当一个城市或国家64岁以上人口所占比例达到或超过总人口的10%，或者65岁以上人口达到或超过总人口的7%时，这个城市或国家的人口就称为“老年型人口”，这样的社会就称为“老龄化社会”。社会老龄化的形成是社会进步的一种体现，反映出人类衰老的延迟，寿命的延长，死亡率和出生率之比的下降。
要客观评价一个国家或地区的社会老龄化程度，应考察包括人口平均寿命、老年人口比例、长寿水平等在内的若干指标。
五、细胞的凋亡
细胞凋亡是一种自然的生理过程。
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。蝌蚪尾的消失，也是通过细胞自动死亡实现的。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。像这样，由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。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。
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。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
细胞坏死与细胞凋亡不同。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。
正在发育以及发育成熟的生物体中，细胞发生凋亡的数量是惊人的。健康的成人体内在骨髓和肠中，每小时约有10亿细胞凋亡。脊推动物的神经系统在发育过程中，约有50%的细胞凋亡。（对应教材“相关信息”）
细胞凋亡，即细胞编程性死亡，是一种自然生理过程；与细胞凋亡密切相关的细胞器是溶酶体。
下表为人体不同细胞的寿命和分裂能力关系：不同(见下表)。请分析表中有关数据。 细胞种类 小肠上皮细胞 寿命 l一2d 能否分裂 能 平滑肌细胞（分布于内脏器官） 心肌细胞 很长 能 很长 不能 神经细胞 很长 绝大多数不能 白细胞 5～7d 不能 从表中可以看出，人体不同细胞的寿命和分裂能力不同，但是，细胞的寿命与分裂能力之间并不存在
对应关系，寿命短的细胞不一定能分裂，如白细胞（对应教材“技能训练”讨论第1题）。但是，细胞的寿命和分裂能力与它们承担的功能有密切关系（对应教材“技能训练”讨论第2题），根据以上分析，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（对应教材“技能训练”讨论第3题）。
一、基础题
1.判断下列表述是否正确。
（1）衰老的生物体中，细胞都处于衰老状态。 （ ） （2）细胞凋亡是由细胞内的遗传物质所控制的。（ ） （3）细胞死亡是细胞凋亡的同义词。 （ ） 2.下列哪项不是细胞衰老的特征？
A．细胞内水分减少; B．细胞代谢缓慢;
C．细胞不能继续分化; D. 细胞内色素积累较多。
答[ ]
二、拓展题
同样是血细胞，白细胞与红细胞的功能不同，凋亡的速率也不一样，白细胞凋亡的速率比红细 胞快得多。细胞凋亡的速率与它们的功能有关系吗？请结合这一实例说明细胞凋亡的生物学意义。
（二）旁栏思考题 （三）技能训练 （四）练习 基础题
1.（1）×；（2）√；（3）×。 2.C。 拓展题
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6章 第3节 细胞的衰老和凋亡(课文填空)
