细胞衰老和凋亡

细胞衰老和凋亡
细胞衰老和凋亡

衰老(aging,senescence,senility)又称老化,通常指生物发育成熟后,在正常情况下随着年龄的增加,机能减退,内环境稳定性下降,结构中心组分退行性变化,趋向死亡的不可逆的现象。衰老和死亡是生命的基本现象,衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次。生命要不断的更新,种族要不断的繁衍。而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。至少从细胞水平来看,死亡是不可避免的。

第一节细胞衰老

一、人体细胞的动态分类

人体的自然寿命约120岁,而组成人体组织的细胞寿命有显著差异,根据细胞的增殖能力,分化程度,生存时间,可将人体的组织细胞分为4类:①更新组织:执行某种功能的特化细胞,经过一定时间后衰老死亡,由新细胞分化成熟补充,如上皮细胞、血细胞,构成更新组织的细胞可分为3类:a干细胞,能进行增殖又能进入分化过程。b过渡细胞,来自干细胞,是能伴随细胞分裂趋向成熟的中间细胞,c成熟细胞,不再分裂,经过一段时间后衰老和死亡。②稳定组织细胞,是分化程度较高的组织细胞,功能专一,正常情况下没有明显的衰老现象,细胞分裂少见,但在某些细胞受到破坏丧失时,其余细胞也能进行分裂,以补充失去的细胞,如肝、肾细胞。③恒久组织细胞,属高度分化的细胞,个体一生中没有细胞更替,破坏或丧失后不能由这类细胞分裂来补充。如神经细胞,骨骼细胞和心肌细胞。④可耗尽组织细胞,如人类的卵巢实质细胞,在一生中逐渐消耗,而不能得到补充,最后消耗殆尽。

二、细胞衰老的特征

(一)形态变化

衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩,膜通透性、脆性增加,核膜内折,细胞器数量特别是线粒体数量减少,胞内出现脂褐素等异常物质沉积,最终出现细胞凋亡或坏死。总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化(表15-1)。

表15-1 衰老细胞的形态变化

(二)分子水平的变化

衰老细胞会出现脂类、蛋白质和DNA等细胞成分损伤,细胞代谢能力降低,主要表现在以下方面:

DNA:复制与转录受到抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低。

RNA:mRNA和tRNA含量降低。

蛋白质:含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋。

酶分子:活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活。

脂类:不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。

三、细胞衰老的机理

关于衰老的机理具有许多不同的学说,概括起来主要有差错学派(Error theories)和遗传学派(Genetic /Programmed theories)两大类,前者强调衰老是由于细胞中的各种错误积累引起的,后者强调衰老是遗传决定的自然演进过程。其实,现在看来两者是相互统一的。

(一)差错学派

细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有实验证据。

1.代谢废物积累(waste product accumulation)

细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞,引起衰老,哺乳动物脂褐质的沉积是一个典型的例子,脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共价缩合形成的巨交联物,次级溶酶体是形成脂褐质的场所,由于脂褐质结构致密,不能被彻底水解,又不能排出细胞,结果在细胞内沉积增多,阻碍细胞的物质交流和信号传递,最后导致细胞衰老,如老年性痴呆(AD)就是由β-淀粉样蛋白沉积引起的,因此β-AP可做为AD的鉴定指标。

2.大分子交联(cross linking)

过量的大分子交联是衰老的一个主要因素,如DNA交联和胶原胶联均可损害其功能,引起衰老。在临床方面胶原交联和动脉硬化、微血管病变有密切关系。

3.自由基学说(free radical theories)

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,普遍存在于生物系统。主要包括:氧自由基(如羟自由基·OH)、氢自由基(·H)、碳自由基、脂自由基等,其中·OH的化学性质最活泼。人体内自由基的产生有两方面:一是环境中的高温、辐射、光解、化学物质等引起

的外源性自由基;二是体内各种代谢反应产生的内源性自由基。内源性自由基是人体自由基的主要来源,其产生的主要途径有:①由线粒体呼吸链电子泄漏产生;②由经过氧化物酶体的多功能氧化酶(MFO)等催化底物羟化产生。此外,机体血红蛋白、肌红蛋白中还可通过非酶促反应产生自由基。

自由基含有未配对电子,具有高度反应活性,可引发链式自由基反应,引起DNA、蛋白质和脂类,尤其是多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty Acids,PUFA)等大分子物质变性和交联,损伤DNA、生物膜、重要的结构蛋白和功能蛋白,从而引起衰老各种现象的发生。实验表明DNA 中OH8dG随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。

正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统,前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E、醌类物质等电子受体。Orr WC和Sohal RS(1994),将铜锌超氧化物岐化酶(copper-zinc superoxide dismutase)基因导入果蝇,使转基因株具有3个拷贝的SOD基因,其寿命比野生型延长1/3。这个实验为衰老的自由基学说提供了有力的证据。

4.线粒体DNA突变(mitochondrial DNA mutation)

在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中,大约有1-4%氧转化为氧自由基,也叫活性氧(reactive oxygen species,ROS),因此线粒体是自由基浓度最高的细胞器。mtDNA裸露于基质,缺乏结合蛋白的保护,最易受自由基伤害,而催化mtDNA复制的DNA聚合酶γ不具有校正功能,复制错误频率高,同时缺乏有效的修复酶,故mtDNA最容易发生突变。mtDNA突变使呼吸链功能受损,进一步引起自由基堆积,如此反复循环。衰老个体细胞中mtDNA缺失表现明显,并随着年龄的增加而增加,许多研究认为mtDNA缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系。

人类的脑、心、骨骼肌的氧负荷(oxidative stress)最大,因而是最容易衰老的组织。研究表明,限制热量(caloric restriction)摄入能明显延长小鼠的寿命。

5.体细胞突变与DNA修复(somatic mutation and DNA repair)

外源的理化因子,内源的自由基本均可损伤DNA,导致体细胞突变。如辐射可以导致年轻的哺乳动物出现衰老的症状,这与个体正常衰老非常相似。正常机体内存在DNA的修复机制,可使损伤的DNA得到修复,但是随着年龄的增加,这种修复能力下降,导致DNA的错误累积,最终细胞衰老死亡。DNA的修复并不均一,转录活跃基因被优先修复,而在同一基因中转录区被优先修复,而彻底的修复仅发生在细胞分裂的DNA复制时期,这就是干细胞能永保青春的原因。

6.重复基因失活

真核生物基因组DNA重复序列不仅增加基因信息量,而且也是使基因信息免遭机遇性分子损害的一种方式。主要基因的选择性重复是基因组的保护性机制,也可能是决定细胞衰老速度的一个因素,重复基因的一个拷贝受损或选择关闭后,其它拷贝被激活,直到最后一份拷贝用完,细胞因缺少某种重要产物而衰亡。实验证明小鼠肝细胞重复基因的转录灵敏度随年龄而逐渐降低,哺乳动物rRNA基因数随年龄而减少。

(二)遗传学派

认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动

1.程序性衰老(programmed senescence)

程序性衰老理论认为,生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控制的,衰老实际上是某些基因依次开启或关闭的结果。例如在小鼠肝中,胚胎早期表达的胞质丙氨酸转氨酶(cytosolic alanine aminotransferase,cAAT)为A型,随后停止表达,但是在衰老时则表达B型cAAT,其它类似的衰老标志物(senescence markers)也有报道,如肝脏中的衰老标志蛋白2

(senescence marker protein 2)也是在老年期表达。

此外程序性学派还认为衰老还与神经内分泌系统退行性变化以及免疫系统的程序性衰老有关。

2.复制性衰老(replicative senescence)

L.Hayflick (1961)报道,人的成纤维细胞在体外培养时增殖次数是有限的。后来许多实验证明,正常的动物细胞无论是在体内生长还是在体外培养,其分裂次数总存在一个“极极值”。此值被称为“Hayflick”极限,亦称最大分裂次数。如人胚成纤维细胞在体外培养时只能增殖60-70代。

细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。Harley等1991发现体细胞染色体的端粒DNA会随细胞分裂次数增加而不断缩短。细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段,当缩短到一定程度至Hayflick点时,可能会启动DNA损伤检测点(DNA damage checkpoint),激活p53,引起p21表达(参见第十三章第四节),导致不可逆地退出细胞周期,走向衰亡。资料表明人的成纤维细胞端粒每年缩短14-18bp,可见染色体的端粒有细胞分裂计数器的功能,能记忆细胞分裂的次数。

端粒的长度还与端粒酶(telomerase)的活性有关,端粒酶是一种反转录酶,能以自身的RNA 为模板合成端粒DNA,在精原细胞、干细胞和肿瘤细胞(如Hela细胞)中有较高的端粒酶活性,而正常体细胞中端粒酶的活性很低,呈抑制状态。

3.长寿基因(longevity genes)

统计学资料表明,子女的寿命与双亲的寿命有关,各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命,成人早衰症(Werner's syndrome,图15-1)病人平均39岁时出现衰老,47岁左右生命结束,患婴幼儿早衰症(Hutchinson-Gilford syndrome,图15-2)的小孩在1岁时出现明显的衰老,12-18岁即过早夭折。由此来看物种的寿命主要取决于遗传物质,DNA链上可能存在一些“长寿基因”或“衰老基因”来决定个体的寿限。

图15-1 一个37岁的成人早衰症患者引自https://www.360docs.net/doc/c45184366.html, on

图15-2 正常儿童(左)和婴幼儿早衰症患者(右)

研究表明当细胞衰老时,一些衰老相关基因(SAG)表达特别活跃,其表达水平大大高于年轻细胞,已在人1号染色体、4号染色体及X染色体上发现SAG。

用线虫的研究表明,基因确可影响衰老及寿限,Caenorhabditis elegans的平均寿命仅3.5天,该虫age-1 单基因突变,可提高平均寿命65%,提高最大寿命110%,age-1突变型有较强的抗氧化酶活性,对H2O2、农药、紫外线和高温的耐受性均高于野生型。

对早老综合症的研究发现体内解旋酶存在突变,该酶基因位于8号染色体短臂,称为WRN基因。对AD的研究发现,至少与4个基因的突变有关,其中淀粉样蛋白前体基因(APP)的突变,导致基因产物β淀粉蛋白易于在脑组织中沉积,引起AD。第二节细胞坏死与凋亡死亡是生命的普遍现象,但细胞死亡并非与机体死亡同步。正常的组织中,经常发生“正常”的细胞死亡,它是维持组织机能和形态所必需的。细胞死亡的方式通常有3种:即①细胞坏死(necrosis)。②细胞凋亡(apoptosis)。③细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)。

一、细胞坏死

是细胞受到化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)和生物因素(如病原体)等环境因素的伤害,引起细胞死亡的现象。坏死细胞的形态改变主要是由下列2种病理过程引起的,即酶性消化和蛋白变性。参与此过程的酶,如来源于死亡细胞本身的溶酶体,则称为细胞自溶(autolysis);若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体,则为异溶(heterolysis)。

细胞坏死初期,胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,核发生固缩或断裂。随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,故坏死组织或细胞在苏木精/伊红染色切片中,胞质呈均一的深伊红色,原有的微细结构消失。在含水量高的细胞,可因胞质内水泡不断增大,并发生溶解,导致细胞结构完全消失,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(图15-3)。

图15-3 细胞坏死与凋亡的形态区别

二、细胞凋亡

细胞凋亡(cell apoptosis)是借用古希腊语,表时细胞象秋天的树叶一样凋落的死亡方式。1972年Kerr最先提出这一概念,他发现结扎大鼠肝的左、中叶门静脉后,其周围细胞发生缺血性坏死,但由肝动脉供应区的实质细胞仍存活,只是范围逐渐缩小,其间一些细胞不断转变成细胞质小块,不伴有炎症,后在正常鼠肝中也偶然见到这一现象。

凋亡细胞的主要特征是(参见表15-2):①染色质聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最

后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体(图15-4);②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,没有内溶物释放,故不会引起炎症;③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质,但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止;④核酸内切酶活化,导致染色质DNA在核小体连接部位断裂,形成约200bp整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状;⑤凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化。

表15-2 细胞凋亡和细胞坏死的区别

图15-4 左,正常胸腺细胞;右,凋亡胸腺细胞(注意凋亡小体)在细胞凋亡一词出现之前,胚胎学家已观察到动物发育过程中存在着细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)现象,它是胚胎正常发育所必需的。近年来PCD和细胞凋亡常被做为同义词使用,但两者实质上是有差异的。首先,PCD是一个功能性概念,描述在一个多细胞生物体中,某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的,并受到严格控制的正常组成部分,而凋亡是一个形态学概念,指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式;其次,PCD的

最终结果是细胞凋亡,但细胞凋亡并非都是程序化的。

线虫Caenorhabditis elegans是研究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料。其生命周期短,细胞数量少,成熟的成虫若是雌雄同体则有959个体细胞,约2000个生殖细胞。若是雄虫则有1031个体细胞和约1000个生殖细胞。神经系统由302个细胞组成,这些细胞来自于407个前体细胞,这些前体细胞中有105个发生了程序死亡。

麻省理工学院的Robert Horvitz 领导的研究小组采用体细胞突变的方法发现共有14 个基因在C. elegans 细胞凋亡中起作用,其中在细胞凋亡的实施阶段起作用的主要有3个:Ced-3、Ced-4和Ced-9,其中Ced-3和Ced-4的作用是诱发凋亡,在缺乏Ced-3、Ced-4的突变体中不发生凋亡,有多余细胞存在。Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用,使凋亡不能发生,Ced-9功能不足导致胚胎因细胞过度凋亡而死亡。

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,因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究,获诺贝尔生理与医学奖(图15-5)。

图15-5 2002年诺贝尔生理与医学奖获得者(

第三节细胞凋亡的分子机理

细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象,是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞,保证了胚胎的正常发育;在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞,保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程,在这一节我们就细胞凋亡的分子机理作简要的介绍。

细胞凋亡的途径主要有两条,一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶caspase、一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活caspase。这些活化的caspase可将细胞内的重要蛋白降解,引起细胞凋亡。

一、凋亡相关的基因和蛋白

细胞凋亡的调控涉及许多基因,包括一些与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基因。其中研究较多的有ICE、Apaf-1、Bcl-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。

1.Caspase家族

Caspase属于半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。它们均有以下特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease),方便起见本文称之为凋亡酶;③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。

最早发现人类中与线虫ced-3同源的基因[1]是ICE,即:白介素-1 β转换酶(Interleukin-1 β-converting enzyme)基因,因该酶能将白介素前体切割为活性分子,故名。通过cDNA杂交和查找基因组数据库,在人类细胞中已发现11个ICE同源物[2],分为2个亚族(subgroup):ICE亚族和CED-3家族(图15-6),前者参与炎症反应,后者参与细胞凋亡,又分为两类:

一类为执行者(executioner或effector),如caspase-3、6、7,它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白,引起凋亡,但不能通过自催化(autocatalytic)或自剪接的方式激活;另一类为启动者(initiator),如caspase-8、9,受到信号后,能通过自剪接而激活,然后引起caspase 级联反应,如caspase-8可依次激活caspase-3、6、7。

细胞中还具有caspase的抑制因子,称为IAPs(inhibitors of apoptosis proteins),属于一个庞大的蛋白家族。它们能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)[3]与caspase 结合,抑制其活性,如XIAP。

图15-6:ICE家族成员A:3类caspase:蓝色参与炎症反应,红色为执行者,绿色为启动者;B:caspase-3的结构模型;C:caspase-3的活化过程引自Katja C. Zimmermann等2001 2.Apaf-1

Apaf-1被称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activating factor-1),在线虫中的同源物为ced-4,在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用,该基因敲除后,小鼠神经细胞过多,脑畸形发育。Apaf-1含有3个不同的结构域:①CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9;②ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;③C端结构域,含有色氨酸/天冬氨酸重复序列,当细胞色素c[4]的结合到这一区域后,能引起Apaf-1多聚化而激活。Apaf-1具有激活Caspase-3的作用,而这一过程又需要细胞色素c(Apaf-2)和caspase-9(Apaf-3)参与。Apaf-1/细胞色素c复合体与ATP/dATP结合后,Apaf-1就可以通过其CARD 结构域召集caspase-9,形成凋亡体(apoptosome),激活caspase-3,启动caspase级联反应。

3.Bcl-2家族

Bcl-2[5]为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白,其功能相当于线虫中的ced-9。现已发现至少19个同源物,它们在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用,能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放。

Bcl-2家族成员都含有1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),并且通常有一个羧端跨膜结构域(transmembrane region ,TM)。其中BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域,BH3是与促进凋亡有关的结构域。根据功能和结构可将Bcl-2基因家族分为两类(图15-7),一类是抗凋亡的(anti-apoptotic),如:Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1;一类是促进凋亡的(pro-apoptotic),如:Bax、Bak、Bad、Bid、Bim,在促凋亡蛋白中还有一类仅含BH3结构,如Bid、Bad。

虽然Bcl-2蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上,但主要定位于线粒体外膜,它拮抗促凋亡蛋白的功能。而大多数促凋亡蛋白则主要定位于细胞质,一旦细胞受到凋亡因子的诱导,它们可以向线粒体转位,通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道,或者开启线粒体的PT孔,从而导致线粒体中的凋亡因子释放,激活caspase,导致细胞凋亡。

胞质中的促凋亡蛋白可通过不同的方式被激活,包括去磷酸化,如Bad;被caspase加工为活性分子,如Bid;从结合蛋白上释放出来,如Bim是与微管蛋白结合在一起的。

图15-7 Bcl-2家族引自Katja C. Zimmermann等2001 4.Fas

Fas又称作APO-1/CD95,属TNF受体家族。Fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白,分布于胸腺细胞,激活的T和B淋巴细胞,巨噬细胞,肝、脾、肺、心、脑、肠、睾丸和卵巢细胞等。Fas蛋白与Fas配体结合后,会激活caspase,导致靶细胞走向凋亡。

5.p53

是一种抑癌基因,其生物学功能是在G期监视DNA的完整性。如有损伤,则抑制细胞增殖,直到DNA修复完成。如果DNA不能被修复,则诱导其调亡,研究发现丧失p53功能的小鼠胸腺细胞对糖皮质激素诱导的调亡反应和正常细胞相同,而对辐射诱导的调亡不敏感。

6.myc

在许多人类恶性肿瘤细胞中都发现有c-myc的过度表达,它能促进细胞增殖、抑制分化。在凋亡细胞中c-myc也是高表达,作为转录调控因子,一方面它能激活那些控制细胞增殖的基因,另一方面也激活促进细胞凋亡的基因,给细胞两种选择:增殖或凋亡。当生长因子存在,Bcl-2基因表达时,促进细胞增殖,反之细胞凋亡。

7.ATM

ATM(ataxia telangiectasia-mutated gene)是与DNA损伤检验有关的一个重要基因。最早发现于毛细血管扩张性共济失调症患者,人类中大约有1%的人是ATM缺失的杂合子,表现出对电离辐射敏感和易患癌症。正常细胞经放射处理后,DNA损伤会激活修复机制,如DNA 不能修复则诱导细胞凋亡。ATM是DNA损伤检验点的一个重要的蛋白激酶(参见第十三章第四节)

二、Fas介导的细胞凋亡

细胞表面的凋亡受体是属于肿瘤坏死因子受体(TNFR)家族的跨膜蛋白,它们包括Fas (Apo-1/CD95)、TNFR1、DR3/WSL、DR4/TRAIL-R1和DR5/TRAIL-R2。其配体属于TNF 家族,目前已比较清楚的是Fas介导的细胞凋亡途径。

Fas具有三个富含半胱氨酸的胞外区和一个称为死亡结构域(Death domain,DD,图15-8)的胞内区。Fas的配体FasL(Fas ligand)与Fas结合后,Fas三聚化使胞内的DD区构象改变,然后与接头蛋白FADD(Fasassociated death domain)的DD区结合,而后FADD的N 端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或-10)前体蛋白结合,形成DISC (death-inducing signaling complex )[6] ,引起caspase-8、10通过自身剪激活,它们启动caspase的级联反应,使caspase-3、-6、-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。

图15-8 FAS介导的细胞凋亡引自Avi Ashkenazi and Vishva M. Dixit 1998 Caspase 可激活名叫CAD(caspase-activated Dnase)的核酸酶,CAD能在核小体的连接区将其切断,形成约为200bp整数倍的核酸片段。正常情况下CAD存在于胞质中,并且与抑制因子ICAD/DFF-45蛋白结合,不能进入细胞核。Caspase活化后可以降解ICAD/DFF-45,释放出CAD,使它进入细胞核降解DNA。

Fas/FasL系统在免疫系统中具有重要的作用,其一是参与免疫调节,活化成熟的外周T

细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原

激活的细胞克隆,以限制T细胞克隆的无限增殖,防止对自身组织的损伤,即产生外周免疫耐受。淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控,是自身免疫性疾病的主要病因。其二是细胞毒T 细胞(CTL)可以通过FasL诱导靶细胞凋亡,但遗憾的是,某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡,从而逃脱免疫监控。

三、线粒体与细胞凋亡

细胞应激反应或凋亡信号能引起线粒体细胞色素c释放,作为凋亡诱导因子,细胞色素c 能与Apaf-1、caspase-9前体、ATP/dATP形成凋亡体(apoptosome,图15-9),然后召集并激活caspase-3,进而引发caspases级联反应,导致细胞凋亡。

在这里,一个核心的问题是细胞色素c究竟通过哪一种途径释放到细胞质中,由于大部分凋亡细胞中很少发生线粒体肿胀和线粒体外膜破裂的现象,所以目前普遍认为细胞色素是通过线粒体PT孔或Bcl-2家族成员形成的线粒体跨膜通道释放到细胞质中的。

线粒体PT孔(permeability transition pore)主要由位于内膜的腺苷转位因子(Adenine nucleotide translocator,ANT)和位于外膜的电压依赖性阴离子通道(Voltage dependent anion channel,VDAC)等蛋白所组成,PT孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素c释放。Bcl-2家族蛋白对于PT孔的开放和关闭起关键的调节作用,促凋亡蛋白Bax等可以通过与ANT 或VDAC的结合介导PT孔的开放,而抗凋亡类蛋白如Bcl-2、Bcl-xL等则可通过与Bax竞争性地与ANT结合,或者直接阻止Bax与ANT、VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。

Bcl-2家族的结构和能形成离子通道的一些毒素(如大肠杆菌毒素)非常相似。插入膜结构中形成较大的通道,允许细胞色素c等蛋白质通过,这可能是细胞色素c释放的另一个途径。

在线虫中ced-3和ced-4的缺失突变抑制所有发育阶段的细胞死亡。在哺乳动物中,尽管Apaf-1基因缺失的小鼠没有caspase活化,但除了神经细胞过多外,大多数器官发育是正常的。近年来的研究发现随细胞色素c释放的蛋白还有Smac(second mitochondria-derived

activator of caspase)、凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)和核酸内切酶G( Endo G)。Smac能通过N端的几个氨基酸与IAPs(凋亡抑制蛋白)的BIR结构域结合,从而解除IAP对caspase的抑制;AIF[7]则引起核固缩和染色质断裂;Endo G可以使DNA片段化。可见即使在caspase不参与的情况下,由线粒体途径仍可引起细胞凋亡。

在对Fas应答的细胞中,一型细胞(type I),如胸腺细胞,其caspase-8有足够的活性,被Fas活化后导致细胞凋亡,在这类细胞中高表达Bcl-2不能抑制Fas诱导的细胞凋亡。在二型细胞(type II),如肝细胞中,Fas介导的caspase-8活化不能达到足够的水平,因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途径来放大。活化的caspase-8将胞质中的Bid剪切,形成活性分子tBid(truncated Bid),tBid进入线粒体,导致细胞色素c释放,使凋亡信号放大。

细胞凋亡与衰老

细胞凋亡与衰老 (作者:___________单位: ___________邮编: ___________) 【关键词】细胞凋亡;衰老 衰老是指增龄过程中机体出现的多器官渐进性功能减退,其确切机制并不清楚,有多种学说,如自由基学说、端粒学说和细胞凋亡学说等。以啮齿类动物为研究对象,肌肉、脑、心脏等多种衰老组织中均存在细胞凋亡异常〔1〕。细胞凋亡参与多种与衰老相关的病理过程,如骨质疏松、阿尔茨海默病等。目前细胞凋亡在衰老中的作用成为国内外研究热点,本文就二者的最新研究进展作综述。 1 细胞凋亡 细胞凋亡涉及一系列基因的激活、表达及调控,是机体为更好地适应环境采取的主动死亡,其参与许多重要生命活动,如胚胎发育、免疫防御和维持组织稳态等,对维持细胞增殖与死亡的平衡有重要意义。 1.1 细胞凋亡途径 1.1.1 外源性途径又称死亡受体途径,是由膜受体介导的细胞死亡过程。死亡受体是属于肿瘤坏死因子受体超家族的跨膜受体,其中研究较透彻的是Fas/FasL系统。Fas广泛分布于胸腺、肝、心、肾等

组织细胞表面。当Fas与其配体FasL结合后发生多聚化,与胞浆内死亡结构域结合蛋白(FADD)结合,活化胞浆caspase8,再活化凋亡执行者caspase3,水解蛋白质,启动核酸内切酶剪切DNA,造成凋亡。这是发育过程和免疫系统中最主要的凋亡途径。通过该途径可清除发育过程及免疫反应中活化的淋巴细胞。增龄过程中Fas表达呈上升趋势。衰老大鼠胸腺细胞和脾细胞凋亡速度加快,可能造成衰老机体免疫功能下降。 1.1.2 内源性途径以线粒体为核心,又称线粒体途径。该途径凋亡信号来自体内各种应激,如DNA损伤、氧化应激、紫外线、生长因子缺乏等。凋亡信号引起前凋亡蛋白Bax活化,Bax诱导线粒体释放细胞色素c(Cyt c)。进入胞质的Cyt c与凋亡蛋白激活因子(Apaf1)、caspase9前体组成凋亡体,激活caspase9,再活化caspase3引起细胞凋亡。线粒体也可释放凋亡诱导因子(AIF)和内切核酸酶G进入胞浆,二者转移到细胞核,断裂DNA。随着年龄增长,内源性凋亡途径逐渐变得活跃。 1.1.3 内质网应激介导的细胞凋亡内质网(ER)参与蛋白质合成及翻译后加工修饰。当非折叠或错折叠蛋白质在ER内堆积超过处理能力时,引起ER应激。ER应激的一个后果是细胞凋亡。位于ER膜上的Bak、Bax发生构象变化形成多聚体,使Ca2+进入ER,活化caspase12,引起下游级联反应,活化caspase9和caspase3。机体具有应对ER应激的保护措施,如使翻译起始因子eIF2去磷酸化,减少蛋白质合成。但衰老机体应对ER应激能力降低,eIF2磷

细胞衰老和凋亡教学设计

第六章细胞的生命历程 第3节细胞的衰老和凋亡教学设计 一、教材分析 细胞像生物体一样也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程,所以细胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。那么个体衰老与细胞衰老的关系呢?细胞衰老有哪些表现呢?细胞衰老的原因是什么?细胞的衰老和凋亡是生命活动中必不可少的过程,衰老和凋亡有什么关系?这一连串的问题构成本节内容的主线。对于细胞衰老和凋亡的学习,能使学生对细胞的整个生命过程有个完整的认识。同时细胞衰亡机制的研究与生物科技的发展息息相关。对细胞衰亡知识的学习,有助于培养学生的科学兴趣,培养学生的创新意识。 二、教学目标 1.知识与技能 (1)个体衰老与细胞衰老的关系。 (2)描述细胞的衰老的特征和原因。 (3)简述细胞凋亡的含义及与细胞坏死的区别。 2.过程与方法 (1)培养学生联系实际灵活应用知识的能力。 (2)学会进行与社会老龄化相关问题的分析。 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。 三、教学重点难点 学习重点:1.细胞衰老的概念及特征。2.细胞凋亡的含义。 学习难点:细胞衰老与细胞凋亡的区别和联系。 四、学情分析 学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容,对本节的内容已经有了初步的认识和理解,明确了细胞的分化、衰老和凋亡是一个自然的生命过程。本节的内容接近现实生活,可利用现实生活中的例子加以说明,培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。 五、课型:新授课教学方法:教学基本环节:情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→布置作业及预习六、课前准备布置学生在课前预习细胞衰老与凋亡内容。教师制作课件。 七、课时安排:1课时 八、教学过程 【情景导入、展示目标】 教师展示刘德华的电影——童梦奇缘的剧照:谁曾经没有幻想过一夜长大?谁又在垂暮之年没有产生过如果生命可以重来的念头?但是如果真的有那么一种方式,可以让你体验一下一夜长大的感觉,你会为此付出青春的代价嘛? 问题1:人的一生必然要经历哪些生命历程:出生→生长→成熟→繁殖→→的生命历程。(学生思考回答)

细胞衰老与凋亡案例教案

第六章第3节《细胞的衰老和凋亡》教学计划李艳2011/10/17 16:32:18 宁夏固原市西吉二中30 0 一、教材分析 细胞像生物体一样也要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程,所以细胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。那么个体衰老与细胞衰老的关系呢?细胞衰老有哪些表现呢?细胞衰老的原因是 什么?细胞的衰老和凋亡是生命活动中必不可少的过程,衰老和凋亡有什么关系?这一连串的问题构成本节内容的主线。对于细胞衰老和凋亡的学习,能使学生对细胞的整个生命过程有个完整的认识。同时细胞衰 亡机制的研究与生物科技的发展息息相关。对细胞衰亡知识的学习,有助于培养学生的科学兴趣,培养学 生的创新意识。 二、教学目标 1.知识与技能 (1)个体衰老与细胞衰老的关系。 (2)描述细胞的衰老的特征和原因。 (3)简述细胞凋亡的含义及与细胞坏死的区别。 2.过程与方法 (1)培养学生联系实际灵活应用知识的能力。 (2)学会进行与社会老龄化相关问题的分析。 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。 三、教学重点难点 学习重点:1.细胞衰老的概念及特征。2.细胞凋亡的含义。 学习难点:细胞衰老与细胞凋亡的区别和联系。 四、学情分析 学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容,对本节的内容已经有了初步的认识和理解,明确了细胞的分化、衰老和凋亡是一个自然的生命过程。本节的内容接近现实生活,可利用现实生活中的例子加以说明, 培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。 五、课型:新授课教学方法:教学基本环节:情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、 当堂检测→布置作业及预习 六、课前准备 布置学生在课前通过上网、查报纸杂志、看电视等途径收集与细胞衰老与凋亡有关的资料。教师制作课件。 七、课时安排:1课时 八、教学过程 【情景导入、展示目标】 教师展示“问题探讨”老年人晨练图片:随着社会的发展,人民生活水平的提高,医疗的完善等,人的寿命 在延长,老年人的比例上升。那如何能延缓衰老,保持身体健康显得尤其重要。 问题1:人的一生必然要经历哪些生命历程:出生→生长→成熟→繁殖→→的生命历程。(学生思考回答) 对于人的一生来说,出生,衰老,死亡都是非常重要,活细胞也一样。衰老和死亡是细胞不可忽视的部分。今天我们来学习第六章第3节《细胞的衰老和凋亡》的内容。 小组讨论:完成问题2和问题3 (3分钟) 问题2:我们学过的单细胞生物有:(举一例) 单细胞生物的衰老(= 或≠)细胞的衰老。 问题3:人的生命系统结构层次有哪些?

细胞的衰老与凋亡教案

6、3《细胞的衰老和凋亡》教案设计 导入 每个生物个体都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后的死亡,生物体内的细胞也是一样,要经过增殖、分化、衰老和凋亡。前面我们已经学习了细胞的增殖和细胞的分化,今天我们就来学习第三节,细胞的衰老和凋亡。 问题一:婴儿体内有没有衰老细胞为什么老人表现出衰老,但是婴儿却没有表现出衰老 答案:有。老人体内的衰老细胞非常多,而婴儿体内很少。 个体衰老与细胞衰老的关系有什么关系呢 对于单细胞生物体来说,因为是整个生物体是由一个细胞构成的,因此细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。但对于多细胞生物体来说,组成生物体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,也有一些是幼嫩的细胞,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 1.单细胞生物体 2.多细胞生物体 现在请同学们想一下,在45十以后,我们来参加同学聚会,你的同学会有变化吗大家现在就来想一下我们老了之后会变成什么样 答案:(1)那时候,我们的头发都会变白,这主要是由于人体内酶的活性降低。黑色素是酪氨酸酶催化酪氨酸造成的,酶的活性降低,黑色素合成减少。 (2)那时候,我们脸上可能已经出现了老年斑。这主要是由于色素的积累。 (3)大家有没有发现老年人特别怕冷。在冬天的时候,我们年轻人只穿了2-3 件衣服,但是老年人却要穿4-5件衣服。主要是由于人体的能量主要是由于呼吸 作用提供的,呼吸作用减弱了,人体得到的热能就少了。而人体的呼吸作用主 要是在线粒体内进行的,所以衰老的细胞线粒体的数量也是减少的。 (4)大家有没有注意到老年人的皮肤皱巴巴的,这主要是由于什么原因呢 这主要是由于老年人体内的水分减少的原因。而体内许多化学反应都要在水中 进行,所以水分的减少,必然导致人体的新陈代谢的减慢。 (5)有的老人还会出现“救生圈”,这也主要是由于老年人新陈代谢减慢的引 起的。在吃进相同的食物后,他们消耗能量的能力下降了,自然就化成脂肪堆 积了。 总结:个体衰老是由于细胞的衰老引起的,现在就让我们来总结一下细胞衰老的特点: 二、细胞衰老的特征 (1)水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢。 (2)酶的活性降低。头发会变白,这主要是由于人体内酶的活性降低。黑色素是酪氨酸酶催化酪氨酸造成的,酶的活性降低,黑色素合成减少 (3)细胞的通透性有所改变,使物质的运输功能下降 (4)细胞核体积变大,核膜内折,染色质收缩,染色加深 (5)线粒体内呼吸速率变慢

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。

高中生物《细胞的衰老和凋亡》优质课教案、教学设计

第三节细胞的衰老和凋亡教学设计 一、教学目标 知识:1.掌握个体衰老与细胞衰老的关系,并描述细胞衰老的特征 2. 了解细胞衰老的原因有哪些 3. 简述细胞凋亡与细胞坏死的区别 能力:培养相似概念自主对比分析的思维能力 情感: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 2. 培养关注社会问题、关心老人、孝敬老人的崇高美德 二、教学重难点 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 3. 细胞凋亡与细胞坏死的区别 三、学情分析 高中生智力水平接近成人高峰状态,意志动机的主动性、目的性增强,能掌握自己的行为。在课上能较长时间集中注意力,并能自主支配注意力方向。相比与初中,高中生自我意识进一步增强,要求别人 了解、理解和尊重自己。在生物课程的学习中,学生对一些与现实生活紧密结合的知识兴趣浓厚。这节课处于高一第一学期的末尾,学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容,对本章的内容已经有了初步的认识和理解,明确了细胞的分化、衰老和死亡是一个完整的生命过程。本节的内容比较接近现实生活,结合现实生活中的例子加以说明,可以使学生有个

直观的认识,同时也可以培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。 四、教学过程设计 1.导入新课 通过观看电影《童梦奇缘》中刘德华扮演的光仔,从13 岁到83 岁个阶段的照片集锦,让学生清楚看到衰老随着时间推移的脚步,产生学习兴趣。 细胞作为生物体结构和功能的基本单位,生物体会经历衰老的生命历程,有一定的寿命,细胞自然也有自己的寿命,从而让学生了解到 细胞也有其衰老过程,并有一个初步概念。 2.个体衰老与细胞衰老的关系a.单细胞生物的个体衰老: (课件展示草履虫图片,学生自主讨论对于单细胞生物,个体衰老与 细胞衰老的关系) 教师最后做出总结:单细胞生物细胞衰老=个体衰老 b.多细胞生物的个体衰老: (展示资料《人体各种细胞的寿命》,学生思考问题老年人体内有无幼嫩细胞,年轻人体内有无衰老细胞,并讨论对于多细胞生物,个体衰老与细胞衰老的关系) 教师总结:多细胞生物细胞衰老≠个体衰老 个体衰老以细胞衰老为基础,体内多数 细胞的衰老就表现出个体的衰老。 3.细胞衰老的特征 (课件展示老人与幼儿的对比图片,学生根据生活经历,讨论人体衰

(完整版)高中生物人教版必修一细胞的衰老和凋亡(教案)

《细胞的衰老和凋亡》的教学设计 细胞的衰老和凋亡是目前生物科学技术的尖端技术,也是热门话题,它的研究和医药卫生农牧鱼业等多方面都有联系。人教版将原来的一节内容扩展成为三节内容,体现了课程标准中的培养社会所需人才和与社会生活相联系的新课程核心理念。 本节教学设计主要体现探究性学习的理念。通过设置情景、提出问题、讨论问题等方式,在学生充分收集材料的前提下,由教师指导学生处理和分析的材料,通过讨论,最后师生获得知识。 第6章细胞的生命历程第3节细胞的衰老和凋亡 一、教学目标 1.知识目标:细胞的衰老的特征和原因,细胞凋亡的概念。 2.能力目标:对收集的资料进行交流,培养学生收集信息和分析问题的能力。3.情感目标:培养学生通过学习生命的产生、发展、衰老和死亡的自然规律,形成珍爱生命的情感。 二、教材分析 细胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。因此,细胞的衰老和凋亡是生命活动中必不可少的过程。对于细胞衰老和凋亡的学习,能使学生对细胞的整个生命过程有个完整的认识。同时细胞衰亡机制的研究与生物科技的发展息息相关。对细胞衰亡知识的学习,有助于培养学生的科学兴趣,培养学生的创新意识。 三、学情分析 学生已经学习了细胞的增殖、分化的内容,对本节的内容已经有了初步的认识和理解,明确了细胞的分化、衰老和凋亡是一个自然的生命过程。本节的内容接近现实生活,可以利用现实生活中的例子加以说明,培养学生知识的应用能力和知识的迁移能力。 四、学习重难点 学习重点:细胞衰老的概念及特征。 学习难点:细胞衰老与细胞凋亡的区别和联系。 五、教学实施过程:

通过每个细胞都具有寿命引入到细胞衰老的知识,明确细胞衰老和死亡是细胞整个生命活动中必不可少的过程。通过比较老年人和青年人的外形区别,引入到细胞衰老的特征。通过对老年人“老年斑、皱纹和白头发”等衰老征状的分析,共同归纳出细胞衰老的特征。组织学生分析给出的三组材料,使学生明确细胞凋亡的知识,以及区别细胞凋亡和细胞坏死的区别。 一、课前准备 将学生分为若干组,分别收集:老年人与青年人的外形区别,或为什么老年人骨折后愈合的比年轻人慢等问题。找出人体衰老时出现的体态特征,并通过收集资料解释这种现象出现的原因。 收集资料的指导: 1、收集资料的途径:广播、电视、报纸、杂志、电影、图书馆、博物馆、互联网以及向有关专业人士咨询等。 2、收集资料的方法: (1)使用搜索引擎。可以利用搜索引擎google、baidu、sina等,通过输入关键词搜索最新动态信息。 (2)写读书笔记。在图书馆或平时阅读杂志时,看到相关的资料可以记录在笔记本上,并注明出处,以备后查。 二、课堂教学 1.教师大屏幕展示一个人青年时和老年时的照片,选2、3组学生,通过对两副照片的比较、分析、归纳后回答:老年人老年斑存在,皱纹比较多,而且有白头发。学生介绍对“人体衰老时出现的体态特征”这一问题的解释。 通过讨论后,引导学生总结出:老年人的体态衰老和细胞的衰老有关。 提问:个体衰老与细胞衰老的关系。 学生讨论回答:个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 提问:衰老和死亡与生物体的寿命有关,是否为正常的生命现象? 学生回答是肯定的。 2.每组同学介绍自己找出的人体衰老时出现的现象,并展示收集到的解释原因。将这些现象和原因进行总结,引导学生用已经学过的知识,理论结合实际,可以总结出衰老细胞的如下特征:

细胞的衰老和凋亡教案

第六章第3节《细胞的衰老和凋亡》教案 一、教学目标 1、描述细胞衰老的特征。 2、简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。 3、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。 二、教学重点、难点 [教学重点] ⑴个体衰老与细胞衰老的关系,细胞衰老的特征。⑵细胞凋亡的含义。[教学难点] 细胞凋亡的含义及与细胞坏死的区别。 三、教学过程: 引言:随着社会的发展,人民生活水平的提高,医疗的完善等,人的寿命在延长,老年人的比例上升。那如何能延缓衰老,保持身体健康显得尤其重要。我们有责任,也有义务来探讨这问题。 首先:让我们一块来看短片,片名:“人的一生”然后回答学案上的问题1。 问题1:人的一生必然要经历哪些生命历程: 出生---》生长 ---》成熟 ---》繁殖---》 ---》的生命历程。 播放:人的一生 对于人的一生来说,出生,衰老,死亡都是非常重要,活细胞也一样。衰老和死亡是细胞不可忽视的部分。今天我们来学习第六章第3节《细胞的衰老和凋亡》的内容。 小组讨论:完成问题2和问题3 (3分钟) 问题2:我们学过的单细胞生物有:(举一例)单细胞生物的衰老(= 或≠)细胞的衰老。 问题3:人的生命系统结构层次有哪些? 人体是由许许多多的 --》不同的 --》不同的器官—》 不同的 --》人。 人的细胞时刻都在;所以,老年人的体内有幼嫩的细胞,年轻人的体内也有衰老的细胞。(补充书本121页:右下角相关信息的内容。) 人的衰老(= 或≠)细胞的衰老。 多细胞生物的衰老(= 或≠)细胞的衰老。

小结:一、个体衰老和细胞衰老的关系 单细胞生物的衰老 = 细胞的衰老 多细胞生物的衰老≠细胞的衰老,细胞时刻都在更新。 引言:细胞衰老的过程就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。那么衰老细胞的特征有哪些呢? 讨论共同得出结论: 看1:苗族老人和小孩的对比图: 现象:皱纹出现,干巴巴的感觉 看2:白眉毛老人图: 现象:白头发,白眉毛 看3:色斑老人图: 现象:出现老人斑 原因 细胞衰老的原因:简单介绍自由基学说,回家看端粒学说的有关内容。 请完成检测1的内容:(3分钟) 检测1: () 1. 人体内的小肠绒毛上皮细胞的寿命仅为几天,而红细胞的寿命为上百天,神经细胞则达几十年甚至伴随人的一生。这说明 A.细胞分化程度不同则寿命不同 B. 细胞位置不同则衰老速度不同 C. 有的细胞衰老,有的细胞不衰老 D. 不同细胞具有不同的衰老速度 ( ) 2. 细胞衰老是一种正常的生命现象。人的细胞在衰老过程中不会 ..出现的变化是 A. 细胞内有些酶的活性下降 B. 细胞内色素减少 C. 心细胞内水分减少 D. 细胞内呼吸速度减慢 () 3. 人体内衰老的红细胞具有下列哪些特征 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

细胞凋亡与衰老

细胞凋亡与衰老 【关键词】细胞凋亡;衰老 衰老是指增龄过程中机体出现的多器官渐进性功能减退,其确切机制并不清楚,有多种学说,如自由基学说、端粒学说和细胞凋亡学说等。以啮齿类动物为研究对象,肌肉、脑、心脏等多种衰老组织中均存在细胞凋亡异常〔1〕。细胞凋亡参与多种与衰老相关的病理过程,如骨质疏松、阿尔茨海默病等。目前细胞凋亡在衰老中的作用成为国内外研究热点,本文就二者的最新研究进展作综述。 1 细胞凋亡 细胞凋亡涉及一系列基因的激活、表达及调控,是机体为更好地适应环境采取的主动死亡,其参与许多重要生命活动,如胚胎发育、免疫防御和维持组织稳态等,对维持细胞增殖与死亡的平衡有重要意义。 1.1 细胞凋亡途径 1.1.1 外源性途径又称死亡受体途径,是由膜受体介导的细胞死亡过程。死亡受体是属于肿瘤坏死因子受体超家族的跨膜受体,其中研究较透彻的是Fas/FasL系统。Fas广泛分布于胸腺、肝、心、肾等组织细胞表面。当Fas与其配体FasL结合后发生多聚化,与胞浆内死亡结构域结合蛋白(FADD)结合,活化胞浆caspase8,再活化凋亡执行者caspase3,水解蛋白质,启动核酸内切酶剪切DNA,造成凋亡。这是发育过程和免疫系统中最主要的凋亡途径。通过该途径可清除发育过程及免疫反应中活化的淋巴细胞。增龄过程中Fas表达呈

上升趋势。衰老大鼠胸腺细胞和脾细胞凋亡速度加快,可能造成衰老机体免疫功能下降。 1.1.2 内源性途径以线粒体为核心,又称线粒体途径。该途径凋亡信号来自体内各种应激,如DNA损伤、氧化应激、紫外线、生长因子缺乏等。凋亡信号引起前凋亡蛋白Bax活化,Bax诱导线粒体释放细胞色素c(Cyt c)。进入胞质的Cyt c与凋亡蛋白激活因子(Apaf1)、caspase9前体组成凋亡体,激活caspase9,再活化caspase3引起细胞凋亡。线粒体也可释放凋亡诱导因子(AIF)和内切核酸酶G进入胞浆,二者转移到细胞核,断裂DNA。随着年龄增长,内源性凋亡途径逐渐变得活跃。 1.1.3 内质网应激介导的细胞凋亡内质网(ER)参与蛋白质合成及翻译后加工修饰。当非折叠或错折叠蛋白质在ER内堆积超过处理能力时,引起ER应激。ER应激的一个后果是细胞凋亡。位于ER膜上的Bak、Bax发生构象变化形成多聚体,使Ca2+进入ER,活化caspase12,引起下游级联反应,活化caspase9和caspase3。机体具有应对ER应激的保护措施,如使翻译起始因子eIF2去磷酸化,减少蛋白质合成。但衰老机体应对ER应激能力降低,eIF2磷酸化水平降低同时,前凋亡蛋白水平升高,细胞凋亡速度加快〔2〕。 此外,细胞毒性T细胞可介导一种凋亡蛋白(granzyme B)进入靶细胞,活化caspase3,造成细胞凋亡。 caspase在多条细胞凋亡途径中发挥调节和执行凋亡作用。在老年大鼠多种组织可观察到不同caspase活性升高。如果缺少该酶,细

细胞的衰老和凋亡(含解析)

课时作业(二十) [学业水平层次(A)] 1.关于细胞凋亡过程的叙述,错误的是() A.凋亡开始时,细胞皱缩,细胞膜破裂 B.凋亡小体包含染色体片段和细胞器 C.凋亡小体是细胞膜内折形成的泡状和芽状突起 D.凋亡细胞最终被周围细胞吞噬消化 【解析】细胞凋亡分为三个阶段。开始时细胞皱缩,细胞连接消失,内质网和染色体都发生变化,但细胞膜依然完整。伴随着核膜破裂,染色体断裂为大小不等的片段,并与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围,在细胞膜表面形成泡状和芽状突起,即凋亡小体。在细胞凋亡的第三阶段,脱离的凋亡小体最终被周围的细胞吞噬消化。 【答案】 A 2.下列与细胞凋亡过盛有关的疾病或现象是() A.儿童早衰 B.老年人行动迟缓、抗病力差 C.肿瘤的发生 D.再生障碍性贫血 【解析】 【答案】 D 3.下列不属于细胞凋亡的实例的是()

A.蝌蚪长到一定程度后尾巴消失 B.人皮肤表皮细胞的脱落 C.白细胞吞噬过多的细菌导致死亡 D.脑细胞因缺氧而死亡 【解析】凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,是正常死亡。A、B、C中提到的都是细胞正常死亡(细胞凋亡),只有D中脑细胞因缺氧而死亡属于细胞坏死。 【答案】 D 4.下列有关细胞衰老和凋亡的说法中,正确的是() A.健康的成年人体内,每天都有一定数量的细胞凋亡 B.细胞凋亡受环境影响大,机体难以控制 C.老年人头发变白和白化病都是由酪氨酸酶活性降低引起的 D.胚胎发育期,生物体的细胞衰老总与机体衰老同步进行 【解析】衰老和凋亡都是细胞的正常生命现象。在健康的成年人体内,每天都有一定数量的细胞凋亡。细胞凋亡是一种程序性的死亡,是受机体基因组调控的细胞正常的死亡。白化病是基因突变导致缺少合成酪氨酸酶的基因引起的。胚胎发育期细胞的衰老并不代表机体的衰老,从整体上看,个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 【答案】 A 5.IAPs是细胞内一种控制细胞凋亡的物质,其作用原理是与细胞凋亡酶结合,从而达到抑制细胞凋亡的目的。IAPs的核心结构是RING区域,如果去掉该区域,则能有效地促进更多的细胞凋亡。下列有关说法中,错误的是() A.细胞凋亡是由基因决定的细胞程序性死亡 B.去掉癌细胞中IAPs的RING区域,可有效地促进癌细胞凋亡 C.IAPs的合成可以不受基因的控制 D.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

细胞的衰老与凋亡说课稿

高中生物教学说课稿题目:《细胞的衰老与凋亡》 学科名称:高中生物 教材:人教版必修1第六章第3节 适用年级:高一 设计人:李姗姗

第6章第3节细胞的衰老和凋亡 ——李姗姗一、教材分析 本节教材的主要内容分为四个部分:个体衰老与细胞衰老的关系,细胞衰老的特征,细胞衰老的原因,细胞的凋亡。 个体衰老与细胞衰老的关系这部分知识点相对比较简单,教师通过一系列的问题情境,引导学生从单细胞生物的衰老与细胞衰老的关系,到多细胞生物的衰老与细胞衰老的关系,进行深入探讨。 细胞衰老的特征是本节的重点。细胞衰老的特点很多,为了帮助学生掌握,采用图片展示、问题引导等方法,让学生通过思考,自己总结出衰老细胞的特征。 细胞衰老的原因这部分内容教材安排的是选学内容,课程标准对此没有特别要求,但却是学生比较关心的问题,对于这部分的内容将采用学生自学,然后讨论归纳的教学方法。 学习了细胞衰老,学生展开如何延缓衰老、延长寿命的话题,引入细胞死亡。强调细胞死亡的两种形式,通过对比与资料展示使学生了解细胞坏死与细胞凋亡的区别,最后举例探讨细胞凋亡的生物学意义。 二、教学目标 知识:1.掌握个体衰老与细胞衰老的关系,并描述细胞衰老的特征 2.了解细胞衰老的原因有哪些 3.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别 能力:培养相似概念自主对比分析的思维能力 情感: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 2.培养关注社会问题、关心老人、孝敬老人的崇高美德 三、教学重难点 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 3.细胞凋亡与细胞坏死的区别 四、学情分析 高中生智力水平接近成人高峰状态,意志动机的主动性、目的性增强,能掌握自己的行为。在课上能较长时间集中注意力,并能自主支配注意力方向。相比与初中,高中生自我意识进一步增强,要求别人

(完整版)细胞的衰老和凋亡细胞的癌变习题

第3、4节细胞的衰老和凋亡细胞的癌变 测控导航表 知识点题号 1.细胞衰老 1 2.细胞凋亡与细胞坏死2,3 3.细胞癌变4,7,8 4.综合考查5,6 A级合格性水平训练 1.下列有关细胞衰老的叙述中,正确的是(C) A.人的胚胎时期细胞分裂和生长旺盛,没有细胞的衰老 B.细胞的衰老是一种不正常的生命现象 C.个体的衰老过程是组成机体的细胞普遍衰老的过程 D.多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的 解析:人的胚胎时期细胞分裂和生长旺盛,但是也有细胞的衰老现象。细胞的衰老是正常的生命现象。多细胞生物细胞衰老,机体不一定衰老,但个体的衰老过程是细胞普遍衰老的过程。 2.下列关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述中,错误的是(D) A.细胞凋亡是主动的,细胞坏死是被动的 B.细胞凋亡是生理性的,细胞坏死是病理性的 C.细胞凋亡是基因调控的,细胞坏死是外界因素引起的

D.细胞凋亡和细胞坏死都对生物体的正常发育有积极的意义 解析:细胞凋亡是由基因决定的,属于正常的生命现象,对生物体的正常发育有积极的意义,而细胞坏死是由外界因素引起的,属于不正常的细胞死亡,对生物体有害。 3.下列关于细胞凋亡的叙述错误的是(D) A.植物胚胎发育过程中胚柄的退化属于细胞凋亡 B.细胞凋亡是细胞编程性死亡过程 C.烫伤引起的细胞异常死亡不属于细胞凋亡 D.幼嫩组织中不会发生细胞的凋亡 解析:细胞凋亡是基因控制下细胞的编程性死亡,植物胚胎发育过程中胚柄的退化属于细胞凋亡;烫伤引起的细胞异常死亡不属于细胞凋亡,而属于细胞坏死;幼嫩组织中也会发生细胞的凋亡。 4.下列与癌细胞有关的说法,错误的是(A) A.在任何条件下能无限增殖 B.细胞表面成分发生改变 C.细胞癌变与外界因素有关 D.形态结构发生显著变化 解析:癌细胞在适宜条件下能无限增殖。 5.如图表示细胞内发生的一系列重大生命活动,请据图回答下列问题:

细胞的衰老与凋亡教案设计

第四章第三节《细胞的衰老和凋亡》教案设计 生物071 07082132 余彩虹【教学目标】 知识目标:通过人外部形态的观察,让学生们描述细胞衰老的特征;区别细胞衰老与个体衰老的关系; 掌握细胞凋亡的意义;掌握细胞凋亡与坏死的区别。能力目标:学生针对具体问题开展讨论,提出质疑,培养合作、交流、讨论解决问题的能力;通过对所展示实例的提问,培养学生提取有用信息的能力及语言表达能力。情感目标;体验自然科学的价值;增强学生学习生物学的兴趣和珍爱生命的情感。 【重点难点】重点:了解个体衰老与细胞衰老的关系;了解细胞衰老的特征; 细胞凋亡的概念理解。 难点:理解细胞衰老和凋亡是细胞生长中的正常现象; 细胞衰老和细胞坏死的区别。 【教学用具】课件 【教学设计】一课时 【教学过程】 导入每个生物个体都要经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后的死亡,生物体内的细胞也是一样,要经过增殖、分化、衰老和凋亡。前面我们已经学习了细胞的增殖和细胞的分化,今天我们就来学习第三节,细胞的衰老和凋亡。 问题一:婴儿体内有没有衰老细胞?为什么老人表现出衰老,但是婴儿却没有表现出衰老? 答案:有。老人体内的衰老细胞非常多,而婴儿体内很少。总结:个体衰老是组成个体细胞的普遍衰老。但是对于单细胞生物来讲,单个细胞的衰老就会导致整个个体的衰老。 问题二:现在请同学们想一下,在45 十以后,我们来参加同学聚会,你的同学会有变化吗? 大家现在就来想一下我们老了之后会变成什么样?答案:(1)那时候,我们的头发都会变白,这主要是由于人体内酶的活性降低。黑色素是酪氨酸酶催化酪氨酸造成的,酶的活性降低,黑色素不能形成。 (2)那时候,我们脸上可能已经出现了老年斑。这主要是由于色素的积累。 (3)大家有没有发现老年人特别怕冷。在冬天的时候,我们年轻人只穿了2-3 件衣 服,但是老年人却要穿4-5 件衣服。主要是由于人体的能量主要是由于呼吸作用提供 的,呼吸作用减弱了,人体得到的热能就少了。而人体的呼吸作用主要是在线粒体内进 行的,所以衰老的细胞线粒体的数量也是减少的。 (4)大家有没有注意到老年人的皮肤皱巴巴的,这主要是由于什么原因呢?这主要是由 于老年人体内的水分减少的原因。而体内许多化学反应都要在水中进行,所以水分的减 少,必然导致人体的新陈代谢的减慢。 (5)有的老人还会出现“救生圈” ,这也主要是由于老年人新陈代谢减慢的引起的。 在吃进相同的食物后,他们消耗能量的能力下降了,自然就化成脂肪堆积了。 总结:个体衰老是由于细胞的衰老引起的,现在就让我们来总结一下细胞衰老的特点: (1)水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢。 (2)细胞内酶的活性降低。 (3)细胞的呼吸速度减慢,细胞核体积增大,线粒体数量减少,体积增大。 (4)色素会积累。 (5)细胞的通透性有所改变,使物质的运输功能下降。 问题三:大家能不能举出这方面的一些离子?答案:比如,老年人的肠胃功能会下降,吃进去的东西一般都不容易吸收。胰岛细胞的衰老,就会导致胰腺功能下降,导致糖尿病。 引入:细胞在衰老之后就要死亡,接下来我们就来学一下细胞的死亡。就像人一样,细胞也分老死和死于非命两种。一种就是细胞凋亡,也称编程性细胞死亡,还有一种就是细胞坏

细胞衰老与细胞凋亡的研究综述

细胞的衰老与细胞凋亡研究的综述 2009级生物科学平昊 摘要:在细胞成熟与行使功能后,即走向衰老,细胞总体的衰老导致个体的老化细胞衰老有诸多因素调控当前多集中于分子水平上的研究,如探索衰老相关基因,癌基因抑或抑癌基因等癌肿相关基因与细胞衰老的关系,染色体端粒与衰老的关系,以及一些与疾病有关的无知在衰老中的作用。 细胞终末分化与衰老最终导致细胞死亡,细胞死亡有两种类型:细胞程序性死亡和细胞坏死。前者又称细胞凋亡,多年来的研究表明细胞凋亡与个体生长、发育以及疾病发生与防治有着密切的关系,所以找出细胞凋亡的关键调控基因及其作用机制将是研究细胞死亡的重点工作。 关键词:衰老凋亡研究方法检测方法

1.细胞凋亡的主要检测方法研究进展 1.1 简介 细胞凋亡是由基因调控的细胞主动性死亡过程。细胞凋亡的特征是具有明显的形态学改变,包括细胞膜发泡,细胞皱缩,线粒体膜电位下降,染色体凝聚和DNA片段化等。近年研究表明,细胞凋亡在疾病的发生、发展中起着非常重要的作用。研究表明,机体内细胞凋亡是受多基因精细调控的结果,过量或者过少的细胞凋亡均对机体有害。人类及动物的多种疾病的发生发展均与细胞凋亡密切相关,如果能恰当的阻断或加速细胞凋亡,可以为治疗或防控凋亡相关疾病提供新的治疗途径。细胞凋亡的检测是开展凋亡研究的必需步骤,凋亡的所有检测方法是基于凋亡细胞所特有的形态学和生物化学特征建立的。 1.2主要检测方法 1.2.1 细胞凋亡的形态学检测 细胞发生凋亡时具有固有的形态特征,如细胞核表现缩小、染色质边缘化、凝集,凋亡晚期还会出现由核碎片与胞质内的部分细胞器混合在一起,且被细胞膜包裹形成的凋亡小体。DNA特异性染料(如Hoechst33342、Hoechst33258和DAPI 等)可以与DNA的A-T碱基区进行非嵌入式结合,从而使细胞核着色,在紫外光激发时会出现明显的荧光。通过荧光显微镜或激光共聚焦显微镜可以观察细胞染色质的形态学变化、膜结构及通透性的改变,从而鉴别凋亡细胞、正常细胞及坏死细胞。细胞凋亡的形态学检测结果直观,至今仍是判定细胞是否发生凋亡的金标准,但观察凋亡细胞的形态特征耗时费力,不适于大量凋亡样本的检测。 1.2.2 细胞凋亡的DNA片段化检测 DNA ladder 提取凋亡细胞的基因组DNA,经电泳后染色观察可见180 bp~200 bp及其不同倍数的弥散状DNA条带,即DNA ladder。DNA ladder被视为经典的检测细胞凋亡的指标,但DNA凝胶泳特异性虽高而灵敏度偏低,不适于检测细胞凋亡初期DNA链的轻微损伤。 TUNEL检测法 TUNEL法是一种将分子生物学和免疫组织化学相结合的原位检测凋亡细胞DNA片段的方法。其基本原理为:细胞发生凋亡时核酸内切酶被激活,染色质或DNA被核酸内切酶切割后产生180 bp~200 bp的含3′-OH末端的片断,脱氧核苷酸末端转移酶将结合有荧光素的核苷酸(dUTP)标记到缺口3′-OH的末端,依次加入HRP抗荧光素抗体和HRP显色底物DAB,凋亡细胞显色明显,而正常细胞没有DNA断裂或者只有少量的DNA发生断裂,故不被显色。 1.2.3 ELISA检测法

高中生物 细胞的衰老和凋亡--教案

“细胞的衰老和凋亡”一课的教学设计 一、教学分析 ﹙一﹚、教材分析 “细胞的衰老和凋亡”是人教版必修1第6章第3节的内容。本节介绍了细胞衰老与人体衰老的关系、细胞衰老的特征和原因、细胞凋亡的概念和意义等内容,细胞的衰老和凋亡是正常的生命现象,与人的衰老和寿命有关,为我们认识生命过程奠定了基础,它与前面所学的细胞增殖及后面所学的细胞癌变等内容有密切联系,在教材中占有重要的地位。 ﹙二﹚、教学对象分析 高中学生一个显著的特点是求知欲旺盛,自学能力较强,因此可尝试引导学生对细胞衰老及凋亡的内容进行自学、归纳总结,提高学生分析总结以及表达的能力。细胞的衰老和凋亡是一个微观的变化,学生理解起来可能有一定的困难,需要教师借助于多媒体课件等手段把衰老的细胞及细胞凋亡的过程直观形象地展示出来,帮助学生理解,同时在教学过程中创设问题情境活跃学生的思维,充分发挥学生的主动性。 ﹙三﹚、教学重点和难点 1、教学重点 ⑴.个体衰老与细胞衰老的关系,细胞衰老的特征。 ⑵.细胞凋亡的含义。 2、教学难点 细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。 二、教学目标 ﹙一﹚、知识与技能目标 1、描述细胞衰老的特征。 2、简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。 ﹙二﹚、过程与方法目标 通过学习细胞衰老和凋亡知识,培养自学能力、分析理解能力、理论联系实际能力。 ﹙三﹚、情感、态度与价值观目标 通过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。进行与社会老龄化相关的问题的资料搜集和分析。激发学习生物学的兴趣,

养成关爱他人、珍爱生命、关心社会生活的意识。 三、教学策略 由于细胞的衰老和凋亡与人的衰老和寿命有关,学生易感兴趣。可从人体衰老的特征入手,引出细胞衰老的特征,借助多媒体辅助教学,化抽象为具体,在此基础上对比个体衰老与细胞衰老的区别,并讨论如何延缓衰老,延长寿命,倡导健康的生活方式。细胞衰老的原因一直是科学家们研究的热点和难点,至今有多种学说,学生接受起来有一定难度,教科书处理为选学内容,因此教师简单介绍给学生即可。对于细胞凋亡知识,可从个体发育入手,关注手和尾的发育过程理解细胞凋亡的概念,再通过自学、讨论分析明确细胞凋亡的意义以及与细胞坏死的区别。 为对学生进行关爱他人、珍爱生命、关注社会问题的情感教育,应鼓励学生课下完成教材中“资料搜集和分析——社会老龄化的相关问题”的活动,课上完成延缓衰老、延长寿命的讨论探究。 四、教具准备 多媒体演示课件; 五、课时安排 1课时 六、教学过程 (一)激趣引学 大家热爱自己的父母吗?同学们有没有偶尔翻起家中的相册,曾经看到父母甚至祖父母他们年轻时的照片?那照片上的爸爸、妈妈、爷爷、奶奶也像大家一样曾经年轻过,充满活力,但是随着岁月的流逝,岁月在他们身上留下了不可磨灭的痕迹,咱们看到他们有了皱纹和白发,当然活力也没有以前那么充沛了,在自然界中这是非常明显的什么现象?(衰老)今天咱们就一起来了解细胞衰老和凋亡的有关内容。 设计意图:从日常生活中的现象入手,激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性,引出课题。 (二)新课教学 1、细胞衰老 (1)细胞衰老的特征 教师:请同学们结合日常生活实际,思考人体衰老有哪些特征?

细胞衰老和凋亡

衰老(aging,senescence,senility)又称老化,通常指生物发育成熟后,在正常情况下随着年龄的增加,机能减退,内环境稳定性下降,结构中心组分退行性变化,趋向死亡的不可逆的现象。衰老和死亡是生命的基本现象,衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次。生命要不断的更新,种族要不断的繁衍。而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。至少从细胞水平来看,死亡是不可避免的。 第一节细胞衰老 一、人体细胞的动态分类 人体的自然寿命约120岁,而组成人体组织的细胞寿命有显著差异,根据细胞的增殖能力,分化程度,生存时间,可将人体的组织细胞分为4类:①更新组织:执行某种功能的特化细胞,经过一定时间后衰老死亡,由新细胞分化成熟补充,如上皮细胞、血细胞,构成更新组织的细胞可分为3类:a干细胞,能进行增殖又能进入分化过程。b过渡细胞,来自干细胞,是能伴随细胞分裂趋向成熟的中间细胞,c成熟细胞,不再分裂,经过一段时间后衰老和死亡。②稳定组织细胞,是分化程度较高的组织细胞,功能专一,正常情况下没有明显的衰老现象,细胞分裂少见,但在某些细胞受到破坏丧失时,其余细胞也能进行分裂,以补充失去的细胞,如肝、肾细胞。③恒久组织细胞,属高度分化的细胞,个体一生中没有细胞更替,破坏或丧失后不能由这类细胞分裂来补充。如神经细胞,骨骼细胞和心肌细胞。④可耗尽组织细胞,如人类的卵巢实质细胞,在一生中逐渐消耗,而不能得到补充,最后消耗殆尽。 二、细胞衰老的特征 (一)形态变化 衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩,膜通透性、脆性增加,核膜内折,细胞器数量特别是线粒体数量减少,胞内出现脂褐素等异常物质沉积,最终出现细胞凋亡或坏死。总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化(表15-1)。

细胞的衰老和凋亡教学设计

浙科版·生物学·必修一 §4.3 细胞的衰老和凋亡 课时:一课时 课型:新授课 对象:高二学生 一、教材分析 本节课选自浙科版普通高中生物必修一分子与细胞,第四章第三节的内容。主要讲述了细胞的衰老和细胞的凋亡这两个细胞生命活动的正常现象。那是前面学习了细胞的增殖、分化的基础上的进一步的深入和拓展,细胞分裂使细胞数目增加,细胞分化使细胞种类增加,此外正常细胞在生长过程中还在不断的衰老,最后死亡,这种由基因控制的细胞自动结束生命的过程称为凋亡。通过本节课的学习能使学生更加深刻的理解细胞的增值、分化、衰老、凋亡是细胞发育中的正常现象。 二、学情分析 本节课授课对象是高二学生,从认知特征上来看,他们正处于皮亚杰认知发展的形式运算阶段,已经具备一定的逻辑思维能力和理论分析能力,同时也形成了一定的自学和总结归纳的能力;从知识储备上来看,他们经过学习细胞增殖、分化,所以对抽象的细胞生长发育过程已经有了一定的感性认识。每一个人都要经历生老病死的过程,抽象的细胞衰老又会是怎么样的呢,将会引起学生的兴趣。 三、教学目标 【知识目标】 1.描述细胞衰老的特征; 2.区别细胞衰老和个体衰老的关系; 3.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别; 4.简述细胞的衰老和凋亡是细胞生命活动的正常现象。

【能力目标】 1. 培养学生理论联系实际,能运用所学的生物学知识解决实际问题,培养知识迁移应用的能力; 2. 学生针对具体问题进行讨论,提出质疑,培养合作、交流、讨论解决问题的能力。 【情感态度价值观目标】 1. 通过本节课的学习,学生能够形成珍惜生命、关注健康的科学生命观; 四、 教学重、难点 【重点】个体衰老与细胞衰老的关系;细胞衰老的特征;细胞凋亡的特征。 【难点】细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。 五、 教法、学法 【教法】问题讨论法;多媒体辅助法。 【学法】讨论学习法;比较学习法。 六、 教学过程 【教师活动】 每个生物都会经历出生、生长、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡。PPT 展示老人晨运的照片,组织学生之间相互讨论:人体衰老有哪些特征呢? 【学生活动】 积极讨论,总结出人体衰老特征。 【教师活动】 根据学生回答,教师总结补充:人体衰老的主要特征有细胞数目的减少,肌肉的萎缩,行为迟缓,头发斑白,体内各种新陈代谢变慢等等。 【教师活动】 过渡提问: 老年人体内是否存在娇嫩的细胞?同样年轻人体内是否存在衰老的细胞呢?

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