資源簡介

6.3 細胞的衰老和死亡
【教材分析】
本節課為人教版生物必修1《分子與細胞》第6章第3節內容，細胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。細胞的衰老和死亡是生命活動中必不可少的過程。本節教材內容的安排遵循了生命歷程的基本規律,即先介紹衰老,再介紹死亡。教材首先以圖文結合方式,通過直觀的細胞衰老特征示意圖,配上細胞衰老特征的文字介紹,讓學生比較清晰地認識到,細胞的衰老涉及細胞的形態和結構的改變。關于細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說和端粒學說作了簡要介紹。這部分內容要求不高,因此沒有安排相應的討論活動。教材除了說明細胞衰老與個體衰老的基本關系外,還設計了“年齡因素與細胞衰老的關系”的討論活動,活動中呈現的兩個相關實驗,足以讓學生認識到,年幼個體的細胞分裂能力強,年老個體的細胞分裂能力弱的事實。然后教材呈現了人的胚胎經歷有尾階段(教材圖 6-10)和胎兒手的發育(教材圖 6-11)兩個圖示,從可觀察的視角,讓學生認識到不可觀察的細胞調亡的真實存在,并認識這種存在對于機體發育的重要意義,對于細胞衰老和死亡的學習，能使學生對細胞的整個生命過程有個完整的認識。有助于培養學生的科學興趣，培養學生的創新意識。
【學情分析】
學生已經學習了細胞的增殖、分化的內容，對本章的內容已經有了初步的認識和理解，明確了細胞的分化、衰老和死亡是一個完整的生命過程。本節的內容比較接近現實生活，教師可以利用現實生活中的例子加以說明，使學生有個直觀的認識，同時也可以培養學生知識的應用能力和知識的遷移能力。
【教學目標】
生命觀念：描述細胞衰老的特征和原因。
科學思維：辨析個體衰老和細胞衰老的關系，理解細胞凋亡的概念。
科學探究：分析細胞衰老和死亡的原理及其意義。培養學生從題目中獲取信息的能力；培養學生自主閱讀課本的能力。
社會責任：探討細胞衰老和死亡與人體健康的關系，關注老年人的健康。聯系中華民族尊老敬老的傳統美德，幫助學生形成關愛老年人的情感和社會責任感。
【教學重難點】
教學重點
1.個體衰老與細胞衰老的關系，細胞衰老的特征。
2.理解細胞凋亡的概念。
教學難點
1.細胞衰老和凋亡是細胞生長發育過程中的正常現象。
2.細胞凋亡和細胞壞死的區別。
【教學過程】
【新課導入：情景設置，導入新課】
師：“花有重開日，人無再少年”，生物都要經歷出生、生長、成熟、繁殖、衰老直至最后死亡的生命歷程。人體的衰老和死亡從古至今一直在困擾著人們。古有秦始皇尋找長生不老藥，今有各種抗老護膚品，追求長生不老是人們的心愿。隨著現代科學技術的發展，科學家對衰老和死亡有了更深刻的認識，19世紀細胞學說誕生后，我們知道“細胞是生命活動的基本單位”，魏斯曼曾預言“組織不可能無休止的自我更新，細胞通過分裂增殖的次數是有限的”。1961年，體外培養實驗證實，人體纖維細胞分裂次數具有“海夫利克極限”，這成為細胞衰老理論的基石。這些讓我們自然會聯想，“機體的衰老和死亡，是否源于細胞的衰老和死亡呢？”出生、生長、衰老和死亡，是生物界的正常現象，生物個體如此，細胞也是如此。 生物體內的絕大多數細胞，都經過分裂、分化、衰老、死亡這幾個階段。我們這節課就來討論衰老和死亡的問題。
【新課講授】
一、細胞衰老的特征
1.通過觀看《劉德華的一生》短視頻和老年人圖片，分析人體的衰老會表現出哪些特征？
提示：皮膚干燥、皺紋、頭發變白、老年斑、行動遲緩無力、吸收能力下降
請同學們先閱讀圖6-8，嘗試從分子和細胞水平找出與相應衰老外貌特征的原因。
3.通過以上分析，總結細胞衰老的特征主要有哪些？
細胞衰老的過程是細胞的生理狀態和化學反應發生復雜變化的過程，最終表現為細胞的 形態、結構和功能發生變化。
記憶小貼士：“一大一小一多兩低”
①一大：細胞核大，染色質收縮，染色加深。
②一小：細胞內水分減少，體積變小。
③一多：細胞內色素積累增多。
④兩低：多種酶活性降低、物質運輸功能降低
那么細胞衰老的原因又是什么？有什么方法能延緩衰老嗎？
二、細胞衰老的原因
關于細胞衰老的原因，除了外界環境的刺激導致的衰老外，科學界普遍認可的細胞衰老的學說有：自由基學說、端粒學說。
【提問】閱讀教材124頁自由基學說的內容，小組討論，回答下列問題：
什么是自由基？
自由基的特性
自由基是如何產生的？
4.自由基是怎樣導致細胞衰老的？
資料1：自由基學說：德納姆 哈曼在1956年提出，認為衰老過程中的退行性變化是由于細胞正常代謝過程中產生自由基的有害作用造成的。
資料分析，化妝品和保健品廣告中對抗自由基的“SOD”和“花青素”等抗氧化物質簡介。
【小組討論】
1.什么是端粒？
2.端粒縮短為什么會導致細胞衰老？
資料2：端粒學說：端粒學說由奧洛夫尼科夫提出，認為細胞在每次分裂過程中都會由于DNA聚合酶功能障礙而不能完全復制它們的染色體，因此最后復制DNA序列可能會丟失，最終造成細胞衰老死亡。
如何延緩人體衰老？
提示：合理的飲食結構、健康的生活習慣 、適宜的體育鍛煉、樂觀的生活態度
習題檢測：人衰老的紅細胞具有以下哪些特征（ C ）
①水分減少，細胞萎縮 ②新陳代謝的速度減慢
③所有酶的活性降低 ④呼吸速率上升
⑤色素積累增多 ⑥呼吸速率減慢
⑦細胞核的體積增大 ⑧細胞膜的通透性降低
A.①②③④⑤⑥ B.①②⑤⑥⑦⑧
C.①②⑤⑥ D.①②③④⑤⑧
三、細胞衰老與個體衰老的關系
提示：單細胞生物：細胞衰老或死亡＝個體衰老或死亡；多細胞生物：細胞的衰老和死亡≠個體的衰老和死亡，生物體內細胞時刻都在更新，總有一部分細胞正在衰老或走向死亡。個體衰老的過程是組成個體的細胞普遍衰老的過程。
思考：老年人體內有幼嫩的細胞嗎？年輕人體內有衰老的細胞嗎？
閱讀教材125頁“年齡因素與細胞衰老的關系”的兩個實驗。
實驗1：在相同的條件下，分別單獨培養胎兒、中年人和老年人的肺成纖維細胞，結果如下表：
細胞來源 胎兒 中年人 老年人
增殖代數 50 20 2～4
思考與討論：
提問：請同學們結合學到的知識，分析表格題目，試著回答問題。
①從實驗1中你能得出什么結論？
實驗結論：年齡越大的個體的細胞可增殖的代數越少，反之越多 。說明細胞會隨著分裂次數的增多而衰老.
實驗2：將年輕人的體細胞去核后與老年人的細胞核融合；將老年人的體細胞去核后與年輕人的細胞核融合。分別在體外培養。結果是前者不分裂，后者分裂旺盛。
實驗結論：
細胞核對細胞分裂的影響大。細胞核是細胞生命活動的控制中心，隨著細胞分裂次數的增多，或者細胞進入衰老狀態，細胞核中的遺傳物質會出現 收縮狀態，細胞中一些酶的活性會下降，從而影響細胞的生活。說明細胞會隨著年齡的增大而 衰老。
②是細胞核還是細胞質對細胞分裂的影響大一些？為什么？
（細胞核。因為細胞核含人體主要遺傳物質—DNA，根據自由基學說和端粒學說可知細胞衰老主要是由于DNA受損害。）
特別要注意的是：正常的細胞衰老死亡利于機體實現自我更新。不正常的衰老對人體健康有極大的威脅，如兒童早衰癥患者很難活過二十歲，通常死于老年疾病。討論：
有的人少年白發，俗稱“少白頭”，這是不是人體早衰的表現？
（不是。少年白發的原因是多方面的，其發生的遲早、多少和進展的快慢因人而異，并受環境、營養條件的影響和遺傳的控制。）
四、細胞衰老的意義
例如，人體皮膚生發層細胞不斷分裂產生新的細胞以替代衰老的細胞；血液中紅細胞的快速更新可保障機體所需氧氣的供應。
①有利方面：細胞衰老是人體內發生的正常生命現象，正常的細胞衰老有利于機體更好地實現自我更新。
②不利方面：眾多細胞的衰老會導致人體的衰老，會出現免疫力下降__、 適應環境能力減弱等現象。
【小組討論】
1.我們國家已經進入老齡化社會，結合你自身的感受，談談人口老齡化會給家庭、社會、國家和老年人自身帶來哪些問題？可能的解決方案有哪些？
2.“老吾老以及人之老”，中國歷代有尊老、敬老的傳統美德。“老吾老以及人之老”，包括我們自己的家人在內，越來越多的老年人要面對客觀存在的身體機能衰退。關愛老年人不能僅停留在口頭上，還應用實際行動來表示。我們應該如何盡一份力？有哪些可行的措施呢？
設計意圖：聯系實際，滲透社會主義核心價值觀教育，樹立關愛老年人的社會責任，引導學生形成正確的人生觀、價值觀。
五、細胞的死亡
生命系統的發展規律使細胞不可避免地會走向死亡。那細胞可能有哪些死亡的方式呢？
細胞死亡的類型：細胞凋亡和細胞壞死。
1.細胞的凋亡
（1）概念：由基因所決定的細胞自動結束生命的過程，就叫細胞凋亡，是細胞內遺傳機制的程序性調控結果，又叫細胞程序性死亡。
（2）實質：與凋亡相關的基因選擇性表達的結果。
（3）細胞凋亡意義：
①完成正常生長發育_：人體胚胎時期，尾的消失；蝌蚪發育過程，尾的消失；胎兒手發育過程中，手指連接處細胞的自動死亡。
②維持內部環境的穩定：清除受損、突變、衰老的細胞。
③抵御外界因素的干擾：某些被病原體感染的細胞的清除。
（4）細胞凋亡實例；植物落葉、花兒凋謝、蝌蚪在變態發育過程中的尾消失等等。
2.細胞壞死
（1）實例：
① 燙傷的皮膚細胞的死亡；
② 骨折后骨細胞的死亡；
③ 吸煙者肺部細胞因尼古丁作用的死亡；
（2）概念：指在種種不利因素影響下，如極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激的情況下，由于細胞的正常代謝活動受損或中斷，從而引起細胞的損傷和死亡。
學習了細胞死亡的兩種方式，兩者有哪些異同？請小組討論，完成表格。
細胞凋亡和細胞壞死的區別
細胞死亡后細胞會產生細胞自噬過程，進行營養物質的再次利用。
提問：什么是細胞自噬？
1.細胞自噬：通俗地說，細胞自噬就是細胞吃掉自身的結構和物質。在一定條件下，細胞會將受損或功能退化的細胞結構等，通過溶酶體降解后再利用。
處于營養缺乏條件下的細胞，通過細胞自噬可以獲得維持生存所需的物質和能量；在細胞受到損傷、微生物入侵或細胞衰老時，通過細胞自噬，可以清除受損或衰老的細胞器以及感染的微生物和毒素，從而維持細胞內部環境的穩定；有些激烈的細胞自噬，可能誘導細胞凋亡。
分析教材，小組討論，問題探究：
1.細胞的壽命與分裂能力之間有對應關系嗎？比如壽命短的細胞是否一定能分裂？
提示：細胞的壽命與分裂能力無關。壽命短的細胞不一定能分裂，如白細胞的壽命只有5~7 d，但也不能分裂。
2.細胞的壽命和分裂能力與它們承擔的功能有關系嗎？
提示：有關系。
3.根據以上分析，請推測皮膚表皮細胞的壽命和分裂能力。
提示：學生可作出各種推測。皮膚表皮細胞的壽命約為10d，生發層細胞分裂能力強。
請同學們從細胞衰老和死亡的概念、特征等方面建構思維導圖，對本節內容進行總結。
四、板書設計
第三節 細胞的衰老和凋亡
特征
細胞衰老 原因
細胞衰老與個體衰老的關系
細胞凋亡
細胞死亡
細胞壞死
【教學反思】
本節課從秦始皇尋找長生不老藥的故事引入，激發起學生的學習興趣，將人類對細胞的衰老和死亡的認識過程逐步展現在學生面前,讓學生認識到生命科學研究對科學進步和社會發展的積極影響,總結細胞衰老和死亡與人體健康的關系。指出細胞衰老和細胞凋亡都是正常的生命現象，研究細胞衰老的原因和細胞凋亡的機制，對于多種疾病的防治以及延緩衰老、延長壽命有重要意義；而面對人口老齡化的現狀，需要有適當的應對措施和準備,引導學生分析人口老齡化帶來的問題,并且討論可能的解決策略,讓學生在此過程中,體會作為青年人的社會擔當,同時滲透關愛老人的情感和關注社會的意識。同時在學生完成分析和討論的過程中,通過不斷解決問題發展生物學核心素養。

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