第2节 细胞凋亡
［背景知识互动］
1.人的自然寿命是多少岁？人的寿命的长短与什么有关？
2.人体每天都有哪些细胞死亡？举例说明。
答案: 1.人的自然寿命是120岁。人的寿命与细胞衰老有直接关系。
2.人体每天死亡的细胞有小肠上皮细胞、皮肤细胞、血红细胞等。知识链接
人体的衰老与细胞的衰老有关。
人体内每天都有大量的细胞死亡。
［典型例题探究］
【例1】什么是细胞凋亡？
解析：高等真核生物的大多数细胞，在丧失生理功能或严重受损时，激活固有的细胞自杀程序而自灭。这一过程称为细胞程序化死亡。细胞凋亡这个词指细胞程序化死亡所表现的生理变化和形态变化，其中包括细胞收缩、膜泡化、染色质浓缩和降解成小片段。
答案：细胞凋亡是指生物体生长发育过程中，由基因控制的，按照一定的程序发生的细胞死亡，因而细胞凋亡又称为程序性死亡。规律发现
细胞凋亡中的细胞经常降解成为膜包裹的凋亡体，被巨噬细胞或邻近的细胞吞噬或消化，但不产生炎症反应。
【例2】细胞凋亡的大致过程可分为三个阶段，它们是：________、________、________。
解析：.细胞凋亡的过程的三个阶段为：
凋亡的起始：细胞皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色体固缩并沿着核膜分布，但细胞膜依然完整。
凋亡小体的形成：核膜破裂，染色体断裂为大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围，在细胞表面形成了许多泡状和芽状的突起，这些突起叫做凋亡小体。
细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被周围的细胞吞噬并消化。
答案：凋亡的起始 凋亡小体的形成 细胞的解体注意对细胞凋亡过程的掌握。
细胞凋亡
［学习目标导航］
探讨细胞的凋亡与人体健康的关系（情感性目标：经历或感受水平）。学习提示
细胞凋亡的研究是一个新的成果，通过查资料来进行学习。
［教材习题研讨］
巩固提高：
1.解析：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。这种正常死亡是普遍存在于生物体中的细胞凋亡（cell apoptosis）现象。
答案：细胞凋亡的意义表现在：
有利于清除多余、无用的细胞；有利于清除完成正常使命的衰老细胞；有利于清除体内的有害细胞；维持器官和组织中细胞数目的相对稳定。方法点拨
细胞凋亡对于个体的正常发育、代谢等有着重要的意义。
2.解析：老年性痴呆是由德国精神病医生艾尔茨西莫于1906年首先发现的一种精神病，故又称艾尔茨西莫氏症，这种疾病表现为不知不觉中大脑功能发生紊乱。初期是记忆力衰退，对近期发生的事往往记不住。进而可以发展到刚吃过饭就忘了吃的是什么菜，连自己有几个子女也答不对，理解力、分析综合能力下降，行为异常，易怒，无故打人骂人。最终失去讲话表达能力，不能思维，生活不能自理。
答案：（1）预防高血压病最为重要。因为老年性痴呆中几乎有一半病例与脑动脉硬化有关。饮食中要少盐，每天食盐的摄入量控制在10g以内。已经患了高血压病则应积极治疗，防止血管硬化。目前我国60岁以上的老人已达1.2亿，大约有500万老年性痴呆患者。估计到2025年，我国老年人口将占全国人口的20％左右。国内外研究提示，随着年龄的增长，老年性痴呆的发病率将逐步增高，80岁以上老年人痴呆的发病率可达80％。
（2）积极参加体育锻炼。最好每天上、下午各步行30分钟（约3000~4000 m）。适当的锻炼可增强血管弹性，并可减肥。肥胖会增加心脏的负担，也是动脉硬化的诱因。
（3）吸烟会使血压升高，促进血管硬化。烟雾中的一氧化碳还会减弱脑细胞的功能。所以，吸烟是老年性痴呆的促进剂，必须戒除。
（4）适当多用脑，保持精神健康。养成看书学习的习惯，每天用半小时写日记，对活跃脑细胞很有益。对新事物要有兴趣，多思多想，但应避免过多的精神负担和不良刺激。
（5）多吃新鲜蔬菜水果，必要时服些维生素A、C、E类药物。适当补充钙、锌、镁、锰、硒、锗等矿物质和微量元素。这些元素通常存在于一些海产品中。每日服一粒施尔康片，可以保证大部分维生素和微量元素的供给。
（6）多吃鱼和黄豆制品。鱼类食品含有大量DHA（甘二碳六烯酸），这是大脑营养必不可少的不饱和脂肪酸。老年人经常食用富含DHA的鱼类，虽然不能使已经死亡的脑细胞再生，但尚存的脑细胞突触在DHA的作用下可延伸，脑细胞间的网状结构得到加强，从而改善老年人的脑功能，防止记忆力衰退，预防和阻止老年性痴呆的发生和发展。但油炸可以破坏部分DHA，蒸、煮是比较好的烹调方法。黄豆中含有丰富的卵磷脂，后者进入人体能集结并释放乙酰胆碱。乙酰胆碱是神经细胞传递信息的化学物质，参与调节思维、记忆和控制肌肉活动。所以，多吃黄豆及豆腐、豆浆等很有益处。
（7）不少中药能益智健脑，如中医古籍记载，何首乌能“益精髓，固精，益肾”；五加皮“添精补髓，不忘事”；杜仲“补中益精气，强肾气”；枸杞“填精，补髓”；黑芝麻“填脑髓，最益老人”；仙茅“填骨髓，久服通神，强记忆，长精神”等等。特别是火麻仁，气味芬芳，富含油质，炒熟熬汤常服，不仅可益智，还能延寿。适当服用这些药物，或与食物做成药膳，有助于防止本病的发生。老年性痴呆正成为一个严重影响老人及其家庭生活质量的疾病，老年性痴呆的防治是每一个家庭必须面对的问题。
3.答案：老是人体发展的自然规律，它的形成机制十分复杂。从免疫学的角度来看，人们早就发现细胞免疫功能是随年龄的老化而降低，例如产生胸腺随着年龄的增长就急剧萎缩，当免疫功能生理性衰退发展到一定程度，机体就会出现病理性衰老，即老年人易为病原菌所感染，并罹患自身免疫病和肿瘤。新近发现一种“老化基因”，由它所编码表达的蛋白可阻止未成熟的细胞停止分裂，这种“老化蛋白”在老年人的淋巴细胞上亦有表达。
细胞凋亡异常可导致某些疾病的发生发展，如细胞凋亡功能受抑可见于肿瘤、自身免疫病(AID)、病毒感染等；细胞凋亡功能增强则见于艾滋病、骨质疏松、神经退变性疾病等细胞生理性的正常死亡对于机体清除自身反应淋巴细胞是十分重要的，与细胞凋亡功能下降有关的自身免疫病还有类风湿性关节炎、Ⅰ型糖尿病(IDDM)、银屑病等。
分析讨论:细胞凋亡是当今医学界研究的热点之一，已渗透到生物学、基础医学、临床治疗和药物筛选等许多领域。对细胞凋亡(Ap)机制的探讨，为临床上研究某些疑难病症如AIDS、肿瘤、自身免疫病等发病机制及治疗策略开辟了新的领域。
1.探索细胞的分化方向除了细胞内部有着决定因素外，细胞间的相互作用必然要对其要有重要的影响。
2.动物在一定的胚胎发育时期，一部分细胞影响相邻的细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导。眼的发生是胚胎诱导的典型例证。
细胞凋亡的发生是受甲状腺激素的调节的，存在甲状腺激素对发育的促进作用。细胞凋亡是细胞按照发育程序进行的一种自杀性死亡的过程。
［教材优化全析］要点提炼
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。这种正常死亡是普遍存在于生物体中的细胞凋亡（cell apoptosis）现象。
细胞凋亡是指在生物个体生长发育过程中，由基因控制的，按照一定程序发生的细胞死亡，因而细胞凋亡又称为程序性细胞死亡（PCD）。细胞凋亡是由基因来控制的一个自然过程。
1.细胞凋亡的过程和机制
细胞凋亡是借用古希腊语，表示细胞像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。与细胞坏死是有区别的。细胞凋亡可以分为以下三个阶段：
①凋亡的起始：细胞皱缩，细胞连接消失，内质网膨胀，染色质固缩、分块，位于核膜上。
②凋亡小体的形成：核膜破裂，染色体断裂为大小不等的片断，与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围，在细胞表面形成许多泡状和芽状的突起，这些突起叫做凋亡小体（如下图）。细胞凋亡发生时，器官和组织并没有发生坏死现象，即不发生炎症。而当细胞受到急性强力伤害时立即出现的早期反应。包括胞膜直接破坏，然后发生炎症（如下图）。
③细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被周围的细胞吞噬并消化。细胞凋亡的过程是细胞机能的退化，进而细胞形态结构的破裂，然后被吞噬细胞吞噬消化。
探究活动
细胞凋亡的机制
【实验1】 蛙胚发育22天时，前脑两侧向外凸出，形成视泡。视泡与外面的外胚层上皮接触，诱导后者形成晶状体，随后在视杯和晶状体共同诱导下外面的表皮形成角膜。如果把视泡切下，移植到头部任何部位，亦可诱导与其接触的上方外胚层发育为晶状体。在胚胎细胞分化中，诱导作用普遍存在，它对个体发生和建成具有重要意义。要点提炼
动物在一定的胚胎发育时期，一部分细胞影响相邻的细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导。眼的发生是胚胎诱导的典型例证。
【实验2】 激素对细胞分化的影响可看作是远距离细胞间的相互作用，这种作用在动物个体发生中比较普遍存在。例如无尾两栖类的幼体发育要经过一变态阶段，在此阶段中发生的变化有蝌蚪的尾鳍和尾部被吸收，前后肢形成等。这些变化与甲状腺分泌的甲状腺素有关系。幼体发育到一定时期，甲状腺激素分泌量增加，便引起变态。人类胎儿时期，指(趾)间组织和尾部组织也发生与蝌蚪尾部退化相类似的变化。
2.细胞凋亡的意义
叶落归根是因为树叶的自然生命走到了尽头，而人和生物的最基本组成元素――细胞到了一定时期也会像树叶那样自然死亡，但是这种死亡是对于个体的正常发育、代谢等有着重要的意义。 细胞凋亡的发生是受甲状腺激素的调节的，甲状腺激素对发育起促进作用。
（1）有利于清除多余、无用的细胞。这种细胞死亡对于胚胎发育是必需的，比如，蝌蚪变形成为青蛙就是如此。在人类胚胎，手指与脚趾的形成中也需要一部分细胞程序性死亡，如此才可能生成指、趾。同样，在大脑发育的最初阶段程序性细胞死亡也决定着大量神经细胞的产生与消亡。思维拓展
大脑的发育初期，具有大量的神经细胞，发育的过程就是大量的无用神经元的死亡。
（2）有利于清除完成正常使命的衰老细胞。无论在发育期还是在成人体内，既有大量的新细胞产生，也有大量的旧细胞死亡，这是生物体的一种自然现象。为了维持机体组织中适宜的细胞数量，在细胞分裂和细胞死亡之间需要一种精确的动态平衡。由于这种生成与死亡的有序流程，在胚胎和成人期便维持着人体组织的适宜细胞数量。而这种精密地控制细胞的消亡过程就称为程序性细胞死亡。要点提炼
正常的生命需要细胞分裂以产生新细胞，并且也要有细胞的死亡，由此人体和生物的器官才得以维持平衡。
（3）有利于清除体内的有害细胞。关于程序性细胞死亡的知识可以帮助我们更深刻地理解健康与疾病、生命与死亡，以及它们之间的相互关系。比如，在健康的机体中，细胞的生与死总是处在一种良性的动态平衡中，如果这种平衡被破坏，人就会患病。比如，癌症就是该死亡的细胞没有死亡而造成的。而在艾滋病病毒的攻击下，不该死亡的淋巴细胞大量死亡，人的免疫力遭破坏，艾滋病便发作。
3.细胞凋亡与人类健康
（1）细胞凋亡过度造成的疾病：细胞凋亡也帮助我们理解一些病毒和细菌侵袭人体细胞的机理。除了AIDS，另外一些疾病，如帕金森氏综合症、再生障碍性贫血（是骨髓造血功能衰竭的一组综合症）等都是由于很多正常细胞被不正确地启动了程序性死亡过程而造成细胞过量死亡。没有了正常的细胞凋亡，人与动物体将会得病。癌症是该死亡的细胞没有死亡而造成的。
全析提示
帕金森氏综合症是以震颤、肌强直、体位反射消失为特征的综合症，是60岁以上老年人多发病之一，往往与老年痴呆伴发。
（2）细胞凋亡不足造成的疾病，如上面提到的肿瘤的发生等。有了对程序性细胞死亡的认识，还可把这种认识应用和深化到一些严重威胁人类疾病，如癌症的防治上。比如，目前临床许多治疗方法是建立在刺激细胞“自杀程序”的基础上的。这是一种非常有意味和挑战性的工作，可以预言，通过进一步研究能够找到更精确的方式来诱发癌细胞的细胞死亡，从而战胜癌症。思维拓展
肿瘤分子生物学的焦点可能仍然是细胞增殖的控制，因为这是许多癌基因发挥作用的地方。然而现在有有力证据表明必须考虑问题的另一方面，即细胞的死亡率。
