微專題05 細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡 高考生物大一輪單元復(fù)習(xí)課件與檢測（新教材新高考）

1、第四單元 細(xì)胞的生命歷程微專題05 細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡1.細(xì)胞自噬(1)概念在一定條件下，細(xì)胞會將受損或功能退化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等，通過溶酶體降解后進(jìn)行物質(zhì)的再利用，這就是細(xì)胞自噬。(2)自噬方式細(xì)胞自噬主要有三種形式：微自噬、巨自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬微自噬(下圖甲）a.定義：指溶酶體或者液泡內(nèi)膜直接內(nèi)陷底物包裹并降解的過程。b.時間：多在種子成熟時儲藏蛋白的沉積或萌發(fā)時儲存蛋白的降解中起作用。巨自噬(下圖乙）a.定義：在巨自噬中由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)來源的膜性結(jié)構(gòu)通過擴(kuò)展包裹待降解物形成自噬小體，然后與溶酶體融合并降解其內(nèi)容物。是最主要的自噬形式。b.時間：營養(yǎng)缺乏條件下培養(yǎng)的細(xì)胞、植物的免疫反應(yīng)、葉片衰老及

2、環(huán)境脅迫應(yīng)答。 分子伴侶介導(dǎo)自噬(下圖丙）a.定義：在分子伴侶介導(dǎo)自噬中，胞質(zhì)內(nèi)蛋白需與分子伴侶結(jié)合，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體腔中被溶酶體酶消化。b.時間：在動物細(xì)胞衰老反應(yīng)過程中，往往發(fā)生分子伴侶介導(dǎo)的自噬過程，保存必須的組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)的蛋白和其他材料。（3）細(xì)胞自噬調(diào)控機(jī)制（營養(yǎng)匱乏時）當(dāng)營養(yǎng)充足時，生長因子活化PI3K/AKT信號途徑及其下游的效應(yīng)分子，蛋白激酶mTor，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、大分子的合成、ATP的產(chǎn)生等，同時抑制細(xì)胞自噬（圖1）。當(dāng)生長因子缺乏時，PI3K/AKT信號途徑失活，細(xì)胞停止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的吸收，以及ATP的產(chǎn)生；同時效應(yīng)分子mTor也失活，解除了對細(xì)胞自噬作用的抑制，細(xì)胞通過

3、自噬來產(chǎn)生ATP。AKT的失活也能引發(fā)細(xì)胞凋亡（圖2）。(4)意義自噬具有多種生理功能，包括耐受饑餓，清除細(xì)胞內(nèi)折疊異常的蛋白質(zhì)以及受損或多余的細(xì)胞器，促進(jìn)發(fā)育和分化，延長壽命，清除入侵微生物等。細(xì)胞在正常生長條件下能進(jìn)行較低水平的自噬，以維持細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)。在遭受各種細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)刺激(如缺氧，缺營養(yǎng)，接觸某些化學(xué)物質(zhì)，某些微生物入侵細(xì)胞，細(xì)胞器損傷，細(xì)胞內(nèi)異常蛋白過量累積等)時細(xì)胞可通過細(xì)胞自噬維持基本的生命活動。2.細(xì)胞凋亡（1）過程細(xì)胞凋亡的過程大致可分為以下幾個階段:正常細(xì)胞細(xì)胞凋亡的起始，染色質(zhì)固縮、分離并沿核膜分布，細(xì)胞發(fā)生皺縮凋亡中的細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)膜反折，包裹染色質(zhì)片段和細(xì)胞器等細(xì)

4、胞碎片，形成芽狀突起并逐漸分隔，形成凋亡小體凋亡小體被吞噬細(xì)胞吞噬。A.細(xì)胞凋亡過程模式圖 B.凋亡細(xì)胞電鏡照片（2）檢測方法細(xì)胞調(diào)亡具有明顯的形態(tài)學(xué)和生理生化特征。常用的（部分）檢測方法如下：形態(tài)學(xué)觀察應(yīng)用各種染色法可觀察調(diào)亡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征，有些染料如臺盼藍(lán)無法進(jìn)入活細(xì)胞，但可使死細(xì)胞著色。檢測細(xì)胞膜成分變化細(xì)胞凋亡早期，位于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)的磷脂酰絲氨酸翻轉(zhuǎn)至細(xì)胞膜外側(cè)，可以用針對磷脂酰絲氨酸的熒光標(biāo)記探針進(jìn)行檢測。此方法檢測早期細(xì)胞凋亡更為靈敏。DNA電泳細(xì)胞凋亡時，細(xì)胞內(nèi)特異性核酸內(nèi)切酶活化，染色質(zhì)DNA在核小體間被特異性切割，DNA降解成180200bp或其整數(shù)倍片段。因此凋亡細(xì)胞中提取

5、的DNA在進(jìn)行常規(guī)的瓊脂糖凝膠電泳時，這些大小不同的DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶（下圖）。這一方法是鑒定細(xì)胞調(diào)亡最為簡便可靠的方法之一。a：正常細(xì)胞DNA b：凋亡細(xì)胞DNA（3）誘導(dǎo)因子對于動物細(xì)胞，誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡的因子大致可分為兩大類：物理性因子，包括射線（紫外線、y射線等），較溫和的溫度刺激（如熱激、冷激）等；化學(xué)及生物因子：包括活性氧基團(tuán)和分子（超氧自由基、羥自由基、H2O2）、鈣離子載體、VK3、視黃酸、細(xì)胞毒素、DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑（如環(huán)已亞胺），正常生理因子（激素，細(xì)胞生長因子等）的失調(diào)，以及調(diào)亡因子如腫瘤壞死因子（TNF ）處理等。(4)機(jī)理（5）調(diào)控控制細(xì)胞死亡的方式主要有

6、2種：a.大多數(shù)細(xì)胞都需要獲得來自其它細(xì)胞的存活信號來維持生存，否則，細(xì)胞就會激活自殺程序。b.細(xì)胞直接接收到來自其它細(xì)胞的死亡信號，激活自殺程序。（5）調(diào)控調(diào)控因子a.細(xì)胞存活因子：主要包括多種有絲分裂原和生長因子。它們與細(xì)胞表面的受體結(jié)合后，啟動細(xì)胞內(nèi)信號途徑，抑制凋亡的發(fā)生。b.細(xì)胞凋亡抑制因子：細(xì)胞中天然存在的caspases酶原活化及其本身活性的抑制因子家族，能夠直接與caspases活性分子結(jié)合，阻抑其對底物的切割作用。c.內(nèi)源性的凋亡激活因子：Smac（caspase活化因子）從線粒體的膜間隙釋放出來與細(xì)胞凋亡抑制因子結(jié)合并解除其抑制凋亡的作用。（5）調(diào)控細(xì)胞生死抉擇調(diào)控過程中3

7、種轉(zhuǎn)錄因子的作用：p53促進(jìn)細(xì)胞凋亡；NF-KB抑制細(xì)胞凋亡；c-Myc給細(xì)胞兩種選擇：增殖或凋亡。生存因子通過調(diào)節(jié)Bcl-2家族成員的活性及表達(dá)抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生：生存因子與受體的結(jié)合活化下游信號通路，從而激活了NF-kB等轉(zhuǎn)錄因子，啟動Bcl-2家族成員基因的轉(zhuǎn)錄，抑制細(xì)胞凋亡。另一些存活因子可以通過活化蛋白激酶促進(jìn)Bcl-2的活性，抑制細(xì)胞凋亡。生存因子抑制細(xì)胞凋亡機(jī)制DNase酶和Caspase酶是細(xì)胞凋亡的兩種關(guān)鍵酶，在凋亡誘導(dǎo)因子與細(xì)胞膜受體結(jié)合后，通過細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)激活凋亡相關(guān)基因。這兩種酶一旦被激活，DNase酶能將DNA切割形成DNA片段，Caspase酶能將細(xì)胞內(nèi)蛋白降解成

8、多肽，導(dǎo)致細(xì)胞裂解形成凋亡小體，進(jìn)而被吞噬細(xì)胞吞噬清除。凋亡誘導(dǎo)因子激活細(xì)胞凋亡機(jī)制（6）意義細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖都是生命的基本現(xiàn)象,是維持體內(nèi)細(xì)胞數(shù)量動態(tài)平衡的基本措施。在胚胎發(fā)育階段通過細(xì)胞凋亡清除多余的和已完成使命的細(xì)胞,保證了胚胎的正常發(fā)育。在成年階段通過細(xì)胞凋亡清除衰老和病變的細(xì)胞,保證了機(jī)體的健康。和細(xì)胞增殖一樣細(xì)胞凋亡也是受基因調(diào)控的精確過程。3.細(xì)胞自噬與細(xì)胞凋亡的區(qū)別與聯(lián)系(1)形態(tài)學(xué)上的區(qū)別 凋亡會使染色質(zhì)收縮，染色加深，細(xì)胞膜內(nèi)陷形成凋亡小體，最后細(xì)胞解體；自噬是形成雙層膜的自噬泡，包裹胞質(zhì)內(nèi)的物質(zhì)，然后與溶酶體融合消化掉內(nèi)容物。(2)生理意義上的區(qū)別凋亡是正常的細(xì)胞死亡途

9、徑，凋亡后，細(xì)胞必定死亡；自噬只是細(xì)胞在高脅迫的環(huán)境中的一種應(yīng)急機(jī)制，旨在為自身提供營養(yǎng)或者降解錯誤折疊蛋白等，不一定引起死亡。(3)聯(lián)系有些激烈的細(xì)胞自噬，可能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。圍繞細(xì)胞自噬和凋亡，考查科學(xué)思維能力DA、在細(xì)胞凋亡整個過程中，質(zhì)膜保持完整，細(xì)胞無內(nèi)容物外溢，A錯誤；B、細(xì)胞全能性是指細(xì)胞形成完整個體或分化為各種細(xì)胞的潛能，小鼠造血干細(xì)胞形成多種血細(xì)胞不能體現(xiàn)細(xì)胞全能性，B錯誤；C、自由基會攻擊磷脂分子，也會攻擊DNA和蛋白質(zhì)分子，C錯誤；D、細(xì)胞自噬會將受損或功能退化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)通過溶酶體降解后再利用，所以處于營養(yǎng)缺乏條件下的細(xì)胞自噬會加強(qiáng)，為其生存提供物質(zhì)和能量，D正確。故選D。

10、1下列關(guān)于細(xì)胞生命歷程敘述正確的是（）A細(xì)胞凋亡過程中凋亡小體的內(nèi)容物不斷釋放到細(xì)胞外B小鼠造血干細(xì)胞形成多種血細(xì)胞，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性C細(xì)胞衰老時產(chǎn)生的自由基會攻擊磷脂分子不會攻擊蛋白質(zhì)D營養(yǎng)缺乏時，細(xì)胞通過自噬可獲得維持生存所需的物質(zhì)和能量A.細(xì)胞皺縮、染色質(zhì)收縮表明細(xì)胞處于衰老狀態(tài)B.圖示過程只發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中C.吞噬細(xì)胞吞噬凋亡小體與細(xì)胞膜的流動性密切相關(guān)D.細(xì)胞凋亡是由遺傳物質(zhì)控制的，與細(xì)胞壞死有明顯區(qū)別2.細(xì)胞凋亡也稱細(xì)胞程序性死亡，其大致過程如下圖所示。下列有關(guān)敘述錯誤的是()B細(xì)胞皺縮、染色質(zhì)收縮是衰老細(xì)胞的特征，A正確；圖示過程貫穿生物體的整個生命過程，B錯誤；吞噬細(xì)胞吞

11、噬凋亡小體的過程屬于胞吞，體現(xiàn)了細(xì)胞膜的流動性，C正確；細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程，細(xì)胞壞死是指在種種不利因素影響下，由細(xì)胞正常代謝活動受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡，D正確。A.細(xì)胞器a源自高爾基體，需借助單位膜的融合發(fā)揮功能B.細(xì)胞自噬受到自噬基因的調(diào)控，對細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的降解具有特異性C.丙肝病毒感染的肝細(xì)胞中出現(xiàn)自噬泡大量堆積現(xiàn)象，會導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)代謝廢物和垃圾增多D.饑餓狀態(tài)下酵母菌的自噬作用增強(qiáng)，將自身物質(zhì)或結(jié)構(gòu)降解后作為細(xì)胞呼吸的原料3.細(xì)胞自噬是真核生物細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種自穩(wěn)機(jī)制，如下圖所示。它是通過對細(xì)胞內(nèi)受損的蛋白質(zhì)、細(xì)胞器或入侵的病原體進(jìn)行降解并回收利用實(shí)現(xiàn)

12、的。下列敘述錯誤的是B細(xì)胞自噬受到自噬基因的調(diào)控，但細(xì)胞自噬對物質(zhì)的降解沒有特異性，細(xì)胞內(nèi)衰老的結(jié)構(gòu)或廢物都會被降解，B錯誤。4細(xì)胞自噬能對細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行周轉(zhuǎn)。該過程中一些損壞的蛋白或細(xì)胞器能被雙層膜結(jié)構(gòu)的吞噬泡包裹后形成自噬小體，隨后送入溶酶體（動物）或液泡（酵母和植物）中進(jìn)行降解并得以循環(huán)利用。據(jù)圖分析下列相關(guān)敘述，錯誤的是CA、自噬小體可由細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體膜部分脫落，閉合后形成雙層膜結(jié)構(gòu)，將內(nèi)容物包裹，A正確；B、膜結(jié)構(gòu)的融合現(xiàn)象可以體現(xiàn)膜結(jié)構(gòu)具有流動性，B正確；C、自噬現(xiàn)象發(fā)生在幾乎所有細(xì)胞中，能夠分解細(xì)胞中衰老的細(xì)胞器和蛋白質(zhì)，是細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)或物質(zhì)代謝的重要組成部分。衰老和凋亡的

13、過程不同于自噬過程。細(xì)胞自噬可發(fā)生在生長發(fā)育的任何時期，C錯誤；D、通透蛋白為自噬小體膜上的蛋白質(zhì)，據(jù)圖可知其可起到運(yùn)輸作用，可將水解產(chǎn)物運(yùn)往細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)，D正確。A自噬小體的膜結(jié)構(gòu)可能來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體膜B自噬小體與溶酶體的融合過程體現(xiàn)出膜結(jié)構(gòu)具有流動性C細(xì)胞自噬現(xiàn)象只發(fā)生在真核細(xì)胞的 衰老和凋亡的過程中D自噬小體上的通透蛋白可將水解產(chǎn)物運(yùn)往細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)5線粒體自噬是細(xì)胞內(nèi)受損的線粒體被降解的過程。研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGCs）的凋亡與線粒體自噬密切相關(guān)。RGCs具有高能量需求，線粒體自噬的激活有利于RGCs的更新。下列敘述正確的是（）A線粒體自噬與溶酶體有關(guān)，對所有細(xì)胞生物的正常生命

14、活動不可或缺B若線粒體自噬作用增強(qiáng)，會導(dǎo)致受損的線粒體逐漸積累，從而加速細(xì)胞凋亡CRGCs容易受線粒體功能障礙的影響，線粒體自噬有助于維持RGCs數(shù)目的穩(wěn)定DRGCs凋亡是受線粒體自噬影響的被動死亡過程，會使RGCs變性、壞死CA、溶酶體是“消化車間”，其內(nèi)含有多種水解酶，線粒體自噬降解過程需要細(xì)胞內(nèi)的溶酶體參與，但線粒體自噬并非對所有細(xì)胞生物的正常生命活動不可或缺，A錯誤；B、若線粒體自噬作用增強(qiáng)，會導(dǎo)致受損的線粒體逐漸減少，從而抑制細(xì)胞凋亡，B錯誤；C、由題意可知，線粒體自噬的激活有利于RGCs的更新，所以RGCs容易受線粒體功能障礙的影響，線粒體自噬有助于維持RGCs數(shù)目的穩(wěn)定，C正確；

15、D、RGCs凋亡是受基因控制的自動死亡的過程，并非壞死，D錯誤?！痉治觥考?xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程。在成熟的生物體中，細(xì)胞的自然更新及被病原體感染的細(xì)胞的清除，也是通過細(xì)胞凋亡完成的。細(xì)胞凋亡對于多細(xì)胞生物體完成正常發(fā)育，維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定，以及抵御外界各種因素的干擾都起著非常關(guān)鍵的作用。(1)自噬泡和溶酶體能夠融合的原因是：吞噬泡膜和溶酶體膜的結(jié)構(gòu)和成分相似；都具有流動性。6細(xì)胞代謝過程中會產(chǎn)生錯誤折疊的異常蛋白質(zhì)，錯誤折疊的蛋白質(zhì)會被泛素標(biāo)記，被標(biāo)記的蛋白質(zhì)會在自噬受體的引導(dǎo)下被自噬體囊膜包裹形成自噬泡，然后與溶酶體融合后完成降解。當(dāng)細(xì)胞受到一定刺激后，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)積累大

16、量錯誤折疊的異常蛋白質(zhì)，最終會引起細(xì)胞凋亡。其機(jī)理如圖所示：注 Bax基因、BCL-2基因?yàn)榧?xì)胞凋亡相關(guān)基因；正常情況下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的PERK與Bip結(jié)合后保持失活狀態(tài)；異常蛋白質(zhì)大量積累時，Bip與PERK分離使 PERK恢復(fù)活性。(1)自噬泡和溶酶體能夠融合的原因是_（答出兩點(diǎn)）。 自噬泡膜和溶酶體膜的結(jié)構(gòu)和成分相似；都具有流動性(2)由題意知，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的PERK蛋白與Bip結(jié)合后處于失活狀態(tài)，但當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)積累大量異常蛋白時，會使PERK蛋白恢復(fù)活性，最終引發(fā)細(xì)胞凋亡。說明當(dāng)異常蛋白達(dá)到一定數(shù)量后，Bip更容易與異常蛋白結(jié)合，即異常蛋白對Bip的親和力大于PERK對Bip的親和力。(3

17、)由圖可知，Bax基因、BCL-2基因?yàn)榧?xì)胞凋亡相關(guān)基因，(+) 表示促進(jìn)，(-)表示抑制，說明BCL-2基因會抑制細(xì)胞凋亡，Bax基因會促進(jìn)細(xì)胞凋亡。(2)由于異常蛋白對Bip的親和力_（填“大于”或“小于”）PERK對Bip的親和力，使PERK被激活。(3)Bax基因和BCL-2基因均與細(xì)胞凋亡有關(guān)，兩者的表達(dá)產(chǎn)物對細(xì)胞凋亡的作用分別是_、_。大于促進(jìn)細(xì)胞凋亡 抑制細(xì)胞凋亡(4)由題知，抗腫瘤藥物通過提高 PERK活性，調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)來調(diào)節(jié)BCL-2蛋白和Bax蛋白的含量，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，進(jìn)而抑制腫瘤發(fā)生。所以用不同濃度的藥物和生理鹽水分別處理等量生理狀況相同的同種腫瘤細(xì)胞，一段時間后，通過檢測每組細(xì)胞中相關(guān)物質(zhì)（BCL-2蛋白和Bax蛋白的含量）的含量以及凋亡的腫瘤細(xì)胞數(shù)量，來驗(yàn)證該藥物作用。【點(diǎn)睛】本題考查