细胞会出生、工作和死亡
细胞不是永远运转的机器。它被制造出来，完成自己的工作，总有一天会停下来。你身体里每天都有很多细胞死去，也有新细胞来补上。
这一课有两个大概念：衰老（随时间慢慢变化）和细胞死亡（最后的结局）。死亡可以是有计划的（细胞凋亡），也可以是意外的（细胞坏死）。
衰老细胞的特征
老细胞的样子和工作方式都和年轻细胞不同。注意这些迹象：
- 体积变小：细胞失去水分，稍微缩小。
- 工作变慢：酶的效率变低，所以细胞制造能量和新物质更慢。
- 废物堆积：细胞里会积累棕色色素（如脂褐素），因为旧废物清理得不够快。
- 细胞核改变：可能变大、变暗或形状奇怪。
- 细胞膜变弱：细胞让合适的物质进出的能力变差。
- 不再分裂：很多老细胞已经不能再分裂。
为什么会这样？时间久了，DNA会积累损伤；正常生活中产生的有害化学物质（叫自由基）会伤害细胞的各个部分；染色体两端的保护帽（端粒）每分裂一次就变短一点。端粒太短时，细胞就停止分裂。
细胞的衰老是缓慢、逐步的。整个身体的衰老，是很多细胞一起变老的结果。
细胞凋亡：有计划的细胞死亡
细胞凋亡（apoptosis，读作：a-pop-TOE-sis）是每个细胞里自带的一套死亡程序。细胞收到信号，比如“你已经受损了”或“你不再被需要了”，就会启动叫半胱天冬酶（caspase）的酶，有控制地把细胞的各个部分切开。
- 细胞缩小，并和邻居分开。
- 细胞核和DNA被切成小片段。
- 细胞表面鼓出小泡，细胞分成许多封好的小包。
- 邻居细胞或专门的清洁细胞（吞噬细胞）把小包吃掉。
什么都不会漏出来，所以不会红肿（没有炎症）。凋亡需要能量（ATP），因为细胞要主动把自己拆开。
细胞坏死：受伤造成的死亡
细胞坏死（necrosis）发生在细胞被外界严重伤害的时候：比如烧伤、强毒物、血液供应中断或感染。细胞无法控制接下来发生的事。
- 细胞肿胀，因为细胞膜不能正常工作了。
- 细胞膜破裂。
- 内容物流出到周围的空间。
- 身体出现炎症反应：发红、肿胀和疼痛，附近的细胞也可能受到伤害。
凋亡与坏死：并排比较
| 特点 | 细胞凋亡 | 细胞坏死 |
|---|---|---|
| 原因 | 内部信号；正常需要或发现损伤 | 外界伤害、毒物、没有血液 |
| 有计划吗？ | 有，是一套程序 | 没有，是意外 |
| 细胞大小 | 缩小 | 肿胀 |
| 细胞膜 | 保持完整；形成小包 | 破裂 |
| 能量（ATP） | 需要 | 不需要 |
| 邻居细胞 | 不受伤害；它们吃掉小包 | 被流出的内容物伤害 |
| 炎症 | 没有 | 有 |
细胞凋亡为什么重要
- 塑造身体：去掉手指和脚趾之间的蹼，以及蝌蚪的尾巴。
- 清除老细胞：衰老的血细胞和肠道内壁细胞被清除并被替换。
- 清除危险细胞：DNA严重受损的细胞会被命令去死，这样它就不能长成癌症。凋亡失败时，受损细胞可能活下来并一次又一次地分裂。更多内容见癌症生物学。
- 保持平衡：当产生的细胞数等于损失的细胞数时，组织里的细胞数量保持稳定。
凋亡太少可能引起癌症。凋亡太多会伤害组织，比如在某些疾病中有用的神经细胞大量死亡。
动手试试：找出区别
在3D中：进入最后一步。点击凋亡，慢慢拖动时间滑块，写下细胞变成什么大小。再对坏死做同样的事。检查一下：凋亡变小，坏死变大。
在家里：拿一颗新鲜葡萄和一颗干葡萄干。葡萄干更小、有皱纹，就像一个衰老、缩小的细胞。现在把葡萄干放进水里泡一小时，看它膨胀起来。这两种情况（缩小或膨胀）哪一个像凋亡，哪一个像坏死？
重点公式和概念
- 凋亡 = 有计划、缩小、封好的小包、无炎症、需要ATP
- 坏死 = 由受伤引起、肿胀、破裂、有炎症、伤害邻居
- 凋亡的关键酶：半胱天冬酶（caspase）
- 组织中细胞数保持稳定的条件：产生的细胞 = 损失的细胞
- 衰老迹象：变小、变慢、废物（色素）、细胞核改变、端粒变短
例题讲解
1. 一个组织有1000个细胞。每天有10个细胞通过凋亡死去，同时产生10个新细胞。5天后有多少个细胞？
产生的细胞等于损失的细胞，所以数量不变。5天后仍然是1000个细胞。这就是凋亡帮助维持的稳定平衡。
2. 一位农民的手被热油烫伤。皮肤变红肿胀。这里的细胞死亡是凋亡还是坏死？请给出两个理由。
是坏死。理由1：原因是外界伤害（高温），不是有计划的信号。理由2：出现了肿胀和发红（炎症），这是细胞破裂并流出内容物时才会发生的。
3. 青蛙成长过程中蝌蚪的尾巴会消失。是哪个过程造成的？它为什么有用？
是凋亡。尾巴的细胞收到信号后按时死去，并且被吃掉而不漏出内容物。这样就去掉了青蛙不再需要的部分，而不会伤害身体的其他部分。
常见错误
- 以为所有的细胞死亡都是坏事。凋亡是健康的、有计划的，身体需要它。
- 弄混大小变化：凋亡使细胞缩小，坏死使细胞肿胀。
- 说凋亡会引起红肿。不会，因为内容物都留在封好的小包里。
- 以为坏死是一套程序。它是细胞无法控制的意外损伤。