第十三章細胞死亡與衰老詳解演示文稿當前1頁，總共63頁。優選第十三章細胞死亡與衰老當前2頁，總共63頁。一、動物細胞的程序性死亡概念：細胞凋亡是一個主動的由基因決定的自動結束生命的過程，受到嚴格的由遺傳機制決定的程序性控制，所以也常常被稱為細胞編程死亡（programmedcelldeath,PCD）細胞凋亡是形態學的概念，程序性細胞死亡是功能上的概念。細胞死亡有三種形式：凋亡、壞死和自噬當前3頁，總共63頁。細胞凋亡（apoptosis):

apoptosis為希臘語，原指秋天時樹葉自然凋零。由體內外因素觸發細胞內預存的死亡程序而導致的細胞死亡過程稱為細胞凋亡（又稱為程序性細胞死亡）。

（一）

細胞凋亡當前4頁，總共63頁。1）.形態學特征

1.細胞凋亡的特征凋亡的起始：凋亡小體的形成：凋亡小體逐漸為鄰近的細胞吞噬并消化當前5頁，總共63頁。

凋亡的形態學變化當前6頁，總共63頁。

凋亡生化特征變化

:藥物誘導細胞凋亡Lane1．0h2．1h3．2h4．3h5．4h6．Control7．Marker

2.0kbp1.00.50.2當前7頁，總共63頁。2、細胞凋亡的意義1）生理意義①確保正常發育、生長：清除多余的、失去功能價值的細胞（指趾間組織細胞；動物變態；神經元細胞；皮膚角質形成）②維持內環境穩定：清除受損突變細胞，DNA損傷的細胞，衰老細胞③發揮積極的防御功能：感染病毒細胞凋亡，阻止病毒復制當前8頁，總共63頁。

凋亡的生物學意義：1、有利于清除多余細胞

當前9頁，總共63頁。

凋亡的生物學意義2、有利于清除無用細胞當前10頁，總共63頁。當前11頁，總共63頁。2）病理學意義病原體侵染誘導凋亡——HIV抑制凋亡——Poxvirus①細胞凋亡不足腫瘤，自身免疫疾??；②細胞凋亡過度神經退行性疾病（AD，帕金森癥）、心肌梗塞、再生障礙性貧血、骨組織壞死。當前12頁，總共63頁。3、細胞凋亡的檢測方法◆形態學觀測：染色法、透射和掃描電鏡觀察◆DNA電泳：DNA片段呈現出梯狀條帶◆DNA斷裂的原位末端標記法（TUNEL測定法）：◆彗星電泳法（cometassay）◆流式細胞分析當前13頁，總共63頁。Humanembryoatday4morulacontaining23nucleilabelledwithDAPI(blue),includingsevenTUNEL-labelledcondensednuclei(pink,arrow)thatwereexcludedfromdevelopment(KateHardy1999).當前14頁，總共63頁。1:形態學觀察當前15頁，總共63頁。2:DNA電泳當前16頁，總共63頁。2.DNA電泳當前17頁，總共63頁。當前18頁，總共63頁。當前19頁，總共63頁。7.流式細胞儀分析當前20頁，總共63頁。4.細胞凋亡的分子機制誘導細胞凋亡的因子：物理性因子，包括射線（紫外線，射線等），較溫和的溫度刺激（如熱激，冷激）等?；瘜W及生物因子：包括活性氧基團和分子，DNA和蛋白質合成的抑制劑，激素，細胞生長因子，腫瘤壞死因子（TNF），抗Fas/Apo-1/CD95抗體等。當前21頁，總共63頁。早期研究(MIT:RobertHorrid,1986)線蟲:1090cells,CED3突變所有的細胞均不凋亡.CED3在凋亡過程中起到非常關鍵的作用.線蟲:發育周期短，全身透明，是研究凋亡的模式生物.131細胞死亡.當前22頁，總共63頁。凋亡相關因子—

caspase

(1)為什么叫做caspase?活性位點:Cysteine作用位點:Asparaticacid

CysteineAsparaticacidspecificproteaseAps-Xxx天冬氨酸特異性的半光氨酸蛋白水解酶當前23頁，總共63頁。凋亡的兩個階段：活化階段：發出死亡信號。執行階段：

發出“eatme”信號。當前24頁，總共63頁。怎樣活化caspases?所有的caspases以前體的形式存在—ProcaspasesProcaspaseN末端結構域:高度可變大亞基(20kD)小亞基(10kD)procaspases活化起始caspase級聯反應?3類caspase:1、凋亡起始因子:caspase-2,caspase-8,caspase-9andcaspase-102、凋亡執行因子:caspase-3,caspase-6，caspase-7and14(morphologychange)3、調節因子:caspase-1,andcaspase-11當前25頁，總共63頁。Procaspases通過與調節蛋白的結合而被活化caspase在凋亡中的級聯反應Procaspaseactivationbyproteolyticcleavage.Caspasecascade當前26頁，總共63頁。Caspase依賴性的細胞凋亡

外源途徑、內源途徑

（線粒體）DISC動畫當前27頁，總共63頁。凋亡路徑兩條主要路徑外部路徑內部路徑當前28頁，總共63頁。1.Cell1994(GoldsteinJLandBrownMS)

2.Cell1996(cytochromec)3.Science19974.Cell19975.Cell1997Apaf-16.Cell1997Apaf-1/caspase-9complex7.Cell19988.NatureCellBiol19999.Cell200010.NatureCellBiol200011.Nature200112.Science200313.Cell200414.Cell2005王曉東WangXD當前29頁，總共63頁。(1)Cell1993(HRobertHorvitz)(2)Cell1993(3)Science1994(4)Cell1994(5)Nature1997(6)Cell1998(7)Cell1998(8)Cell1999(9)Nature2000(10)NatureCellBiol

2001(11)Nature2003(12)Cell2003(13)Cell2004(14)NatChemBiol2005(15)Cell2005(16)Science2005(17)NatCellBiol2007袁鈞英YuanJ.

當前30頁，總共63頁。(1)

外部路徑:Fas信號路徑Fas

(也叫做Apo-1或CD95)是腫瘤壞死因子受體超家族的一個成員。凋亡受體調節的路徑Bcl-2家族：Bad,Bid,和bax:促進細胞凋亡;Bcl-X,Bcl-w,和Bcl-2:抑制細胞凋亡.當前31頁，總共63頁。當前32頁，總共63頁。(2)內部路徑:線粒體路徑線粒體調節的凋亡路徑不同類型的細胞應激反應可以引發該路徑Bcl-2家族:釋放cytochromec.形成多亞基復合物;CaspaseCascade,…當前33頁，總共63頁。Caspase非依賴性的細胞凋亡凋亡誘導因子（AIF)限制性內切酶G(EndoG)當前34頁，總共63頁。

激活凋亡正調節因子轉錄因子p53抑制抗凋亡因子存活信號:起始基因轉錄轉錄因子NF-κB激活轉錄凋亡抑制基因

凋亡信號：當前35頁，總共63頁。（二）細胞壞死壞死凋亡當前36頁，總共63頁。

細胞壞死細胞凋亡當前37頁，總共63頁。當前38頁，總共63頁。（三）細胞自噬壽命較短的蛋白質－泛素降解壽命較長的蛋白質－自噬

自噬小體當前39頁，總共63頁。二、植物細胞的程序性死亡

死亡細胞的殘余物被細胞壁固定在原位，被自身液泡中的水解酶消化。當前40頁，總共63頁。細胞凋亡與疾病

通過程序性死亡，多細胞有機體可抑制細胞的過量增殖，清除衰老和畸形細胞以維持健康細胞的正常數量。細胞凋亡對組織和器官發育、免疫耐受性以及神經細胞的生長與發育等起著決定性的作用。當前41頁，總共63頁。細胞凋亡與人類疾病當前42頁，總共63頁。第二節細胞衰老當前43頁，總共63頁。人的壽命應該有多長？哺乳類動物的壽命應該是其生長期的7倍。人的生長期是最后一顆牙齒長出來的時間(20-25歲)。因此人的壽命應該為100-175歲，正常應該是120歲。當前44頁，總共63頁。細胞衰老細胞衰老又稱為老化，通常指生物發育成熟后，在正常情況下隨著年齡的增加，機能和結構發生退行性變化，從而趨向死亡的不可逆現象。

細胞衰老的特征細胞衰老的分子機理當前45頁，總共63頁。什么是細胞衰老?當前46頁，總共63頁。1.Hayflick界限概念：關于細胞增殖能力和壽命是有限的觀點。細胞，至少是培養的二倍體細胞，不是不死的，而是有一定的壽命；它們的增殖能力不是無限的，而是有一定的界限，這就是Hayflick界限二倍體細胞的衰老是由細胞本身決定的決定細胞衰老的因素在細胞內部，而不是外部的環境是細胞核而不是細胞質決定了細胞衰老當前47頁，總共63頁。細胞來源人胚肺成纖維細胞中年人成纖維細胞老年人成纖維細胞可增殖代數40-60202-4不同年齡來源的人成纖維細胞的增殖代數當前48頁，總共63頁。細胞最高分裂次數龜90—125人40—60雞15—35小鼠14—28當前49頁，總共63頁。體外培養的人成纖維細胞YONGOLD當前50頁，總共63頁。細胞在體內條件下的衰老在機體內，細胞的衰老和死亡是常見的現象，甚至在個體發育的早期也會發生;正常情況下終生保持分裂的細胞，其分裂能力是否隨著有機體年齡的增高而下降？它們會不會衰老？衰老動物體內，細胞分裂速度顯著減慢，其原因主要是G1期明顯延長;衰老個體內的環境因素影響了細胞的增殖和衰老;骨髓干細胞移植實驗說明隨著年齡的增加，干細胞增殖速度也趨緩慢.當前51頁，總共63頁。體外培養細胞的衰老特點接觸抑制傳代次數有限，增殖能力有限1）培養危機期2）Hayflick界限特例：永生化細胞無限傳代，無接觸抑制性多源于惡性腫瘤細胞當前52頁，總共63頁。衰老細胞結構的變化細胞核的變化內質網的變化線粒體的變化致密體的生成膜系統的變化

當前53頁，總共63頁。體外培養的二倍體細胞，細胞核隨著細胞分裂次數的增加不斷增大細胞核的核膜內折（invagination）、染色質固縮化

細胞核的變化當前54頁，總共63頁。衰老動物內質網成分彌散性地分散于核周胞質中，粗面內質網的總量似乎是減少了通常，細胞中線粒體的數量隨齡減少，而其體積則隨齡增大內質網與線粒體的變化當前55頁，總共63頁。膜系統的變化衰老的細胞，其膜流動性降低、韌性減小衰老細胞間間隙連接;細胞膜內（P面）顆粒的分布也發生變化當前56頁，總共63頁。細胞衰老的形態變化當前57頁，總共63頁。生化改變DNA：復