第章細胞衰老與凋亡演示文稿本文檔共41頁；當前第1頁；編輯于星期二\5點38分（優選）第章細胞衰老與凋亡本文檔共41頁；當前第2頁；編輯于星期二\5點38分一、細胞衰老的概念與特征第一節細胞衰老(cellularaging)（一）概念：一般指復制衰老，即體外培養的正常細胞經過有限次數的分裂后，停止分裂，細胞形態和生理代謝活動發生顯著改變的現象。1、1881年，魏斯曼指出細胞分裂能力是有限的。2、Carrel認為細胞永生不死。本文檔共41頁；當前第3頁；編輯于星期二\5點38分3、Hayflick界限（1）實驗證據：老男和少女細胞共同培養，顯示細胞內部決定衰老。（2）概念：細胞、至少是培養的細胞，不是不死的而是有一定壽命的。它們的增殖能力不是無限的，而是有一定界限的。這就是有名的Hayflick界限。本文檔共41頁；當前第4頁；編輯于星期二\5點38分體外培養細胞增殖與個體壽命的關系物種成纖維細胞傳代數個體最長壽命（年）龜90-125175水貂30-3410雞15-3530小鼠14-283.5人胚胎40-60110

出生至15歲20-4015歲以上10-30

早老病患者2-1010-20

本文檔共41頁；當前第5頁；編輯于星期二\5點38分味覺喪失64％腎小球減少44％腎小球過濾率減少31％脊神經元減少37％神經傳導速度減慢10％腦供血量減少20％肺活量減少44％細胞在體內條件下的衰老～一名男子從36歲到75歲本文檔共41頁；當前第6頁；編輯于星期二\5點38分高等動物體內存在了3種不同類型的細胞：接近于動物的整體壽命的細胞，如神經元和肌肉細胞等。在胚胎發育終了時，這些細胞不再增加數量，在個體的生長期中它們可增長細胞體積，以使其與軀體成比例。它們隨著個體衰老而衰老，或者由于這些細胞的衰老、死亡引起個體死亡。緩慢更新的細胞，它們的壽命短于動物的平均壽命，如肝細胞，胃壁細胞等?？焖俑碌募毎?，如皮膚的表皮細胞、紅細胞和白細胞等。本文檔共41頁；當前第7頁；編輯于星期二\5點38分1、細胞核的變化：（1）隨著細胞分裂次數的增加不斷增大；（2）核膜內折，染色質固縮化。（二）衰老的特征2、內質網的變化:

衰老動物內質網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。本文檔共41頁；當前第8頁；編輯于星期二\5點38分3、線粒體的變化:通常細胞中線粒體的數量隨齡減少，而其體積則隨齡增大。4、致密體的生成：溶酶體和線粒體轉化來5、膜系統的變化：（1）膜流動性降低、韌性減小;（2）衰老細胞間間隙連接減少;（3）離子轉運效率下降,興奮性降低。

本文檔共41頁；當前第9頁；編輯于星期二\5點38分二、細胞衰老的分子機制(一)復制衰老(RS)的機制端?？s短作為一種DNA損傷誘導p53的表達,繼而誘導p21表達,抑制CDK活化,使得Rb不能被磷酸化,E2F持續失活,使G1/S的轉換被停滯,從而阻斷細胞周期的正常運行,引發復制型細胞衰老。本文檔共41頁；當前第10頁；編輯于星期二\5點38分(二)脅迫誘導的早熟性衰老(SIPS)氧化損傷理論：代謝過程中產生的活性氧基團或分子引發的氧化性損傷積累導致衰老。(三)單細胞生物的衰老酵母染色體外rDNA環（ERC）的積累，導致細胞衰老。本文檔共41頁；當前第11頁；編輯于星期二\5點38分（四）沉默信息調節蛋白復合物（Sircomplex）與衰老：Sircomplex存在于異染色質區，其作用在于阻斷所在位點DNA轉錄。（五）SGS1基因和WRN基因與衰老：SGS1基因和WRN基因同源,編碼解旋酶;酵母sgs1突變體壽命明顯短于野生型（平均9.5代:24.5代）;wrn突變引發早老癥。（六）發育程序與衰老:（七）線粒體DNA與衰老:Sen-DNA(80年代);mtDNA突變積累與細胞衰老有關。 本文檔共41頁；當前第12頁；編輯于星期二\5點38分三、細胞衰老與個體衰老和癌癥的關系(一)對于多細胞生物,特別是哺乳動物,現有的細胞衰老模型尚不能解釋個體衰老。體外培養細胞與體內細胞差異巨大。（二）細胞衰老是有機體在長期演化過程中形成的防止細胞過度生長或癌化的一種保護機制。本文檔共41頁；當前第13頁；編輯于星期二\5點38分早老癥是人體衰老中的一種病癥本文檔共41頁；當前第14頁；編輯于星期二\5點38分

研究發現，不論是單細胞生物還是多細胞生物，其細胞死亡往往受到細胞內某種由遺傳機制決定”的死亡程序“控制，稱為細胞程序性死亡（programmedcelldeath,PCD）。廣泛存在于動物細胞、植物細胞、真菌細胞和細菌中。第二節程序性細胞死亡本文檔共41頁；當前第15頁；編輯于星期二\5點38分（一）細胞凋亡(Apoptosis)1、概念和特征：（1）概念：指受基因控制的主動的生理性細胞自殺行為。（2）特征：一、動物細胞的程序性死亡本文檔共41頁；當前第16頁；編輯于星期二\5點38分凋亡的起始：細胞表面的特化結構如微絨毛消失，細胞間接觸的消失，但細胞膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內質網上脫離，內質網囊腔膨脹，并逐漸與質膜融合；染色質固縮，形成新月形帽狀結構等形態，沿著核膜分布。凋亡小體形成：核染色質斷裂為大小不等的片段，與某些細胞器如線粒體一起聚集，為反折的細胞質膜所包圍。細胞表面產生許多泡狀或芽狀突起，逐漸形成單個凋亡小體。凋亡小體逐漸為鄰近的細胞吞噬并消化。本文檔共41頁；當前第17頁；編輯于星期二\5點38分2、生理意義：（1）對動物個體的正常發育，自穩態的維持，免疫耐受的形成，腫瘤監控等多種生理及病理過程有重要意義。（2）是一種生理性保護機制，能夠清除體內多余、受損或危險的細胞。（3）細胞凋亡失調會引發多種疾病。本文檔共41頁；當前第18頁；編輯于星期二\5點38分本文檔共41頁；當前第19頁；編輯于星期二\5點38分本文檔共41頁；當前第20頁；編輯于星期二\5點38分

順鉑處理CaCl2溶液處理正常細胞壞死細胞3、細胞凋亡的檢測方法（1）形態學觀測：染色法、透射和掃描電鏡觀察。本文檔共41頁；當前第21頁；編輯于星期二\5點38分鼠肝細胞AO/EB熒光雙染本文檔共41頁；當前第22頁；編輯于星期二\5點38分細胞色素c誘導的凋亡細胞DNA電泳圖1．細胞色素c誘導0h2．細胞色素c誘導1h3．細胞色素c誘導2h4．細胞色素c誘導3h5．細胞色素c誘導4h6．陰性對照7．Marker

（2）DNA電泳：DNA片段呈現梯狀條帶。本文檔共41頁；當前第23頁；編輯于星期二\5點38分（3）TUNEL測定法：對DNA斷裂產生的3`-OH末端進行原位標記。（4）彗星電泳法（cometassay）：單細胞電泳（5）流式細胞分析：采用碘化丙啶使DNA產生激發熒光，用流式細胞儀檢出凋亡的亞二倍體細胞。本文檔共41頁；當前第24頁；編輯于星期二\5點38分4、誘導細胞凋亡的因子（1）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。（2）化學及生物因子：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，腫瘤壞死因子等。本文檔共41頁；當前第25頁；編輯于星期二\5點38分5、細胞凋亡的分子機制(1)Caspase依賴性的細胞凋亡①Caspase概念：是一組存在于胞質溶膠的結構上相關的半胱氨酸蛋白酶，它們都能特異地斷開天冬氨酸殘基后的鍵，因此稱為Cysteineasparticacicspecificprotease，Caspase?；罨撼龑ⅲ味穗亩吻谐酝?，還需在兩個亞基連接區的Ａsp位點切割，形成兩個亞基組成的異二聚體。凋亡起始者Caspase2,8,9,10,11同性活化.

凋亡執行者Caspase3,6,7異性活化.本文檔共41頁；當前第26頁；編輯于星期二\5點38分caspase超家族成員及其相應底物本文檔共41頁；當前第27頁；編輯于星期二\5點38分②途徑:死亡受體其始的外源途徑和線粒體起始的內源途徑。本文檔共41頁；當前第28頁；編輯于星期二\5點38分③Bcl-2家族

Bcl-2是一種原癌基因，是ced-9在哺乳類中的同源物，能抑制細胞凋亡，延長細胞生存，而不是促進細胞增殖。Bcl-2家族成員的基因中，常常含有三個保守的Bcl-2同源區，即BH1、BH2和BH3，它們是調節細胞凋亡以及蛋白質相互作用所必需的。本文檔共41頁；當前第29頁；編輯于星期二\5點38分BCL-2家族成員本文檔共41頁；當前第30頁；編輯于星期二\5點38分(2)Caspase非依賴性的細胞凋亡線粒體發揮關鍵作用：①凋亡誘導因子（AIF):位于線粒體外膜，凋亡時轉移到細胞質內，進而進入細胞核，引起核內DNA凝集并斷裂成50bp的片段。②限制性內切核酸酶G（EndoG）：Mg2+依賴性核酸酶，在線粒體中負責DNA的復制和修復。凋亡時，從線粒體釋放進入細胞核，對核DNA進行切割，產生以核小體為單位的DNA片段。本文檔共41頁；當前第31頁；編輯于星期二\5點38分(3)細胞凋亡的調控①Caspase抑制因子（IAP):直接與Caspase活性分子結合，阻抑其對底物的切割，包括c-IAP家族，c-FLIP，BAR，ACR，都含有由70個氨基酸殘基組成的BIR結構域，是抑制凋亡必需的。②內源性凋亡激活因子：Smac/DIABLO和Omi/HtrA2，含有IAP結合結合基序（IBMs），能夠與IAP結合并釋放出被IAP封閉的Caspase。本文檔共41頁；當前第32頁；編輯于星期二\5點38分細胞壞死與細胞凋亡（二）細胞壞死(necrosis)

當細胞凋亡不能正常發生而細胞必須死亡噬，壞死作為凋亡的替補形式。本文檔共41頁；當前第33頁；編輯于星期二\5點38分壞死細胞凋亡細胞本文檔共41頁；當前第34頁；編輯于星期二\5點38分（三）細胞自噬(autophagy)1、壽命較短的蛋白質通過泛素－蛋白酶體系統降解；而壽命較長的細胞結構及蛋白質則通過細胞自噬途徑，由溶酶體降解。2、細胞自噬的特征是細胞中出現大的雙層膜包裹的自噬泡。3、生理狀態下，細胞自噬種族要發生在個體遭遇營養危機時、胚胎發育和變態發育期間。4、當細胞凋亡所需的關鍵因子被抑制時，細胞發生自噬。本文檔共41頁；當前第35頁；編輯于星期二\5點38分（一）植物細胞的程序性死亡（二）酵母細胞的程序性死亡二、植物細胞與酵母細胞的程序性死亡本文檔共41頁；當前第36頁；編輯于星期二\5點38分胞外信號分子誘導的細胞凋亡途徑凋亡信號通路當細胞接受凋亡信號分子(Fas,TNF等)后，凋亡細胞表面信號分子受體相互聚集并與細胞內的銜接蛋白(Adaptorprotein)結合，這些銜接蛋白又募集Procaspases聚集在受體部位，Procaspase相互活化并產生級聯反應，使細胞凋亡。本文檔共41頁；當前第37頁；編輯于星期二\5點38分本文檔共41頁；當前第38頁；編輯于星期二\5點38分下游Caspases活化后，作用底物：裂解核纖層蛋白，導致細胞核形成凋亡小體；裂解DNase結合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNALadder;裂解參與細胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細胞皺縮、脫落，便于細胞吞噬；導致膜脂PS重排，便于吞噬細胞識別并