第十六章細胞死亡與細胞衰老一、填空題1.動物細胞的程序性細胞死亡重要涉及下列三種方式：_______、______、__________。2.動物細胞凋亡的過程，在形態上可分為3個階段：①________,②.______,③___________。3.細胞凋亡含有明顯的形態學和生理生化特性。到現在為止，______仍然是鑒定細胞凋亡最可靠的辦法。4.誘導細胞凋亡的因子大致可分為兩大類：_________,___________。5.細胞凋亡的過程可分為________期和___________期。6.生理狀態下，細胞自噬重要發生在個體遭遇________的時候以及胚胎發育期間。7.細胞衰老普通的含義是________,指體外培養的正常細胞通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明顯變化的現象。二、名詞解釋1.程序性細胞死亡2.細胞自噬三、選擇題1.下列因素中，除哪一因素外均可誘導細胞凋亡？A超氧自由基B紫外線C細胞毒素D燒傷2.四、專業英語運用（1）請寫出下面的英文或者英文簡寫對應的細胞生物學中文詞匯。1.PCD2.Caspase3.cellageing五、判斷題1.極端的物理、化學因素會造成細胞壞死。2.壞死細胞的質膜通透性高，細胞器變形或腫大，細胞破裂，引發周邊組織的炎癥反映。3.凋亡細胞的質膜不膨脹、破裂，成膜性小泡被吞噬細胞吞噬。4.凋亡細胞的質膜通透性提高，細胞核內染色質固縮，細胞器變形或腫大，細胞破裂。5．所謂Htayflick界限是指細胞分化的極限。6．細胞程序性死亡是正常的生理過程，但某些細胞在病理條件下也可能發生程序性死亡，如某些病毒感染的細胞。()7．衰老過程中，細胞全部的蛋白質合成速度都下降。()8．內質網和線粒體的數量隨年紀增大而減小，但線粒體的體積則隨年紀的增大而增大。9．細胞中的端粒和rDNA的長度都隨著著生物年紀的增大而縮短。()六、簡答題1.什么是細胞凋亡？細胞凋亡的生理意義？2.衰老細胞的形態構造有什么變化？3.請解釋老年斑4.維生素E和C對于抗衰老有什么作用?七、敘述題1.請選擇2個細胞衰老的分子機制學說進行簡要敘述。參考答案一、填空題1.凋亡、壞死、自噬。2.①凋亡的起始②凋亡小體的形成③凋亡小體逐步為鄰近的細胞所吞噬并消化。3.梯狀條帶4.物理性因子，化學及生物因子5.激活期，執行期6.營養危機7.復制衰老二、名詞解釋1.程序性細胞死亡：研究發現，不管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，因此也被稱為程序性細胞死亡(programmedcelldeath，PCD)2.細胞自噬：是程序性細胞死亡的一種形式，是指細胞為維持內環境的動態平衡，降解本身蛋白質、細胞器及多個胞質組分形成自噬泡并與溶酶體融合而消化的行為過程。三、選擇題1.D四、專業英語運用（1）.請寫出下面的英文或者英文簡寫對應的細胞生物學中文詞匯。PCD：程序性細胞死亡2.Caspase：天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白酶3.細胞衰老五、判斷題1.√2.√3.√4.×5.×6.√7.×8.√9.×六、簡答題1.什么是細胞凋亡？細胞凋亡的生理意義？細胞凋亡指為維持內環境穩定，由基因控制的細胞自主的有序性的死亡，它涉及一系列基因的激活、體現以及調控等的作用，因而含有生理性和選擇性。細胞凋亡對動物個體的正常發育，自穩態的維持，免疫耐受的形成，腫瘤監控等多個生理及病理過程含有重要意義。2.衰老細胞的形態構造有什么變化？A細胞核核膜內折，染色體固縮化，染色體端粒縮短。B細胞質膜流動性減少，糙面內質網總量減少。C線粒體的數量隨年紀的增大而減少，而其體積則隨著年紀的增大而增大。D色素生成和色素顆粒沉積。E細胞內水分減少。3.請解釋老年斑老年斑又稱老年色素(ageorsenilepigment)、血褐質(lemofuscin)、脂色素(lipochrome)、黃色素(yellowpigment)、透明蠟體(hyaloceroid)及殘體(residualbodies)等等。是衰老細胞中常見的致密體。較近的研究提供了大量證據，表明致密體是由溶酶體或線粒體轉化而來。多數致密體具單層膜且有陽性的磷酸酶反映，這和溶酶體是一致的。少數致密體顯然是由線粒體轉化而來，由于能夠看到雙層膜構造，有時嵴的構造也依稀可見。脂褐質普通產生自發熒光，它是自由基誘發的脂質過氧化作用的產物。4.維生素E和C對于抗衰老有什么作用?為什么？衰老的自由基學說：自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功效基團，普遍存在于生物系統。其種類多、數量大，是活性極高的過渡態中間產物。如O2ˉ??、OH?和各類活性氧中間產物。自由基的化學性質活潑，可攻擊生物體內的DNA、蛋白質和脂類等大分子物質，造成損傷，如DNA的斷裂、交聯、堿基羥基化。蛋白質的變性而失活，膜脂中不飽和脂肪酸的氧化而流動性減少。維生素E和C是抗氧化劑，能終止自由基的擴增反映；減少細胞中過多的自由基對細胞成分的損傷，有一定的抗衰老作用。七、敘述題1.請選擇2個細胞衰老的分子機制學說進行簡要敘述。差錯學派細胞衰老是多個細胞成分在受到內外環境的損傷作用后，因缺少完善的修復，使“差錯”積累，造成細胞衰老。根據對造成“差錯”的重要因子和主導因子的認識不同，可分為不同的學說，這些學說各有實驗證據。1、代謝廢物積累學說細胞代謝產物積累至一定量后會危害細胞，引發衰老，哺乳動物脂褐質的沉積是一種典型的例子，脂褐質是某些長壽命的蛋白質和DNA、脂類共價縮合形成的巨交聯物，次級溶酶體是形成脂褐質的場合，由于脂褐質構造致密，不能被徹底水解，又不能排出細胞，成果在細胞內沉積增多，妨礙細胞的物質交流和信號傳遞。最后造成細胞衰老。研究還發現老年性癡呆（AD）腦內的脂褐質、腦血管沉積物中有β-淀粉樣蛋白，因此β-AP可做為AD的鑒定指標。2、大分子交聯學說過量的大分子交聯是衰老的一種重要因素，如DNA交聯和膠原膠聯均可損害其功效，引發衰老。在臨床方面膠原交聯和動脈硬化、微血管病變有親密關系。3、自由基學說自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功效基團，普遍存在于生物系統。其種類多、數量大，是活性極高的過渡態中間產物。如O2ˉ??、OH?和各類活性氧中間產物（reactiveoxygenmetaboliteROM），正常細胞內存在去除自由基的防御系統，涉及酶系統和非酶系統。前者如：超氧化物歧化酶(SOD)，過氧化氫酶(CAT)，谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)，非酶系統有維生素E，醌類物質等電子受體。自由基的化學性質活潑，可攻擊生物體內的DNA、蛋白質和脂類等大分子物質，造成損傷，如DNA的斷裂、交聯、堿基羥基化。蛋白質的變性而失活，膜脂中不飽和脂肪酸的氧化而流動性減少。實驗表明DNA中OH8dG隨著年紀的增加而增加。OH8dG完全失去堿基配對特異性，不僅OH8dG被錯讀，與之相鄰的胞嘧啶也被錯誤復制。大量實驗證明實，超氧化物岐化酶與抗氧化酶的活性升高能延緩機體的衰老。Sohal等人(1994、1995)，將超氧化物岐化酶與過氧化氫酶基因導入果蠅，使轉基因株比野生型這兩種酶基因多一種拷貝，成果轉基因株中酶活性明顯升高,平均年紀和最高壽限有所延長。4、體細胞突變學說認為誘發和自發突變積累和功效基因的喪失，減少了功效性蛋白的合成，造成細胞的衰老和死亡。如輻射能夠造成年輕的哺乳動物出現衰老的癥狀，和個體正常衰老非常相似。5、DNA損傷修復學說外源的理化因子，內源的自由基本均可造成DNA的損傷。正常機體內存在DNA的修復機制，可使損傷的DNA得到修復，但是隨著年紀的增加，這種修復能力下降，造成DNA的錯誤累積，最后細胞衰老死亡。DNA的修復并不均一，轉錄活躍基因被優先修復，而在同一基因中轉錄區被優先修復，而徹底的修復僅發生在細胞分裂的DNA復制時期，這就是干細胞能永保青春的因素。6、生物分子自然交聯學說：該學說在論證生物體衰老的分子機制時指出：生物體是一種不穩定的化學體系，屬于耗散構造。體系中多個生物分子含有大量的活潑基團，它們必然互相作用發生化學反映使生物分子緩慢交聯以趨向化學活性的穩定。隨著時間的推移，交聯程度不停增加，生物分子的活潑基團不停消耗減少，原有的分子構造逐步變化，這些變化的積累會使生物組織逐步出現衰老現象。生物分子或基因的這些變化首先會體現出不同活性甚至作用徹底變化的基因產物，另首先還會干擾ＲＮＡ聚合酶的識別結合，從而影響轉錄活性，體現出基因的轉錄活性有次序地逐步喪失，促使細胞、組織發生進行性和規律性的表型變化乃至衰老死亡。生物分子自然交聯說論證生物衰老的分子機制的基本論點可歸納以下：其一，多個生物分子不是一成不變的，而是隨著時間推移按一定自然模式發生進行性自然交聯。其二，進行性自然交聯使生物分子緩慢聯結，分子間鍵能不停增加，逐步高分子化，溶解度和膨潤能力逐步減少和喪失，其表型特性是細胞和組織出現老態。其三，進行性自然交聯造成基因的有序失活，使細胞按特定模式生長分化，使生物體體現出程序化和模式化生長、發育、衰老以至死亡的動態變化歷程。遺傳論學派認為衰老是遺傳決定的自然演進過程，一切細胞都有內在的預定程序決定其壽命，而細胞壽命又決定種屬壽命的差別，而外部因素只能使細胞壽命在限定范疇內變動。1、細胞有限分裂學說L.Hayflick(1961)報道，人的纖維細胞在體外培養時增殖次數是有限的。后來許多實驗證明，正常的動物細胞無論是在體內生長還是在體外培養，其分裂次數總存在一種“極極值”。此值被稱為“Hayflick”極限，亦稱最大分裂次數。如人胚成纖維細胞在體外培養時只能增殖60~70代。現在普遍認為細胞增殖次數與端粒DNA長度有關。Harley等1991發現體細胞染色體的端粒DNA會隨細胞分裂次數增加而不停縮短。DNA復制一次端粒就縮短一段，當縮短到一定程度至Hayflick點時，細胞停止復制，而走向衰亡。資料表明人的成纖維細胞端粒每年縮短14~18bp，可見染色體的端粒有細胞分裂計數器的功效，能記憶細胞分裂的次數。端粒的長度還與端聚酶的活性有關，端聚酶是一種反轉錄酶，能以本身的RNA為模板合成端粒DNA，在精原細胞和腫瘤細胞（如Hela細胞）中有較高的端聚酶活性，而正常體細胞中端聚酶的活性很低，呈克制狀態。2、重復基因失活學說真核生物基因組DNA重復序列不僅增加基因信息量，并且也是使基因信息免遭機遇性分子損害的一種方式。重要基因的選擇性重復是基因組的保護性機制，也可能是決定細胞衰老速度的一種因素，重復基因的一種拷貝受損或選擇關閉后，其它拷貝被激活，直到最后一份拷貝用完，細胞因缺少某種重要產物而衰亡。實驗證明小鼠肝細胞重復基因的轉錄敏捷度隨年紀而逐步減少。哺乳動物rRNA基因數隨年紀而減少。3、衰老基因學說統計學資料表明，兒女的壽命與雙親的壽命有關，多個動物都有相稱恒定的平均壽命和最高壽命，成人早衰癥病人平均39歲時出現衰老，47歲生命結束，嬰幼兒早衰癥的小孩在1歲時出現明顯的衰老，12~18歲即過早夭折。由此來看物種的壽命重要取決于遺傳物質，DNA鏈上可能存在某些“長壽基因”或“衰老基因”來決定個體的壽限。研究表明當細胞衰老時，某些衰老有關基因（SAG）體現特別活躍，其體現水平大大高于年輕細胞，已在人1號染色體、4號染色體及ⅹ染色體上發現SA