分子遺傳學(xué) 第八章 動(dòng)物發(fā)育的分子生物學(xué)-SWK

1、1分子遺傳學(xué)分子遺傳學(xué) Molecular Genetics 第第8 8章章 動(dòng)物發(fā)育的分子生物學(xué)動(dòng)物發(fā)育的分子生物學(xué)1第第8 8章章 動(dòng)物發(fā)育的分子生物學(xué)動(dòng)物發(fā)育的分子生物學(xué) 8.1 8.1 發(fā)育分化理論發(fā)育分化理論8.2 8.2 胚胎胚胎極性與背腹的決定極性與背腹的決定卵卵皮層的皮層的 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)與發(fā)育的啟動(dòng)與發(fā)育的啟動(dòng)8.3 8.3 器官組織的分化器官組織的分化誘導(dǎo)誘導(dǎo)的分子機(jī)制的分子機(jī)制8.4 8.4 形態(tài)發(fā)生的分子機(jī)制形態(tài)發(fā)生的分子機(jī)制 8.5 8.5 細(xì)胞分化與細(xì)胞分化與細(xì)胞細(xì)胞全能性全能性 8.6 8.6 細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡與與細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老總論 發(fā)育生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容開(kāi)始以基因組為

2、對(duì)象,研究各種生物基因組在發(fā)育的不同時(shí)空中的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò),以揭示基因組的DNA序列如何利用輸入與輸出信息來(lái)完成對(duì)發(fā)育過(guò)程的調(diào)控。 發(fā)育過(guò)程是生物進(jìn)行遺傳、變異的全過(guò)程,是遺傳、進(jìn)化、癌變、衰老等生物學(xué)過(guò)程的交叉點(diǎn)。胚胎發(fā)育： 原生生物(protozoan)與后生生物（metazoan）的生命周期都肇始于單細(xì)胞，所不同的是原生生物終生維持單細(xì)胞狀態(tài)，而后生生物則經(jīng)歷一個(gè)由單細(xì)胞到多細(xì)胞，最終成為成熟生物個(gè)體的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程稱為發(fā)育（development）。細(xì)胞分化：在個(gè)體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細(xì)胞類群的過(guò)程稱為細(xì)胞分化（cel

3、l differentiation）。（翟中和、王喜忠和丁明孝，細(xì)胞生物學(xué)） 8.1.1 Driesch-Morgan分化理論 Driesch-Morgan認(rèn)為,在胚胎早期的卵裂階段核基因是被抑制的,以后它們將會(huì)被激活。并指導(dǎo)特定蛋白質(zhì)的合成。基因在發(fā)育的特定階段及特定的區(qū)域中被激活,形態(tài)發(fā)生的變化可因特殊基因的激活而引起。因此Driesch-Morgan的這種理論可以說(shuō)是一種由全面抑制到分別激活的學(xué)說(shuō)。8.18.1發(fā)育發(fā)育分化理論分化理論 8.1.2 Caplan-Ordahl分化理論 Caplan-Ordahl分化理論認(rèn)為:發(fā)育過(guò)程是發(fā)育全能向發(fā)育潛能縮減的過(guò)程,這可能是以前有活性的基因逐

4、漸被抑制的結(jié)果,而不是基因被選擇性激活的結(jié)果。也就是說(shuō),在胚胎早期全部基因都是有活性的或者是能夠轉(zhuǎn)錄的,發(fā)育時(shí)的活動(dòng)會(huì)使其中一些基因受到選擇性的不可逆抑制,另一些基因穩(wěn)定在非抑制狀態(tài)成為對(duì)新建表型特異的基因。 上述截然相反的兩種理論的主要區(qū)別是:Driesch-Morgan理論認(rèn)為,在發(fā)育過(guò)程中基因是由全面抑制走向分別激活;而Caplan-Ordhal理論認(rèn)為,在發(fā)育過(guò)程中基因是由全面激活走向分別抑制。 8.1.3 基因群程序活動(dòng)模型 該模型是1984年李振剛、吳秋英提出的:認(rèn)為在染色體上存在著按不同發(fā)育時(shí)期進(jìn)行活動(dòng)的基因群,發(fā)育就是不同基因群的程序性活動(dòng),每一個(gè)基因群活動(dòng)的結(jié)果是自身陷于抑制

5、并激活下一個(gè)基因群。 該模型的要點(diǎn)如下: 1)染色體不僅是基因的載體,更重要的是,它是基因活動(dòng)的程序控制器:在染色體上存在著按不同發(fā)育時(shí)期進(jìn)行活動(dòng)的基因群。 2)染色體基因群的程序活動(dòng)使發(fā)育循序進(jìn)行:各個(gè)基因群之間既因激活-抑制機(jī)制而互相聯(lián)系,又有一定的獨(dú)立性。 3)基因群的程序活動(dòng)可能有賴于激素及重復(fù)序列的相互作用:激素是在一定發(fā)育階段出現(xiàn)的活性蛋白質(zhì),能同時(shí)誘導(dǎo)許多基因的活動(dòng)。重復(fù)序列在真核細(xì)胞中與基因的相間分布,普遍地認(rèn)為它在基因表達(dá)中有重要作用。 胚胎的前后端已由卵的動(dòng)、植物極所決定。卵的外層是一層富含肌動(dòng)蛋白(actin-rich)的、結(jié)構(gòu)致密的皮層(cortex)。在卵受精后大約1

6、小時(shí)后,皮層突然逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30,這是一個(gè)發(fā)育啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)。轉(zhuǎn)動(dòng)后動(dòng)物極細(xì)胞質(zhì)中的色素顆粒層與植物極皮層的一部分交叉而出現(xiàn)一個(gè)灰色新月區(qū)(gray crescent)。這樣,不僅決定了胚胎的背腹軸,導(dǎo)致了背腹不對(duì)稱性(dorsal-ventral asymmetry),而且啟動(dòng)了卵裂(cleavage)。8. 2 8. 2 胚胎極性與背腹的決定胚胎極性與背腹的決定卵皮層的卵皮層的旋轉(zhuǎn)與發(fā)育的啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)與發(fā)育的啟動(dòng) 在卵裂完成后,灰色新月區(qū)內(nèi)陷,形成背唇( dorsal lip),進(jìn)一步啟動(dòng)了細(xì)胞的一系列運(yùn)動(dòng),而導(dǎo)致了三個(gè)胚層的產(chǎn)生以及器官、組織的分化。該灰色新月區(qū)與精子進(jìn)入卵的位點(diǎn)遙遙相對(duì),前者粗略

7、地相當(dāng)于未來(lái)胚胎的背部,后者則相應(yīng)于腹部。由此可見(jiàn),卵皮層的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)包含著啟動(dòng)發(fā)育的極其重要的信息。早期胚胎發(fā)育過(guò)程包括受精、卵裂和胚層分化,是發(fā)育的關(guān)鍵的階段,如哺乳類的早期發(fā)育過(guò)程。胚胎發(fā)育胚胎發(fā)育過(guò)程過(guò)程動(dòng)物極位置：顏色：作用：，卵黃少，比重小上端深吸光熱，提供溫度條件植物極位置：顏色：作用：，卵黃多，比重大下端淺為發(fā)育供養(yǎng)受精卵1. 動(dòng)物極2. 植物極蛙受精卵的特點(diǎn)：動(dòng)物半球：卵黃少、比重小、顏色深 植物半球：卵黃多、比重大、顏色淺 胚胎發(fā)育的基本過(guò)程： 1.生殖細(xì)胞的發(fā)生 2.受精 3.卵裂 4.囊胚的形成 5.原腸胚的形成 6.中胚層及體腔的形成 7.胚層分化8. 3 8. 3 器

8、官組織的分化器官組織的分化誘導(dǎo)的分子機(jī)制誘導(dǎo)的分子機(jī)制 2. 受精作用 指精子和卵的核融合形成二倍體合子（受指精子和卵的核融合形成二倍體合子（受精卵），并激活卵細(xì)胞進(jìn)入胚胎發(fā)育過(guò)程。精卵），并激活卵細(xì)胞進(jìn)入胚胎發(fā)育過(guò)程。包括頂體反應(yīng)和皮層反應(yīng)包括頂體反應(yīng)和皮層反應(yīng) 頂體反應(yīng)：精子逼近卵細(xì)胞時(shí)，精子頂體頂體反應(yīng)：精子逼近卵細(xì)胞時(shí)，精子頂體泡中水解酶的釋放泡中水解酶的釋放 皮層反應(yīng)：指位于卵細(xì)胞質(zhì)中的皮質(zhì)顆粒皮層反應(yīng)：指位于卵細(xì)胞質(zhì)中的皮質(zhì)顆粒體的酶，通過(guò)胞吐作用進(jìn)入透明帶過(guò)程。體的酶，通過(guò)胞吐作用進(jìn)入透明帶過(guò)程。在酶的作用下，精子穿透保護(hù)卵細(xì)胞表層中的冠狀區(qū)域和透明的區(qū)域，接下來(lái)在酶的作用下，精

9、子穿透保護(hù)卵細(xì)胞表層中的冠狀區(qū)域和透明的區(qū)域，接下來(lái)兩個(gè)細(xì)胞膜相結(jié)合，雄性兩個(gè)細(xì)胞膜相結(jié)合，雄性DNA進(jìn)入卵子進(jìn)入卵子 3 卵裂 定義：指一旦受精作用完成，受精卵就很定義：指一旦受精作用完成，受精卵就很快進(jìn)行細(xì)胞分裂（有絲分裂）?？爝M(jìn)行細(xì)胞分裂（有絲分裂）。 全裂全裂 不全裂不全裂4 原腸胚形成 形成方式有三種：內(nèi)陷形成方式有三種：內(nèi)陷 內(nèi)轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn) 外包加內(nèi)陷外包加內(nèi)陷 3個(gè)胚層，個(gè)胚層，4大組織類型：上皮組織大組織類型：上皮組織 結(jié)締組織結(jié)締組織 肌肉組織肌肉組織 神經(jīng)組織神經(jīng)組織外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚；內(nèi)胚層形成呼吸外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚；內(nèi)胚層形成呼吸系統(tǒng)和消化管；中胚層形成結(jié)締組織、

10、血細(xì)胞、系統(tǒng)和消化管；中胚層形成結(jié)締組織、血細(xì)胞、心臟、泌尿系統(tǒng)以及大部分內(nèi)臟器官等。心臟、泌尿系統(tǒng)以及大部分內(nèi)臟器官等。5 脊索動(dòng)物神經(jīng)胚形成 脊索和背神經(jīng)管形成脊索和背神經(jīng)管形成 背部中間的中胚層形成脊索背部中間的中胚層形成脊索 背部外胚層變厚形成神經(jīng)板，神經(jīng)板細(xì)胞背部外胚層變厚形成神經(jīng)板，神經(jīng)板細(xì)胞凹陷形成神經(jīng)溝；神經(jīng)溝兩側(cè)細(xì)胞融合形凹陷形成神經(jīng)溝；神經(jīng)溝兩側(cè)細(xì)胞融合形成中空的神經(jīng)管，發(fā)育成中樞神經(jīng)系統(tǒng)。成中空的神經(jīng)管，發(fā)育成中樞神經(jīng)系統(tǒng)。 胚層的分化胚層的分化 發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞分化和由此而來(lái)的組織構(gòu)建、器官形成，是生命科學(xué)中最復(fù)雜，也最引人入勝的現(xiàn)象之一。 細(xì)胞分化的個(gè)性：任何一種細(xì)胞

11、的分化、任何組織的形成以及每個(gè)器官的構(gòu)建，都是一系列復(fù)雜信號(hào)聯(lián)合作用的結(jié)果，都有其本身的特性特定的局部環(huán)境、特定的一組誘導(dǎo)者和特定的信號(hào)途徑。 細(xì)胞分化的共性：在任何胚胎，尤其是脊椎動(dòng)物胚胎細(xì)胞的分化過(guò)程中，都可以見(jiàn)到FGF、Wnt、TGF、RA和Shh等信號(hào)途徑，它們按照極其相似的方式調(diào)控發(fā)育過(guò)程。Wnt信號(hào)途徑 BMP信號(hào)途徑 RA信號(hào)途徑 Shh信號(hào)途徑胚層形成中的細(xì)胞分化及信號(hào)分子胚胎發(fā)育過(guò)程中決定細(xì)胞分化的主要信號(hào)分子： FGF、TGF-（BMP）、Wnt、RA、Shh 8.4 形態(tài)發(fā)生的分子機(jī)制 動(dòng)物形態(tài)發(fā)生( morphogenesis)主要是體節(jié)(body segment)的加

12、工以及體型(body pattern)的形成。 在胚胎發(fā)育中與動(dòng)物體節(jié)-體型的決定有關(guān) 的基因有兩類：體節(jié)基因。這類基因決定體節(jié)的數(shù)目和極性。H基因。這類基因 的作用是決定體節(jié)發(fā)生的順序、部位,它們的表達(dá)在發(fā)育中是自發(fā)進(jìn)行的,是自主性的調(diào)控基因。8.5 細(xì)胞分化與細(xì)胞全能性 細(xì)胞分化定義細(xì)胞分化定義(cell differentiation)(cell differentiation)：在個(gè)體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)在個(gè)體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生各不相同的細(xì)胞類群成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生各不相同的細(xì)

13、胞類群的過(guò)程。的過(guò)程。 奢侈基因：組織特異性基因，與分化細(xì)胞奢侈基因：組織特異性基因，與分化細(xì)胞特殊性狀有關(guān)，如角蛋白基因等特殊性狀有關(guān)，如角蛋白基因等 管家基因：與分化細(xì)胞種類無(wú)關(guān)的基因，管家基因：與分化細(xì)胞種類無(wú)關(guān)的基因，它在任何細(xì)胞中都表達(dá)，是維持細(xì)胞基本它在任何細(xì)胞中都表達(dá)，是維持細(xì)胞基本功能的必需基因，如組蛋白基因等功能的必需基因，如組蛋白基因等細(xì)胞的全能性 細(xì)胞全能性定義細(xì)胞全能性定義：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整生物個(gè)體的潛在能力和特性。具有產(chǎn)生完整生物個(gè)體的潛在能力和特性。 植物體細(xì)胞全能性植物體細(xì)胞全能性 1958年，斯圖爾德，胡蘿卜韌皮部細(xì)胞年，斯

14、圖爾德，胡蘿卜韌皮部細(xì)胞 動(dòng)物的核移植動(dòng)物的核移植 1952年，年，Briggs和和King 蛙蛙 1964年，年，Gurdon 非洲爪蟾非洲爪蟾 哺乳動(dòng)物克隆繁殖哺乳動(dòng)物克隆繁殖動(dòng)物的干細(xì)胞 干細(xì)胞（干細(xì)胞（Stem cell）：指在理論上具有）：指在理論上具有“無(wú)無(wú)限限”自我更新能力和多方向分化潛能的一自我更新能力和多方向分化潛能的一類細(xì)胞。類細(xì)胞。 干細(xì)胞干細(xì)胞祖細(xì)胞祖細(xì)胞前體細(xì)胞前體細(xì)胞不再分化的終不再分化的終末細(xì)胞末細(xì)胞 祖細(xì)胞（祖細(xì)胞（progenitor cell）：指在發(fā)育和分）：指在發(fā)育和分化中已喪失了自我更新能力，但仍保留多化中已喪失了自我更新能力，但仍保留多細(xì)胞譜系分化潛

15、能的一群細(xì)胞。細(xì)胞譜系分化潛能的一群細(xì)胞。獲得干細(xì)胞的途徑 從早期胚胎中獲得從早期胚胎中獲得 試管嬰兒試管嬰兒 從早期流產(chǎn)胎兒中獲得從早期流產(chǎn)胎兒中獲得 胚胎生殖干細(xì)胞胚胎生殖干細(xì)胞 從克隆胚胎中獲得從克隆胚胎中獲得 體細(xì)胞移植技術(shù)：體細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)體細(xì)胞移植技術(shù)：體細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞胞 從成體組織中獲得成體干細(xì)胞從成體組織中獲得成體干細(xì)胞 英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)Karim Nayernia教授在德國(guó)哥廷根大學(xué)和合作伙伴，首次成功地用胚胎干細(xì)胞制造的人造精子培育出了生命。研究中有50個(gè)發(fā)育成兩個(gè)細(xì)胞的胚胎，其中只有7個(gè)發(fā)育成胚胎，6只小鼠存活5個(gè)月。研究結(jié)果發(fā)表在最新的Developmen

16、tal Cell雜志上。該研究為將來(lái)解決男性不育癥提供了一種思路。 人類干細(xì)胞系建立 1981年，英國(guó)科學(xué)家年，英國(guó)科學(xué)家Evans等人在世界上首等人在世界上首次建立了次建立了ES（胚胎肝細(xì)胞）系。（胚胎肝細(xì)胞）系。 1998年，美國(guó)威斯康星大學(xué)的年，美國(guó)威斯康星大學(xué)的Thomson建立建立了人類的了人類的ES細(xì)胞系細(xì)胞系 1998年，美國(guó)霍普金斯大學(xué)年，美國(guó)霍普金斯大學(xué)Gearhant等人等人建立了建立了EG細(xì)胞系（胚胎生殖干細(xì)胞系）細(xì)胞系（胚胎生殖干細(xì)胞系）干細(xì)胞分類 根據(jù)發(fā)生來(lái)源不同分根據(jù)發(fā)生來(lái)源不同分2大類：大類： 胚胎干細(xì)胞：來(lái)自于胚胎的細(xì)胞，具有發(fā)胚胎干細(xì)胞：來(lái)自于胚胎的細(xì)胞，具有

17、發(fā)育全能性，育全能性，1、2、3途徑獲得的途徑獲得的ES和和EG細(xì)胞，細(xì)胞，受精卵受精卵 成體干細(xì)胞：存在于某種已分化組織中的成體干細(xì)胞：存在于某種已分化組織中的未分化細(xì)胞，它們?nèi)匀痪哂凶晕腋潞头治捶只?xì)胞，它們?nèi)匀痪哂凶晕腋潞头只纬稍摻M織多種類型細(xì)胞的能力。如：化形成該組織多種類型細(xì)胞的能力。如：造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、皮膚表皮干細(xì)造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、皮膚表皮干細(xì)胞等胞等根據(jù)分化潛能不同分為4類 全能干細(xì)胞：它們具有自我更新能力并具全能干細(xì)胞：它們具有自我更新能力并具有分化產(chǎn)生生物體任何細(xì)胞類型，甚至形有分化產(chǎn)生生物體任何細(xì)胞類型，甚至形成完整個(gè)體的潛能。成完整個(gè)體的潛能。 ES細(xì)

18、胞和受精卵細(xì)胞和受精卵 多組織潛能干細(xì)胞：分化潛能受到一定限多組織潛能干細(xì)胞：分化潛能受到一定限制，已失去了全能性，不再具有形成完整制，已失去了全能性，不再具有形成完整個(gè)體能力的干細(xì)胞，但它仍然具有產(chǎn)生多個(gè)體能力的干細(xì)胞，但它仍然具有產(chǎn)生多種組織的細(xì)胞類型能力。如間充質(zhì)干細(xì)胞種組織的細(xì)胞類型能力。如間充質(zhì)干細(xì)胞 多細(xì)胞潛能干細(xì)胞：具有分化產(chǎn)生某一組多細(xì)胞潛能干細(xì)胞：具有分化產(chǎn)生某一組織多種細(xì)胞類型，但也喪失了全能性的干織多種細(xì)胞類型，但也喪失了全能性的干細(xì)胞。細(xì)胞。 如：神經(jīng)干細(xì)胞等如：神經(jīng)干細(xì)胞等 單能干細(xì)胞：存在于組織器官中，具有穩(wěn)單能干細(xì)胞：存在于組織器官中，具有穩(wěn)定自我更新能力，只具有

19、單一細(xì)胞類型分定自我更新能力，只具有單一細(xì)胞類型分化的細(xì)胞?；募?xì)胞。 如：肌肉組織中的衛(wèi)星細(xì)胞如：肌肉組織中的衛(wèi)星細(xì)胞干細(xì)胞的應(yīng)用 細(xì)胞或組織移植細(xì)胞或組織移植 造血干細(xì)胞移植：造血干細(xì)胞來(lái)自骨髓或造血干細(xì)胞移植：造血干細(xì)胞來(lái)自骨髓或新生兒臍帶血新生兒臍帶血 神經(jīng)干細(xì)胞移植：帕金森綜合癥神經(jīng)干細(xì)胞移植：帕金森綜合癥 定向分化干細(xì)胞移植定向分化干細(xì)胞移植 治療所有組織壞死性或退行性疾病治療所有組織壞死性或退行性疾病其他應(yīng)用8.6 細(xì)胞凋亡與細(xì)胞衰老 細(xì)胞凋亡定義：是細(xì)胞凋亡定義：是指指一種主動(dòng)的、由基因一種主動(dòng)的、由基因決定的細(xì)胞自我破壞的過(guò)程。也稱細(xì)胞程決定的細(xì)胞自我破壞的過(guò)程。也稱細(xì)胞程序

20、性死亡。序性死亡。 誘導(dǎo)因素：誘導(dǎo)因素： 物理因子：射線及溫度刺激等物理因子：射線及溫度刺激等 化學(xué)及生物因子：活性氧基團(tuán)和分子、鈣化學(xué)及生物因子：活性氧基團(tuán)和分子、鈣離子載體、細(xì)胞毒素、環(huán)己亞胺、腫瘤壞離子載體、細(xì)胞毒素、環(huán)己亞胺、腫瘤壞死因子、某些病毒死因子、某些病毒 Sydney Brenner Robert Horvitz John Sulston 20022002年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)細(xì)胞凋亡特征 1.核固縮核固縮(nuclear condensation )：核仁裂解，：核仁裂解，染色質(zhì)濃縮成半月形染色質(zhì)濃縮成半月形, 附著于核膜周邊。附著于核膜周邊。 2.生

21、物膜空泡化（生物膜空泡化（blebbing )， 細(xì)胞骨架細(xì)胞骨架逐漸斷裂，細(xì)胞體積縮小。逐漸斷裂，細(xì)胞體積縮小。 3.內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶活化，內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶活化，DNA被降解被降解為（為（180-200bp）n片段片段- DNA Ladder 4.凋亡小體形成凋亡小體形成 胞膜皺縮內(nèi)陷，分割包裹胞質(zhì)，內(nèi)含胞膜皺縮內(nèi)陷，分割包裹胞質(zhì)，內(nèi)含DNA物質(zhì)及細(xì)胞器，形成泡狀小體稱為物質(zhì)及細(xì)胞器，形成泡狀小體稱為凋亡小體（凋亡小體（apoptotic body）. 與細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因 死亡基因：促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因。死亡基因：促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因。 如：線蟲(chóng)的如：線蟲(chóng)的ced-3、ced-4 哺乳動(dòng)物的哺

22、乳動(dòng)物的ICE基因家族基因家族 機(jī)制：機(jī)制：ICE基因產(chǎn)物降解聚腺苷三磷酸核糖聚合酶引起基因產(chǎn)物降解聚腺苷三磷酸核糖聚合酶引起DNA修復(fù)的抑制以及核酸內(nèi)切酶活性的增加，造成染修復(fù)的抑制以及核酸內(nèi)切酶活性的增加，造成染色質(zhì)斷裂，從而使細(xì)胞發(fā)生凋亡。色質(zhì)斷裂，從而使細(xì)胞發(fā)生凋亡。 生存基因：存活基因或死亡抑制基因生存基因：存活基因或死亡抑制基因 如：線蟲(chóng)的如：線蟲(chóng)的ced-3、ced-4 哺乳動(dòng)物的哺乳動(dòng)物的ICE基因家族基因家族 腫瘤抑制基因腫瘤抑制基因 如：如：p53細(xì)胞凋亡的分子細(xì)胞凋亡的分子機(jī)理：秀麗機(jī)理：秀麗隱桿線蟲(chóng)隱桿線蟲(chóng)1031個(gè)細(xì)胞個(gè)細(xì)胞 ，131個(gè)細(xì)胞凋亡。個(gè)細(xì)胞凋亡。 找到一系

23、列與找到一系列與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因 ced-3、ced-4基因突變或缺失，使凋亡基因突變或缺失，使凋亡受阻受阻,有多余細(xì)胞有多余細(xì)胞存在誘發(fā)存在誘發(fā)、啟動(dòng)、啟動(dòng)凋亡凋亡功功能不足導(dǎo)致胚胎因細(xì)胞過(guò)度凋亡而死亡。能不足導(dǎo)致胚胎因細(xì)胞過(guò)度凋亡而死亡。 移入移入 ced-9 ced-9 使凋亡受阻使凋亡受阻 失去失去 ced-9 ced-9 使細(xì)胞凋亡使細(xì)胞凋亡細(xì)胞衰老 生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能隨年齡增加而生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能隨年齡增加而顯現(xiàn)出的不可逆的衰退現(xiàn)象，這種衰退增顯現(xiàn)出的不可逆的衰退現(xiàn)象，這種衰退增加了有機(jī)體對(duì)疾病和死亡的易感性，這種加了有機(jī)體對(duì)疾病和死亡的易感性，這種

24、現(xiàn)象稱為衰老現(xiàn)象稱為衰老 HayflickHayflick界限界限lHayflick的一些經(jīng)典的一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞來(lái)自胎兒來(lái)自胎兒 可傳代可傳代 50 50 次次 （與供體年齡有關(guān)）（與供體年齡有關(guān)） 來(lái)自成人來(lái)自成人 可傳代可傳代 20 20 次次來(lái)自小鼠來(lái)自小鼠 可傳代可傳代 141428 28 次次 （與供體物種（與供體物種來(lái)自烏龜來(lái)自烏龜 可傳代可傳代 9090125 125 次次 特性有關(guān)）特性有關(guān)）l 物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著確定的相互關(guān)系物種物種 成纖維細(xì)胞傳代數(shù)成纖維細(xì)胞傳代數(shù) 個(gè)體最長(zhǎng)壽命（年）個(gè)體最長(zhǎng)壽命（年） 龜龜 9090125

25、 175125 175（？）（？） 水貂水貂 303034 1034 10 雞雞 151535 3035 30小鼠小鼠 141428 3.528 3.5人胚胎人胚胎 404060 11060 110出生至出生至1515歲歲 202040 40 1515歲以上歲以上 101030 30 早老病患者早老病患者 2 210 1010 102020 早衰癥是人體衰老中的一種病癥一名男子從一名男子從 36 歲到歲到 75 歲歲味覺(jué)喪失味覺(jué)喪失 64腎小球減少腎小球減少 44腎小球過(guò)濾率減少腎小球過(guò)濾率減少 31脊神經(jīng)元減少脊神經(jīng)元減少 37神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢 10腦供血量減少腦供血量減少

26、20肺活量減少肺活量減少 44高等動(dòng)物體內(nèi)存在了高等動(dòng)物體內(nèi)存在了3種不同類型的細(xì)胞。種不同類型的細(xì)胞。 第第1類細(xì)胞的壽命接近于動(dòng)物的整體壽命，如神經(jīng)元類細(xì)胞的壽命接近于動(dòng)物的整體壽命，如神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞等。在胚胎發(fā)育終了時(shí)，這些細(xì)胞不再和肌肉細(xì)胞等。在胚胎發(fā)育終了時(shí)，這些細(xì)胞不再增加數(shù)量。它們隨著個(gè)體衰老而衰老，或者由于這增加數(shù)量。它們隨著個(gè)體衰老而衰老，或者由于這些細(xì)胞的衰老、死亡引起個(gè)體死亡些細(xì)胞的衰老、死亡引起個(gè)體死亡第第2 2類是緩慢更新的細(xì)胞，它們的壽命短于動(dòng)物的類是緩慢更新的細(xì)胞，它們的壽命短于動(dòng)物的平均壽命，如肝細(xì)胞，胃壁細(xì)胞等。平均壽命，如肝細(xì)胞，胃壁細(xì)胞等。第第3 3類是

27、快速更新的細(xì)胞。機(jī)體可以不斷有大量第類是快速更新的細(xì)胞。機(jī)體可以不斷有大量第3 3類的細(xì)胞衰亡，但這一般不影響其生存。類的細(xì)胞衰亡，但這一般不影響其生存。細(xì)胞衰老的分子機(jī)制細(xì)胞衰老的分子機(jī)制（一）（一）自由基學(xué)說(shuō)自由基學(xué)說(shuō)l所謂自由基指那些帶有奇數(shù)電子數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，即它所謂自由基指那些帶有奇數(shù)電子數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，即它們都帶有未配對(duì)的自由電子，這些自由電子導(dǎo)致了這們都帶有未配對(duì)的自由電子，這些自由電子導(dǎo)致了這些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。自由基在細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)生是有多些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。自由基在細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)生是有多種原因的，如生物氧化、輻射、受污染物的侵害以及種原因的，如生物氧化、輻射、受污染物的侵害以及細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)等過(guò)程中都會(huì)釋放自由基。細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)等過(guò)程中都會(huì)釋放自由基。l自由基一旦生成，它們就能不斷擴(kuò)增，發(fā)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)。自由基一旦生成，它們就能不斷擴(kuò)增，發(fā)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)。 l對(duì)磷脂的氧化和對(duì)對(duì)磷脂的氧化和對(duì)DNA造成損傷可能是主要的造成