高二生物競賽課件【備課精講精研+能力拓展提升】細胞衰老與細胞程序性死亡

細胞衰老與細胞程序性死亡本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡一、細胞衰老的概念衰老具有多層含義，即個體衰老可以具體表現(xiàn)為整體衰老，細胞衰老，細胞器衰老，生物大分子衰老等不同層次，而個體的衰老在某種程度上可以認為與細胞衰老有關(guān)，但非等同個體衰老:隨著年齡的增加，機體功能呈現(xiàn)退行性變化，并伴隨著生殖能力下降和死亡率上升的現(xiàn)象細胞衰老：一般的含義是復(fù)制衰老(replicativesenescence，RS)，指除了生殖干細胞外，絕大多數(shù)正常細胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止生長，細胞形態(tài)和生理代謝活動發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象細胞衰老與G0期的細胞靜止?fàn)顟B(tài)不同：后者在特定生理條件下可以返回細胞周期繼續(xù)增殖，而衰老細胞是不可逆地處于增殖停滯狀態(tài)細胞是否具有無限增殖能力問題的認識過程1891年，德國生物學(xué)家AugustWeismann提出“有機體終究會死亡”，因為組織不可能永遠能夠自我更新，而細胞憑借分裂來增加數(shù)量的能力也是有限的“Deathtakesplacebecauseaworn-outtissuecannotforever

renewitself,

andbecauseacapacityforincreasebymeansof

cell-divisionisnoteverlasting,

butfinite.”—A.Weismann,1891

一、細胞衰老的概念細胞是否具有無限增殖能力問題的認識過程AlexisCarrel認為：體外培養(yǎng)的細胞是能夠永生不死的，如果它停止增殖是因為培養(yǎng)條件不適宜了1912-1946培養(yǎng)的雞心臟成纖維細胞(34年)TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1912

wasawardedtoAlexisCarrel"inrecognitionof

hisworkonvascularsutureandthe

transplantationofbloodvesselsandorgans."一、細胞衰老的概念一、細胞衰老的概念1958年Hayflick等人證實人成纖維細胞的復(fù)制能力是有限的，首次提出了細胞水平上的“衰老”現(xiàn)象1974年，澳大利亞生物學(xué)家MacfarlaneBurnett在他的著作《內(nèi)在變異》中稱為“Hayflick界限”，表示細胞在進入增殖停滯狀態(tài)前的有限倍增次數(shù)NatRevMolCellBiol,2000,1(1):72-76細胞是否具有無限增殖能力問題的認識過程本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡二、細胞復(fù)制衰老的特征形態(tài)特征：衰老細胞變得大而扁平，質(zhì)膜的流動性降低細胞骨架結(jié)構(gòu)改變，細胞黏附性增強細胞內(nèi)溶酶體體積增大，內(nèi)部含有大量未分解的脂類成分如脂褐質(zhì)(lipofuscin)正常成纖維細胞衰老的成纖維細胞的不同形態(tài)學(xué)改變二、細胞復(fù)制衰老的特征分子特征細胞不可逆地停止分裂，即使添加生長因子也無濟于事若干細胞周期的負調(diào)節(jié)因子，如p21,

p16,

p53表達↑或活性↑衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶(Senescenceassociatedβ-galactosidase,SABG)活化二、細胞復(fù)制衰老的特征分子特征細胞不可逆地停止分裂，即使添加生長因子也無濟于事若干細胞周期的負調(diào)節(jié)因子，如p21,

p16,

p53表達↑或活性↑衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶(Senescenceassociatedβ-galactosidase,SABG)活化衰老細胞端粒長度明顯減少出現(xiàn)衰老相關(guān)異染色質(zhì)集中(Senescence-associated

heterochromatinfoci,

SAHF)現(xiàn)象產(chǎn)生一系列衰老特征性分泌物(Senescence-associatedsecretoryphenotype,SASP)，包括炎性因子，金屬蛋白酶等,招募免疫細胞前來吞噬衰老細胞，同時改變了周圍細胞的微環(huán)境圖15-1衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶染色區(qū)分年輕和衰老的人胚胎成纖維細胞IMR-90A.第20代的年輕細胞，細胞體積較小，極少表達衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶。B.第55代的衰老細胞，細胞體積明顯增大，表達衰老細胞特征性酸性β-半乳糖苷酶，pH6.0時有活性。二、細胞復(fù)制衰老的特征分子特征細胞不可逆地停止分裂，即使添加生長因子也無濟于事若干細胞周期的負調(diào)節(jié)因子，如p21,

p16,

p53表達↑或活性↑衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶(Senescenceassociatedβ-galactosidase,SABG)活化衰老細胞端粒長度明顯減少出現(xiàn)衰老相關(guān)異染色質(zhì)集中(Senescence-associated

heterochromatinfoci,

SAHF)現(xiàn)象產(chǎn)生一系列衰老特征性分泌物(Senescence-associatedsecretoryphenotype,SASP)，包括炎性因子，金屬蛋白酶等，招募免疫細胞前來吞噬衰老細胞，同時改變了周圍細胞的微環(huán)境本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡Hayflick精心設(shè)計的實驗三、復(fù)制衰老的機制年輕女性成纖維細胞(已分裂10次，間期可見巴氏小體)年老男性成纖維細胞(已分裂40次，間期無巴氏小體)混合培養(yǎng)（相同外部環(huán)境）年輕女性細胞倍增次數(shù)多于年老男性細胞細胞衰老的過程是由細胞自身決定的,而非環(huán)境因素Hayflick精心設(shè)計的實驗三、復(fù)制衰老的機制年輕細胞去除細胞核的原生質(zhì)體衰老的完整細胞融合“雜合”細胞仍不能增殖細胞核而不是細胞質(zhì)決定決定了細胞的分裂能力衰老細胞去除細胞核的原生質(zhì)體年輕的完整細胞融合“雜合”細胞能增殖復(fù)制性衰老與端?？s短學(xué)說三、復(fù)制衰老的機制1978年，ElizabethBlackburn發(fā)現(xiàn)四膜蟲端粒重復(fù)序列TTGGGG，哺乳動物細胞為TTAGGG→測算端粒長度1972年，蘇聯(lián)的理論生物學(xué)家AlexeyOlovnikov提出：隨著復(fù)制不斷縮短的DNA末端可能是正常細胞有限分裂的原因1998年，C.Greide獲得端?？s短導(dǎo)致細胞衰老的直接證據(jù)持續(xù)增殖的干細胞和腫瘤細胞中存在端粒酶(telomerase)，以自身RNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄出母鏈末端的端粒DNA，避免子鏈端粒序列的縮短端粒酶導(dǎo)入正常的人成纖維細胞并持續(xù)表達→細胞端粒不再縮短，復(fù)制壽命增加TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2009"forthediscoveryofhowchromosomesareprotectedbytelomeresandtheenzymetelomerase"三、復(fù)制衰老的機制卡羅爾-格雷德杰克·紹斯塔克伊麗莎白·布萊克本端粒縮短引發(fā)復(fù)制衰老與p53信號通路有關(guān)三、復(fù)制衰老的機制圖15-2細胞衰老的信號通路A.

正常年輕細胞中，CDK的活化→Rb蛋白磷酸化→轉(zhuǎn)錄因子E2F解離，活化下游基因的轉(zhuǎn)錄，細胞從G1期進入S期，細胞周期正常運行。B.

隨著細胞復(fù)制，端粒縮短→細胞內(nèi)DNA修復(fù)體系包括p53的活化→p53誘導(dǎo)p21的表達→p21使得若干CDKs

(CDK2,4,6)失去活性→阻止Rb蛋白的磷酸化→Rb不能與E2F分離→E2F處于持續(xù)失活狀態(tài)，不能正常起始G1/S轉(zhuǎn)換過程中若干關(guān)鍵因子的轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致細胞停滯在G1/S期，最終引發(fā)細胞衰老。脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老三、復(fù)制衰老的機制細胞內(nèi)超量的過氧化物，原癌基因的非正?；罨嵌肆５腄NA損傷(核DNA和線粒體DNA損傷)導(dǎo)致的細胞壽命的縮短，稱為脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老(stress-inducedprematuresenescence,SIPS)途徑：p16信號通路本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡四、細胞衰老與個體衰老個體衰老(aging)：隨著年齡的增加，機體功能呈現(xiàn)退行性變化的現(xiàn)象(生殖能力↓，死亡率↑，對一系列疾病如癌癥，糖尿病，心血管系統(tǒng)功能障礙，神經(jīng)退行性疾病的易感性↑）基因和蛋白質(zhì)水平上衰老的標(biāo)志：基因組DNA損傷在衰老個體中明顯積累；衰老個體的染色體端粒長度明顯縮短；衰老個體的DNA及組蛋白某些位點甲基化或乙酰化修飾發(fā)生改變，染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)變化，基因表達異常衰老個體細胞內(nèi)協(xié)助蛋白質(zhì)折疊的體系(分子伴侶)以及非正常折疊蛋白質(zhì)的降解體系(泛素-蛋白酶體，自噬-溶酶體)發(fā)生障礙，錯誤蛋白堆積四、細胞衰老與個體衰老個體衰老(aging)：隨著年齡的增加，機體功能呈現(xiàn)退行性變化的現(xiàn)象(生殖能力↓，死亡率↑，對一系列疾病如癌癥，糖尿病，心血管系統(tǒng)功能障礙，神經(jīng)退行性疾病的易感性↑）細胞水平上的衰老標(biāo)志：失去增殖能力和功能減退的細胞累積，不能被免疫系統(tǒng)及時清除衰老細胞分泌物造成周圍細胞及組織器官生存微環(huán)境的惡化成體干細胞因細胞衰老而減弱甚至喪失組織更新的能力細胞通信失調(diào)，尤其是涉及傳遞營養(yǎng)的信號通路線粒體功能障礙，損傷累積造成能量代謝障礙四、細胞衰老與個體衰老細胞復(fù)制衰老是導(dǎo)致個體衰老的重要因素之一，細胞增殖能力與供體年齡相關(guān)細胞復(fù)制衰老主要表現(xiàn)在各類持續(xù)分裂的組織干細胞(造血/上皮/神經(jīng)干細胞)的衰老導(dǎo)致細胞再生受阻，器官機能下降，影響各系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合組織干細胞復(fù)制衰老的原因：端粒酶活性不足以彌補細胞復(fù)制過程中的端粒縮短組織干細胞端粒酶缺失導(dǎo)致的疾?。悍卫w維化、表皮先天性角化不良、再生障礙性貧血衰老細胞產(chǎn)生的特征性內(nèi)分泌物(炎癥因子、金屬蛋白酶)影響周圍細胞的正常生理功能，損壞組織結(jié)構(gòu)，促進個體衰老表征的顯現(xiàn)終末分化細胞不存在復(fù)制衰老，但氧化損傷等因素導(dǎo)致的功能活性的逐漸下降是個體衰老的重要原因本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡多種形式的細胞死亡及其生物學(xué)意義隨機被動性死亡：物理或化學(xué)因素導(dǎo)致程序性死亡(programmedcelldeath,

PCD)：細胞具有內(nèi)在遺傳機制控制的主動性死亡方式；是維持生物體正常生長發(fā)育及生命活動的必要條件細胞死亡的分類：根據(jù)形態(tài)特征來分:凋亡；壞死；自噬根據(jù)酶學(xué)標(biāo)準(zhǔn)來分:caspase依賴的細胞死亡；caspase非依賴的細胞死亡等根據(jù)功能方面來分:程序性或意外細胞死亡，生理性或病理性細胞死亡根據(jù)免疫學(xué)特征來分:引起免疫反應(yīng)和不引起免疫應(yīng)答的細胞死亡多種形式的細胞死亡及其生物學(xué)意義隨機被動性死亡：物理或化學(xué)因素導(dǎo)致程序性死亡(programmedcelldeath,

PCD)：細胞具有內(nèi)在遺傳機制控制的主動性死亡方式；是維持生物體正常生長發(fā)育及生命活動的必要條件細胞死亡的分類：根據(jù)形態(tài)特征來分:凋亡；壞死；自噬根據(jù)酶學(xué)標(biāo)準(zhǔn)來分:caspase依賴的細胞死亡；caspase非依賴的細胞死亡等根據(jù)功能方面來分:程序性或意外細胞死亡，生理性或病理性細胞死亡根據(jù)免疫學(xué)特征來分:引起免疫反應(yīng)和不引起免疫應(yīng)答的細胞死亡本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡一、細胞凋亡細胞凋亡是受基因控制的主動的細胞生理性自殺或謀殺行為1885年，德國生物學(xué)家Flemming描述了卵巢濾泡細胞的凋亡形態(tài)特征，細胞死亡時伴隨染色質(zhì)的水解，將這種細胞死亡稱作“染色質(zhì)溶解”(chromatolysis)1965年，澳大利亞病理學(xué)家JohnKerr觀察到結(jié)扎大鼠肝門靜脈后，局部缺血導(dǎo)致肝細胞死亡，細胞的質(zhì)膜及溶酶體保持完整，細胞內(nèi)含物不會釋放到膜外，不會誘導(dǎo)機體發(fā)生炎癥反應(yīng)。1972年將這一現(xiàn)象命名為細胞凋亡(apoptosis)1986年，S.Brenner、J.Sulston、R.Horvitz以線蟲的發(fā)育為研究模式，發(fā)現(xiàn)發(fā)育過程中控制細胞凋亡的關(guān)鍵基因TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2002"fortheirdiscoveriesconcerninggeneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath"一、細胞凋亡悉尼·布雷內(nèi)羅伯特·霍維茨約翰·蘇爾斯頓細胞凋亡生理意義一、細胞凋亡（1）保證正常的胚胎發(fā)育進程、塑造個體及器官形態(tài)，形成免疫耐受細胞凋亡使得神經(jīng)細胞與靶細胞的數(shù)量相匹配發(fā)育過程中神經(jīng)細胞的數(shù)量較靶細胞多。靶細胞通過分泌存活因子來調(diào)節(jié)神經(jīng)細胞的數(shù)量。不能獲得足夠存活因子的神經(jīng)細胞發(fā)生凋亡，使得剩下的神經(jīng)細胞與靶細胞的數(shù)量相當(dāng)細胞凋亡生理意義一、細胞凋亡（1）保證正常的胚胎發(fā)育進程、塑造個體及器官形態(tài)，形成免疫耐受細胞凋亡使得神經(jīng)細胞與靶細胞的數(shù)量相匹配動物發(fā)育過程中的細胞凋亡高等哺乳類動物指（趾）間蹼的消失、顎融合、腸管腔道的形成、視網(wǎng)膜發(fā)育等過程都必須有細胞凋亡的參與動物蛻變過程中幼體器官的縮小和退化（如蝌蚪尾的消失等）也是通過細胞凋亡來實現(xiàn)的細胞凋亡生理意義一、細胞凋亡（1）保證正常的胚胎發(fā)育進程、塑造個體及器官形態(tài)，形成免疫耐受細胞凋亡使得神經(jīng)細胞與靶細胞的數(shù)量相匹配動物發(fā)育過程中的細胞凋亡胸腺細胞發(fā)育為免疫活性細胞，細胞凋亡使得對識別自身抗原的T細胞克隆進行選擇性消除細胞凋亡生理意義一、細胞凋亡（2）維持生物體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)不誘發(fā)炎癥，是”安全的”細胞死亡方式調(diào)節(jié)細胞凋亡和增殖速率維持組織器官細胞數(shù)量的穩(wěn)定以及成體細胞的自然更新凋亡過度導(dǎo)致器官功能缺失(HIV感染導(dǎo)致CD4+T細胞凋亡增加）（3）生理保護，腫瘤監(jiān)控，清除體內(nèi)受損或危險的細胞而不對周圍的細胞或組織產(chǎn)生損害（4）預(yù)防癌癥發(fā)生的重要手段惡性腫瘤中抑凋亡基因Bcl2過表達（一）細胞凋亡的過程一、細胞凋亡凋亡的起始凋亡小體的形成吞噬細胞表面的特化結(jié)構(gòu)(微絨毛)消失，細胞間連接消失，細胞膜依然完整，仍具有選擇通透性；細胞質(zhì)中，線粒體大體完整，但核糖體逐漸與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；細胞核內(nèi)染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)，沿著核膜分布（一）細胞凋亡的過程一、細胞凋亡凋亡的起始凋亡小體的形成吞噬核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細胞器如線粒體等聚集在一起，被反折的細胞質(zhì)膜包裹，形成球形的結(jié)構(gòu)，稱為調(diào)亡小體(apoptoticbody)。外觀上看，細胞表面產(chǎn)生許多泡狀或芽狀突起，隨后逐漸分隔，形成單個的調(diào)亡小體（一）細胞凋亡的過程一、細胞凋亡凋亡的起始凋亡小體的形成吞噬凋亡小體逐漸被鄰近細胞或吞噬細胞吞噬，在溶酶體內(nèi)消化分解（二）細胞凋亡的分子機制一、細胞凋亡動物分子水平上的細胞凋亡過程：接受凋亡信號凋亡相關(guān)分子的活化凋亡的執(zhí)行凋亡細胞的清除動物細胞凋亡的途徑：蛋白酶Caspases依賴性的細胞調(diào)亡不依賴于Caspases細胞調(diào)亡1、caspases及其基本類型和簡介一、細胞凋亡Caspases(Cysteineasparticacidspecificprotease)是一組存在于細胞質(zhì)中的天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白水解酶活性位點均包含半胱氨酸殘基，能夠特異地切割靶蛋白天冬氨酸殘基后的肽鍵，使靶蛋白活化或失活，而非完全降解按功能分：炎癥caspase：caspase-1,4,5,11,12，負責(zé)產(chǎn)生有活性的白介素1凋亡caspase：caspase-2,3,6,7,8,9,101、caspases及其基本類型和簡介一、細胞凋亡按凋亡過程中發(fā)揮的不同功能分：起始caspase：caspase-2,8,9,10,11，負責(zé)對效應(yīng)酶的前體進行切割，產(chǎn)生有活性的caspase效應(yīng)caspase：caspase-3,6,7，負責(zé)切割細胞核內(nèi)、細胞質(zhì)中的結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白，使其失活或活化，保證凋亡程序的正常進行1、caspases及其基本類型和簡介一、細胞凋亡2、caspases在細胞凋亡中的作用機制一、細胞凋亡

caspases通常以無活性酶原形式存在于細胞質(zhì)中，接受凋亡信號刺激后，酶原分子在特異的天冬氨酸位點被切割，產(chǎn)生的兩段多肽形成大小兩個亞基，再聚合成異二聚體，此即具有活性的酶起始caspases活化屬于同源活化，即同一種酶原分子彼此結(jié)合或與接頭蛋白結(jié)合形成復(fù)合物，在復(fù)合物中構(gòu)象改變被活化進而彼此切割產(chǎn)生有活性的異二聚體2、caspases在細胞凋亡中的作用機制一、細胞凋亡效應(yīng)caspases的活化屬于異源活化，由已活化的起始caspase切割效應(yīng)caspases酶原分子，產(chǎn)生活性的效應(yīng)caspase，再切割結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白2、caspases在細胞凋亡中的作用機制一、細胞凋亡效應(yīng)caspases切割底物，使得細胞呈現(xiàn)出凋亡的一系列形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)特征，底物可以分為被活化和失活兩大類被caspase活化的代表分子是caspases激活的DNA內(nèi)切酶(caspeseactivatedDNase,CAD)CAD一般與抑制因子ICAD結(jié)合而失活，細胞凋亡啟動→活化的caspase-3降解ICAD→CAD切割核小體間DNA，形成間隔200bp的DNA片段，電泳呈梯度條帶(細胞凋亡的標(biāo)志之一)2、caspases在細胞凋亡中的作用機制一、細胞凋亡效應(yīng)caspases切割底物，使得細胞呈現(xiàn)出凋亡的一系列形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)特征，底物可以分為被活化和失活兩大類被caspase失活的分子：聚腺苷酸二磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(PARP)PAPR識別損傷DNA，使組蛋白發(fā)生ADP-核糖基化而脫離DNA，有助于修復(fù)蛋白與DNA結(jié)合蛋白對損傷DNA進行修復(fù)，PAPR失活后細胞對DNA損傷不敏感黏著斑激酶(focaladhesionkinase,FAK)FAK參與黏著斑形成和調(diào)節(jié)，失活導(dǎo)致凋亡細胞與胞外基質(zhì)以及其他細胞解離3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡死亡受體起始的外源途徑起始于死亡配體與受體的結(jié)合死亡配體：腫瘤壞死因子家族成員，TNF,Fas配體,TRAIL受體：TNFR1,Fas,DR-4,DR-5,胞質(zhì)部分均含有死亡結(jié)構(gòu)域(deathdomain,DD)，負責(zé)招募凋亡信號通路中的信號分子3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡FADD接頭蛋白DISC死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物Fas配體與Fas結(jié)合Fas聚合，死亡結(jié)構(gòu)域招募接頭蛋白FADD和caspase-8酶原活化caspase-3死亡誘導(dǎo)復(fù)合物(DISC)caspase-8酶原自身切割活化3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡FADD接頭蛋白DISC死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物切割Bid，信號傳到線粒體，引發(fā)內(nèi)源途徑caspase-8酶原自身切割活化3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡線粒體起始的內(nèi)源途徑內(nèi)源途徑中，線粒體處于中心地位當(dāng)細胞受內(nèi)外部凋亡信號刺激時，胞內(nèi)線粒體的外膜通透性會發(fā)生改變，向細胞質(zhì)中釋放凋亡相關(guān)因子，引發(fā)細胞凋亡凋亡必需因子:caspase依賴性細胞凋亡：細胞色素c，APAF1，caspase-9caspase非依賴性細胞凋亡：凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosisinducingfactor,AIF)，

限制性內(nèi)切核酸酶G(endonucleaseG,EndoG)3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡細胞色素c釋放APAF1與細胞色素c結(jié)合后自身聚合活化caspase-3，-7凋亡復(fù)合體APAF1通過caspase募集結(jié)構(gòu)域招募caspase-9酶原3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡線粒體起始的內(nèi)源途徑Bcl2蛋白家族調(diào)控細胞膜通透性→細胞色素c釋放Bcl2蛋白家族成員多定位在線粒體外膜上，或受信號刺激后轉(zhuǎn)移到線粒體外膜上Bcl2蛋白家族按功能分3個亞家族：Bcl2亞族：抑制凋亡，Bcl2,Bcl-xL,Bcl-w,Mcl1Bax亞族：促進凋亡，Bax,Bak,BokBH3亞族：凋亡信號的感受器，促進凋亡，Bad,Bid,Bik,Puma,Noxa3、細胞凋亡信號通路一、細胞凋亡細胞接受內(nèi)源的凋亡信號，促凋亡因子Bax和Bak發(fā)生寡聚化，從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到線粒體外膜，與膜上電壓依賴性陰離子通道(VDAC)相互作用，使通道開放到足以使線粒體內(nèi)的凋亡因子如細胞色素c釋放到細胞質(zhì)中正常情況下，Bcl2與Bax/Bak形成復(fù)合體，阻礙Bax和Bak寡聚化，防止線粒體膜通道的開啟，Bid的活化可解除Bcl2對Bax/Bak的抑制，p53也能解除Bcl2對Bax/Bak的抑制凋亡細胞表面具有引發(fā)吞噬作用的信號分子，如磷脂酰絲氨酸，其細胞表面定位也是凋亡的標(biāo)志之一一、細胞凋亡4、細胞凋亡的調(diào)控大多數(shù)細胞需要獲得存活信號來維持生存，這類信號主要來自其它細胞分泌的細胞因子，包括多種有絲分裂原和生長因子細胞接受不到足夠的存活信號，就會激活自殺程序圖15-11存活因子通過調(diào)節(jié)Bcl2家族成員的活性及表達抑制細胞凋亡存活因子與受體的結(jié)合，可以通過活化蛋白激酶PKB促進Bcl2的活性，抑制細胞凋亡，也可激活NFκB等轉(zhuǎn)錄因子，啟動Bcl2亞族成員基因的轉(zhuǎn)錄，抑制細胞凋亡一、細胞凋亡4、細胞凋亡的調(diào)控1、caspase活性受到嚴格調(diào)控Caspase抑制因子(inhibitors

ofapoptosis，cIAP)：直接與caspase活性分子結(jié)合，阻抑其對底物的切割Smac(secondmitochondriaderivedactivatorofcaspase)，又稱DIABLO(directIAPbindingproteinwithlowpI)蛋白：含有IAP結(jié)合結(jié)構(gòu)域，從線粒體膜間隙釋放出來后能與cIAP結(jié)合，釋放出被封閉caspases絲氨酸蛋白酶Htra2/Omi：接受凋亡信號后從線粒體釋放出來，通過切割cIAP解除其抑制調(diào)亡的作用一、細胞凋亡5、細胞凋亡的檢測方法（1）

形態(tài)學(xué)觀察——染色法臺盼藍；DAPI染色法等DAPI染色顯示凋亡細胞的染色質(zhì)凝集A.正常細胞核B.凋亡細胞核一、細胞凋亡5、細胞凋亡的檢測方法（2）DNA電泳凋亡時，細胞內(nèi)特異性核酸內(nèi)切酶活化，染色質(zhì)DNA在核小體間被特異性切割，DNA降解成180～200bp或其整數(shù)倍片段細胞凋亡的典型特征——DNA梯狀條帶（DNAladders）一、細胞凋亡5、細胞凋亡的檢測方法（3）DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法細胞凋亡中,染色體DNA雙鏈斷裂或單鏈斷裂而產(chǎn)生大量的粘性3'-OH末端，可在脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶（TdT）的作用下，將脫氧核糖核苷酸和熒光素、過氧化物酶、堿性磷酸酶或生物素形成的衍生物標(biāo)記到DNA的3'-末端，從而可進行凋亡細胞的檢測，這類方法稱為脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)的缺口末端標(biāo)記法（terminal-deoxynucleotidyltransferasemediatednickendlabeling,TUNEL）一、細胞凋亡5、細胞凋亡的檢測方法（4）彗星電泳法正常細胞的核無DNA斷裂泳動時保持圓球形凋亡細胞中的DNA降解片段在電場中泳動速度較快，細胞核呈現(xiàn)出慧星式圖案一、細胞凋亡5、細胞凋亡的檢測方法（5）流式細胞分析左圖：正常細胞周期右圖：地塞米松處理的細胞在G1峰左側(cè)可見一典型的凋亡峰型（亞二倍體峰）（二）細胞凋亡的檢測方法（5）流式細胞分析細胞凋亡→磷脂酰絲氨酸(PS)從膜內(nèi)轉(zhuǎn)到膜外AnnexinV與PS結(jié)合染色PI不能透過完整細胞膜，凋亡中晚期，PI能透過細胞膜與細胞核結(jié)合5、細胞凋亡的檢測方法（二）細胞凋亡的檢測方法（5）流式細胞分析5、細胞凋亡的檢測方法細胞凋亡早期，位于細胞膜內(nèi)側(cè)的磷脂酰絲氨酸（PS）迅速翻轉(zhuǎn)到細胞膜外側(cè)，使得PS暴露在細胞膜表面，AnnexinV與磷脂酰絲氨酸有高度親和力，因而與細胞外側(cè)暴露的磷脂酰絲氨酸結(jié)合（二）細胞凋亡的檢測方法（6）檢測細胞膜成分變化檢測磷脂酰絲氨酸的外翻檢測caspases的激活檢測Cytc的釋放檢測線粒體膜電位的變化等“eatme”signalisthepresenceofphosphatidylserinemoleculesintheouterleafletofPMofapoptoticcells.5、細胞凋亡的檢測方法本章主要內(nèi)容

細胞衰老細胞衰老的概念復(fù)制衰老的特征復(fù)制衰老的機制細胞衰老與個體衰老

細胞程序性死亡細胞凋亡程序性壞死植物細胞程序性死亡二、程序性壞死程序性壞死(programmednecrosis)：通常指各種致病因子(物理的[輻射]、化學(xué)的[有毒物的侵襲]因素和生物因素[微生物感染])干擾和中斷了細胞正常代謝活動而造成的細胞意外（非正常）死亡，是細胞內(nèi)特異基因控制下的細胞膜破裂的死亡過程細胞壞死的