細(xì)胞衰老與死亡細(xì)胞生物學(xué)課件

第一節(jié)細(xì)胞衰老

(Cellaging)

細(xì)胞衰老：細(xì)胞群體在一定的生命期內(nèi)，形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生一系列退化性變化并最終走向死亡的過程。一、細(xì)胞衰老是機(jī)體衰老的基礎(chǔ)當(dāng)前第1頁\共有48頁\編于星期四\21點衰老細(xì)胞：β半乳糖苷酶檢測呈強(qiáng)陽性當(dāng)前第2頁\共有48頁\編于星期四\21點Hayflick極限體外培養(yǎng)的細(xì)胞增殖能力不是無限的，傳代次數(shù)有一定的界限，稱為“Hayflick極限”。傳代次數(shù)與物種壽命有關(guān)：小鼠壽命3年，傳代12次；龜壽命200年，傳代140次。傳代次數(shù)與個體年齡成反比：人胚胎，40-60代；幼年，20-40代；成年，10-30代；早老病兒童，2-10代。

當(dāng)前第3頁\共有48頁\編于星期四\21點八歲的正常兒童（左）與早老癥兒童（右）當(dāng)前第4頁\共有48頁\編于星期四\21點二、細(xì)胞衰老的機(jī)制

1.損傷-應(yīng)答理論

損傷的累積和對損傷的兩方面共同決定細(xì)胞的衰老和壽命。應(yīng)答能力的強(qiáng)弱由物種的特定基因決定。到當(dāng)前第5頁\共有48頁\編于星期四\21點代謝產(chǎn)物中引發(fā)細(xì)胞損傷的主要是氧自由基。氧自由基導(dǎo)致DNA損傷、脂類過氧化、蛋白質(zhì)變性，特別是對DNA的損傷超過一定限度后，細(xì)胞就走向死亡。細(xì)胞內(nèi)存在一套抗氧化酶及抗氧化小分子，如超氧化物歧化酶（SOD），谷胱苷肽等能夠清除代謝過程中產(chǎn)生的氧自由基，以降低其導(dǎo)致的損傷作用。返回當(dāng)前第6頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第7頁\共有48頁\編于星期四\21點2.端粒理論

端粒是位于染色體兩端的重復(fù)DNA序列，細(xì)胞分裂時，部分端粒丟失，被細(xì)胞感知為DNA損傷。端粒酶可補(bǔ)充丟失的端粒。端粒的長度決定細(xì)胞的壽命，端粒的縮短導(dǎo)致細(xì)胞的衰老和死亡。

當(dāng)前第8頁\共有48頁\編于星期四\21點三、細(xì)胞衰老的特征1.水分減少、體積改變2.生化代謝與化學(xué)組成的改變蛋白質(zhì)合成速度下降，酶含量減少或功能降低。3.代謝廢物——脂褐素的堆積脂褐素的堆積嚴(yán)重影響細(xì)胞的代謝活動。當(dāng)前第9頁\共有48頁\編于星期四\21點4.細(xì)胞膜化學(xué)成分及功能的改變磷脂含量下降，細(xì)胞膜的黏滯性增加，流動性降低，導(dǎo)致細(xì)胞膜轉(zhuǎn)導(dǎo)跨膜信號和物質(zhì)轉(zhuǎn)運的功能大大降低。5.細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變多種細(xì)胞器的形態(tài)功能發(fā)生改變，如細(xì)胞核、線粒體、溶酶體等。當(dāng)前第10頁\共有48頁\編于星期四\21點第二節(jié)細(xì)胞死亡

(Celldeath)

一、

細(xì)胞凋亡的概念

細(xì)胞死亡有兩種形式：細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死

細(xì)胞凋亡（apoptosis):

apoptosis為希臘語，原指秋天時樹葉自然凋零。細(xì)胞凋亡指細(xì)胞在一定的生理和病理條件下，遵循自身的程序，自己結(jié)束生命的過程。

細(xì)胞壞死(necrosis):外來致病因素作用下使得細(xì)胞正常代謝活動被強(qiáng)行中斷而引起的“意外”的、被動性死亡過程，只見于病理情況下。當(dāng)前第11頁\共有48頁\編于星期四\21點壞死凋亡當(dāng)前第12頁\共有48頁\編于星期四\21點

細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡當(dāng)前第13頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第14頁\共有48頁\編于星期四\21點程序性細(xì)胞死亡（PCD）指在生長發(fā)育過程中細(xì)胞在基因調(diào)控下，按照一定時空順序發(fā)生的生理性死亡。細(xì)胞凋亡是形態(tài)學(xué)的概念，程序性細(xì)胞死亡是功能上的概念。當(dāng)前第15頁\共有48頁\編于星期四\21點二、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義1.細(xì)胞凋亡與個體發(fā)育在個體發(fā)育過程中的細(xì)胞凋亡是保證個體正常發(fā)育所必需的。2.細(xì)胞凋亡與免疫

形成自身抗原耐受、防止過高的免疫應(yīng)答、激活淋巴細(xì)胞對靶細(xì)胞的凋亡。當(dāng)前第16頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第17頁\共有48頁\編于星期四\21點3.細(xì)胞凋亡與衰老通過凋亡可及時清除衰老細(xì)胞，降低機(jī)體癌變的危險。4.細(xì)胞凋亡與損傷修復(fù)當(dāng)DNA損傷不可逆轉(zhuǎn)時，可通過細(xì)胞凋亡清除損傷細(xì)胞。5.細(xì)胞凋亡與腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡的速度平衡失調(diào)可造成腫瘤的發(fā)生。當(dāng)前第18頁\共有48頁\編于星期四\21點NobelPrize2002當(dāng)前第19頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第20頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第21頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第22頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第23頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第24頁\共有48頁\編于星期四\21點Figure1.SydneyBrenner,laboratoryandCaernorhabditiselegans.Photo:MRCLaboratoryofMolecularBiology.當(dāng)前第25頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第26頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第27頁\共有48頁\編于星期四\21點Figure4.Thefirstdivisionoftwooftheventralcordneuroblasts,viewedbyNomarskiopticsinalivinganimal.[SulstonandHorvitz,1977].當(dāng)前第28頁\共有48頁\編于星期四\21點Figure5.Drawingsrecordingneuroblastdivisionsoveratwohourperiodintheanteriorventralcordandretrovesicularganglion,1974.當(dāng)前第29頁\共有48頁\編于星期四\21點Figure7.Celllineagesoftheventralcord.當(dāng)前第30頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第31頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第32頁\共有48頁\編于星期四\21點1.形態(tài)學(xué)特征2.生化特征3.線粒體結(jié)構(gòu)和功能的改變?nèi)?、?xì)胞凋亡的特征to當(dāng)前第33頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第34頁\共有48頁\編于星期四\21點凋亡小體back當(dāng)前第35頁\共有48頁\編于星期四\21點生化特征（1）胱冬肽酶級聯(lián)反應(yīng)及其在凋亡中的作用（2）DNA的降解（3）ATP的消耗返回當(dāng)前第36頁\共有48頁\編于星期四\21點細(xì)胞凋亡過程中涉及到一系列胱冬肽酶（caspase）,由這些蛋白酶構(gòu)成的級聯(lián)反應(yīng)是凋亡過程的核心。1）胱冬肽酶級聯(lián)反應(yīng)2）胱冬肽酶的作用底物3）胱冬肽酶在細(xì)胞凋亡中的作用返回當(dāng)前第37頁\共有48頁\編于星期四\21點返回當(dāng)前第38頁\共有48頁\編于星期四\21點胱冬肽酶在細(xì)胞凋亡中的作用：滅活細(xì)胞凋亡發(fā)生的抑制劑直接破壞裂解細(xì)胞結(jié)構(gòu)裂解某些功能性的酶蛋白返回當(dāng)前第39頁\共有48頁\編于星期四\21點細(xì)胞凋亡的生化特征back當(dāng)前第40頁\共有48頁\編于星期四\21點四、細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)1.細(xì)胞凋亡的兩種基本途徑（1）死亡信號途徑（2）線粒體途徑當(dāng)前第41頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第42頁\共有48頁\編于星期四\21點當(dāng)前第43頁\共有48頁\編于星期四\21點細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)卡通1卡通3卡通2當(dāng)前第44頁\共有48頁\編于星期四\21點腫瘤化療藥誘導(dǎo)凋亡如三氧化二砷治療白血病當(dāng)前第45頁\共有48頁