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第十二章第十二章程序性细胞死亡与细胞衰老程序性细胞死亡与细胞衰老Ø 程序性细胞死亡（程序性细胞死亡（PCD））Ø 细胞衰老细胞衰老1 第一节第一节 程序性细胞死亡（程序性细胞死亡（PCD））l 受到严格的受到严格的基因调控基因调控、程序性的细胞死、程序性的细胞死 亡形式对生物体的正常发育、自稳态亡形式对生物体的正常发育、自稳态 平衡及多种病理过程具有重要的意义平衡及多种病理过程具有重要的意义l 本节内容将涉及：本节内容将涉及：• 动物细胞的程序性死亡动物细胞的程序性死亡• 植物细胞与酵母细胞的程序性死亡（自学）植物细胞与酵母细胞的程序性死亡（自学）2细胞死亡的方式主要有三种：细胞死亡的方式主要有三种：ü 细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosis））ü 细胞坏死（细胞坏死（necrosis））ü 细胞自噬（细胞自噬（autophagy））动物细胞的程序性死亡动物细胞的程序性死亡3机体结构机体结构细胞增殖细胞增殖细胞分化细胞分化细胞凋亡细胞凋亡细胞信号转导细胞信号转导染色体染色体（（DNA 与蛋白质的相互作用）与蛋白质的相互作用）衰老衰老4细胞凋亡细胞凋亡（（Apoptosis））● 细胞凋亡一词的来源：细胞凋亡一词的来源： 细胞凋亡一词，即细胞凋亡一词，即 apoptosis，源自希腊语，，源自希腊语， 本意指本意指树叶的脱落或花瓣的凋零树叶的脱落或花瓣的凋零。

l 选用此词，是强调这一过程是一种选用此词，是强调这一过程是一种自然的生自然的生 理学过程，理学过程，是是受基因调控的主动的生理性细受基因调控的主动的生理性细 胞自杀行为胞自杀行为5vv 20022002年，悉尼年，悉尼年，悉尼年，悉尼· ·布雷诺尔（英）、罗伯特布雷诺尔（英）、罗伯特布雷诺尔（英）、罗伯特布雷诺尔（英）、罗伯特· ·霍维茨霍维茨霍维茨霍维茨（美）（美）（美）（美） 和约翰和约翰和约翰和约翰· ·苏尔斯顿苏尔斯顿苏尔斯顿苏尔斯顿（英）（英）（英）（英） ，因在器官发育的遗传调控和，因在器官发育的遗传调控和，因在器官发育的遗传调控和，因在器官发育的遗传调控和 细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学/ /医学奖John E. Sulston H. Robert Horvitz•Sydney Brenner6 秀丽隐杆线虫秀丽隐杆线虫l C. elegans 是研究是研究 PCD 的理想材料的理想材料 咽咽卵巢卵巢肠肠阴门阴门直肠直肠肛门肛门7雌雄同体雌雄同体细胞数：胞数：体：体：1090 –131= 959(cells)生殖：生殖：2000雄性（雄性（0.05%））细胞数：胞数：体：体：1090 (cells)生殖：生殖：1000幼虫幼虫细胞数（个）：胞数（个）：体体细胞：胞：556原始生殖原始生殖细胞：胞：2 秀丽隐杆线虫细胞凋亡情况秀丽隐杆线虫细胞凋亡情况81、细胞凋亡的概念：、细胞凋亡的概念：l 一种一种有序的或程序性的细胞死亡有序的或程序性的细胞死亡方式，使细胞接受方式，使细胞接受 某些特定某些特定信号刺激信号刺激后进行的后进行的正常生理应答正常生理应答反应。

反应l 该过程具有典型的该过程具有典型的形态学形态学和和生化特征生化特征，凋亡细胞最，凋亡细胞最 后后以凋亡小体的形式被吞噬消化以凋亡小体的形式被吞噬消化l 细胞凋亡是一个细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命主动的由基因决定的自动结束生命 的过程，也常被称为的过程，也常被称为细胞程序性死亡细胞程序性死亡（即（即 PCD，， programmed cell death)一）细胞凋亡的概念及特征一）细胞凋亡的概念及特征一、细胞凋亡一、细胞凋亡92、细胞凋亡、细胞凋亡 过程及特征过程及特征最重要特征：最重要特征：细胞质膜保细胞质膜保持完整，内持完整，内含物不外泄，含物不外泄，不引发机体不引发机体炎症反应炎症反应需需 ATP 供能供能凋亡小凋亡小体形成体形成细胞凋细胞凋亡开始亡开始正常细胞正常细胞凋亡小凋亡小体被吞体被吞噬噬10胸腺细胞凋亡过程形态变化胸腺细胞凋亡过程形态变化正常正常凋亡凋亡凋亡细胞表面发泡，许多凋亡细胞表面发泡，许多泡状或者芽状突起泡状或者芽状突起，逐渐分隔，形成单个，逐渐分隔，形成单个凋亡小体凋亡小体11胸腺细胞凋亡过程形态变化胸腺细胞凋亡过程形态变化正常正常凋亡凋亡12可逆膨胀可逆膨胀细胞细胞皱缩皱缩不可逆不可逆膨胀膨胀解体解体破碎破碎胞膜胞膜完整完整细胞坏死细胞坏死细胞凋亡细胞凋亡133、细胞凋亡的生化特征、细胞凋亡的生化特征（（DNA 梯状条带）梯状条带）1）细胞色素）细胞色素 C 诱导诱导 0h2）细胞色素）细胞色素 C 诱导诱导 1h3）细胞色素）细胞色素 C 诱导诱导 2h4）细胞色素）细胞色素 C 诱导诱导 3h5）细胞色素）细胞色素 C 诱导诱导 4h6）阴性对照）阴性对照7））Marker细胞色素细胞色素C 作用：作用：促进细胞内特异性促进细胞内特异性核酸酶内切酶活化。

核酸酶内切酶活化DNA 降解成降解成 180-200 bp片段或其整数倍片段片段或其整数倍片段144、诱导细胞凋亡的因子、诱导细胞凋亡的因子1）物理性因子：）物理性因子：l 包括包括射线射线（紫外线，（紫外线，  射线等），射线等），较温和的温度较温和的温度 刺激刺激（如：热激，冷激）等如：热激，冷激）等2）化学及生物因子：）化学及生物因子：l 包括包括活性氧基团和分子活性氧基团和分子（超氧自由基，（超氧自由基，H2O2），）， DNA 和蛋白质合成的抑制剂和蛋白质合成的抑制剂，，正常生理因子正常生理因子 （激素、细胞生长因子）（激素、细胞生长因子）的失调的失调及及凋亡因子凋亡因子（肿瘤（肿瘤 坏死因子，坏死因子，TNF ）、）、细胞毒素细胞毒素等等151、凋亡的生理学意义：、凋亡的生理学意义：1）生长发育：）生长发育：l 组织与器官的塑造（趾的分化）；动物变态等组织与器官的塑造（趾的分化）；动物变态等2）免疫细胞分化：）免疫细胞分化：l 淋巴细胞的克隆选择淋巴细胞的克隆选择 3）防御作用：）防御作用：l 清除衰老细胞、清除衰老细胞、DNA 损伤的细胞以及被病原体损伤的细胞以及被病原体 感染的细胞。

感染的细胞二）细胞凋亡的生理意义二）细胞凋亡的生理意义161）蝌蚪尾巴的消失）蝌蚪尾巴的消失　　　　 蝌蚪在变态过程中，尾部细胞发生凋亡蝌蚪在变态过程中，尾部细胞发生凋亡172）脊椎动物的神经系统的发育）脊椎动物的神经系统的发育 凋亡的神经元凋亡的神经元神经元神经元靶细胞靶细胞靶细胞分泌靶细胞分泌的的存活因子存活因子l 通过细胞凋亡使通过细胞凋亡使神经元的数目与靶细胞相匹配神经元的数目与靶细胞相匹配神经生长因子等神经生长因子等183）发育过程中手和足的成形过程）发育过程中手和足的成形过程凋亡细胞被吞噬后形成凋亡细胞被吞噬后形成趾间隔趾间隔19胎胎鼠鼠趾趾的的发发育育202、凋亡的病理学意义、凋亡的病理学意义1）病原体侵染）病原体侵染 –诱导凋亡诱导凋亡 — HIV–抑制凋亡抑制凋亡 — Poxvirus（痘病毒）（痘病毒）2）） 细胞凋亡不足细胞凋亡不足–肿瘤、自身免疫疾病；肿瘤、自身免疫疾病；3）细胞凋亡过度）细胞凋亡过度–神经退行性疾病（神经退行性疾病（AD，帕金森症）、心肌梗塞、，帕金森症）、心肌梗塞、 再生障碍性贫血、骨组织坏死等再生障碍性贫血、骨组织坏死等。

21三）细胞凋亡的检测三）细胞凋亡的检测◆◆ 形态学观测：形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察染色法、透射和扫描电镜观察◆◆ DNA 电泳：电泳：DNA 片段呈现出梯状条带片段呈现出梯状条带◆◆ TUNEL 测定法测定法（（DNA 断裂的原位末端标记法）断裂的原位末端标记法）◆◆ 彗星电泳法（彗星电泳法（comet assay）） 凋亡细胞凋亡细胞 DNA 降解片段电荷发生了变化，在电场泳动降解片段电荷发生了变化，在电场泳动 的速度较快，使细胞核呈现出一种彗星式的图案的速度较快，使细胞核呈现出一种彗星式的图案◆◆ 流式细胞分析流式细胞分析（凋亡细胞为亚二倍体）（凋亡细胞为亚二倍体）221、形态学观测、形态学观测1）台盼蓝染色）台盼蓝染色: l 台盼蓝可为活细胞排斥，但可使死细胞着色台盼蓝可为活细胞排斥，但可使死细胞着色2））Giemsa 染色：染色：l 可观察染色质固缩，凋亡小体的形成等可观察染色质固缩，凋亡小体的形成等3）透射和扫描电镜：）透射和扫描电镜：l 可观察凋亡细胞核的形态、结构变化，如：可观察凋亡细胞核的形态、结构变化，如： 染色体固缩，凋亡小体的形成等现象。

染色体固缩，凋亡小体的形成等现象232、、DNA Ladder 检测检测1）诱导细胞的凋亡）诱导细胞的凋亡2）收集凋亡的细胞，）收集凋亡的细胞， 提取基因组提取基因组 DNA3）以）以 2% 的琼脂糖的琼脂糖 胶电泳分离胶电泳分离 DNA4））EB 染色进行观察染色进行观察 染色质染色质 DNA 在在核小体间核小体间被切割被切割243、、TUNEL测定法测定法（标记（标记 DNA 断裂缺口的断裂缺口的 3’-OH））l 基因组基因组 DNA 断裂时，断裂时， 暴露的暴露的 3’-OH 可以在可以在 末端脱氧核苷酸转移末端脱氧核苷酸转移 酶酶（（TdT）） 的催化下，的催化下， 加上荧光或加上荧光或 DIG 标记标记 的的 dUTP ，可通过荧，可通过荧 光显微镜光显微镜 / 流式细胞仪流式细胞仪 或酶促显色进行检测或酶促显色进行检测25TUNEL 测定法检测晶状体上皮细胞的凋亡情况测定法检测晶状体上皮细胞的凋亡情况264、、DAPI Staining 方法方法（与（与 DNA 结合的染料）结合的染料）27四）细胞凋亡的分子机制四）细胞凋亡的分子机制l 线虫（线虫（C. elegans）的凋亡研究发现：）的凋亡研究发现： ced3、、ced4 基因基因促进细胞凋亡促进细胞凋亡，，ced9 基因可阻基因可阻 止止ced3/ced4 的激活，的激活，抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡。

l Ced3 在哺乳类同源物是在哺乳类同源物是 ICE（（Interleukin-1 β -converting enzyme，，白介素白介素-1β 转换酶转换酶），）， 即即 Caspase1，可促进细胞凋亡，可促进细胞凋亡 l常常见见的的细细胞胞凋凋亡亡途途径径有有两两条条：：Caspase 依依赖赖性性的的细胞凋亡细胞凋亡（外源、内源性）和（外源、内源性）和不依赖于不依赖于 caspase 的细胞凋亡途径，两个途径一般的细胞凋亡途径，两个途径一般同时被激活同时被激活281、、Caspase 家族与凋亡家族与凋亡1））Caspase 家族简介家族简介l Caspase 的的活性位点活性位点均均包含包含半胱氨酸半胱氨酸（（Cysteine）） 残基，残基，裂解靶裂解靶蛋白蛋白位点位点是是天冬氨酸残基后天冬氨酸残基后的的肽肽 键键，故称，故称天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解 酶酶（（Cysteine aspartic acic specific protease），）， 即即 Caspase。

l Caspase 自身以自身以非活化的酶原非活化的酶原 Procaspase 存在存在，， 其激活依赖于其他的其激活依赖于其他的 Caspase 在它的在它的天冬氨酸天冬氨酸 位点裂解活化位点裂解活化或或自身活化自身活化292））caspase 超家族成员及功能（超家族成员及功能（15 种）种）执行者负责切割胞质及核内的执行者负责切割胞质及核内的结构和调节蛋白，产生凋亡结构和调节蛋白，产生凋亡 对执行者前体进行切割，激活执行者对执行者前体进行切割，激活执行者白介素前体的活化，不直白介素前体的活化，不直接参与凋亡信号的传递接参与凋亡信号的传递30Caspase 的分类及功能的分类及功能（共（共 15 种）种）Executioner or effectorAutocatalytic initiator炎症炎症执行者执行者起始者起始者 / / 引发者引发者31A、起始者：、起始者：l 对执行者前体进行切割、激活对执行者前体进行切割、激活l 包括：包括：Caspase-2，，8，，9，，10，，11 B、执行者：、执行者：l 切割胞质及核内的结构和调节蛋白，产生效应切割胞质及核内的结构和调节蛋白，产生效应l 包括：包括：Caspase-3，，6，，7 C、激活期：、激活期：l 前期细胞应答死亡信号，起始前期细胞应答死亡信号，起始 Caspase 活化活化D、执行期：、执行期：l 后期执行后期执行 Caspase 活化，执行细胞死亡活化，执行细胞死亡3））Caspase 的分类：的分类：4））Caspase 的激活阶段：的激活阶段：323））Caspase 的结构特征的结构特征①① 起始者起始者及及执执 行者均行者均以无以无 活性的活性的酶原酶原 形式存在形式存在；；②② N 端均含一端均含一 段段前区域前区域；；33④ ④ 在在大亚基大亚基的的 C 端含有端含有 一活性中心，其中一活性中心，其中半半 胱氨酸胱氨酸是必需氨基酸。

是必需氨基酸③③ 活性形式由活性形式由 2 个大亚个大亚 基和基和 2 个小亚基组成个小亚基组成 的的杂四聚体杂四聚体；；Active enzyme催化位点催化位点34Caspase 的级联效应的级联效应Caspase 的酶原活化的酶原活化354）） Caspase 的作用底物的作用底物l 目前已知的目前已知的 Caspase 作用底物约作用底物约 280 种种36 ①① 凋亡蛋白酶激活的凋亡蛋白酶激活的 DNA 酶抑制物酶抑制物（（ICAD））CAD: Caspase Activated DNase由由 Caspase 激活的核酸酶（激活的核酸酶（具内切酶活性）具内切酶活性）ICADCADDNACaspaseCaspase 的作用底物举例的作用底物举例降解降解37②② 核纤层（核纤层（lamina）蛋白）蛋白l 核纤层解体核纤层解体核纤层核纤层染色体染色体 ③③ 细胞骨架蛋白：细胞骨架蛋白：l 导致细胞解体，导致细胞解体， 形成凋亡小体形成凋亡小体 ④④ 其他的其他的 caspases ⑤⑤ 灭活细胞凋亡的灭活细胞凋亡的 抑制物抑制物38l 当细胞接受当细胞接受凋亡信号分子凋亡信号分子（（FasL，，TNF 等）刺激等）刺激 后，凋亡细胞表面信号分子受体相互聚集并与细胞后，凋亡细胞表面信号分子受体相互聚集并与细胞 内内衔接蛋白衔接蛋白（（Adaptor protein））结合，这些衔接蛋结合，这些衔接蛋 白又募集白又募集 Procaspase 聚集在受体部位，胞质内的聚集在受体部位，胞质内的 Procaspase 相互活化相互活化并产生级联反应，使细胞凋亡。

并产生级联反应，使细胞凋亡2、、Caspase 依赖的细胞凋亡途径依赖的细胞凋亡途径l 分为分为死亡受体（死亡受体（Fas）起始的外源途径）起始的外源途径及及线粒体起线粒体起源的内源途径源的内源途径两条1）死亡受体起始的外源途径）死亡受体起始的外源途径（书上（书上 P450））39l 下游下游 caspases 活化后，作用于底物，裂解核活化后，作用于底物，裂解核 纤层蛋白，导致细胞核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体形成凋亡小体；裂解；裂解 Dnase 结合蛋白，使结合蛋白，使 Dnsae 释放释放，降解，降解 DNA 形成形成 DNA ladder，裂解参与细胞连接或附着，裂解参与细胞连接或附着 的骨架和其他蛋白，使凋亡的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落细胞皱缩、脱落，， 便于细胞吞噬；导致便于细胞吞噬；导致膜脂重排膜脂重排（如：（如：磷酯酰磷酯酰 丝氨酸丝氨酸由脂双层由脂双层内页内页→外页外页），便于），便于吞噬细吞噬细 胞识别并吞噬胞识别并吞噬40外外源源性性死死亡亡受受体体通通路路凋亡诱导因素凋亡诱导因素死亡受体（死亡受体（Fas)Fas)配体（配体（FasL)FasL)的的表达、结合表达、结合Caspase-8活化活化Caspase-3活化活化apoptosisFADDFADD接头蛋白接头蛋白41死亡诱死亡诱导信号导信号复合物复合物接头蛋白接头蛋白DD ：死亡结构域：死亡结构域DED ：死亡效应结构域：死亡效应结构域CARD: caspase 募集结构域募集结构域8，，102，，9凋亡诱导凋亡诱导因子因子细胞凋亡内源和外源信号途径细胞凋亡内源和外源信号途径Bcl-2 家族家族执行者执行者起始者起始者起始者起始者Apaf-1：凋亡蛋白酶活化因子：凋亡蛋白酶活化因子 接头蛋白接头蛋白 422））Bcl-2 家族家族与与线粒体起源的内源性细胞凋亡线粒体起源的内源性细胞凋亡v Bcl-2（（B-cell lymphoma gene 2））是是一一种种原原癌癌基基 因因，，是是线线虫虫抗抗凋凋亡亡蛋蛋白白 Ced9 在在哺哺乳乳类类中中的的同同源源物物，，与与线线粒粒体体相相结结合合，，能能改改变变线线粒粒体体外外膜膜通通透透性性（（释释放放凋亡因子凋亡因子 CytC），抑制或促进细胞凋亡），抑制或促进细胞凋亡。

vBcl-2 家族成员的基因根据功能不同可分为两组：家族成员的基因根据功能不同可分为两组： A、、Bcl-2、、Bcl-xL、、Bcl-w 等抑制凋亡等抑制凋亡；； B、、Bax、、Bak、、Bad、、Noxa 等促进凋亡等促进凋亡 43BCL-2 家族部分成员家族部分成员u Bax 和和 Bak 寡聚化，寡聚化，促进促进 CytC 释放，释放，引发凋亡；引发凋亡；u Bcl-2、、Bcl-xL与与 Bax / Bak 形成异二聚体形成异二聚体，，阻止阻止 Bax 和和 Bak 寡聚化，寡聚化，从而抑制凋亡从而抑制凋亡44Bcl-2 家族、线粒体与细胞凋亡家族、线粒体与细胞凋亡Ø Bcl-2 家族促凋亡因子家族促凋亡因子 Bid 被被活化后的活化后的 Caspase8 或其他刺激因素或其他刺激因素裂解裂解成成 2 个片段，其中含有个片段，其中含有 BH3 （（Bcl-2 homology））结构域的结构域的 C-端片段端片段被运送到线被运送到线 粒体，粒体，与与 Bcl-2 / Bax 的的 BH3 结构域结构域形成复合物形成复合物，， 导致细胞色素导致细胞色素 C 释放释放。

CytC 与胞质中与胞质中 Ced4 同源同源 物物 Apaf-1（（凋亡蛋白酶活化因子凋亡蛋白酶活化因子 apoptosis protease activating factor））结合并活化结合并活化 Apaf-1，被活化的，被活化的 Apaf-1 再再活化活化 Procaspase9，最后引起细胞凋亡最后引起细胞凋亡4546细细胞胞内内源源信信号号激激发发细细胞胞程程序序性性死死亡亡起始者起始者执行者执行者凋亡蛋白酶凋亡蛋白酶活化因子活化因子CytC 被释放并被释放并与与 Apaf1 结合结合47凋亡诱导因素凋亡诱导因素死亡受体死亡受体/ /配体的表达、结合配体的表达、结合Caspase-8活化活化Caspase-3活化活化apoptosisBid活化活化线粒体通路线粒体通路 活化活化死亡受体通路与线粒体通路的联系死亡受体通路与线粒体通路的联系Caspase-3活化活化48二、细胞坏死二、细胞坏死（（necrosis）） P543P543u 细胞受到意外损伤，如极端的细胞受到意外损伤，如极端的物理、化物理、化 学因素学因素或与严重的或与严重的病理性刺激病理性刺激而发生的而发生的 细胞细胞被动死亡被动死亡形式。

细胞坏死时，细胞形式细胞坏死时，细胞 内含物释放内含物释放到胞外，引起周围区域的到胞外，引起周围区域的炎炎 症反应症反应 49 炎症反应炎症反应50细胞坏死细胞坏死细胞凋亡细胞凋亡性质性质病理性的病理性的群体群体细胞死亡细胞死亡生理性或病理性的生理性或病理性的单个单个细细胞死亡胞死亡诱导因素诱导因素强烈刺激，随机发生强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生较弱刺激，非随机发生生化特点生化特点被动过程，无新蛋白合成，被动过程，无新蛋白合成，不耗能不耗能主动过程，有新蛋白合成主动过程，有新蛋白合成耗能耗能形态变化形态变化细胞结构全面溶解、破坏、细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀，失去质膜完整性细胞肿胀，失去质膜完整性胞膜及细胞器相对完整，胞膜及细胞器相对完整，细胞皱缩，核固缩细胞皱缩，核固缩DNA电泳电泳弥散性降解弥散性降解，电泳呈均一，电泳呈均一DNA片状（片状（“拖尾拖尾”））DNA片段化片段化（（180-200bp））电泳呈电泳呈梯状条带梯状条带炎症反应炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整溶酶体相对完整局部无炎症反应局部无炎症反应凋亡小体凋亡小体无无有有基因调控基因调控无无有有细胞凋亡与细胞坏死的特征比较细胞凋亡与细胞坏死的特征比较51第二节第二节 细胞衰老细胞衰老 cell aging 或或 cell senescence 一般含义是一般含义是复制衰老复制衰老，是指正常，是指正常细胞经过有限次数的分裂增殖后，细胞经过有限次数的分裂增殖后，停止分裂，细胞形态和生理代谢发停止分裂，细胞形态和生理代谢发生显著改变的过程。

生显著改变的过程52涉及内容涉及内容●● Hayflick 界限界限（（Hayflick Limitation））● ● 细胞在体内条件下的衰老（自学）细胞在体内条件下的衰老（自学）● ● 衰老细胞结构的变化（自学）衰老细胞结构的变化（自学）● ● 细胞衰老的分子机制（自学）细胞衰老的分子机制（自学）531 1、概念：关于、概念：关于细胞增殖能力和寿命是有限的细胞增殖能力和寿命是有限的观点观点l细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是限，这就是 Hayflick 界限（即界限（即细胞最大分裂次数细胞最大分裂次数）l癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形态已经不同于原先的细胞态已经不同于原先的细胞l细胞的增殖能力与供体年龄有关细胞的增殖能力与供体年龄有关l物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系l二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的 ◆ ◆ 决定细胞衰老的因素在决定细胞衰老的因素在细胞内部细胞内部，不是外部的环境，不是外部的环境◆ ◆ 是是细胞核细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老而不是细胞质决定了细胞衰老一、一、Hayflick界限界限（（Hayflick Limitation））54成人早衰症成人早衰症（（Werner's syndrome）：）：病人平均病人平均 39 岁时出现衰老，岁时出现衰老，47 岁左右生命结束。

岁左右生命结束55患婴幼儿早衰症患婴幼儿早衰症（（Hutchinson-Gilford syndrome））：：小孩在小孩在 1 岁时出现明显的衰老，岁时出现明显的衰老，12-18 岁即过早夭折，其岁即过早夭折，其细细胞培养只传代胞培养只传代 2-10 次56二、细胞在体内条件下的衰老二、细胞在体内条件下的衰老●● 在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体 发育的早期也会发生发育的早期也会发生● ● 正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有 机体年龄的增高而下降？它们会不会衰老？机体年龄的增高而下降？它们会不会衰老？ ◆ ◆ 衰老动物体内，衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢细胞分裂速度显著减慢，其原因主要，其原因主要 是是 G1 期明显延长期明显延长 ◆ ◆ 衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老 ◆ ◆ 骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞增骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞增 殖速度也趋缓慢。

殖速度也趋缓慢57一名男子从一名男子从 36 岁到岁到 75 岁岁味觉丧失味觉丧失 64％％肾小球减少肾小球减少 44％％肾小球过滤率减少肾小球过滤率减少 31％％脊神经元减少脊神经元减少 37％％神经传导速度减慢神经传导速度减慢 10％％脑供血量减少脑供血量减少 20％％肺活量减少肺活量减少 44％％58三、细胞衰老的形态变化三、细胞衰老的形态变化59衰老细胞结构的变化衰老细胞结构的变化l 细胞核的变化细胞核的变化l 内质网的变化内质网的变化l 线粒体的变化线粒体的变化l 致密体的生成致密体的生成l 膜体系的变化膜体系的变化60一）细胞核的变化一）细胞核的变化l在衰老变化中细胞核结构的最明显变化是在衰老变化中细胞核结构的最明显变化是核膜核膜内折内折电镜检测可见衰老细胞核形状不规则、电镜检测可见衰老细胞核形状不规则、内陷和断裂。

内陷和断裂染色质固缩化染色质固缩化是衰老细胞核中另是衰老细胞核中另一个重要变化在衰老细胞中，细胞核固缩，一个重要变化在衰老细胞中，细胞核固缩，还常常出现核内容物，核质染色加深，核的细还常常出现核内容物，核质染色加深，核的细致结构逐渐消失，核仁也发生明显的变化致结构逐渐消失，核仁也发生明显的变化 61二）内质网的变化二）内质网的变化l 在衰老细胞中，内质网排列变得无序，膜腔在衰老细胞中，内质网排列变得无序，膜腔 膨胀扩大甚至崩解，膜面上核糖体数量减少膨胀扩大甚至崩解，膜面上核糖体数量减少三）线粒体的变化三）线粒体的变化l 细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少，细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少， 而其体积则随着年龄的增长而增大同时，而其体积则随着年龄的增长而增大同时， 线粒体的结构也发生变化，肿胀空泡化，内线粒体的结构也发生变化，肿胀空泡化，内 部嵴大大减少线粒体崩解是细胞衰老变化部嵴大大减少线粒体崩解是细胞衰老变化 的重要标志的重要标志62四）致密体的生成四）致密体的生成 l 溶酶体或线粒体转化溶酶体或线粒体转化五）膜系统的变化五）膜系统的变化1.1.膜脂相发生改变，不饱和脂肪酸含量增加，膜脂相发生改变，不饱和脂肪酸含量增加，膜流膜流 动性下降动性下降。

2.2.细胞的间隙连接明显减少，组成间隙连接的膜内细胞的间隙连接明显减少，组成间隙连接的膜内 颗粒聚集体变小，使细胞间代谢协作减少颗粒聚集体变小，使细胞间代谢协作减少3.3.膜的微粘度增加，从而影响膜表面受体的移动和膜的微粘度增加，从而影响膜表面受体的移动和 特异性生物化学信号的传导特异性生物化学信号的传导63四、细胞衰老的分子机制四、细胞衰老的分子机制四、细胞衰老的分子机制四、细胞衰老的分子机制一）氧化损伤学说一）氧化损伤学说: : 该理论认为，代谢过程中产生的活性氧基团或分子该理论认为，代谢过程中产生的活性氧基团或分子 （（ROS，，reactive oxygen species））引发的氧化性损伤的引发的氧化性损伤的 积累，最终导致衰老积累，最终导致衰老ROS 主要有三种类型：主要有三种类型： ◆◆ O2-，，即超氧阴离子；即超氧阴离子； ◆ ◆ OH-，，即羟自由基；即羟自由基； ◆ ◆ H2O2它们的高度活性引发脂类、蛋白质和核它们的高度活性引发脂类、蛋白质和核 酸分子的氧化性损伤，从而导致细胞结构的损酸分子的氧化性损伤，从而导致细胞结构的损 伤乃至破坏。

清除伤乃至破坏清除 ROS，就可以延长寿命就可以延长寿命64二）染色体端粒和衰老二）染色体端粒和衰老l端粒是由简单的富含端粒是由简单的富含 T 和和 G 的的 DNA 片段的重复序列组片段的重复序列组 成人类端粒结构为染色体末端重复上千次的成人类端粒结构为染色体末端重复上千次的 TTAGGG 序列所组成序列所组成DNA 聚合酶不能完成线性染色体末端聚合酶不能完成线性染色体末端 DNA 的复制 l由于由于RNA引物的原因，引物的原因，DNA聚合酶一定会留下染色体末端聚合酶一定会留下染色体末端 的一段的一段 DNA（一段端粒）使其不被复制那么真核细胞、（一段端粒）使其不被复制那么真核细胞、 染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短这个缩短的染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短这个缩短的 端粒传给子细胞后，随着细胞的再次分裂进一步缩短染端粒传给子细胞后，随着细胞的再次分裂进一步缩短染 色体末端端粒随着每次细胞分裂逐渐缩短，直到不能分裂色体末端端粒随着每次细胞分裂逐渐缩短，直到不能分裂 走向衰老人类种系细胞一生中维持分裂、不断增殖的原走向衰老。

人类种系细胞一生中维持分裂、不断增殖的原 因是该细胞表达端粒酶因是该细胞表达端粒酶65l 端粒酶以自身一段端粒酶以自身一段RNA为模板，通过逆转录酶，为模板，通过逆转录酶，转录转录出一段出一段端粒片段端粒片段并使之连接于染色体的端粒末端，使并使之连接于染色体的端粒末端，使端粒不缩短，维持完整，从而保持了细胞的永生化生端粒不缩短，维持完整，从而保持了细胞的永生化生长 l在单细胞生物、多细胞生物的种系细胞中都显示出弱在单细胞生物、多细胞生物的种系细胞中都显示出弱的端粒酶活性而在人类正常组织的体细胞均无端粒的端粒酶活性而在人类正常组织的体细胞均无端粒酶活性值得注意的是，在绝大多数酶活性值得注意的是，在绝大多数恶性肿瘤细胞恶性肿瘤细胞中中显示明显的端粒酶活性，这可能是肿瘤细胞具有永生显示明显的端粒酶活性，这可能是肿瘤细胞具有永生性生长的原因之一性生长的原因之一66一、名词解释：一、名词解释： 细胞凋亡（程序性细胞死亡）细胞凋亡（程序性细胞死亡）、、凋亡小体凋亡小体、、 细胞衰老、细胞坏死、细胞衰老、细胞坏死、Hayflick界限界限二、简答题：二、简答题： 1、、简述细胞凋亡的发生过程及其生物学意义。

简述细胞凋亡的发生过程及其生物学意义 2、、细胞凋亡的形态特征及其与坏死的区别是什么？细胞凋亡的形态特征及其与坏死的区别是什么？作作 业业 题题（黄色标出）（黄色标出）671、、名名词解解释（（约占占总分的分的 20％，％，2’×10））2、、单项选择题（（约占占总分的分的 20％，％，2’×10））3、、判断判断题（（约占占总分的分的 10％，％，1’×10））4、、填空填空题 （（约占占总分的分的 20％，％，1’×20））5、、简答答题（（约占占总分的分的 20％，％，5’×4））6、、综合合题（（约占占总分的分的 10％，％，10’×1）） 共共计 100分分细胞生物学试卷的基本结构为：细胞生物学试卷的基本结构为：68外源性途径外源性途径内源性途径内源性途径返回返回69不同物种成纤维细胞体外培养情况比较不同物种成纤维细胞体外培养情况比较来自胎儿来自胎儿 可传代可传代 50 50 次次 （与供体年龄（与供体年龄 来自中年人来自中年人 可传代可传代 20 20 次次 有关）有关）来自老年人来自老年人 可传代可传代 2-42-4次次 来自小鼠来自小鼠 可传代可传代 1414－－28 28 次次 （与供体物种（与供体物种来自乌龟来自乌龟 可传代可传代 9090－－125 125 次次 特性有关）特性有关）返回返回70物种物种 成纤维细胞传代数成纤维细胞传代数 个体最长寿命（年）个体最长寿命（年）龟龟 90－－125 175（？）（？） 水貂水貂 3030－－34 1034 10鸡鸡 1515－－35 3035 30小鼠小鼠 1414－－28 3.528 3.5 人胚胎人胚胎 4040－－60 60 110 110 出生至出生至1515岁岁 2020－－40 40 1515岁以上岁以上 1010－－30 30 早老病患者早老病患者 2 2－－10 1010 10－－20 20 体外培养的人和动物细胞的寿命与其个体寿命的关系体外培养的人和动物细胞的寿命与其个体寿命的关系返回返回71。