第十一章细胞衰老及凋亡预案.ppt

第十一章 细胞衰老与凋亡 ●Hayflick界限(Hayflick Limitation） ●衰老细胞结构的变化 ●细胞衰老的分子机理 一、Hayflick界限(Hayflick Limitation） ●概念：关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。 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，而是有一定的界限，这就是 Hayflick界限 ◆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 ◆细胞的增殖能力与供体年龄有关 ◆物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系 ●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细胞内部，而不是外部的环境 ◆是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老 二、衰老细胞结构的变化 ●细胞核的变化 ●内质网的变化: 衰老动物内质网成分弥散性地分散于核周胞质中，粗面内质网的总量似乎是减少了 ●线粒体的变化: 通常，细胞中线粒体的数量随龄减少，而其体积则随龄增大 ●致密体的生成 ●膜系统的变化 细胞核的变化 ◆体外培养的二倍体细胞，细胞核 随着细胞分裂次数的增加不断增大 ◆细胞核的核膜内折（invagination）、 染色质固缩化 膜系统的变化 ◆衰老的细胞，其膜流动性降低、韧性减小 ◆衰老细胞间间隙连接?; 细胞膜内（P面）颗粒的分布也发生变化? 三、细胞衰老的分子机理 ●氧化性损伤学说：代谢过程中产生的活性氧基团或分子（ROS--- O2-， OH- ， H2O2 ），引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。 ●端粒与衰老：发现端粒长度确实与衰老有着密切的关系，提出细胞衰老的“有丝分裂钟”学说（Harley,1990）。端粒由富含G、C简单重复顺序所组成，其长度随细胞衰老过程而逐渐缩短，但端粒酶却可维持端粒的长度。 ● rDNA与衰老: 酵母染色体外rDNA 环（ERC）的积累，导致细胞衰老。 ● 沉默信息调节蛋白复合物（Sir complex）与衰老：Sir complex 存在于异染色质区，其作用在于阻断所在位点DNA转录。 ● SGS1基因和WRN基因与衰老： SGS1基因和WRN基因同源,编码解旋酶;酵母sgs1突变体寿命明显短于野生型（平均9.5代:24.5代）; wrn突变引发早老症. ● 发育程序与衰老 ● 线粒体DNA与衰老：Sen-DNA(80年代);mtDNA突 变积累与细胞衰老 ● 衰老因子积累说：亦称“蛋白质合成差错成灾说” Megbegeeb（1962）orgel（1973）提出，认为有缺陷的酶→干扰复制、转录、翻译等水平→错误积累→直至成灾 ● 基因调节 第二节 细胞凋亡(Apoptosis) ●细胞凋亡的概念及其生物学意义 ●细胞凋亡的形态学和生物化学特征 ●细胞凋亡的分子调控机理 一、细胞凋亡的概念及其生物学意义 ●概念：细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，所以也常常被称为细胞编程死亡（programmed cell death,PCD）。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。 ●生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用： 　　　　蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡， 　　　　脊椎动物的神经系统的发育， 　　　　发育过程中手和足的成形过程。 二、细胞凋亡的形态学和生物化学特征 ●细胞凋亡与坏死(necrosis) ●细胞凋亡的形态学特征 ●细胞凋亡的检测方法 ●诱导细胞凋亡的因子 细胞凋亡与坏死(necrosis) ●二者的主要区别是，细胞凋亡过程中，细胞质膜反折，包裹断裂的染色质片段或细胞器，然后逐渐分离，形成众多的凋亡小体（apoptotic bodies），凋亡小体则为邻近的细胞所吞噬。整个过程中，细胞质膜的整合性保持良好，死亡细胞的内容物不会逸散到胞外环境中去，因而不引发炎症反应。相反，在细胞坏死时，细胞质膜发生渗漏，细胞内容物，包括膨大和破碎的细胞器以及染色质片段，释放到胞外，导致炎症反应 细胞凋亡的形态学特征 ◆凋亡的起始：细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细胞间接触的消失，但细胞膜依然完整；线粒体大体完整，但核糖体逐渐从内质网上脱离，内质网囊腔膨胀，并逐渐与质膜融合；染色质固缩，形成新月形帽状结构等形态，沿着核膜分布 ◆凋亡小体的形成：核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器如线粒体一起聚集，为反折的细胞质膜所包围。细胞表面产生了许多泡状或芽状突起，逐渐形成单个的凋亡小体 ◆凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化 细胞凋亡的检测