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第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老 第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老 ●程序性细胞死亡 ●细胞衰老 细胞的死亡是个体的死亡，对于多细胞生物而言，细胞的死亡并不意味着个体生命的终结；相反，细胞死亡是维持个体的正常生长发育及其生命活动所必需的，其重要性不亚于细胞的增殖。 细胞的衰老，即复制衰老，指体外培养的正常细胞经过有限次数的分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象。 个体的衰老（aging）是指随着年龄的增加，机体功能呈现退行性变化，并但随着生殖能力的下降和死亡率上升的现象。 第一节 程序性细胞死亡 动物细胞的程序性死亡 死亡方式： 凋亡（apoptosis） 坏死（necrosis） 自噬（autophagy） 植物细胞的程序性死亡 酵母细胞的程序性死亡 蝌蚪尾的消失 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 ●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 细胞凋亡的形态学、生化特征 细胞凋亡的检测 细胞凋亡的分子机制 　　　 动物细胞的程序性死亡 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 胞凋亡的生化特征 ◆细胞凋亡的主要特征是形成大小为180～200bp特征性的DNA ladders ◆组织转谷氨酰胺酶tTG（tissue Transglutaminase）积累并达到较高水平 细胞凋亡的检测 ◆形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察 ◆DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带 ◆TUNEL测定法，即末端脱氧核苷酸酶移换酶介导的dUTP缺口末端标记测定法。 ◆彗星电泳法（comet assay） ◆流式细胞分析 细胞凋亡的检测 ◆形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察 台盼兰：活细胞 DAPI，Giemsa：结合DNA 染色质异固缩、凋亡小体的形成、细胞发泡 细胞凋亡的检测 ◆DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带 细胞凋亡的主要特征是形成大小为180～200bp特征性的DNA ladders 细胞色素c诱导的凋亡细胞DNA电泳图 1．细胞色素c诱导0 h 2．细胞色素c诱导1 h 3．细胞色素c诱导2 h 4．细胞色素c诱导3 h 5．细胞色素c诱导4 h 6．阴性对照 7．Marker （ 自赵允、翟中和） 细胞凋亡的检测 ◆TUNEL测定法（DNA断裂的原位末端标记法，末端脱氧核苷酸酶移换酶介导的dUTP缺口末端标记测定法） ◆彗星电泳法（comet assay）：将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶中，经裂解处理后，再在电场中进行短时间的电泳，并用荧光染料染色。 ◆流式细胞分析:凋亡细胞DNA发生断裂和丢失，呈亚二倍体状态。 ●诱导细胞凋亡的因子 ●Caspase家族与凋亡： Caspase依赖性的细胞凋亡 由死亡受体起始的外源途径：配体是肿瘤坏死因子（TNF）家族成员 由线粒体起始的内源途径：细胞色素c的释放，线粒体外膜通透性的改变受BCL-2 家族的调控 Caspase非依赖性的细胞凋亡 凋亡诱导因子（AIF） 限制性内切核酸酶G ●p53与细胞凋亡 三、细胞凋亡的分子机制 细胞凋亡与坏死 ●二者的主要区别： 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。 在细胞坏死时，细胞质出现空泡，细胞质膜破损，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，