医学细胞生物学细胞的衰老细胞死亡.ppt

第十五章 细胞的衰老与细胞死亡 第一节 细胞衰老 一、 细胞衰老的概念 细胞衰老：是指正常细胞的形态结构、化学成分和生理功能和增殖能力逐渐减弱衰退的现象。 （一） 细胞衰老与机体衰老的关系 细胞衰老与人体衰老既有联系又有区别： 1.区别：细胞衰老与人体衰老是两个不同的概念。 2.联系：机体衰老以细胞总体的衰老为基础，细 胞总体的衰老反应了机体的衰老。 （二）体内各类细胞的寿命不同 1.与机体寿命接近的细胞 如神经元、脂肪细胞、骨骼细胞和心肌细胞。 2.缓慢更新的细胞 如肝脏、肾脏细胞和胃壁细胞。 3.快速更新的组织细胞 如上皮细胞、血细胞。 （三）细胞在体外培养条件下的寿命 Hayflick界限：正常细胞增殖能力是有一定界限的，细胞最大的分裂次数即Hayflick界限。 二、细胞衰老的表现 （一）形态学的变化 （1）细胞核的变化 　 核膜内折、核质固缩。 （2）内质网和线粒体的变化 　 内质网弥散分布，尼克体含量减少； 线粒体数量减少。 （3）细胞内色素或腊样物质沉积　 （4）膜系统的变化 　　膜的流动性降低，脆性增加 （二）生化方面的改变 （1）DNA：复制与转录受到抑制，端粒DNA丢失，线粒体 DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、交联等。 （2）RNA： mRNA和rRNA的含量降低。 　 （3）蛋白质：含量下降，胞内蛋白发生糖基化、氨甲酰 化、脱氨基等反应。 （4）酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、 Mg2+、Fe2+等丢失，导致酶失活。 （5）脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋 白之间交联，膜的流动性降低。 三、细胞衰老的学说 遗传程序论：衰老是遗传因素决定的程序化过程，是受特定基因控制的。 自由基学说： 　　　 通过氧化损伤不饱和脂肪酸、蛋白质和破坏DNA，而引发对细胞膜、核膜、蛋白质等的氧化性损伤，最终导致衰老。 　　　自由基：是一类瞬间形成的含不成对电子的原子或分子基团。 　　　自由基的来源： 　　　　１.体外：空气污染、高温、辐射等 　　　　２.体内：代谢产生；线粒体呼吸链电子泄漏 　　　　　产生；过氧化物酶体催化底物羟化产生。　　　　　　　 端粒钟学说： 　　　端粒长度随着分裂次数增加而缩短，当缩短到一定程度的时候细胞就不复制，细胞进入衰老的过程。 人类的端粒： TTAGGG/CCCTAA的重复序列 端粒酶的结构 第二节 细胞死亡 细胞死亡的形式有两种： 　细胞坏死(necrosis) ：是细胞受到物理、化学和生物因素等损伤后而引起细胞被动死亡的现象。亦称病理性死亡。 ※细胞凋亡(apoptosis) ：是由基因控制的细胞有序性的主动死亡现象。又称生理性死亡。 Necrosis vs Apoptosis 第三节 细胞凋亡 apoptosis 凋亡时细胞的形态学改变 一、细胞凋亡的特征 （一）形态学特征 1.细胞核的变化 染色质凝集、分块，呈新月状、花瓣状位于核膜下。最后核膜断裂。 2.细胞质的变化 　细胞质明显浓缩，线粒体（体积增大、嵴增多，出现空泡）和内质网（腔增殖膨大），细胞骨架变得致密和紊乱。 在凋亡过程中，由于没有膜的破裂，所以没有内容物的释放，故不会引起周围组织发生炎症。 （二）细胞凋亡的生物化学特征 2.产生与细胞凋亡有关的酶 如，Caspase家族等蛋白酶被活化。 细胞凋亡与坏死的区别★ 秀丽隐杆线虫（C. elegans）： 最初有1030个体细胞， 发育过程131细胞凋亡，成 虫只有959个细胞组成。 凋亡过程可大致分成4个阶段 二、诱导细胞凋亡的因素 1.物理因素：如射线、高温； 2.化学性因素：如强酸、强碱；细胞因子（肿瘤坏死因子）、激素（糖皮质激素），抗癌药物等; ３.病毒（如HIV、EB病毒）；细菌；毒素；DNA损伤，细胞质中钙离子浓度过高； 4.细胞缺血、缺氧等。 三、细胞凋亡的分子机制（一）细胞凋亡的相关基因和蛋白 1. Caspase家族蛋白 是引起细胞凋亡的关键酶，即凋亡酶 。 按功能可分为两类： 执行凋亡酶：caspase-3、6、7，只能执行凋亡， 不能自身激活。 启动凋亡酶：caspase-2、8、9、10，启动凋亡，同 时即可自我激活也可激活