医学细胞生物学 细胞的衰老与细胞死亡

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1、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

2、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，

3、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。成人早衰症婴幼儿早衰症12岁的男孩塞斯·库克9岁的波恩自由基学说：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

4、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。

5、细胞坏死与细胞凋亡NecrosisvsApoptosis第三节细胞凋亡apoptosis凋亡时细胞的形态学改变细胞变圆微绒毛消失胞质浓缩空泡化凋亡小体初期：核染色质高度浓缩凝集在核周边,边集细胞体积缩小中期：胞膜内陷出芽浓缩核裂解膜自行分割致死前期可逆期致死期不可逆期后期：邻近的上皮细胞、MΦ、瘤细胞等吞噬凋亡小体一、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

6、骨架变得致密和紊乱。左图：哺乳类乳腺细胞的凋亡右图：哺乳类正常的乳腺细胞在凋亡过程中，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。3.细胞膜的变化原有的特化结构逐渐消失；细胞膜起泡，但结构完整；外层细胞膜新出现了磷脂酰丝氨酸等生物大分子。４.产生凋亡小体※凋亡小体(apoptoticbody)：细胞凋亡时，形成的一些大小不等的、有完整胞膜的、内含胞质、细胞器及染色质片断的球形结构。凋亡小体的命运：被邻近细胞吞噬消化（二）细胞凋亡的生物化学特征1.DNA片段化凋亡细胞中核酸内切酶活化，特异性地切

7、割核小体，形成180～200bp整数倍的DNA片段。琼脂糖凝胶电泳显示梯状条带。200bp400bp600bp800bp2.产生与细胞凋亡有关的酶如，Caspase家族等蛋白酶被活化。3.细胞质中Ca2+浓度和pH值细胞内Ca2+库释放，使细胞质内Ca2+浓度增高。Ca2+作为凋亡信号，诱导细胞凋亡。pH值先急剧增高（碱性），之后又缓慢降低（酸性）。细胞凋亡与坏死的区别★坏死凋亡1.性质病理性生理性或病理性2.诱导因素强烈的刺激（极端环境）较弱刺激（生理/病理因素）3.生化特点被动过程，无蛋白合成，主动过程，有新蛋白

8、合成，不耗能ATP耗能量ATP4.形态变化细胞结构全面溶解、破坏、胞膜及细胞器相对完整细胞肿胀细胞皱缩，核固缩5.DNA电泳随机降解，电泳呈均一DNA片段化（180-200bp）DNA片状电泳呈“梯”状条带6.炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，无炎症反应7.凋亡小体无有8.基因调控无有秀丽隐杆线虫（C.elegans）：最初有10