医学细胞生物学细胞的衰老与细胞死亡.
细胞生物学(第五版)-第15章细胞死亡与细胞衰老
细胞凋亡的过程及特征
在分子水平上，细胞凋亡的途径包括4个小阶段： ① 接收凋亡信号 ② 凋亡相关分子的活化 ③ 凋亡的执行 ④ 凋亡细胞的清除 蛋白酶caspase (cysteine aspartic acid specific proteases) 家族成 员在细胞凋亡中发挥了重要作用，大部分凋亡过程依赖于 caspase的活性，称为caspase依赖性凋亡。
细胞凋亡的生理学意义
1. 保证正常的胚胎发育进程，塑造个体及器官形态，形成免疫耐受 动物个体发育的组织形成时期，往往会制造数量过多的细胞，然后再根据需 求选择，多余的细胞通过凋亡去除。如脊椎动物的神经系统的发育过程中， 神经细胞数量较靶细胞多，靶细胞通过分泌存活因子来调节神经细胞的数量。 不能获得足够存活因子的神经细胞发生凋亡，使剩下的神经细胞与靶细胞的 数量相当。
凋亡细胞的典型特征DNA梯状条带
被caspase失活的代表分子是聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶 （PARP)。PARP能够识别损伤的DNA，在凋亡过程中PARP被 ca敏感。
效应caspase还通过切割细胞骨架蛋白使细胞的骨架体系发生结构 变化，便于细胞改变形态以及形成凋亡小体等
胁迫的早熟性衰老
除了细胞内端粒缩短可以诱发复制衰老 以外，许多刺激性因素，如超量的过氧 化物，原癌基因的非正常活化，非端粒 的DNA损伤均能够缩短细胞的复制寿命， 促进细胞衰老。这种类型的衰老成为胁 迫诱导的早熟性衰老（SIPS）。
这一衰老的发生，可能通过活化另一种 细胞周期抑制蛋白P16信号途径，引发细 胞周期停滞。
• 出现衰老相关异染色质集中现象，用DNA荧光染料对细胞核染色，年轻细 胞的细胞核荧光分布均匀，衰老细胞细胞核荧光出现点状聚集，一些细胞 周期正向调控蛋白的编码基因被多种蛋白包裹，处于转录失活状态。
医学细胞生物学-15 细胞衰老与细胞死亡-2017(1)
第十六章细胞衰老与细胞死亡第一节细胞衰老第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数60-80 40 30不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数细胞来源龟鸡小鼠可增殖代数90-120 15-35 14-28不同物种来源的成纤维细胞的增殖代数植物细胞未发现有最高分裂次数。
第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡目前人们根据端粒与端粒酶在细胞衰老上的研究成果，将细胞衰老区分为两大类：与端粒、端粒酶直接相关的复制性衰老；氧化应激诱导的非端粒依赖性衰老，也被称为早熟性衰老（premature senescence）。
第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第二节 细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第三节细胞凋亡第十六章细胞衰老与细胞死亡细胞凋亡信号途径LigandPlasma MembraneNucleusAPOPTOSISEffector CaspasesDeath receptor AdapterInitiator Caspase-8BidCa ++Cyto cInitiator caspase-9Apaf-1AIFEndo GCa ++IP3RAPOPTOSISER Stress(misfolded proteins)UV, radiation, chemo,hypoxiaInitiator Caspase-12APOPTOSISTRAF2Procaspase-12Bcl-2/ Bcl-x L Effector CaspasesINTRINSIC PATHWA YEXTRINSIC PATHWA YBcl-2/ Bcl-x LDeath domainMitochondriaEndoplasmic reticulum第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡凋亡小体的形成有三种方式：发芽脱落机制；分隔机制；自噬体形成机制。
细胞生物学 第十五章细胞衰老与细胞程序性死亡-1
一、细胞衰老的概念
• 细胞是否具有无限增殖能 力的问题经历了曲折的认 识过程：细胞分裂能力有 限→体外培养细胞永生不 死→正常细胞只能进行有 限次数的分裂。
• Hayflick界限（Hayflick limit）：细胞的增殖能力 是有限的，有一定的界限。
§1 细胞衰老
二、细胞复制衰老的特征 • 形态特征：衰老细胞变得大而扁平• 个体衰老（aging）：指随 着年龄的增加，机体功能 呈现退行性变化的现象。
• 个体衰老伴随着：生殖能 力的下降，死亡率的上升， 以及对一系列疾病（如癌 症、糖尿病、心血管疾病、 神经退行性疾病等）易感 性的增加。
四、细胞衰老与个体衰老
• 个体衰老的机制：非常复杂， 涉及分子、细胞、组织、器 官各个层面。
胞进行选择性地消除。结果既形成了识别外来抗 原的免疫活性细胞，又产生了对自身抗原的免疫 耐受。 s T淋巴细胞凋亡的异常会导致自身免疫性疾病。
一、多种形式的细胞死亡及其生物学意义
（2）维持生物体的自稳态 • 在生物的生长发育过程中，通过细胞增殖增加
细胞数量，而通过细胞凋亡减少细胞数量，从 而维持机体组织中适宜的细胞数量，维持一个 动态平衡阶段。 （3）生理保护，肿瘤监控 • 通过细胞凋亡来清除机体内受损或危险的细胞， 遏制细胞的癌变。
• 因此，随着细胞的每次分裂， 端粒不断缩短；当端粒长度 缩短达到一定阈值时，细胞 就进入衰老。——端粒缩短 学说。
三、细胞复制衰老的机制
• 端粒缩短引发细胞复制衰老 的机制：
s 缩短的端粒被识别为DNA损 伤，p53被激活，继而诱导细 胞周期抑制蛋白p21的表达。
s p21抑制CDK的活化，使得 Rb不能被磷酸化从而不能与 转录因子E2F分离，E2F处于 持续失活状态，不能进行 G1→S期许多关键因子的转 录，细胞不能从G1期进入S 期，细胞分裂停滞，最终引 发细胞衰老。
细胞生物学中的细胞周期和衰老
细胞生物学中的细胞周期和衰老在细胞生物学中，细胞周期是指细胞从分裂开始到下一次分裂结束的整个过程，一般分为四个阶段：G1期、S期、G2期和M 期。
G1期是从上一次分裂的结束到DNA复制开始之前的时间，S期是指DNA复制时期，G2期是指DNA复制后到细胞分裂前的时间，而M期则是指有丝分裂的阶段。
这四个阶段在细胞周期中密不可分，每个阶段的完成都是为了预备下一个阶段的开始。
而细胞衰老则是指细胞的寿命到了一定的时候会停止分裂和增殖，进入衰老阶段，这一进程受到内在和外在环境的影响。
细胞周期的调控是细胞生命活动的重要内容之一。
无论是细胞增殖还是分化，都需要借助于细胞周期调控机制才能保证正常的发育和功能。
细胞周期的调控过程是由一系列重要的调控分子和信号通路来完成的。
在调节分子中，CDKs是一个重要的家族，它包括四个周期调控蛋白激酶家族成员：CDK1、CDK2、CDK4和CDK6。
在调节通路中，Rb/E2Fs、p53/MDM2和ATM/ATR等信号通路起到了重要的作用。
这些调节分子和调节通路协同作用，能够精细地控制细胞周期的进展。
细胞衰老是一个生物学研究的热点领域。
细胞衰老与机体老化、各种疾病，如肿瘤的发生、衰老相关疾病等密切相关。
目前关于细胞衰老主要有两个假说：一是特定DNA序列的缩短引起的衰老假说，即“端粒缩短假说”，这是一个最长存在的关于衰老的理论，也是目前最受认可的衰老理论之一。
这一假说认为，随着细胞增龄，端粒会逐渐缩短，最终触发细胞进入有限增殖期，细胞衰老和死亡。
另一个假说是细胞功能和代谢逐渐衰退，即“功能下降假说”。
与细胞周期不同，细胞衰老并不是一个正常的生物过程。
通常情况下，年轻细胞具有更高的增殖和修复能力，老化细胞则很难再分裂或修复损伤，而这些功能损失可能导致多种疾病的出现。
而且，细胞衰老的机制极其复杂，与DNA损伤、遗传信息、细胞周期等多种生物过程有关。
细胞衰老与癌症的关系也十分密切。
癌症细胞具有异常的增殖能力和对细胞周期调控的控制机制的细微改变，能够绕过细胞周期“阀门”，导致不受控制的增殖，从而形成肿瘤。
新乡医学院 医学细胞生物学 习题 第十四章 细胞衰老与细胞死亡
第十四章细胞衰老与细胞死亡一、单项选择题1．衰老细胞的特征之一是常常出现下列哪种结构的固缩A．核仁B．细胞核C．染色体D．脂褐质E．线粒体2．小鼠成纤维细胞体外培养平均分裂次数为A．25次B．50次C．100次D．140次E．12次3．细胞凋亡与细胞坏死最主要的区别是后者出现A．细胞核肿胀B．内质网扩张C．细胞变形D．炎症反应E．细胞质变形4．细胞凋亡指的是A．细胞因增龄而导致的正常死亡B．细胞因损伤而导致的死亡C．机体细胞程序性的自杀死亡D．机体细胞非程序性的自杀死亡E．细胞因衰老而导致死亡5．下列哪项不属细胞衰老的特征A．原生质减少，细胞形状改变B．细胞膜磷脂含量下降，胆固醇含量上升C．线粒体数目减少，核膜皱襞D．脂褐素减少，细胞代谢能力下降E．核明显变化为核固缩，常染色体减少6．迅速判断细胞是否死亡的方法是A．形态学改变B．功能状态检测C．繁殖能力测定D．活性染色法E．内部结构观察7．机体中寿命最长的细胞是A．红细胞B．表皮细胞C．白细胞D．上皮细胞E．神经细胞二、多项选择题8．衰老细胞的特征包括A．细胞的水分减少B．细胞核固缩，染色加深C．老年色素积累D．细胞膜变厚，流动性下降，物质转运及信息传递障碍9．自由基在体内有解毒作用，但更多的是有害作用，主要表现为A．使生物膜的不饱和脂肪酸发生过氧化，形成氧化脂质，使膜的流动性降低B．使DNA发生氧化破坏或交联，使核酸变性，扰乱DNA的正常复制与转录C．与蛋白质发生交联变性形成无定形沉淀物，降低酶活性和导致机体自身免疫D．加速细胞衰老10.严重影响到机体衰亡的细胞衰亡是哪些A．肝细胞B．肾细胞C神经细胞D．心肌细胞11.遗传程序说是关于细胞衰老机理的假说，其主要内容是A．重复基凶利用枯竭说 B.DNA修复能力下降说C．衰老基因说D．免疫功能减退说12.细胞磨损学说包括的假说是A．差错灾难说B．大分了交联说C．自由基说D．衰老基因说参考答案：1. B2. B3. D4. C5. D6. D7. E8. ABCD9. ABCD 10. CD11.ABC 12. ABC二、填空题1．细胞死亡的形式有__________和__________。
医学细胞生物学名词解释
医学细胞生物学名词解释1、医学细胞生物学：是指用细胞学的原理和方法研究人体细胞的结构、功能、生命活动规律和其疾病关系的科学2、受体：存在于细胞膜上细胞内、能接受外界的信号，并将这一信号转化为细胞内的一系列生物化学反应，从而对细胞的结构或功能产生影响的蛋白质分子。
3、配体：受体所接受的外界信号，包括神经递质、激素、生长因子、光子、某些化学物质及其他细胞外信号。
受体是细胞膜上的特殊蛋白分子，可以识别和选择性地与某些物质发生特异性结合反应，产生相应的生物效应．与之结合的相应的信息分子叫配体。
4、残留小体：次级溶酶体在完成对绝大部分作用底物消化、分解作用之后，尚会有一些不能被消化、分解的物质残留其中。
随着酶活性的逐渐降低以至最终消失，进入溶酶体生理功能的终末状态。
5、马达蛋白：利用ATP 水解酶释放的能量驱动自身沿微管或微丝定向运动的蛋白，如驱动蛋白、动力蛋白和肌球蛋白。
6、分子伴侣：一类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质，它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些蛋白质结构执行功能时的组份。
7、核仁组织区：即rRNA序列区，它与细胞间期核仁形成有关，构成核仁的某一个或几个特定染色体片断。
这一片段的DNA转录为rRNA, rRNA所在处。
8、紧密连接：是相邻细胞间局部紧密结合，在连接处，两细胞膜发生点状融合，形成与外界隔离的封闭带，由相邻细胞的跨膜连接糖蛋白组成对应的封闭链，主要功能是封闭上皮cel间隙，防止胞外物质通过间隙进入组织，从而保证组织内环境的稳定性，紧密连接分布于各种上皮细胞管腔面，细胞间隙的顶端。
9、桥粒：上皮细胞等细胞间结合的一种形式，是细胞膜上直径约为0.5微米的圆形区域，在切面上可以看到二个相连的细胞膜之间有相距20—25毫微米严格平行的细胞间隙。
桥粒有增强细胞间结合的效能。
10、粘着带：粘着带连接位于上皮细胞紧密连接的下方,靠钙粘着蛋白同肌动蛋白相互作用,将两个细胞连接起来。
细胞生物学名词解释汇总
袢环模型：由30nm的染色质纤维折叠成袢环，袢环沿染色体纵轴由中央向四周放射状伸
核仁组织区：是指在人类染色体组中的某些染色体次缢痕处的，携带rRNA基因并可以形
核定位信号：存在于被动转运核蛋白上的一些短肽的氨基酸序列片段，为核转运受体识
半不连续性复制：所有的DNA聚合酶催化合成新的DNA链的方向均为5’→3’，而DNA
认为一切生物都由细胞组成，细胞是生命的结构单位，细胞只能由细胞分裂而
分子双螺旋结构模型：反向平行的互补双链结构，呈右手螺旋，它的两条多聚核苷酸链
和G-C的方式互补配对。
指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕的方式。二级结构主要有α-螺旋、β-
β-转角。二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的，氢键是
G1期、S期、G2期、M期四个阶段。
R点）：存在于哺乳动物细胞周期G1期的重要检查点。通过该点后，细胞周期才能
DNA合成和细胞分裂。符号“R”。
熟促进因子：细胞周期的每一环节都是由一特定的细胞周期依赖性蛋白激酶
cyclin-dependent kinase, CDK）+ 周期蛋白（cyclin）结合和激活调节的。
细胞凋亡过程中，细胞萎缩、碎裂，形成的有膜包围的含有核和细胞质碎片的小
肌球蛋白：肌原纤维粗肌丝的组成单位，由两条重链和多条轻链构成。两条重链的大部
构成蛋白分子的杆；重链的剩余部分与轻链一起构成蛋白分
ATP的ATP酶。
驱动蛋白：是微管动力蛋白，其分子结构和肌球蛋白类似，由两条重链和两条轻链聚合
驱动蛋白含有3个结构域：一对大球形的头部、中央长柄部和一对小球形尾部，尾部
细胞骨架：真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络。包括微管、微
第十五章细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 他们在发育和程序性细胞死亡方面做出了 开创性的工作
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• 一、细胞凋亡的概念与特征
凋亡 起因 范围 细胞膜 细胞核 生理或病理性 单个散在细胞 保持完整，一直到形成凋亡小体 固缩，DNA片段化 坏死 病理性变化或剧烈损伤 大片组织或成群细胞 破损 弥漫性降解
染色质
线粒体 细胞体积
• 3.端粒钟学说
• 端粒：染色体末端的一种简单串联重复序列。分裂过程中，端粒逐渐 变短，端粒酶则可以合成端粒序列。端粒长短、端粒酶活性与细胞寿 命具有一定相关性。
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 4.细胞代谢废物累积可引起细胞衰老
• 细胞代谢产物无法及时排出胞外，也无法降解与消化，在胞内堆积， 影响正常生理功能。如脂褐质和b淀粉样蛋白堆积。
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• • • • 三、细胞凋亡的分子机制 （一）细胞凋亡受多种基因调控 1.ced基因家族 ced-3,-4：激活线虫细胞凋亡所必须，ced-3 在人类细胞中对应caspase家族蛋白，ced-4 对应人类Apaf-1 • ced-9：抑制线虫细胞凋亡，对应人类细胞 中的bcl-2
医学细胞生物学
第十五章 细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 一、细胞衰老的概念 • 细胞在正常条件下发生的细胞的生理功能衰退 和增殖能力减弱，以及细胞形态发生改变并趋 向死亡的现象 • 1.细胞衰老与机体衰老既有区别又有联系 • 2.机体内各类细胞的寿命不同 • 3.细胞在体外培养下的寿命
细胞生物学_15程序性细胞死亡与细胞衰老
增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加、流动性降低 色素积聚、空泡形成 数目减少、体积增大 碎裂 消失 糖原减少、脂肪积聚 内陷
衰老细胞与“青年期”细胞的比 较
生长旺盛细胞富有 微绒毛
衰老细胞缺乏微绒毛， 体积缩小，呈园球形。
㈡分子水平的变化
⒈DNA：复制与转录受到抑制，但也有个别基因会异常 激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、 断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 ⒉RNA：mRNA和tRNA含量降低。 ⒊蛋白质：含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲 酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性， 可消化性下降，自由基使蛋白质肽断裂，交联而变性。氨 基酸由左旋变为右旋。 ⒋酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、 Fe2+等丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改 变，总的效应是酶失活。 ⒌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。
肝细胞等寿命长于30天，为短于机体寿命的细胞。
皮肤表皮细胞、角膜上皮细胞、血细胞等为快速更 新的细胞，寿命短于30天。
二、体外培养细胞的衰老与Hayflick界限
Hayflick等人的研究证实：关于细胞增殖能力和寿 命是有限的观点。细胞，至少是培养的细胞，不是不死的， 而是有一定的寿命；细胞的增殖能力不是无限的，而是有 一定的界限，这就是著名的Hayflick界限。 他们的工作是对细胞“不死性”学说的彻底否定。研 究发现，物种寿命与培养细胞之间存在着正相关的关系， 即寿命愈长，其培养细胞的传代次数愈多。反之，其培养 细胞的传代次数愈少。
第二节
细胞衰老
一、细胞衰老的概念及特征
细胞生物学习题第十五章细胞衰老与细胞死亡
第十五章细胞衰老与细胞死亡一、名词解释1 . Hayflick界限(Hayflick limit)2. 程序性细胞死亡(programmed cell death)3 .细胞衰老(cellular aging，cell senescence )4．凋亡小体(apoptotic body)二、选择题1 . 下列那一种不是程序性死亡的特征？A. 核DNA在核小体连接处断裂成核小体片段B. 核纤层断裂消失C. 细胞通过发芽、起泡等方式形成一些球形的突起D. 细胞破裂，释放出内容物2．下列哪一项不是P53的正常功能?A．激活细胞周期抑制因子的转录B．在DNA修复中起作用C．触发损伤细胞的凋亡D．在小鼠胚胎发育中起基本作用3．迅速判断细胞是否死亡的方法是( )。
A．形态学改变B．功能状态检测C．繁殖能力测定D．活性染色法E．内部结构观察4．细胞凋亡（）。
A．是特定细胞的编程死亡B．是发育中的正常现象C．只有当Fas与TNF受体与其配体结合时才被诱发D．涉及细胞核的浓缩，DNA与蛋白质的降解以及膜的解体5．机体中寿命最长的细胞是（）。
A．红细胞B．表皮细胞C．白细胞D．神经细胞三、填空题1. 衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现,是不可逆的生命过程。
就其产生的性质来说，有三种不同的类型：①_________衰老，②_________ 衰老，③_________ 衰老。
2 ．细胞的死亡一般定义为_________ ，通常用_________鉴别细胞的死活，活细胞容易被_________染色，死细胞容易被_________ 染色。
3 ．细胞死亡有。
两种形式：一种为_________死亡，另一种为_________ 死亡；前者是受到_________ 而造成的细胞崩溃裂解；后者是细胞在一定的_________ 或_________条件下按照自身的程序结束其生存。
4．虽然衰老的理论很多，但归纳起来主要分为两类：一类是_________ 衰老理论，另一类是_________ 衰老理论。
细胞生物学细胞衰老与凋亡
●7个与死亡细胞被吞噬细胞所吞噬的基因，即
ced-1 、 ced-2 、 ced-5 、 ced-6 、 ced-7 、 ced-10和ced-11。
●死亡细胞在吞噬体中被降解的基因
22
●ced-3、ced-4、ced-9和egl1-4个基
9
◆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
10
细胞衰老的理论
◆衰老的基因程序理论 ◆衰老的损伤积累理论 ◆细胞衰老的端粒假说 ◆细胞衰老的线粒体损伤论 ◆自由基理论
11
●氧化性损伤学说
该理论认为，代谢过程中产生的活性氧基团或分子 （reactive oxygen species，ROS）引发的氧化性损伤的积 累，最终导致衰老。ROS主要有三种类型：
6
◆ 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
7
◆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
8
◆ 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及膜内颗粒 的分布也发生变化
Chapter 13.细胞衰老与凋亡
13.1 细胞衰老
现代人类面临着3种衰老：
◆生理性衰老
◆病理性衰老
◆心理性衰老
●衰老(senescing，aging)是机体在退化时期生 理功能下降和紊乱的综合表现,是不可逆的生命过 程。人的衰老与细胞的衰老相关联。
1
Hayflick界限
医学细胞生物学细胞衰老与死亡
“生、老、病、死”是生命的四重奏。人类 自出生均要经过生长、发育、成熟、衰老直 至死亡的几个阶段，这是生命的必然规律。
生命是物质的，人体是由细胞组织起来的。 组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外 环境的影响而发生损伤，致使人体内某些细 胞不断地衰老与死亡。
细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象
26
细胞坏死与凋亡的形态区别
h
27
细胞坏死
h 细胞凋亡
28
细胞凋亡的生化改变
① 核酸内切酶激活
Ca 2+ /Mg 2+ Zn 2+
② DNA片断化
③ caspase激活
灭活凋亡抑制物
水解活性蛋白
水解结构蛋白
h
29
细胞凋亡中的DNA的片段化
h
30
DNA断裂与“梯状条带”(1)
h
31
DNA断裂与“梯状条带”(2)
h
2
第一节 细胞的衰老
h
3
衰老:是机体在退化时期生理功能下降和
紊乱的综合表现,是不可逆的生命过程。 人的衰老与细胞的衰老相关联
现代人类面临着3种衰老：
◆生理性衰老 ◆病理性衰老 ◆心理性衰老
h
4
h
5
细胞衰老是客观存在的。同新陈代谢一样, 细胞衰老是细胞生命活动的客观规律。
对多细胞生物而言, 细胞的衰老和死亡与机 体的衰老和死亡是两个不同的概念, 机体的 衰老并不等于所有细胞的衰老, 但是细胞的 衰老又是同机体的衰老紧密相关的。
维持细胞钙稳态 h
53
Bax亚家族：它们的作用与Bcl-2亚家族的作用相 反，可促进细胞凋亡
成员：Bax、Bak、Bok
医学细胞生物学名词解释重点
1、医学细胞生物学：从细胞角度研究生命的发生与分化、发育与生长、遗传与变异、健康与疾病、衰老与死亡等基本生物学现象。
以细胞生物学的原理与方法来研究人体细胞的结构、功能和生命活动规律以及同疾病发生关系的原理2、单位膜：生物膜在电镜下“两暗夹一明”的三层结构3、被动运输：物质顺浓度或电化学梯度的跨膜运输，不需要消耗细胞代谢能量，主要方式有简单扩散、离子通道扩散、易化扩散4、主动运输：物质逆浓度或电化学梯度的跨膜运输，需要膜特异性载体蛋白的介导，需要消耗能量。
5、简单扩散：小分子物质通过膜由高浓度侧向低浓度侧扩散的现象，不消耗细胞代谢能，不需要膜蛋白的协助，运输速度取决于分子的大小和脂溶性，且与溶质浓度差成正比。
6、易化扩散：在特异性载体蛋白的介导下，各种极性分子和无机离子顺电化学梯度的跨膜转运，不消耗细胞的代谢能，属于被动运输，具有选择性、特异性、饱和性。
存在最大的转运速度，可被竞争性抑制剂阻断，也可以被非竞争性抑制剂破坏。
7、离子通道扩散：介导被动运输，对被转运的离子具有高度的选择性，多数不持续开放，受“闸门”控制。
8、协同运输：是一类由Na+-K+泵与载体蛋白协同作用，间接消耗A TP所完成的主动运输9、胞吞作用：质膜内陷，包围细胞外物质形成胞吞泡，脱离质膜进入细胞内的过程。
可分为吞噬作用、胞饮作用、受体介导的内吞作用10胞吐作用：又称外排作用或入胞作用。
指细胞将合成的外输性物质和代谢废物，通过囊泡转运至细胞膜，与质膜融合后将物质排出细胞外的过程。
11 吞噬作用：细胞膜凹陷或形成伪足，摄入直径大于250nm的颗粒物质的过程，形成的小囊泡称吞噬体或吞噬泡。
12 吞饮作用：细胞膜凹陷，非特异性摄入溶质或液体的过程，形成的小囊泡称吞噬体或吞噬泡13 受体介导的内吞作用：细胞通过受体的介导摄取细胞外特异性蛋白质或其他化合物的过程，为细胞提供了可选择性、高效地摄取细胞外大分子物质的方式。
14 结构性分泌途径：一些外分泌性物质在内质网合成后，立即转运到高尓基复合体，经修饰、浓缩、分选后，装入分泌囊泡，转运至细胞膜，与质膜融合后将分泌物排出细胞外的过程。
细胞生物学-细胞衰老与死亡
衰老细胞的结构变化
❖ 细胞核的变化 体积增大、核膜内折、染色质固缩化、端粒变短， DNA甲基化程度增加；
❖ 内质网的变化 内质网排列无序，膜腔膨胀，膜面上核糖体减少；
❖ 线粒体的变化 线粒体的数量随着年龄的增大而减少，而其体积则随着 年龄的增大而增大。线粒体DNA的损伤程度增加，线粒 体DNA的转录产物减少；
外在信号
内在信号
Cell - extrinsic activation of caspase cascade
❖ 细胞表面具有死亡受体（death receptor） Fas，属于肿瘤坏死因子受体超家族； ❖ 三聚体的Fas与配体（FasL）结合； ❖ 募集接头蛋白FADD和 procaspase-8； ❖ 通过自身剪接，产生caspase-8 ，引起caspase cascade。
❖ 活化的caspase 再切割其他的 caspase，即为 caspase级联反 应（cas胞质蛋白质或 核纤层蛋白
caspase家族与细胞凋亡
❖ 目前认为细胞凋亡的起始者（caspase 2， 8，9和 10）和执行者（caspase 3，6和7） 之间存在着上下游关系，即起始者活化执 行者。
H2O
CuZn-SOD
H2O2 GSH-Px
H2O 细胞质
线粒体
细胞生物学PPT课件 细胞衰老与死亡
第一节 细 胞 衰 老
一、细胞衰老与个体衰老的关系
对多细胞生物而言，细胞的寿命、衰老、死亡与机体 的寿命、衰老和死亡是不同的概念。
二、细胞的寿命
根据细胞寿命，将细胞分为三类：
第一类细胞的寿命接近于动物的整体寿命，如神经元、脂 肪细胞、肌细胞等；
第二类是缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝 细胞、胃壁细胞等；
正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）
37岁的成人早衰症患者
（二）自由基学说（free radical theory）
自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团， 普遍存在于生物系统。
人体内自由基的产生有两方面：一是环境中的高温、辐射、光 解、化学物质等引起的外源性自由基；二是体内各种代谢反应 产生的内源性自由基。
（六）线粒体DNA损伤学说 老年糖尿病、老年痴呆症、帕金森氏病、心脑血管病等的 患者，线粒体DNA 均有不同程度的片段缺失。
五、细胞衰老的相关基因 抗衰老基因 衰老基因
第二节 细胞死亡
一、细胞死亡的概念与特征 细胞死亡：细胞生命现象不可逆的停止。 根据细胞死亡的模式，主要分为坏死（necrosis）
和凋亡（apoptosis）两种类型。
1、细胞坏死（necrosis）
表现为细胞膜和细胞器的质膜发生破裂、细胞质外溢、细胞解体 并引起周围组织发生炎症反应。细胞核在坏死过程中的主要变化 为：①核浓osis）
质膜始终保持完整，胞膜内陷将细胞内容物包被成一些囊状小泡， 即凋亡小体（apoptotic body），后者被周围细胞吞噬，不引起炎 症反应。
3.自噬体形成机制: 凋亡细胞内线粒体等细胞器和其他胞质成分 一起被内质网膜包裹形成自噬体，自噬体在与凋亡细胞膜融合后 排出胞外，形成凋亡小体。
细胞生物学中的细胞衰老和细胞老化
细胞生物学中的细胞衰老和细胞老化细胞生物学是研究细胞结构、功能和生命特性等方面的科学领域。
细胞衰老和细胞老化是细胞生物学中的两个重要概念，它们与生物体的衰老过程密切相关。
本文将从细胞衰老的定义、机制、影响因素以及细胞老化的类型和生理意义等方面进行探讨。
一、细胞衰老的定义和机制细胞衰老是指细胞内部生物化学过程逐渐失去正常功能和生命活力的过程，导致细胞机能下降和死亡。
细胞衰老是生物体衰老的基础和核心问题之一。
细胞衰老的机制非常复杂，目前主要包括损伤积累理论、基因表达调控失衡理论以及端粒理论等。
损伤积累理论认为细胞衰老是因为细胞内部发生的多种损伤积累而导致的。
这些损伤可以来自DNA损伤、蛋白质异常积累、线粒体功能损害等。
当损伤积累到一定程度时，细胞会进入衰老状态。
基因表达调控失衡理论认为细胞衰老是由于基因表达过程中的调控失衡导致的。
在细胞衰老过程中，某些基因的表达受到抑制，而其他基因的表达过程则出现紊乱。
这一失衡会影响细胞内部的正常功能，导致衰老。
端粒理论认为细胞衰老与端粒长度的缩短有关。
端粒是染色体末端的结构，随着细胞的分裂，端粒长度会逐渐缩短。
当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就会进入衰老状态。
端粒长度的缩短可以通过端粒酶的活性调控。
二、细胞衰老的影响因素1. 遗传因素：遗传基因对细胞衰老起到了重要的作用。
一些基因突变或表达异常会导致细胞衰老的加速。
2. 生活方式和环境因素：生活中的不健康习惯（如烟草、酗酒等）、高强度的紫外线辐射、污染物和化学物质等都可加速细胞衰老的发生。
3. 氧化应激：氧化应激是指细胞内氧自由基和氧氮化物生成过多，导致氧化物质积累。
这会引起细胞内的氧化应激反应，加速细胞衰老。
4. 炎症反应和免疫系统异常：慢性炎症状态和免疫系统异常都会影响细胞的正常功能，加速细胞衰老。
三、细胞老化的类型和生理意义细胞老化是指细胞在一定条件下失去功能和生命活力的过程，有两种主要类型：增殖细胞的老化和非增殖细胞的老化。
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第三节 细胞凋亡
初期：
凋亡时细胞的形态学改变
中期：
细胞变圆 微绒毛消失 胞质浓缩 空泡化
胞膜内陷 出芽
后期：
核染色质高度浓缩 凝集在核周边,边集 细胞体积缩小
浓缩核裂解 膜自行分割
凋亡小体
邻近的上皮细胞、MΦ、 瘤细胞等吞噬凋亡小体
apoptosis
致死前期 可逆期
致死期 不可逆期
一、细胞凋亡的特征
发育过程131细胞凋亡，成 虫只有959个细胞组成。
在细胞凋亡的实施阶段起作用的基因主要有3个： Ced-3、Ced-4和Ced-9，其中Ced-3和 Ced-4的作用是诱发凋 亡， Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用，使凋亡不能发生。
凋亡过程可大致分成4个阶段
• 凋亡信号转导 • 凋亡基因激活 • 凋亡的执行 • 凋亡细胞的清除
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。
龟（成纤维细胞） 人（胚胎成纤维细胞） 人（新生儿成纤维细胞） 人（青年成纤维细胞）
90-125 50~60 30~40 20~30
175 100~
人（成年成纤维细胞）
10~30
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
（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。
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 子或分子基团。
（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。
左图：哺乳类乳 腺细胞的凋亡
右图：哺乳类正 常的乳腺细胞
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。
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
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，
（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
动物Biblioteka 培养细胞传代 寿命（年）小鼠（成纤维细胞）
14-28
3.5
鸡（成纤维细胞）
25
30
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
1.性质
病理性
2.诱导因素 强烈的刺激（极端环境）
3.生化特点 被动过程，无蛋白合成，
不耗能ATP
4.形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、
细胞肿胀
5.DNA电泳 随机降解，电泳呈均一
DNA片状
6.炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应
（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。
1.DNA片段化
凋亡细胞中核酸 内切酶活化，特异性地 切割核小体，形成 180～200bp 整数倍的 DNA片段。 琼脂糖凝胶电泳显示梯 状条带。
800bp 600bp 400bp
200bp
2.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。
４. 产生凋亡小体 ※凋亡小体(apoptotic body)：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
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
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。
细胞坏死与细胞凋亡
Necrosis vs Apoptosis
7.凋亡小体 无
8.基因调控 无
凋亡
生理性或病理性 较弱刺激（生理/病理因素）
主动过程，有新蛋白合成， 耗能量ATP
胞膜及细胞器相对完整 细胞皱缩，核固缩 DNA片段化（180-200bp） 电泳呈“梯”状条带 溶酶体相对完整，无炎症反应 有 有
秀丽隐杆线虫（C. elegans）： 最初有1030个体细胞，