细胞凋亡的生物学意义与其相关基因
细胞生物学第十三章 第十四章 习题
第十三章细胞衰老与凋亡本章要点:本章着重阐述细胞生命的基本现象衰老与死亡。
要求掌握细胞衰老的基本特征及基本原理,重点掌握细胞凋亡的生物学意义,细胞凋亡的研究进展,细胞凋亡的形态和生化特征、分子机制及检测方法。
一、名词解释1、细胞衰老2、Hayflick界限3、致密体4、端粒5、细胞死亡6、细胞凋亡7、凋亡小体8、DNA ladders9、细胞坏死 10、caspase 家族 11、bcl-212、P53二、填空题1、体外培养的细胞的增殖能力与的年龄有关,也反映了细胞在体内的状况;细胞衰老的决定因素存在于内;决定了细胞衰老的表达而不是细胞质。
2、衰老细胞的膜的减弱、能力降低;线粒体的数目,嵴呈状;核的体积、核膜、染色质。
3、端粒是由简单的富含和的DNA片段的序列组成;随着每次细胞分裂,端粒会。
4、端粒酶以自身的一段为模板,通过出一段端粒片段连接在染色体的端粒末端,从而保持了细胞的生长;人类正常组织的体细胞端粒酶活性。
5、ROS主要有三种类型即:、和。
6、2002年的生理学或医学诺贝尔奖颁给了两位英国科学家和一位美国科学家,以表彰他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的所作出的重大贡献。
7、细胞凋亡的发生过程,在形态学上可分为三个阶段,即、和。
8、HIV进入人体后,引起CD4+T细胞数目的重要机制就是。
9、细胞凋亡最主要的生化特征是由于内源性的活化,被随机地在核小体的部位打断,结果产生含有不同数量的的片段,进行电泳时,产生了特征性的,其大小为的整倍数。
三、选择题1、下列不属于细胞衰老结构变化的是()。
A、细胞核随着分裂次数的增加而增大B、内质网呈弥散状C、线粒体的数目随分裂次数的增加而减少D、线粒体体积随分裂次数的增加而减小2、致密体属于()A、初级溶酶体B、次级溶酶体C、残体D、都不对3、端粒存在于()。
A、细胞质中B、中心体C、线粒体上D、染色体上4、细胞凋亡是指()。
A、细胞因年龄增加而导致正常死亡B、细胞因损伤而导致死亡C、细胞程序性死亡D、细胞非程序性死亡5、在caspase家族中,起细胞凋亡执行者作用的是()。
细胞生物学名词解释 (2)
名词解释:1.cellular aging:即细胞衰老,是指细胞在执行生命活动的过程中,随着时间的推移,细胞的增殖能力和生理功能逐渐出现衰退的过程。
2.cell biology:即细胞生物学,是研究细胞生命现象发生的规律及其本质的科学。
3.cell differentiation:即细胞分化,是指由同一来源的细胞(如受精卵)逐渐产生出形态结构、功能和生化特征各不相同的一类细胞群,形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。
4.gene differential expression:即基因差异性表达,多细胞生物个体发育与细胞分化过程中,其基因组DNA 并不全部表达,而呈现选择性表达,它们按照一定的时空顺序,在不同性别和同一细胞的不同发育阶段发生差异性表达。
5.Cysteine aspartic acid speific protease:即半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶,简写为Caspase,是一类半胱氨酸蛋白水解酶,为线虫凋亡基因ced-3的同源物,是引起细胞凋亡的关键酶。
6.Caspase:是一类半胱氨酸蛋白水解酶,简称为Caspase;为线虫凋亡基因ced-3的同源物,是引起细胞凋亡的关键酶。
7.Apoptosis:即细胞凋亡,是指细胞在一定的生理或病理条件下,一种主动的由基因决定的细胞自杀过程。
8.限制点(restriction point):或者称为启动点是G0期细胞进入G1早期的一个检查点,也是哺乳动物细胞周期G1晚期控制进入S期的调节点,相当于酵母的Start检查点。
9.检查点(checkpoint):是细胞周期中的一套保证DNA复制和染色体分配质量的检查机制。
10.收缩环(contractile ring):紧贴于细胞分裂部位细胞膜内侧,包含可收缩的肌动蛋白束和肌球蛋白II。
一.简述细胞衰老的意义及研究途径。
细胞衰老研究具有越来越重要的意义:细胞衰老是机体衰老和死亡的基础,也是众多老年性疾病的基础。
细胞凋亡的概念和意义
细胞凋亡的概念和意义细胞凋亡(apoptosis)是指细胞在特定生理或病理条件下,受到内在遗传机制的触发,而主动进行的一种细胞自我毁灭的过程。
这一过程涉及一系列有序的细胞内分子事件,包括细胞形态的改变、基因的调控以及能量的代谢等。
细胞凋亡不仅是一种自然的生理过程,而且对生物体具有重要的生物学意义。
一、细胞凋亡的概念细胞凋亡这一概念最早由比利时学者V. Kerr于1972年提出,是指细胞在一定的生理或病理条件下,受到内在遗传机制的触发,而主动进行的一种细胞自我毁灭的过程。
这一过程具有一系列独特的形态学和生物化学特征,如细胞皱缩、核染色质凝集、细胞器完整性的丧失以及细胞膜内陷或出芽等。
这些特征标志着细胞的死亡过程与细胞的自然生长和分裂过程有着根本的区别。
二、细胞凋亡的意义1.维持内环境稳定:细胞凋亡在维持生物体内环境稳定中起着重要的作用。
例如,人体手指和脚趾的末端细胞在发育过程中会受到程序性的死亡信号,以保证我们的手脚指尖能够保持正常的形状和功能。
同样,生殖器官中精子和卵子的死亡也是为了保证生物体的生殖过程能够正常进行。
2.清除有害细胞:当体内出现异常细胞,如癌变或病毒感染的细胞时,细胞凋亡机制会对其进行识别并启动死亡程序,以清除这些有害细胞。
这在一定程度上阻止了疾病的发生和扩散。
3.塑造胚胎发育:在胚胎发育过程中,细胞凋亡起着至关重要的作用。
例如,人类胚胎在发育过程中会经历一系列的细胞凋亡过程,以确保身体各部分能够正常形成。
4.防止过度生长:细胞凋亡能够防止生物体过度生长。
例如,当手指或脚趾末端受到损伤时,周围的细胞会通过凋亡机制进行自我毁灭,以防止伤口处过度生长形成赘生物。
5.参与免疫反应:细胞凋亡在免疫反应中也起着关键作用。
当体内出现病原体(如病毒、细菌等)时,免疫系统会通过激活细胞凋亡机制来清除这些病原体及其宿主细胞。
这有助于保护生物体免受感染和疾病侵害。
6.保持组织更新:在成年阶段,人体需要不断更新和修复受损的组织。
细胞凋亡学说-概述说明以及解释
细胞凋亡学说-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述细胞凋亡是一种普遍存在于多细胞生物中的重要细胞死亡方式。
相较于其他形式的细胞死亡,细胞凋亡具有高度规律性、可逆性以及对细胞周围环境的敏感性。
自细胞凋亡学说的提出以来,它在生物学研究领域引起了广泛的关注与讨论。
细胞凋亡学说的提出,为研究细胞死亡的机制以及疾病的发生提供了重要的理论基础。
早期的研究表明,细胞凋亡可以通过调节各种细胞信号途径来实现,如细胞内的凋亡信号通路和细胞外的细胞凋亡诱导因子。
通过这些信号通路的调控,细胞可以被准确地激活和执行死亡程序。
此外,细胞凋亡在维持机体内稳态和组织发育中也起着重要的作用。
在发育过程中,细胞凋亡帮助塑造形态结构,并清除不需要或异常的细胞。
此外,细胞凋亡还参与抵抗感染和防止肿瘤的形成,对维持机体的正常功能至关重要。
然而,尽管细胞凋亡学说在生物学研究中获得了广泛的支持,但它仍然存在一些争议和未解之谜。
首先,细胞凋亡的具体调控机制尚不完全清楚,特别是在复杂的生理和病理过程中。
其次,细胞凋亡是否是一种可逆的过程还存在争议,尤其是在某些特定条件下。
随着科学技术的不断发展,对细胞凋亡的研究也在不断深入。
新的发现和理论的提出将进一步推动细胞凋亡学说的发展,并为疾病治疗和药物研发提供新的思路和策略。
细胞凋亡学说的深入研究将有助于我们更好地理解生命的奥秘,并为人类健康和生命科学的进一步发展提供重要的基础。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以围绕以下几个方面展开:1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述:第一部分为引言部分,包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,将介绍细胞凋亡作为一个重要的生物学过程,并简要阐述其背景和意义。
文章结构部分将概述本文的章节安排,给读者一个整体的框架。
目的部分将明确本文旨在探讨细胞凋亡学说的基本原理、调控机制以及其意义和应用、争议与发展。
第二部分为正文部分,将重点阐述细胞凋亡的定义和基本原理,探讨细胞凋亡的产生机制和特征。
诱导细胞凋亡的相关基因
诱导细胞凋亡的相关基因
1. P53基因:作为肿瘤抑制基因的重要代表之一,P53可以诱导细胞凋亡,并调节DNA修复、细胞周期和细胞老化等生物学过程。
2. BCL-2家族基因:BCL-2家族基因包括促凋亡成员和抑制凋亡成员,其中促凋亡成员如BAX、BAK等可促进细胞凋亡,抑制凋亡成员如BCL-2、BCL-XL等则可以抑制细胞凋亡。
3. CASPASE基因:CASPASE基因编码半胱氨酸蛋白酶,可以参与细胞凋亡的信号转导和执行阶段。
4. TNF家族基因:TNF家族基因包括TNF-α、FasL等,其编码的蛋白质可以引发细胞凋亡信号,因此常用于肿瘤治疗。
5. PI3K/Akt/mTOR信号通路基因:该信号通路在多种肿瘤中异常活化,与凋亡抵抗相关,因此相关基因可作为肿瘤治疗靶点。
医学研究生病理生理资料-细胞凋亡(交)
形态特征:染色质边集、凋亡小体形成; 生化特征:DNA片段化,即形成寡核苷酸,
片段为200bp整数倍;凝胶电泳“梯带”。
区别
坏死
凋亡
诱导因素 生化特点
细胞形状 形态变化
染色质 DNA电泳
炎症反应
基因调控 潜伏期
强烈刺激,病理 被动过程,无新蛋白合 成,不耗能 形成碎片 细胞结构全面溶解、破 坏、细胞肿胀 稀疏、松散、呈絮状 弥散性降解,电泳呈均一 片状,即“拖带” 溶酶体破裂,局部炎症反 应
C.4-6Gy低剂量照射16小时后,人急性T细胞白血病有效;高温.高热43度, 30分钟肿瘤细胞有效;切除睾丸对前列腺癌有效。
Bcl-2基因在不同类型的肿瘤中过度表达的频率(%)
肿瘤类型 结肠-直肠癌
咽癌 骨髓癌 乳腺癌 非何杰金淋巴瘤 胃癌 前列腺癌 神经母细胞瘤 肺癌(小细胞肺癌)
Bcl-2基因过度表达频率(%) 92 85 80 70 65-70 60-70 30-60 30-35 20(80)
1. BcL-2家族分子
A 、Bcl-2----B cell lymphoma/leukemia-2
Bcl-2蛋白主要分布在线粒体内膜、细胞内膜表面、内质网、 核膜等处,并具有高效阻抑射线、化学药物等引发的细胞凋亡;
Bcl-2基因广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经 细胞以及多种瘤细胞中,因此具有促进细胞存活的功能;
凋亡相关性疾病/即病理意义
1.凋亡不足:肿瘤、自身免疫病; 2.凋亡过度: 心肌缺血、心力衰竭、AD 3.不足与过度并存:AS、AIDS
(一)凋亡不足疾病
1、肿瘤
凋亡依据
A.细胞数总量动态平衡,即死亡数与存活数平衡;
细胞生物学技术-细胞凋亡
例:强烈应激反应 糖皮质激素
淋巴细胞凋亡
病原体:细菌、病毒等。例:HIV
(2)抑制因素(抑制细胞凋亡)
CD4+T细胞凋亡
细胞生长因子:如IL-2 、神经生长因子
激素 例:ACTH
肾上腺皮质细胞凋亡
其他:如Zn2+、药物、某些病毒等
11
细胞凋亡信号的转导
凋亡诱导因素 作用于 细胞 转化为 凋亡信号 胞内信号转导途径 激活细胞死亡程序
➢ (3)凋亡小体的形成。核膜核仁破碎,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 胞膜所包围;
➢ (4)凋亡小体逐渐被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。
7
细胞凋亡DNA的片段化
8
细胞凋亡的过程及机理
➢ 接受凋亡信号
➢ 凋亡调控分子间的相互作用
➢ 蛋白水解酶(caspases)的活化
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细胞内氧化还原状态改变的检测
• 当细胞内GSH的排除非常活跃时,细胞液就由还原环境转为氧 化环境,这可能导致了凋亡早期细胞线粒体膜电位的降低,从 而使细胞色素C(三羧酸循环中的重要组分)从线粒体内转移 到细胞液中,启动凋亡效应器caspase的级联反应。
• 由于 GSH与氧化还原作用及线粒体功能密切相关,此项检测除 了对研究细胞凋亡的起始非常有用外,还可用于心脏病、中风 等疾病治疗的研究。但有些细胞如:HeLa 和3T3细胞凋亡时没 有明显的GSH水平的变化,不能用此法检测。
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线粒体膜势能(DYmt)的检测
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Caspase家族的结构与分类
ICE亚类Caspase蛋白酶:ICE(白介素1转换酶) 是单核细胞来源的参与成熟的一种蛋白酶,参与 凋亡,但不起主要作用: Caspase-1,Caspase-4, Caspase-5, Caspase-11,Caspase-12,Caspase13, Caspase-14。
p53基因名词解释细胞生物学
P53基因名词解释细胞生物学在细胞生物学中,p53基因是一个备受关注的重要主题。
它作为一种关键的细胞生物学基因,在细胞的生命周期和分化过程中扮演着主要角色。
p53基因的发现和研究对于人类疾病的治疗和预防有着重要的意义。
本文将根据这一主题,深入探讨p53基因在细胞生物学中的作用和意义。
1. p53基因的概念p53基因是一种编码蛋白质的基因,位于人类染色体17号上。
它被称为“细胞生物学的守护神”,具有调控细胞凋亡、DNA修复和细胞周期的重要功能。
p53基因在细胞生物学中扮演着重要的角色,其突变和异常可导致细胞异常增殖和癌症等疾病的发生。
2. p53基因的作用p53基因在细胞的生命周期中发挥着关键作用。
它能够感知DNA损伤和其他生物压力,通过激活相关的信号传导通路来引导细胞做出应对。
p53基因在细胞分化和增殖中起着重要的调控作用,保护细胞不受外界环境的损伤。
3. p53基因与细胞凋亡细胞凋亡是细胞生物学中一个重要的现象,而p53基因在其中扮演着关键的角色。
当细胞受到损伤或其他不利因素时,p53基因能够启动凋亡程序,促使受损细胞自行逝去,以保护整个器官或组织不受进一步的伤害。
4. p53基因在癌症中的作用p53基因在细胞生物学中的另一个重要作用是抑制肿瘤的发生。
正常情况下,p53基因能够监测细胞的DNA损伤并进行修复,或者促使受损细胞凋亡。
然而,在很多癌症中,p53基因被突变或失活,导致肿瘤细胞失去了正常的生长和凋亡调控,从而促进了癌症的发生和发展。
5. 个人观点和总结p53基因作为细胞生物学中一个备受关注的主题,其在细胞凋亡、DNA修复和癌症抑制中的作用备受肯定。
我个人认为,对p53基因的深入研究将有助于我们更好地了解细胞生物学中的重要调控机制,为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和方法。
在本文中,我们对p53基因在细胞生物学中的重要性进行了全面的探讨,并介绍了其在细胞凋亡和癌症发生中的作用。
通过对p53基因的研究,我们可以更好地理解细胞的生命周期和调控机制,为相关疾病的预防和治疗提供更深入的认识和新的治疗策略。
细胞生物学论文细胞凋亡与内质网的研究进展内质网
细胞生物学论文细胞凋亡与内质网的研究进展内质网细胞凋亡与内质网的研究进展生物技术10-2 李大云摘要:内质网是细胞凋亡信号传导途径中起重要作用的细胞器;细胞凋亡,是生物体细胞的主动消亡过程,是多细胞生物体调控机体发育、控制细胞衰老、维持内环境更稳定的重要仍然维持机制。
细胞凋亡发生过程的启动和进行受到精确调控,具有独特而复杂的信号系统。
各种凋亡信号通过信号通路传至细胞内,激活靶分子底物而产生蛋白效应,引发细胞凋亡。
一般认为,细胞凋亡存在三条主要通路:线粒体通路、内质网谢利谢通路和死亡受体通路,各通路间有互相联系,共同动态平衡细胞凋亡。
关键词:内质网、细胞凋亡细胞凋亡是细胞的程序性死亡,重要环节是生物体孕期的一个重要环节,我们非常有必要学术研究促使细胞凋亡的因子,现在,让调节我们看下内质网是如何调节蛋白质凋亡的。
细胞凋亡的概念及其生物学意义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。
由于细胞凋亡遭到受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以也常常被称为细胞编程性死亡。
在生物的生长发育过程中,细胞凋亡是不可或缺的一个重要方面。
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。
通过细胞凋亡,母体得以清除不再需要的细胞,而不引起发炎反应。
在发育过程中,幼体的缩小和退化如蝌蚪尾的消失等,都是通过细胞的清除也是通过细胞凋亡来实现的。
在成熟个体的组织中,细胞的自然更新,被病原体感染呼吸道细胞的封堵也是通过PCD来完成的。
是所有多细胞组织的重要的基本功能。
凋亡发生的生物化学和形态变化在从线虫到人类的种属不同问高度保守,对于胚胎发育和正常细胞稳态的维持有非常重要的。
凋亡证明细胞现已功能的丧失可以促进肿瘤和自身免疫疾病的频发;而凋亡过度又可以引发退行性扭曲,肾病如免疫缺陷和神经系统退行性慢性等。
所以凋亡过程的正确调控有著对机体具有极其重要的意义。
多种因素可以触发增生。
各校历年细胞生物学(部分分生、生化)真题(截止到2014年浙大考博初试前)
协和2014,细胞生物学2224填空35分,较简单,回来补充判断10分,名词解释45分:脂阀模型,核壳体,线粒体病,双向凝胶电泳,质粒,g蛋白偶联受体,微绒毛,核纤层,纺锤体,染色体乙酰化,细胞周期同步,原生殖细胞,胚胎干细胞,终末分化细胞,黏着斑。
大题12*5=60分:原位杂交与免疫荧光异同,细胞质基质和功能,细胞周期和调控,动物细胞凋亡途径,膜泡运输的分类和功能。
2014中山大学考博真题细胞生物学一、名词解释1.基因表达2.核小体3.呼吸链4.MAP激酶级联反应5.细胞周期检查点二、论述1.以炎症反应时白细胞渗出为例,说明细胞粘连分子如何作用。
2.试述微管和微管蛋白的功能。
体外组装微管的条件?3.试述细胞内膜系统中膜性细胞器的相互关系?4.以胰岛素为例,说明受体酪氨酸激酶传导途径?5.举例说明mRNA核受体(转录前产物)剪接。
简述mRNA核受体交替剪接的意义。
细胞生物学1.以白细胞渗出为例简述细胞黏附因子的作用。
2.微管及微管相关蛋白的作用,体外合成微管的条件。
3.膜性细胞器之间的相互作用。
4.以胰岛素为例,简述酪氨酸激酶信号通路。
5.mRNA前体的剪接以及mRNA交替剪接的意义。
浙江大学2013年考博回忆细胞生物学(乙)一、名词解释(全中文4分×9 )细胞膜的主动运输P80 细胞分化P7,285 自噬P125(自噬性溶酶体、自噬体)信号肽P112,241 干细胞P8,401 蛋白激酶P377 微管P146 细胞骨架P13,143 呼吸链P185二、问答题(10选8题,64分):1.细胞连接的概念,分类及特点。
P3352.线粒体在细胞死亡中的作用:P318、P331或P1803.有丝分裂M期各时相的事件及特征。
P256-2634.微丝的概念及生物学功能。
P154、P159-1635.微管的生物学功能。
P151-1546.大分子及颗粒物质在细胞内的转运途径。
P94-977.谈谈你对细胞膜液态镶嵌模型的认识。
细胞凋亡的生物学特征
细胞凋亡的生物学特征细胞凋亡是受到高度调节的一种生理性细胞死亡过程,是受基因调控的一个主动连续的程序化反应。
它不仅有形态学上的改变,而且具备生化变化的特征。
一、形态学改变细胞凋亡是在一定的生理或病理条件下,遵循自身的程序,结束其生命的生理性死亡,此时细胞在形态上首先变圆,随即与邻近细胞脱离,失去微绒毛,胞质浓缩,内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合,核染色质密度增高呈半月形,并凝聚在核膜周边,核仁裂解,进而胞膜内陷,自行分割为多个外有膜包裹、内涵物不外溢的凋亡小体(apoptosis body),最终被相邻的细胞所识别、吞噬或自然脱落而离开生物体,其DNA迅速被核酸内切酶降解,产生若干大小不一的寡核苷酸碎片,在琼脂糖凝胶电泳上呈现阶梯状核蛋白区带图谱,这些区带是由于产生了不同倍数的180~200bp核酸片段,但在整个过程中,线粒体内的DNA并不发生断裂。
这种死亡过程没有溶酶体及胞膜破裂,细胞内涵物不外泄。
近年来的研究发现,凋亡细胞表面糖蛋白的末端唾液酸残基丢失,膜磷脂层不对称性破坏,磷脂酰丝氨酸暴露等改变,均可促进吞噬细胞对凋亡细胞的识别,因此,凋亡时常无炎症反应。
也正是因为这个缘故,长期以来凋亡一直未引起人们的重视。
一系列的研究观察发现,细胞凋亡具有以下特征:①由于细胞核酸内切酶激活,使DNA特征性荧光染色减少;②细胞质膜完整;③线粒体仍有跨膜电位;④保留了AIP依赖的溶酶体质子泵;⑤蛋白含量明显减少,因为内源性蛋白酶被激活;⑥在胸腺细胞,凋亡发生在G0期;⑦前进光散射减少和直角散射不变(HL-60细胞)或增加(胸腺细胞)。
如果将其主要特征加以归纳,则在细胞凋亡与细胞坏死间具有以下不同(表20-1,图20-1)。
表20-1 细胞凋亡与细胞坏死的区别细胞凋亡细胞坏死细胞器保持完整细胞器(线粒体、内质网)膨胀细胞(胞质)体积减小细胞体积增大形成凋亡小体细胞破碎细胞内涵物不外溢,小体被吞噬细胞内涵物外溢无炎症反应有炎症反应DNA电泳呈梯状分布(180~200bp 的倍数)DNA碎片、无序细胞凋亡的过程大致可以分为3个阶段:①染色体压缩从而呈致密碱性染色;②核离散;③细胞体积缩小,细胞密度增大。
细胞凋亡的分子机制和生物学意义
细胞凋亡的分子机制和生物学意义细胞凋亡是组织中细胞死亡的重要途径。
它是通过一系列复杂的分子机制实现,这些机制涉及到细胞内外的各种信号通路。
在生物学中,细胞凋亡具有重要的意义,了解其机制和生物学意义对于我们进一步研究疾病和细胞生物学具有重要的价值。
1.细胞凋亡的分子机制细胞凋亡的分子机制包括内在途径和外在途径。
内在途径:它是紧密联系于线粒体,内质网和核染色质等内部细胞器和分子的调节网络。
当内部环境发生变化时,细胞会释放一些信号分子,例如NBS1、PARP和Caspase等,这些分子能够促进线粒体膜失去选择性通透性,导致线粒体内的细胞色素C逸出而形成自由基,引发凋亡过程。
外在途径:它是来自于细胞外界的一系列刺激,例如细胞因子,膜信号和DNA损伤等。
这些刺激会激活JNK、NF-κB和p53等信号通路,在细胞核中加强基因表达,进一步活化下游因子如Caspase,促进凋亡。
2.细胞凋亡的生物学意义细胞凋亡在生物学中具有举足轻重的地位。
以下是它的几个重要的生物学意义:2.1 维持机体内部环境的稳定性细胞凋亡可以清除机体内部的受损细胞,这保证了机体的内环境不受到细胞死亡的影响。
如果这些受损的细胞不能及时被清除,它们可能会诱导免疫反应甚至促进炎症的发生,从而对机体造成更多伤害。
2.2 控制正常的组织发展细胞凋亡是组织在发育过程中控制细胞数和组织空间分布的一种重要途径。
即使成熟的组织也需要细胞凋亡来维持它们正常的生理状态。
较大的细胞数量或细胞密度过高可能会干扰组织结构,从而导致器官衰竭。
2.3 预防癌症细胞凋亡还可以防止机体出现恶性肿瘤。
当细胞受到损伤或发生震荡钱,它们纷纷进入凋亡状态,这有助于保证肿瘤细胞不会在机体内持续生长和扩展。
2.4 维持免疫系统的正常功能细胞凋亡是维持免疫系统正常功能的关键之一。
在机体抵御感染和其他病原体过程中,细胞凋亡可以保证病灶地区的感染部件可以及时被清除。
这有助于加快局部的自愈过程,防止机体发生炎症反应。
细胞凋亡的生物学意义及其相关基因
第一节细胞凋亡的生物学意义及其相关基因对于一个多细胞生物来说,要维持完整性和保持平衡性,凋亡是一个非常重要的生物学过程。
多细胞生物的诞生、生长、发育、存活以及死亡,无一不伴随着细胞凋亡过程。
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,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。
一、细胞衰老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。
在机体内,细胞的衰老和死亡是常见的现象,甚至在个体发育的早期也会发生;衰老动物体内,细胞分裂速度显著减慢,其原因主要是G1期明显延长;衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老;二、衰老细胞结构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。
2. 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。
3.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:脂褐质,老年色素等。
4.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减少;细胞膜内(P面)颗粒的分布也发生变化(减少)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)。
rDNA与衰老: 酵母染色体外rDNA 环的积累,导致细胞衰老。
沉默信息调节蛋白复合物与衰老:复合物存在于异染色质区,其作用在于阻断所在位点DNA转录。
自噬和凋亡的相互关系和生物学意义
自噬和凋亡的相互关系和生物学意义细胞内的自噬和凋亡是两个重要的生物学现象,在细胞正常功能维护和应对压力环境中都起着至关重要的作用。
自噬和凋亡不只是单独存在的生理过程,它们之间存在着许多联系和相互作用,这种相互作用对于生物学意义的深入理解具有重要价值。
自噬是一种通过吞噬细胞内部分有害物质来维护细胞功能,以维持细胞刚性的正常代谢过程。
而凋亡,则是细胞有意识地、自我有序地死亡,这种现象在维护组织、细胞和个体的健康上也占有重要位置。
尽管在某些情况下,自噬可以帮助细胞抵抗负面的生理和环境压力,但同时也可能在细胞凋亡之前、期间和之后产生影响。
例如,在活细胞凋亡之前的早期阶段,自噬通过吞噬并储存生长因子、营养和代谢产物来影响凋亡的进程。
而在凋亡的过程中,自噬也同样扮演着相当重要的角色。
一旦凋亡开始,在细胞核能凝聚前,自噬是最先发生的生物学过程之一,它通过清除细胞中的绝大部分有害物质,对细胞凋亡的规范与维护具有积极作用。
同时,自噬作为一种代谢机制,对于细胞死亡方式的选择和调控,也存在着十分重要的作用。
在保护细胞健康的过程中,自噬与细胞核和细胞质之间的交流和信号,也支持了细胞因压力环境而选择凋亡的方式,进一步保护个体的生长和健康。
这种细胞自噬与凋亡之间的系统性的支持和互相作用,是保证生物体细胞健康不被内外部环境破坏的重要机制之一。
细胞自噬和凋亡之间的相互作用背后的生物学现象和分子机理,也一直是生物学界关注的焦点。
最近的研究表明,自噬和凋亡之间的调控机制,可能与多个蛋白质、质体和代谢路径的参与有关系。
例如,自噬相关基因和分子(ATG5、BECLIN-1等)被证明涉及调节凋亡信号组分和细胞死亡途径中的多个关键环节。
也有一些研究表明,自噬在癌细胞治疗中起到了十分重要的作用,可以通过特定的途径改善凋亡的暴露,引导主动致死途径的发生,对治疗具有重要意义。
总的来说,自噬和凋亡作为两种生物学过程,是细胞尤其是癌细胞活动和代谢健康中不可或缺的要素。
细胞凋亡的生物学机制
细胞凋亡的生物学机制细胞凋亡作为一种细胞程序性死亡的方式,在生物学研究中受到广泛的关注。
它在维持生物体内组织结构和功能以及免疫调节等方面具有重要的生理意义。
本文将探讨细胞凋亡的生物学机制。
一、细胞凋亡的定义和分类细胞凋亡即细胞的自我毁灭,它是一种程序性死亡方式,通常由细胞内外环境变化等引起。
细胞凋亡在生物体的免疫调节、细胞内环境平衡维持、发育和生长发育过程中都具有重要的生理意义。
细胞凋亡通常分为两种:内源性途径和外源性途径。
内源性途径主要是由于细胞自身因素的影响;外源性途径则是外因的引起。
内源性凋亡途径包括线粒体调控途径、内质网应激途径、DNA损伤介导途径等;而外源性途径则包括T细胞介导途径、Fas途径及TNF途径等。
二、细胞凋亡的生物学机制1. 线粒体途径线粒体途径是最为引起广泛讨论的凋亡途径之一。
它的关键蛋白是细胞凋亡蛋白家族,其调控作用主要是由线粒体膜内和膜外的蛋白质组成。
当线粒体内外膜通道发生改变时,释放蛋白酶原,形成凋亡体。
2. 内质网应激途径内质网应激途径是暴露在化学因素、氧气以及细胞温度变化等环境压力下时发挥作用的途径。
当外部环境导致内质网功能紊乱需要启动紧急救援机制时,内质网调节因子ATF6便转向被膜蛋白分解组装酶(Prefolding Complex)分解、半胱氨酸蛋白酶(Caspase)的激活。
3. DNA损伤介导途径DNA损伤介导途径最为类似于防御反应,是应对环境和产物致基因突变和突变修复。
当细胞受到外界过度或损伤性冲击时,DNA中的p53蛋白就会反应产生,并启动一些特定的信号途径,即在短时间内高度表达的核小体蛋白封闭转录结构调节因子。
4. T细胞介导途径T细胞介导途径,即活化T细胞效应分子、成熟B细胞共刺激按键所形成的途径。
T细胞侵袭到T细胞活化诱导分子(TrkA)基因表达的癌细胞,T细胞就会释放靶细胞毒素和产生成长因子,刺激细胞凋亡。
5. Fas途径Fas途径即约6天的中和Ca²⁺水平的变化,同时也是涉及细胞凋亡关键的信号途径。
细胞凋亡和坏死的分子机制和生物学功能
细胞凋亡和坏死的分子机制和生物学功能细胞是构成生命体的最基本单位,而细胞的死亡是生命体中不可避免的现象之一。
细胞死亡分为凋亡和坏死两种类型。
凋亡是一种有序的、规范的死亡方式,与机体正常生长和发育密切相关。
而坏死则是一种不可逆的、被动的死亡方式,通常与各种疾病和外界因素有关。
本文将探讨细胞凋亡和坏死的分子机制和生物学功能。
一、细胞凋亡1.1 分子机制细胞凋亡是一种主要依赖于基因的有序细胞死亡方式。
在细胞凋亡过程中,细胞通过启动一系列基因调控网络来自行毁灭。
细胞凋亡分为内源性凋亡和外源性凋亡,两者均涉及细胞凋亡信号通路的启动。
内源性凋亡主要与线粒体通路有关。
当细胞遭受到内部或外部压力时,线粒体膜的微孔将释放出细胞内的细胞色素c等会触发多种酶系统的蛋白质。
这些酶系统将通过不同机制对核酸、蛋白酶、肽等生物大分子产生酶解和降解作用,最终导致细胞凋亡。
外源性凋亡则主要受到细胞因子调控,可引发细胞多种机能改变,如细胞形态学改变、细胞自噬等。
这些改变将最终导致细胞凋亡。
1.2 生物学功能细胞凋亡是一种有着重要生物学意义的细胞死亡方式。
正常情况下,细胞凋亡常发生于凉凉细胞或脱落的细胞中,可以促进组织的更新。
在细胞发育和分化方面,凋亡也扮演着重要角色。
适宜的凋亡可使得组织器官更加复杂多样,生物体适应更多样化的生存环境。
此外,在免疫系统中,凋亡不仅是免疫反应灭活记忆细胞和自我反应T细胞,同时也可以促进野外与内在的肿瘤细胞威胁免疫系统等。
二、细胞坏死2.1 分子机制细胞坏死是细胞受到某些不利因素(如温度、毒素、创伤等)影响,导致细胞内外环境失衡、损伤的不可逆过程。
不同于细胞凋亡,细胞坏死原则上不需要任何基因调控系统的参与。
细胞坏死的分子机制主要包括细胞膜破裂、线粒体受到大肆损伤、细胞核染色质损伤等。
在细胞受损后,线粒体膜染色体膜内的粒索将释放出大量的细胞色素c、细胞核酸等物质,这些物质都将受到钙离子酶和一系列肝蛋白水解酶的破坏,最终导致细胞的死亡。
细胞凋亡机制的研究及其意义
细胞凋亡机制的研究及其意义细胞凋亡机制的研究及其意义摘要: 细胞凋亡是维持神经系统正常发育, 维持其免疫系统正常功能所必需过程。
目前, 对细胞凋亡的研究已经成为生命科学领域研究的热点。
本文就细胞凋亡的发生机制、基因调节机制等方面作一综述。
关键词: 细胞凋亡; 机制;意义引言:细胞凋亡对机体的健康发育甚为重要,在生理条件下,它作为机体正常细胞群生长与死亡相协调的重要方式,有利于清除多余的细胞、无用细胞、发育不正常细胞、有害细胞、完成正常使命的衰老细胞;有利于维持机体细胞群的自身稳定,从而维持器官组织的正常发育。
细胞凋亡过少时,机体易患肿瘤性疾病、自身免疫性疾病;细胞凋亡过多时,机体易患神经系统方面的疾病。
人的艾滋病等疾病之所以发生,主要是由于机体细胞凋亡发生异常的结果。
正文:1、细胞凋亡机制1.1 信号传递机制凋亡一般由细胞外的调节因素与其在细胞表面的受体结合而启动。
经活化的受体又启动胞内第二信号系统,激活核酸内切酶,引起DNA 裂解,进而引发细胞凋亡。
细胞外的调节因素包括生理活性因子:如肿瘤坏死因子、转化生长因子及表皮生长因子等;非生理因素:如X 射线、紫外线、一氧化氮、毒素及化疗药物等;感染因素:如EB病毒、腺病毒及HIV病毒等。
有学者认为,细胞凋亡的信号传导能使用或部分利用细胞增殖和分化过程中的传统信号途径。
传统信号途径包括G 结合蛋白信号途径和酶蛋白信号途径,前者可以调节第二信使cAMP 和钙离子的生成,细胞内cAMP和钙离子浓度的变化可以对细胞凋亡产生影响;后者可通过酪氨酸蛋白激酶(PTK)、Ras-MAPK或JaK-STAT等途径参与凋亡信号的传导。
但众多研究表明可直接启动细胞凋亡的信号途径或死亡信号途径是两种死亡因子,即肿瘤坏死因子和Fas 配体与细胞膜表面的相应受体TNF受体和37? 结合以后所发生的凋亡反应。
目前对TNF和FasL与相应受体结合所介导的细胞凋亡信号途径及其机制已取得了突破性进展1.2 酶学机制1.2.1 caspases蛋白酶胱冬蛋白酶(caspases)是近几年研究的热点之一,属于ICE/CED3蛋白酶家族成员,目前发现至少有14种之多,分别命名为caspases1-caspases14。
分子生物学细胞凋亡
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第一个被发现的caspase 是 caspase-1,即哺乳类的ICE (1992,1993), 后来证明ICE与炎症有关而在细胞的死亡中没有明显作用。 线虫的 CDE-3和ICE有一定的同源性。
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Caspase 8的激活,需要FADD( Fas associated protein with death domain)
APOPTOSIS
caspase↑ ↓
H1组蛋白
神经酰胺 ④ ↓
SPP↑ ↓
AP-1↑ ↓
S期(抗凋)
MAPK ↑
MAPKK ↑
Raf-1 ↑
Ras ↑
PTK ↑
× ⑥
↓ 分化
PKC ↑
⑤ 二酰甘油
糖皮质激素
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研究较多的系统:
凋亡信号转导系统特点
① 多样性:不同种类的细胞系统不同 ② 偶联性:与增殖分化的信号系统交叉偶联 ③ 同一性:多因素,共用同一系统触发 ④ 多途性:同一诱导因素启动多条信号转导途径
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③
①
腺苷酸环化酶←钙调素← Ca2+
↓
↓
②cA↓MP↑
谷氨酰胺转移酶 ↓
PKA↑
转录因子
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③在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白:使其获得或丧失功能 如灭活或下调DNA修复有关的酶,mRNA剪切蛋白等。
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三、细胞凋亡过程与调控
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(一)细胞凋亡的过程
高考关于细胞凋亡的知识点
高考关于细胞凋亡的知识点细胞凋亡是细胞生命周期中一个重要的过程,它在个体发育、维持组织平衡以及抵抗疾病中起着关键作用。
在高考中,细胞凋亡是一个常见的考点,深入了解细胞凋亡的知识,有助于我们更好地回答与其相关的问题。
一、细胞凋亡的概念细胞凋亡是一种正常的、可逆的细胞死亡过程,是细胞生命周期中的一部分。
与坏死不同,细胞凋亡是经过一系列精细调控的,具有高度有序性的细胞死亡过程。
在正常情况下,细胞凋亡是维持组织健康和平衡的重要手段。
二、细胞凋亡的机制在细胞凋亡过程中,细胞会经历一系列的变化,包括细胞收缩、核染色质凝聚、细胞核裂解和细胞碎片摄取等。
这个过程主要受凋亡信号的调控,并通过胞内的一些关键蛋白调节,如Caspase家族蛋白,来实现细胞的死亡。
三、细胞凋亡与个体发育细胞凋亡在个体发育过程中起着至关重要的作用。
在胚胎发育过程中,细胞凋亡可以通过精确调节细胞数目和位置而实现组织和器官的正确形成。
正常发育需要细胞凋亡来清除多余的细胞,以确保器官的形态和功能的正常发育。
四、细胞凋亡与组织平衡在成体生物中,细胞凋亡还对维持组织平衡起着重要作用。
细胞会不断运行凋亡程序,以代替老旧和受损的细胞,保持组织的正常功能。
例如,皮肤上的角质细胞就会定期凋亡,使新生的角质细胞取而代之。
五、细胞凋亡与疾病细胞凋亡在疾病中有着复杂的关联。
细胞凋亡的过程发生异常可能导致疾病的发生和进展。
例如,细胞凋亡过于活跃或不足都会引发一系列疾病,如炎症、免疫疾病和肿瘤。
因此,对细胞凋亡的深入研究对于疾病的预防和治疗具有重要的意义。
六、细胞凋亡的调控细胞凋亡的调控是一个复杂而精细的过程。
在细胞凋亡过程中,有许多信号分子和蛋白质相互作用,共同调节细胞的生死。
例如,Bcl-2家族蛋白就是细胞凋亡调控中的重要因子,它们参与细胞凋亡的抑制或促进。
另外,细胞凋亡还受到一系列细胞因子、内质网应激、氧化应激等因素的调控。
七、细胞凋亡与免疫细胞凋亡在免疫系统中发挥着重要作用。
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第一节细胞凋亡的生物学意义及其相关基因对于一个多细胞生物来说,要维持完整性和保持平衡性,凋亡是一个非常重要的生物学过程。
多细胞生物的诞生、生长、发育、存活以及死亡,无一不伴随着细胞凋亡过程。
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,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。
一、细胞衰老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。
在机体内,细胞的衰老和死亡是常见的现象,甚至在个体发育的早期也会发生;衰老动物体内,细胞分裂速度显著减慢,其原因主要是G1期明显延长;衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老;二、衰老细胞结构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。
2. 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。
3.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:脂褐质,老年色素等。
4.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减少;细胞膜内(P面)颗粒的分布也发生变化(减少)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)。
rDNA与衰老: 酵母染色体外rDNA 环的积累,导致细胞衰老。
沉默信息调节蛋白复合物与衰老:复合物存在于异染色质区,其作用在于阻断所在位点DNA转录。
.细胞衰老的分子机理: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(平均代:代); wrn突变引发早老症.2.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有关(一)细胞死亡的方式死亡是生命的普遍现象,但细胞死亡并非与机体死亡同步。
正常的组织中,经常发生“正常”的细胞死亡,它是维持组织机能和形态所必需的。
细胞死亡的方式通常有3种:①细胞坏死(necrosis)②细胞凋亡(apoptosis)③细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)影响因素:化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐射)、生物因素(如病原体)、坏死细胞的形态改变。
病理过程酶性消化:参与此过程的酶,如来源于死亡细胞本身的溶酶体,则称为细胞自溶(autolysis);若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体,则为异溶(heterolysis)蛋白变性坏死细胞的形态改变初期:胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,核发生固缩或断裂。
2)中期:随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,导致细胞结构完全消失。
3)末期:细胞膜和细胞器破裂,DNA降解,细胞内容物流出,引起周围组织炎症反应。
细胞死亡现象也是生命新陈代谢的固有本质,例如胚胎发育、正常组织更新,以及在增殖淋巴细胞群体中选择适当的克隆,这种细胞生理性死亡是种系发育史中早就存在的,有利于动物发育中的许多生命功能。
2.细胞凋亡1972年Keer根据细胞发生了与坏死完全不一样的死亡过程而提出了细胞凋亡(Apoptosis)的概念。
指细胞在生理或病理条件下,遵循自身的程序,自己结束其生命的过程。
它是一个主动的、高度有序的,基因控制的,一系列酶参与的过程。
死亡是生物体普遍存在的现象并非每个细胞都能走到终点,相当一部分细胞,甚至绝大部分细胞都会在中途凋亡。
细胞凋亡过程中细胞核染色质的形态学改变分为三期:早期的细胞核呈波纹状或呈折缝样部分染色质出现浓缩状态;中期细胞核的染色质高度凝聚、边缘化;晚期的细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体。
凋亡细胞的主要特征①染色质聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体②凋亡小体内有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有内溶物释放,故不会引起炎症③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质,但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止。
④核酸内切酶活化,导致染色质DNA在核小体连接部位断裂,形成约200bp整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状。
⑤凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化。
凋亡的意义由基因控制细胞有目的,有选择性的自我消亡过程,这种淘汰机制是保证生命进化的基础。
生物适应环境的需要,使各种细胞的生存时限达到平衡。
细胞凋亡与细胞坏死的区别区别点细胞凋亡细胞坏死起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤范围单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞膜保持完整,一直到形成凋亡小体破损染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解细胞体积固缩变小肿胀变大凋亡小体有无DNA呈梯状呈涂抹状蛋白合成有无调节过程受基因调控被动进行炎症反应无有3.细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)细胞程序性死亡是胚胎正常发育所必需的。
PCD和细胞凋亡常被做为同义词使用,但两者实质上是有差异的。
PCD是一个功能性概念,描述在一个多细胞生物体中,某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的,并受到严格控制的正常组成部分。
凋亡是一个形态学概念,指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式PCD的最终结果是细胞凋亡,细胞凋亡并非都是程序化的。
二、细胞凋亡的相关基因(一)Fas受体是凋亡的主要引发剂1、Fas受体基因定位在10q23,全长25kb,有9个外显子和8个内含子。
表达产物是跨膜蛋白,重要分布在外周血中活化的T、B细胞。
2、Fas配体基因定位在1q23,全长8kb,包含4个外显子和3个内含子。
表达类膜蛋白。
3、作用Fas受体与Fas配体的相互作用启动了细胞凋亡的通路。
当载有Fas配体的细胞相互作用时,载有Fas受体的细胞将会发生凋亡Fas的聚集过程Fas能形成同源三聚体,在与配体作用前装配成更大的聚合体,FasL作用Fas时,一个聚集过程能使Fas激活通路的下游Fas介导的细胞凋亡途径。
4、Fas的特点胞外区:三个富含半胱氨酸的胞内区:死亡结构域(Death domain,DD)FasL与Fas结合,使胞内的DD区构象改变,然后与接头蛋白FADD的DD区结合。
FADD的N端DED区(death effector domain)就能与Caspase-8(或-10)前体蛋白结合形成DISC (death-inducing signaling complex ),引起caspase-8、10通过自身剪激活,启动caspase的级联反应,使caspase-3、-6、-7激活,这几种Caspase可降解胞内结构蛋白和功能蛋白,最终导致细胞凋亡。
Fas/FasL系统在免疫系统中的意义参与免疫调节:活化成熟的外周T细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原激活的细胞克隆以限制T细胞克隆的无限增殖,防止对自身组织的损伤,即产生外周免疫耐受。
淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控,是自身免疫性疾病的主要病因细胞毒T细胞(CTL)通过FasL诱导靶细胞凋亡某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡,从而逃脱免疫监控。
(二)Caspase家族半胱氨酸蛋白酶,相当于线虫中的ced-3,是引起细胞凋亡的关键酶,一旦被信号途径激活,能将细胞内的蛋白质降解,使细胞不可逆的走向死亡。
特点:①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性;②总是在天冬氨酸之后切断底物,所以命名为caspase(cysteine aspartate-specific protease)③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体,大、小亚基由同一基因编码,前体被切割后产生两个活性亚基。
caspase的抑制因子IAPs(inhibitors of apoptosis proteins):属于一个庞大的蛋白家族,能通过BIR结构域(baculovirus IAP repeats domain)与caspase结合,抑制其活性,如XIAP。
(三)Apaf-1Apaf-1称为凋亡酶激活因子-1(apoptotic protease activatingfactor-1)在线虫中的同源物为ced-4。
在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用该基因敲除后,小鼠神经细胞过多,脑畸形发育。
Apaf-1结构特点CARD(caspase recruitment domain)结构域,能召集caspase-9 ced-4 同源结构域,能结合ATP/dATP;C端结构域,含有色氨酸/天冬氨酸重复序列,当细胞色素c的结合到这一区域后,能引起Apaf-1多聚化而激活。
Apaf-1具有激活Caspase-3的作用,而这一过程又需要细胞色素c(Apaf-2)和caspase-9(Apaf-3)参与。
Apaf-1/细胞色素c复合体与ATP/dATP结合后,Apaf-1就可以通过其CARD结构域召集caspase-9,形成凋亡体,激活caspase-3,启动caspase级联反应。
(四)Bcl-2家族Bcl-2为凋亡抑制基因,是膜的整合蛋白。
功能相当于线虫中的ced-9。
已发现至少19个同源物,它们在线粒体参与的凋亡途径中起调控作用,能控制线粒体中细胞色素c等凋亡因子的释放。
1-4个Bcl-2同源结构域(BH1-4),有一个羧端跨膜结构域。
BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域,BH3是与促进凋亡有关的结构域(五)p53抑癌基因功能是在G期监视DNA的完整性。
如有损伤,则抑制细胞增殖,直到DNA修复完成。
如果DNA不能被修复,则诱导其调亡,(六)c-myc促进细胞增殖、抑制分化;能激活那些控制细胞增殖的基因;激活促进细胞凋亡的基因,给细胞两种选择:增殖或凋亡。
当生长因子存在,Bcl-2基因表达时,促进细胞增殖,反之细胞凋亡作用:基因产物都位于细胞核内,可与某些特定D N A相结合,影响D N A复制的起动过程或对转录进行调控,从而实现其调节细胞生长、增殖、分化的目的。
第二节细胞凋亡信号的传递一、经典的信号传递途径(一)酶偶联受体介导的信号传递与细胞凋亡1、受体活化蛋白激酶是细胞凋亡信号传递途径中重要的酶类,其激活需要受体的活化。