细胞的衰老与死亡

CAD
caspases
CAD Caspase activated Dnase ICAD inhibitor of CAD
Caspase-3
Ca2+ / Mg2+ dependent ，inhibited by Zn2+
作用于CAD
TUNEL 原位末端核苷酸标记
亚二倍体峰
有些发生凋亡的细胞其染色质DNA
本质: 蛋白酶 切割位点: Asparatic acid 活性位点: Cysteine
Cysteine Asparatic acid specific protease Asp-Glu-Val-Asp
Caspase-1 和 Caspase-3晶体结构
3.3 DNA ladder
细胞核内的 DNA 被核酸内切酶特异地在
并不降解，DNA降解并不是细胞
凋亡的必需标志。
3.4 tTG （组织转谷氨酰胺酶）积累
Ca2+依赖性； 只在不再分裂的，已完成分化的细胞中处 于活性状态； 催化某些蛋白质的翻译后修饰。 建立谷氨酰胺和赖氨酸之间的交联以及多 胺掺入蛋白质，结果导致蛋白质沉淀，有 助于保持凋亡小体暂时的完整性。
VS
1.细胞凋亡的形态学特征
凋亡起始： 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
凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化
在发育过程中凋亡异常引起并指（趾）
程序性细胞死亡对发育中神经细胞数量的调节
T- cell selection for appropriate TCR
胚胎发生
2．清除正常生理活动过程中无用的细胞
3.清除病理活动过程中有潜在危险的细胞
二、细胞凋亡与细胞坏死具有重要区别
Apoptosis Necrosis
凋亡小体 (apoptotic body)
细胞凋亡时，细胞膜内陷将细
胞自行分割成多个外有膜包裹、 内容物不外泄的小体。
细胞凋亡(Apoptosis)
在一定的生理条件下，细胞在基因调 控下，遵循自身的程序，自己结束其 生命的过程。最后细胞脱落、离体或 裂解为若干凋亡小体，被临近细胞或 吞噬细胞吞噬。
稀疏呈网状
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 细胞形状 形成凋亡小体 细胞坏死 破裂成碎片
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 核DNA 有控降解 细胞坏死 随机降解
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 基因调控 有 细胞坏死 无
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡
后果 不引起炎症反应
细胞坏死
引起强烈的 炎症反应
核小体连接段间降解，产生若干由180200bp 及其不同倍数组成的寡核苷酸片 断。这些 DNA 片断在琼脂糖凝胶电泳时 呈现梯状DNA区带图谱（DNA ladder）, 这是最典型的凋亡指标 。
DNA电泳
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
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 意义 生理死亡方式 细胞坏死 病理死亡方式
细胞凋亡与细胞坏死比较
类别 细胞凋亡 生理因素及弱刺激 有 需要 细胞坏死 急性强力伤害 多没有潜伏期 无 不需要
死亡原因

诱导因素 基因调控 能量
死亡延续时间 数小时潜伏期
细胞形状
死亡过程 细胞器 染色质
皱缩成凋亡小体
无明显变化 凝集成半月状
细胞的衰老与死亡
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第二节
细胞的死亡
细胞坏死(Necrosis)
是由于某些外部因素，如：局部
缺血、高热以及物理、化学损伤和
生物的侵袭等，造成细胞急速死亡
而结束其生命。又称为意外死亡或 病理性死亡。
细胞凋亡(Apoptosis)
在一定的生理条件下，细胞在基因调 控下，遵循自身的程序，自己结束其 生命的过程。最后细胞脱落、离体或 裂解为若干凋亡小体，被临近细胞或 吞噬细胞吞噬。
肿胀破裂成碎片
肿胀破坏 稀疏成网状
核DNA
膜完整性 细胞内容物 炎症反应 斑痕
有序降解
完整 无释放 无 无 主动的、生理性死亡
随机降解
破裂 释放 有 有 被动的、病理性死亡
死亡结局
死亡意义
3.细胞凋亡的生化特征
3.1 磷脂酰丝氨酸(PS)外翻
3.2 Caspase(半胱氨酰天冬氨酸蛋白酶) 活性被激活
凋亡细胞的形态结构
正常细胞
凋亡细胞
荧光染色显示，细胞核皱缩，染色质凝 聚碎裂，形成凋亡小体；对照细胞核呈 现均匀，明亮的荧光。
人BGC823(胃癌细胞) 在某一生物碱 诱导凋亡后AO/EB染色结果
2. 细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 诱导因素 生理因素及 弱刺激 细胞坏死
强烈刺激
细胞凋亡与细胞坏死的区别
程序性死亡 （Programmed cell death, PCD）
细胞在特定时间范围内，按照基因程序 控制下的细胞死亡过程，具有严格的基 因时控性和细胞选择性。
一、细胞凋亡具有重要的生物学意义
1.发育过程中清除多余的细胞
蝌蚪向蛙发育的变态反应中程序 性细胞死亡的作用
程序性细胞死亡在小鼠脚趾形成中的作用
3.5 多聚ADP 核糖聚合酶水解
(poly ADP-ribose polymerase, PARP)
三、细胞凋亡的分子机制涉及细胞外 和细胞内的多种因素
2002年10月7日英国人悉尼· 布雷诺尔、美国 人罗伯特· 霍维茨和英国人约翰· 苏尔斯顿， 获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖。
Sydney Brenner
细胞凋亡 细胞内容物 无释放 细胞坏死 释放
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡
细胞数量 单个细胞丢失
细胞坏死
成群细胞死亡
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 细胞坏死 不完整
膜完整性
完整
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 细胞坏死 肿胀破坏
细胞器
无明显变化
细胞凋亡与细胞坏死的区别
细胞凋亡 染色质 凝聚成半月状 细胞坏死
H. Robert Horvitz
John E. Sulston
雌雄同体的秀丽新小杆线虫
易于养殖；性成熟周期短；细胞数量少； 易于诱变；基因组序列全部测出 体细胞：1090个，成虫：959个