细胞衰老与细胞凋亡课件
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衰老 • 如：哺乳动物脂褐质(又称致密体、残质）的沉
积 • 脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共
价缩合形成的巨交联物
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
18
• 次级溶酶体是形成脂褐质的场所
• 由于脂褐质结构致密，不能被彻底水解， 又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增 多，阻碍细胞的物质交流和信号传递， 最后导致细胞衰老，
3
• 正常的动物细胞无论是在体内生长还是 在体外培养，其分裂次数总存在一个 “极限值”。
• 此值被称为“Hayflick”极限，亦称最大 分裂次数。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
4ห้องสมุดไป่ตู้
Hayflick界限(Hayflick limitation)
细胞体外传代次数与物种的寿命有关 细胞体外传代次数与来源个体的年龄成
• 二是体内各种代谢反应产生的内源性自由基。
• 主要途径有：
• ①由线粒体呼吸链电子泄漏产生；
• ②由过氧化物酶体的多功能氧化酶（MFO） 等催化底物羟化产生。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
22
清除自由基的防御系统
• 在正常细胞内存在，包括酶系统和非酶 系统
• 前者如：超氧化物歧化酶（SOD），过 氧化氢酶（CAT）
• 损伤DNA、生物膜、重要的结构蛋白和功能蛋 白，从而引起衰老各种现象的发生。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
20
• 主要包括：氧自由基（如羟自由 基·OH）、氢自由基（·H）、碳自由基、 脂自由基等，其中·OH的化学性质最活 泼。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
21
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；
• 如老年性痴呆（AD）就是由β-淀粉样蛋 白沉积引起的。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
19
2.自由基学说（free radical theories）
• 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
• 自由基含有未配对电子，具有高度反应活性， 可引发链式自由基反应
• 引起DNA、蛋白质和脂类等大分子物质变性和 交联
第十一章 细胞衰老与凋亡
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
1
第一节 细胞衰老
（aging，senescence， senility）
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
2
细胞衰老（cell senescence)
• 人体的自然寿命约120岁 • 细胞衰老是细胞内部结构的衰变，细胞生理功
能的衰退或丧失。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
反比
.
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
5
体外培养的细胞分裂能力逐渐降低
• 组织培养细胞的分裂次数的限制（Hayflick limitation）：50代左右
• 人的成纤维细胞：
–胎 儿：80代 –成年人：40代 –老年人：20代
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
6
分裂次数
不同物种的 最长寿命
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
• 当细胞衰老时，一些衰老相关基因 （SAG）表达特别活跃
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
15
一个37第岁十一的章成细胞人衰老早与细衰胞症凋亡患课件者
16
正常儿童（第十左一章）细胞和衰婴老与幼细胞儿凋早亡课衰件 症患者（右） 17
（二）差错学派
1.代谢废物积累（waste product accumulation） • 细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞，引起
• 细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段，当缩短 到一定程度至Hayflick点时，
• 可能会启动DNA损伤检测点（DNA damage checkpoint），激活p53，引起p21表达，导 致不可逆地退出细胞周期，走向衰亡。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
13
• 人的成纤维细胞端粒每年缩短14-18bp，
囊泡肿胀,分泌功能、运输功能退化
内质网
rER减少
包含物
糖原减少、脂肪积聚
溶酶体
功能低下,不能将摄入的大分子全部分解为可
溶性第十成一分章细,也胞衰不老与能细胞及凋时亡课排件 除
8
二、细胞衰老的机理
• 主 要 有 遗 传 学 派 （ Genetic /Programmed theories）和差错学派（Error theories）
• 遗传学派强调衰老是遗传决定的自然演进过程 • 差错学派强调衰老是由于细胞中的各种错误积
累引起的，
• 两者是相互统一的。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
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（一）遗传学派
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
10
1．程序性衰老 （programmed senescence）
• 程序性衰老理论认为，生物的生长、发 育、衰老和死亡都由基因程序控制的
• 非酶系统如：维生素E
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
23
3．线粒体DNA突变 （mitochondrial DNA mutation）
• mtDNA最容易发生突变。
• 在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中， 大约有1-4%氧转化为氧自由基，因此线 粒体是自由基浓度最高的细胞器。
• 衰老实际上是某些基因依次开启或关闭 的结果。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
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2.复制性细胞衰老 (replicative cell senescence):
• 认为是端粒不断变短所致， • 一般体细胞中端粒酶是没有活性的。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
12
• 细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。体细胞染 色体的端粒DNA会随细胞分裂次数增加而不断 缩短。
7
一、衰老细胞的形态变化
质膜
粘度增加、流动性降低
核
细胞内水分减 少
线粒体
高尔基体
脂褐色素沉积,酶的活性发生变化如头发变灰白，由于 头发基部的黑色素细胞失去了酪氨酸酶的活性所致。
核膜内陷形成皱襞,染色质呈异固缩,DNA受到 损害,转录活性降低,核质比例减小.
细胞收缩,原生质脱水,体积缩小. 数目减少、体积肿胀、嵴退化,并出现空泡 mtDNA突变或丢失
• 可见染色体的端粒有细胞分裂计数器的 功能，能记忆细胞分裂的次数。
• 引进端粒酶可以增加培养细胞的传代次 数
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
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3．长寿基因（longevity genes）
• 统计学资料表明，子女的寿命与双亲的 寿命有关，各种动物都有相当恒定的平 均寿命和最高寿命
• 物种的寿命主要取决于遗传物质，DNA 链上可能存在一些“长寿基因”或“衰 老基因”来决定个体的寿限。
积 • 脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共
价缩合形成的巨交联物
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• 次级溶酶体是形成脂褐质的场所
• 由于脂褐质结构致密，不能被彻底水解， 又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增 多，阻碍细胞的物质交流和信号传递， 最后导致细胞衰老，
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• 正常的动物细胞无论是在体内生长还是 在体外培养，其分裂次数总存在一个 “极限值”。
• 此值被称为“Hayflick”极限，亦称最大 分裂次数。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
4ห้องสมุดไป่ตู้
Hayflick界限(Hayflick limitation)
细胞体外传代次数与物种的寿命有关 细胞体外传代次数与来源个体的年龄成
• 二是体内各种代谢反应产生的内源性自由基。
• 主要途径有：
• ①由线粒体呼吸链电子泄漏产生；
• ②由过氧化物酶体的多功能氧化酶（MFO） 等催化底物羟化产生。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
22
清除自由基的防御系统
• 在正常细胞内存在，包括酶系统和非酶 系统
• 前者如：超氧化物歧化酶（SOD），过 氧化氢酶（CAT）
• 损伤DNA、生物膜、重要的结构蛋白和功能蛋 白，从而引起衰老各种现象的发生。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
20
• 主要包括：氧自由基（如羟自由 基·OH）、氢自由基（·H）、碳自由基、 脂自由基等，其中·OH的化学性质最活 泼。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
21
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；
• 如老年性痴呆（AD）就是由β-淀粉样蛋 白沉积引起的。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
19
2.自由基学说（free radical theories）
• 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
• 自由基含有未配对电子，具有高度反应活性， 可引发链式自由基反应
• 引起DNA、蛋白质和脂类等大分子物质变性和 交联
第十一章 细胞衰老与凋亡
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
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第一节 细胞衰老
（aging，senescence， senility）
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
2
细胞衰老（cell senescence)
• 人体的自然寿命约120岁 • 细胞衰老是细胞内部结构的衰变，细胞生理功
能的衰退或丧失。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
反比
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第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
5
体外培养的细胞分裂能力逐渐降低
• 组织培养细胞的分裂次数的限制（Hayflick limitation）：50代左右
• 人的成纤维细胞：
–胎 儿：80代 –成年人：40代 –老年人：20代
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
6
分裂次数
不同物种的 最长寿命
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
• 当细胞衰老时，一些衰老相关基因 （SAG）表达特别活跃
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
15
一个37第岁十一的章成细胞人衰老早与细衰胞症凋亡患课件者
16
正常儿童（第十左一章）细胞和衰婴老与幼细胞儿凋早亡课衰件 症患者（右） 17
（二）差错学派
1.代谢废物积累（waste product accumulation） • 细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞，引起
• 细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段，当缩短 到一定程度至Hayflick点时，
• 可能会启动DNA损伤检测点（DNA damage checkpoint），激活p53，引起p21表达，导 致不可逆地退出细胞周期，走向衰亡。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
13
• 人的成纤维细胞端粒每年缩短14-18bp，
囊泡肿胀,分泌功能、运输功能退化
内质网
rER减少
包含物
糖原减少、脂肪积聚
溶酶体
功能低下,不能将摄入的大分子全部分解为可
溶性第十成一分章细,也胞衰不老与能细胞及凋时亡课排件 除
8
二、细胞衰老的机理
• 主 要 有 遗 传 学 派 （ Genetic /Programmed theories）和差错学派（Error theories）
• 遗传学派强调衰老是遗传决定的自然演进过程 • 差错学派强调衰老是由于细胞中的各种错误积
累引起的，
• 两者是相互统一的。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
9
（一）遗传学派
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
10
1．程序性衰老 （programmed senescence）
• 程序性衰老理论认为，生物的生长、发 育、衰老和死亡都由基因程序控制的
• 非酶系统如：维生素E
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
23
3．线粒体DNA突变 （mitochondrial DNA mutation）
• mtDNA最容易发生突变。
• 在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中， 大约有1-4%氧转化为氧自由基，因此线 粒体是自由基浓度最高的细胞器。
• 衰老实际上是某些基因依次开启或关闭 的结果。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
11
2.复制性细胞衰老 (replicative cell senescence):
• 认为是端粒不断变短所致， • 一般体细胞中端粒酶是没有活性的。
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
12
• 细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。体细胞染 色体的端粒DNA会随细胞分裂次数增加而不断 缩短。
7
一、衰老细胞的形态变化
质膜
粘度增加、流动性降低
核
细胞内水分减 少
线粒体
高尔基体
脂褐色素沉积,酶的活性发生变化如头发变灰白，由于 头发基部的黑色素细胞失去了酪氨酸酶的活性所致。
核膜内陷形成皱襞,染色质呈异固缩,DNA受到 损害,转录活性降低,核质比例减小.
细胞收缩,原生质脱水,体积缩小. 数目减少、体积肿胀、嵴退化,并出现空泡 mtDNA突变或丢失
• 可见染色体的端粒有细胞分裂计数器的 功能，能记忆细胞分裂的次数。
• 引进端粒酶可以增加培养细胞的传代次 数
第十一章细胞衰老与细胞凋亡课件
14
3．长寿基因（longevity genes）
• 统计学资料表明，子女的寿命与双亲的 寿命有关，各种动物都有相当恒定的平 均寿命和最高寿命
• 物种的寿命主要取决于遗传物质，DNA 链上可能存在一些“长寿基因”或“衰 老基因”来决定个体的寿限。