医学细胞生物学 程序性细胞死亡和细胞凋亡
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1. 细胞增殖基因和增殖抑制基因 2. 死亡抑制基因和死亡促进基因
1. genes for proliferation
C-MYC
2. proliferation inhibitors
P53 Rb
3. death inhibitors
BCL2
4. death promoters
BAX
(二)执行期相关基因
联络，重组细胞骨架，关闭DNA复制和修复，破 坏DNA和核结构，诱导凋亡小体形成
(三)细胞内源信号对凋亡的引发
引发细胞凋亡的内源信号
DNA损伤,细胞质中Ca2+浓度过高,极度氧胁 迫(产生大量的自由基)等。
在内源信号中有些是促进细胞死亡的控制信 号,如细胞色素c,凋亡蛋白酶激活因子 (apoptotic protease-activating factor,Apaf)。
细胞凋亡的进程在形态学上分为三个阶段
凋亡的起始
细胞表面特化结构消失，内质网膨胀与质膜 融合，染色质固缩。
凋亡小体形成
染色质和细胞质被细胞膜包裹，以出泡的形 式形成芽状突起，并逐渐与细胞分离。
凋亡小体被吞噬
磷脂酰丝氨酸是吞噬信号
三、细胞凋亡的分子机制
(一)激活期相关基因 凋亡抑制基因&凋亡促进基因
水平电泳槽进行DNA琼脂糖凝胶电泳
凋亡细胞的DNA Ladder现象
nucleosome
Hale Waihona Puke FACS DNAAnexin V
Anexin V
凋亡细胞及凋亡小体透射电镜照片(左)和扫描电镜照片(右)，显示 凋亡细胞的细胞核固缩，凋亡小体正从细胞脱落。
卫生部细胞生物学重点实验室，中国医科大学细胞生物学教研室 宋今丹
二、细胞凋亡的特征
细胞凋亡和细胞坏死有明显区别
1. 细胞坏死(necrosis) 细胞在理化因素和生物因素作用下造成的细胞
急速死亡，是被动性的、病理性的死亡过程。 2. 细胞凋亡和坏死的区别
细胞凋亡
细胞坏死
细胞膜
细胞核
细胞质 细胞质生化改变 蛋白质合成、能 量消耗 基因活动 自吞噬 线粒体 诱发因素 对个体影响
内源信号中也有抑制细胞死亡的负控制信号， 如哺乳动物中的Bcl-2蛋白和Bcl-x蛋白。
(四) 细胞外源信号对凋亡的引发
Mitochondria in Apoptosis
SIGMA-ALDRICH
不破裂 固缩，DNA片段化，进入凋 亡小体 由质膜包围形成凋亡小体 溶酶体的酶增多
有
由基因调控 常见 自身溶酶体吞噬 生理性信号 生长、发育、生存所必需
发生破裂
弥漫性降解
溢出，细胞破裂成碎片 溶酶体解体
无
无基因调控 缺少 肿胀 理化、病理信号诱导 引起炎症
DNA ladder
Agarose gel electrophoresis of DNA isolated from promyelocytic leukemia cells (HL-60) were either untreated (Lane 1) or treated with 0.5 mg/ml actinomycin D (Lane 2). DNA Markers (M) were electrophoresed as a base pair reference.
半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶 caspase cysteine aspartic acid specific protease
富含半胱氨酸，活化后水解靶蛋白天冬氨酸 后的肽键
以酶原形式存在，活化后引发级联效应 根据在级联反应中的位置
上游起始caspase 2,8,9,10，参与凋亡起始调节 下游执行caspase 3,6,7,1,4,11，切断与周围细胞
3.细胞凋亡过程
两个阶段
死亡激活期(activation phase),此阶段主要是 接受来自内部或外部的死亡信号(death signals)并做出反应，即接受指令并决定死 亡。此阶段也称凋亡的潜伏期，细胞没有明 显形态变化。
死亡执行期(execution phase),即执行一套死 亡程序。
程序性细胞死亡和细胞凋亡
Programmed Cell Death and Apoptosis
受基因调控的、主动的、生理性的 死亡过程
内容
程序性细胞死亡和细胞凋亡 细胞凋亡的特征 细胞凋亡的分子机制
一、程序性细胞死亡和细胞凋亡
程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD)是细胞在生理条件下为完成生长发育 过程或维持内环境稳定而进行的受基因调 控的、主动的、生理性的死亡过程。
细胞凋亡是指细胞在理化因素或病理因素 诱导下，而进行的受基因调控的、主动的 死亡过程。
细胞凋亡是形态学概念，PCD是功能上的 概念。
PCD包含了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，这一过 程具有严格的时空性和细胞选择性。
不是所有的PCD都具有凋亡的特征，不是 所有的凋亡都属于PCD。
1. genes for proliferation
C-MYC
2. proliferation inhibitors
P53 Rb
3. death inhibitors
BCL2
4. death promoters
BAX
(二)执行期相关基因
联络，重组细胞骨架，关闭DNA复制和修复，破 坏DNA和核结构，诱导凋亡小体形成
(三)细胞内源信号对凋亡的引发
引发细胞凋亡的内源信号
DNA损伤,细胞质中Ca2+浓度过高,极度氧胁 迫(产生大量的自由基)等。
在内源信号中有些是促进细胞死亡的控制信 号,如细胞色素c,凋亡蛋白酶激活因子 (apoptotic protease-activating factor,Apaf)。
细胞凋亡的进程在形态学上分为三个阶段
凋亡的起始
细胞表面特化结构消失，内质网膨胀与质膜 融合，染色质固缩。
凋亡小体形成
染色质和细胞质被细胞膜包裹，以出泡的形 式形成芽状突起，并逐渐与细胞分离。
凋亡小体被吞噬
磷脂酰丝氨酸是吞噬信号
三、细胞凋亡的分子机制
(一)激活期相关基因 凋亡抑制基因&凋亡促进基因
水平电泳槽进行DNA琼脂糖凝胶电泳
凋亡细胞的DNA Ladder现象
nucleosome
Hale Waihona Puke FACS DNAAnexin V
Anexin V
凋亡细胞及凋亡小体透射电镜照片(左)和扫描电镜照片(右)，显示 凋亡细胞的细胞核固缩，凋亡小体正从细胞脱落。
卫生部细胞生物学重点实验室，中国医科大学细胞生物学教研室 宋今丹
二、细胞凋亡的特征
细胞凋亡和细胞坏死有明显区别
1. 细胞坏死(necrosis) 细胞在理化因素和生物因素作用下造成的细胞
急速死亡，是被动性的、病理性的死亡过程。 2. 细胞凋亡和坏死的区别
细胞凋亡
细胞坏死
细胞膜
细胞核
细胞质 细胞质生化改变 蛋白质合成、能 量消耗 基因活动 自吞噬 线粒体 诱发因素 对个体影响
内源信号中也有抑制细胞死亡的负控制信号， 如哺乳动物中的Bcl-2蛋白和Bcl-x蛋白。
(四) 细胞外源信号对凋亡的引发
Mitochondria in Apoptosis
SIGMA-ALDRICH
不破裂 固缩，DNA片段化，进入凋 亡小体 由质膜包围形成凋亡小体 溶酶体的酶增多
有
由基因调控 常见 自身溶酶体吞噬 生理性信号 生长、发育、生存所必需
发生破裂
弥漫性降解
溢出，细胞破裂成碎片 溶酶体解体
无
无基因调控 缺少 肿胀 理化、病理信号诱导 引起炎症
DNA ladder
Agarose gel electrophoresis of DNA isolated from promyelocytic leukemia cells (HL-60) were either untreated (Lane 1) or treated with 0.5 mg/ml actinomycin D (Lane 2). DNA Markers (M) were electrophoresed as a base pair reference.
半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶 caspase cysteine aspartic acid specific protease
富含半胱氨酸，活化后水解靶蛋白天冬氨酸 后的肽键
以酶原形式存在，活化后引发级联效应 根据在级联反应中的位置
上游起始caspase 2,8,9,10，参与凋亡起始调节 下游执行caspase 3,6,7,1,4,11，切断与周围细胞
3.细胞凋亡过程
两个阶段
死亡激活期(activation phase),此阶段主要是 接受来自内部或外部的死亡信号(death signals)并做出反应，即接受指令并决定死 亡。此阶段也称凋亡的潜伏期，细胞没有明 显形态变化。
死亡执行期(execution phase),即执行一套死 亡程序。
程序性细胞死亡和细胞凋亡
Programmed Cell Death and Apoptosis
受基因调控的、主动的、生理性的 死亡过程
内容
程序性细胞死亡和细胞凋亡 细胞凋亡的特征 细胞凋亡的分子机制
一、程序性细胞死亡和细胞凋亡
程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD)是细胞在生理条件下为完成生长发育 过程或维持内环境稳定而进行的受基因调 控的、主动的、生理性的死亡过程。
细胞凋亡是指细胞在理化因素或病理因素 诱导下，而进行的受基因调控的、主动的 死亡过程。
细胞凋亡是形态学概念，PCD是功能上的 概念。
PCD包含了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，这一过 程具有严格的时空性和细胞选择性。
不是所有的PCD都具有凋亡的特征，不是 所有的凋亡都属于PCD。