分子生物学--细胞凋亡
细胞凋亡的研究进展
细胞凋亡的研究进展细胞凋亡是细胞死亡的主要形式之一，其研究对于癌症等疾病的治疗有着重要意义。
近年来，随着生命科学的发展，细胞凋亡的研究也取得了重要进展。
一、细胞凋亡的介绍细胞凋亡是一种自我毁灭性的程序性死亡现象，是细胞在生理和病理过程中重要的调控方式。
细胞凋亡的发生通过一系列信号转导途径完成，在这个过程中，由各种促进或抑制细胞凋亡的基因在细胞内进行复杂的协调沟通，从而使得细胞执行命运生成出“凋亡体”。
二、细胞凋亡的信号转导在细胞凋亡过程中，最关键的信号传导系统是凋亡受体（TNF、FAS等）系统和线粒体（mitochondrial）系统。
在凋亡受体系统中，细胞表面的死亡受体与其配体（TNF、FASL等）结合后，激活Caspase酶级联反应，最终导致细胞凋亡；而线粒体系统与Bcl-2蛋白家族密切相关，当线粒体膜破裂后释放出Cytochrome C等蛋白质，激活Caspase-9酶级联反应，从而催化Caspase酶级联反应，在约20分钟后，可导致凋亡形态的细胞死亡。
三、细胞凋亡与肿瘤治疗细胞凋亡与肿瘤治疗密切相关。
不少肿瘤细胞具有抗凋亡能力，其特点是Caspase酶级联反应缺失或被抑制。
因此，研究细胞凋亡信号传导途径，理解抗凋亡机制，探讨凋亡途径的药物靶点，是治疗肿瘤的重要手段之一。
针对癌症的治疗，有一类治疗策略就是“死亡受体仲裁的肿瘤细胞特异性杀死（Tumor-specific killing via death receptor-mediated apoptosis）”。
这种策略是基于控制凋亡途径的免疫检查点，以诱导肿瘤细胞自我毁灭。
目前已有多个TNF家族成员和FAS成员免疫调节剂在临床试验中被应用，如抗PD-1、PD-L1、CTLA-4等免疫检查点抑制剂，均是针对细胞凋亡进行调控的治疗手段。
四、细胞凋亡的研究热点随着科技的发展，细胞凋亡的研究不断深入。
目前细胞凋亡领域的研究主要集中在以下三个热点领域：1、细胞自噬（Autophagy）与细胞凋亡：自噬是一种可调控的细胞质垃圾清除过程，与细胞凋亡密切相关。
细胞凋亡的分子机制——调节细胞凋亡的相关基因
细胞凋亡的分子机制——调节细胞凋亡的相关基因摘要：细胞死亡是生命过程中的一个组成部分，它有两种不同的方式，即坏死(necro sis) 和细胞凋亡(apop to sis) 。
近年来，随着分子生物学研究的进展，生物学家逐渐认识到细胞凋亡具有特殊的生物学意义，由此形成了新的研究热点。
本文介绍了细胞凋亡的分子机制，即细胞凋亡的基因调控，着重就细胞凋亡的相关基因及其作用作了综述。
关键词：基因细胞凋亡基因调节 1 细胞凋亡的基本问题1972 年，Kerr等首先用“细胞凋亡”这一术语描述了一种不同于坏死的”生理性细胞”死亡的方式，他们强调指出，细胞凋亡不是一种随机的过程，它具有严格的形态学特征。
细胞凋亡又称程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)，但目前普遍认为，二者在概念上是有区别的，前者是形态学上的概念，后者是功能上的概念。
1.1细胞凋亡的形态学变化细胞凋亡的形态学是，细胞核浓缩，染色质密度增高并凝聚在核膜周边；细胞胞浆浓缩，细胞体积变小，内质网膨胀，形成膨胀小泡，线粒体和溶酶体等细胞器聚积，但结构无明显变化;随后，浓缩的细胞核内的染色质片断化，细胞膜逐渐内陷，将细胞分割为多个具有膜包裹的、可迅速被临近的实质细胞或巨噬细胞所吞噬的细胞凋亡小体。
细胞凋亡通常存在于单个细胞，巨噬细胞对它的吞噬以及凋亡细胞的迁移并不引起炎症反应，这是它区别于坏死的最重要的特征。
1.2细胞凋亡的生化改变细胞凋亡与细胞坏死在形态学上的区别是由于发生过程中分子机制不同而决定的。
实际上，细胞凋亡就是某些基因调控下的一系列生化活动，包括以下几个方面。
1.2.1核酸内切酶活化1980年，W yllie以糖皮质激素诱导新生大鼠胸腺细胞凋亡的体外实验模型，研究了细胞凋亡过程中内源性核酸内切酶活性的变化。
发现当细胞凋亡时，细胞核内的核酸内切酶活化，并将核内的DNA链切成缺口，使核内的DNA片断化，片断化后的DNA片在琼脂糖凝胶电泳上呈现特殊的梯状电泳图谱。
医学专题细胞凋亡
程序性细胞死亡的基因性程序的本质是 特殊的定时自杀，而凋亡则可被多种外 源因素及病理因素所诱发，故弄清程序 性细胞死亡与凋亡的关系是必要的。凋 亡是指一种特殊形式的细胞死亡，并已 从形态学和生物化学(shēnɡ wù huà xué)角度对其特 点予以界定，看来把细胞凋亡与程序性 细胞死亡这两个名词完全等同是不恰当 的,有必要对二者的异同及关系进一步深 入研究。
Caspase13， Caspase14。 凋亡启动亚类Caspase蛋白酶：Caspase8， Caspase2，
Caspase 9，Caspase10。
凋亡效应亚类Caspase蛋白酶：Caspase3， Caspase6，
Caspase7
第二十七页，共七十页。
Caspase家族的特点(tèdiǎn)
AIF（凋亡诱导因子）
Caspase3
Apaf-1：凋亡蛋白酶活化因子
第二十三页，共七十页。
(二) 线粒体通路(tōnglù)
第二十四页，共七十页。
五. 凋亡 的效应分子 (diāo wánɡ)
细胞凋亡的分子机制虽然还不十分清楚，但Caspase 即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不可少的作 用，细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解 底物的级联放大(fàngdà)反应过程。
第十七页，共七十页。
四. 细胞凋亡(diāo wánɡ)的过程及机理
接受凋亡信号(xìnhào) 凋亡调控分子间的相互作用 蛋白水解酶（caspases）的活化 凋亡的级联反应
第十八页，共七十页。
细胞(xìbāo)凋亡的两条通路：膜受体通路、线粒体通路
第十九页，共七十页。
膜受体的信号转导
（2） 细胞质密度增加，线粒体膜电位消失，通透性改变，释放细胞色素 C到胞浆，膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面，
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。
细胞凋亡的机制与调控
细胞凋亡的机制与调控细胞凋亡是指细胞在死亡过程中发生的一系列分子和细胞学变化，该过程通常由程序性的细胞死亡引起。
在细胞凋亡发生的过程中，细胞内各种信号途径相互作用，形成多种调控网络，使细胞死亡的机制更加复杂多样。
本文将介绍细胞凋亡的基本机制和重要的调控通路。
一、细胞凋亡的基本机制细胞凋亡是一种高度程序化死亡过程，通常被认为是一种细胞自杀方式。
在细胞凋亡发生的过程中，发生了一系列复杂的细胞信号调控和调整，使得细胞死亡的过程被严密控制，确保不出现异常情况。
（一）凋亡信号途径的激活在细胞凋亡的过程中，一系列信号途径被激活，导致细胞出现重大的生物学和形态学变化。
这些信号途径包括细胞质钙离子调节、mitogen-activated protein kinase (MAPK)、c-Jun N-terminal kinase (JNK)、p38 kinase、caspase等多种信号途径。
（二）Caspase活化在细胞凋亡过程中，caspase是最重要的一个信号分子。
caspase 是一种酶，可以降解许多蛋白质，包括细胞中的结构性和功能性蛋白。
在细胞凋亡过程中，caspase被激活，并开始降解细胞内的各种蛋白质。
（三）凋亡的形态学变化在细胞凋亡中，往往出现许多形态学的变化，包括细胞体积缩小、细胞核碎裂、细胞膜破裂，以及胞浆内部结构的改变等。
二、细胞凋亡的调控通路细胞凋亡的过程是一个复杂的机制，涉及到许多不同的信号通路和分子机制。
以下将介绍一些重要的调控通路。
（一）细胞凋亡与Bcl-2家族蛋白Bcl-2家族蛋白是一组关键的凋亡调控蛋白，它们通过调节线粒体的功能来调控细胞凋亡。
Bcl-2家族蛋白可以分为两种：一种是抑制凋亡的Bcl-2蛋白，另一种是促进凋亡的Bax/Bak蛋白。
研究表明，在细胞凋亡中，这两种蛋白的相对比例决定了细胞的生死。
（二）细胞凋亡与Tumor protein 53 (p53)p53是一种重要的细胞凋亡调控蛋白，它可以通过多种信号途径被激活，包括DNA损伤、细胞周期停滞和缺氧等。
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
31
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。
38
线粒体膜势能（DYmt）的检测
21
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。
分子生物学专业名词
分子生物学专业名词AAllele(等位基因)：在染色体上占据给定位点基因的不同形式。
Alu family (Alu 家族)：人类基因组中一系列分散的相关序列，每个约300bp 长。
每个成员其两端有Alu 切割位点(名字的由来)。
Amber codon ( 琥珀密码子)：核苷酸三联体UAG，引起蛋白质合成终止的三个密码子之一。
Aminoacyl-tRNA ( 氨酰-tRNA)：是携带氨基酸的转运RNA，共价连接位在氨基酸的NH2基团和tRNA 终止碱基的3`或者2`－OH基团上。
Aminoacyl-tRNA synthetases ( 氨酰-tRNA 合成酶)：催化氨基酸与tRNA 3`或者2`－OH 基团共价连接的酶。
Amplification ( 扩增)：指产生一个染色体序列额外拷贝，以染色体内或者染色体外DNA形式簇存在。
Annealing (退火)：两条互补单链配对形成双螺旋结构。
Antibody ( 抗体)：由B 淋巴细胞产生的蛋白质(免疫球蛋白质)，它能识别特殊的外源“抗原”，从而引起免疫应答。
Anticoding strand (反编码链)：DNA 双链中作为膜板指导与之互补的RNA合成的链。
Antigen (抗原)：进入基体后能引起抗体(免疫球蛋白质)合成的分子。
Antitermination protein ( 抗终止蛋白质)：能够使RNA 聚合酶通过一定的终止位点的蛋白质。
Apoptosis ( 细胞凋亡)：细胞进行程序性死亡的能力；对刺激应答使通过一系列特定反应摧毁细胞的途径发生。
Attenuation (衰减)：控制一些细菌启动子表达中涉及的转录终止调控。
Attenuator (衰减子)：衰减发生处的一种内部终止子序列。
Autonomous controlling element ( 自主控制元件)：玉米中一种具有转座能力的转座元件。
BBacteriophage (细菌噬菌体)：侵染细菌的病毒，通常简称为噬菌体。
western blot检测细胞凋亡蛋白原理
一、前言在细胞生物学和分子生物学研究中，western blot（蛋白免疫印迹）是一种常用的技术，用于检测特定蛋白质在细胞或组织中的表达水平。
其中，检测凋亡蛋白是western blot中的重要应用之一。
本文将介绍western blot检测细胞凋亡蛋白的原理，以帮助读者更深入地理解该技术的工作机制。
二、细胞凋亡概述1.细胞凋亡的概念细胞凋亡是一种程序性逝去过程，又称为细胞自我杀死，是机体内原有的一种生理性消亡方式。
在凋亡过程中，受损或老化的细胞通过一系列分子信号通路最终导致细胞逝去，而不会引起周围组织的炎症或损伤。
2.凋亡与细胞凋亡蛋白细胞凋亡是由一系列蛋白质调控的复杂过程，其中包括凋亡抑制蛋白和凋亡诱导蛋白。
检测这些蛋白的表达水平有助于了解细胞凋亡的调控机制和相关疾病的发生。
三、western blot的基本原理1.western blot的步骤western blot技术主要分为蛋白样本制备、SDS-PAGE凝胶电泳分离蛋白、转膜、免疫印迹和膜显色等步骤。
其中，免疫印迹是最关键的步骤，用于检测目标蛋白的存在和表达水平。
2.细胞凋亡蛋白的western blot检测通过western blot技术可以检测凋亡相关蛋白，如Bcl-2家族、caspase家族和PARP等蛋白的表达水平。
主要流程包括：a) 细胞裂解并提取蛋白样本b) SDS-PAGE凝胶电泳分离蛋白c) 将分离的蛋白转膜到聚丙烯酸膜上d) 使用特异性抗体结合目标蛋白e) 使用辅助抗体结合一定的酶标记物f) 基于酶标记物的光学信号检测蛋白带四、western blot检测细胞凋亡蛋白的原理1.选择特异性抗体western blot的关键是选择特异性抗体，以保证目标蛋白的特异性检测。
通常可以通过文献资料或商业抗体公司获取针对目标蛋白的特异性抗体。
2.抗原和抗体结合在免疫印迹过程中，特异性抗体与其结合的抗原蛋白发生反应形成复合物。
这一步骤是确保检测凋亡蛋白的关键步骤，需要保证抗体的特异性和蛋白的完整性。
细胞凋亡详解-附过程示意图
细胞凋亡细胞凋亡（apoptosis）指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。
中文名细胞凋亡外文名ApoptosisApoptosis 美[ˌæpɔpˈtoʊsɪz] n.程序性细胞死亡，细胞凋落，细胞凋亡a type of cell death in which the cell uses specialized cellular machinery to kill itself人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，已成为生物学、医学研究的一个热点。
人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡（apoptosis）。
细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式，而细胞凋亡则是逐渐被认识的一种细胞死亡方式。
细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。
它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。
细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。
凋亡是多基因严格控制的过程。
这些基因在种属之间非常保守，如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等，随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了相当的认识，但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。
而凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。
如肿瘤、自身免疫性疾病等，能够诱发细胞凋亡的因素很多，如射线、药物等。
人的部分生理结构属于自然凋亡，如人的有尾阶段，尾部在发育过程中自动凋亡。
研究历史1．凋亡概念的形成1965年澳大利亚科学家发现，结扎鼠门静脉后，电镜观察到肝实质组织中有一些散在的死亡细胞，这些细胞的溶酶体并未被破坏，显然不同于细胞坏死。
细胞凋亡和自噬的生物学机制
细胞凋亡和自噬的生物学机制细胞凋亡和自噬作为细胞死亡的两种主要形式，是分子生物学和细胞生物学中的热门研究领域。
它们主要用于保持生物体的正常功能和维持细胞组织的平衡。
本文将深入探讨细胞凋亡和自噬的生物学机制。
细胞凋亡是细胞死亡的一种形式，常见于从代谢活跃的细胞到压力、感染或疾病损伤等引发的细胞死亡。
细胞凋亡可以通过两种途径发生，一种是通过外源性途径例如凋亡信号作用因子(Apoptotic signaling molecules)如TNF-α, FasL, TRAIL等的调控发生；另一种是通过内源性途径如线粒体信号通路而发生。
线粒体信号通路是细胞凋亡的常见机制之一，是指通过线粒体内部发生的化学反应刺激细胞凋亡的过程。
它通常包括Bcl-2家族蛋白的凋亡和线粒体的毁灭，最终导致半胱氨酸天冬酶(caspase)的激活，从而引发凋亡。
自噬是由肺泡吞噬体(Autophagosome)形成的细胞吞噬机制、通过肺泡吞噬体吞噬细胞成分如蛋白质、RNA等储存物质，然后将它们在细胞的溶酶体进行降解。
自噬主要有三个阶段：膜生成、吞噬和降解。
膜生成阶段是指通过PI3K刺激，VPS34活化，使原始泡膜（Phagophore）形成；吞噬阶段是嵌合泡膜（Phagophore）在肺泡膜（Lisosome）与小体膜（Vacuole）形成肺泡吞噬体;降解阶段是指肺泡内产生酸性环境，使得肺泡吞噬体内成分被降解。
细胞凋亡和自噬有相似点和不同点。
它们都是细胞死亡的重要形式，维持生物组织平衡和正常功能。
然而，它们的发生机制和性质不同。
细胞凋亡主要通过细胞内外刺激，导致形态学改变；而自噬主要通过活性氧合成，细胞色素合成通道和荷尔蒙的调节参与，导致细胞吞噬成分被降解。
研究细胞凋亡和自噬的生物学机制是科学家解决人类疾病和药物研发的重要领域。
一些疾病，如癌症，心血管疾病，代谢性疾病等在细胞凋亡和自噬的调节和失调方面进行研究。
同时，针对细胞凋亡和自噬的药物也越来越多，已被应用于许多疾病的治疗中。
细胞凋亡综述
综述：细胞凋亡人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，近年来已成为生物学、医学研究的一个热点，到目前为此，人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡。
细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式，而细胞凋亡则是近年逐渐被认识的一种细胞死亡方式。
细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。
它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。
细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。
凋亡是多基因严格控制的过程。
这些基因在种属之间非常保守，如Bcl-2家族、caspase 家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等，随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了相当的认识，但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。
而凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。
如肿瘤、自身免疫性疾病等，能够诱发细胞凋亡的因素很多，如射线、药物等。
细胞凋亡的研究历史1．细胞凋亡概念的形成1965年澳大利亚科学家发现，结扎鼠门静脉后，电镜观察到肝实质组织中有一些散在的死亡细胞这些的溶酶体并未被破坏，显然不同于细胞坏死。
这些细胞体积收缩、染色质凝集从其周围的组织中脱落并被吞噬机体无炎症反应。
1972年Kerr等三位科学家首次提出了细胞凋亡的概念，宣告了对细胞凋亡的真正探索的开始，在此之前，关于胚胎发育生物学、免疫系统的研究，肝细胞死亡的研究都为这一概念的提出奠定了基础。
2．细胞凋亡的形态学及生物化学研究阶段：（1972-1987）1）利用光镜和电镜对形态学特征进行了详细的研究。
2）染色体DNA的降解：细胞凋亡的一个显著特征就是细胞染色质的DNA降解。
3）RNA/蛋白质大分子的合成。
4）钙离子变化，细胞内钙离子浓度的升高是细胞发生凋亡的一个重要条件。
分子生物学细胞凋亡
2020/12/8
46
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。
2020/12/8
47
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
2020/12/8
59
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
2020/12/8
58
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
2020/12/8
49
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。
2020/12/8
50
2020/12/8
51
三、细胞凋亡过程与调控
2020/12/8
52
（一）细胞凋亡的过程
细胞凋亡
细胞凋亡细胞凋亡是指由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常称为细胞编程性死亡［１］（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｃｅｌｌｄｅａｔｈ，ＰＣＤ）。
具体指细胞遇到内、外环境因子刺激时，受基因调控启动的自杀保护措施，包括一些分子机制的诱导激活和基因编程，通过这种方式去除体内非必需的细胞或即将发生特化的细胞。
例如，蛙的个体发育过程中，四肢的形成过程中尾巴消失等现象，都涉及细胞的自动死亡。
细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用；它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。
细胞发生凋亡时，就像树叶或花的自然凋落一样，对于这种生物学观察，借用希腊“Apoptosis”来表示，意思是像树叶或花的自然凋落，可译为细胞凋亡。
人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，近年来已成为生物学、医学研究的一个热点，到目前为此，人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡（apoptosis）。
细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式，而细胞凋亡则是近年逐渐被认识的一种细胞死亡方式。
细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。
它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。
细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。
凋亡是多基因严格控制的过程。
这些基因在种属之间非常保守，如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等，随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了相当的认识，但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。
细胞凋亡名词解释病理学
细胞凋亡名词解释病理学
细胞凋亡，也称为细胞程序性死亡，是指为了维持机体内环境的稳定，机体的细胞在基因的控制下，出现了有序的死亡，这样可以保持机体内环境的稳定，细胞凋亡的过程包括基因的激活、表达、以及调控等等，是一种主动的死亡过程，就像是植物的自然凋亡一样，所以称为细胞凋亡。
细胞凋亡与细胞坏死有明显的区别，细胞坏死是病理情况下的被动死亡，会导致各种病理变化。
细胞凋亡的一个显著特点，是发生程序性死亡的细胞是在正常情况下被吞噬细胞和树突状细胞吞噬，并不激活炎症和免疫反应。
一些观察结果表明如果细胞凋亡失控，可能促进自身免疫性疾病的发生和持续进展。
细胞与分子生物学名词解释
hnRNA:不均一核RNA，核内不均一RNA 为存在于真核生物细胞核中的不稳定、大小不均的一组高分子RNA（分子量约为105～2×107，沉降系数约为30—100S）之总称。
占细胞全部RNA之百分之几，在核内主要存在于核仁的外侧。
hemi desomosome（半桥粒）：上皮细胞与其下方其膜间形成的特殊连接，在形态上类似半个桥粒，但其蛋白质成分与桥粒有所不同，胞内连有中间丝。
gated channel（门控通道）：Gap junction（间隙连接）：动物细胞中，由连接子构成的细胞间通信连接。
允许分子质量小于1000 Da的分子通过，使相邻细胞间形成电偶联和代谢偶联。
Initiation condon（起始密码子）：蛋白质翻译过程中被核糖体识别并与起始tRNA(原核生物为甲酰甲硫氨酸tRNA，真核生物是甲硫氨酸tRNA)结合而作为肽链起始合成的信使核糖核酸(mRNA)三联体碱基序列。
大部分情况下为AUG，原核生物中有时为GUG等。
Focal adhesion（粘着斑）：粘着斑是连接位于上皮细胞紧密连接的下方, 靠整联蛋白同肌动蛋白相互作用, 将细胞与细胞外基质进行连接。
Electron-transport chain（电子传递链）：定义一：多种递电子体或递氢体按次序排列的连接情况。
生物氧化过程中各物质氧化脱下的氢，大多由辅酶接受，这些还原性辅酶的氢在线粒体内膜上经一系列递电子体(或递氢体)形成的连锁链，逐步传送到氧分子而生成水。
此种连锁过程与细胞内呼吸过程密切相关。
植物的叶绿体中则存在光合电子传递链以传递电子，完成光合作用中水分解出氧，形成NADPH的过程。
定义二：逐渐提高氧化还原电位的电子载体系列。
如线粒体内膜中的4个大的多蛋白质复合物和泛醌以及可在膜间隙中扩散的细胞色素c，电子通过此系列，由还原的电子供体（NADH）传递给氧。
Confocal sanning microscope（激光共聚焦扫描显微镜）：激光共聚焦扫描显微镜（laser confocal scanning microscope）用激光作扫描光源，逐点、逐行、逐面快速激光共聚焦扫描显微镜扫描成像，扫描的激光与荧光收集共用一个物镜，物镜的焦点即扫描激光的聚焦点，也是瞬时成像的物点。
什么是细胞凋亡？细胞凋亡的形态学及生物化学改变,及其分子生物学基础
什么是细胞凋亡？细胞凋亡的形态学及生物化学改变，及其分子生物学基础细胞凋亡是指由于某种刺激，细胞主动地走向死亡的过程。
这是一个自然的、可控制的细胞死亡方式，不会对周围的细胞造成损害，同时对于个体的正常生长发育以及维护内部稳态非常重要。
一、细胞凋亡的形态学改变细胞凋亡的形态学改变可以分为四个阶段：1. 收缩期：细胞体积缩小，胞浆变得均匀致密。
2. 凋亡体形成期：在核DNA断裂后，细胞内会出现许多较大的凋亡小体，形成独立的球形空泡。
3. 凋亡体成熟期：凋亡小体逐渐增大，细胞颗粒、嗜酸性颗粒、溶酶体等被逐一崩解。
4. 色素消失期：通过吞噬细胞，凋亡小体渐渐消失，只有一些色素残留。
二、细胞凋亡的生物化学改变1. 膜磷脂转移酶（PLC）：促进胞内相对富含磷酸脂的一侧向细胞凋亡因子信号的传递。
2. 一氧化氮合酶（iNOS）：以胞内的抗氧化物质作为底物产生一氧化氮，增加细胞凋亡因子对细胞膜外受体的敏感性。
3. 半胱氨酸脱氢酶（CAS）。
抑制根除细胞的去饱和脂肪酸产生，从而增加活性氧的水平。
三、细胞凋亡的分子生物学基础细胞凋亡通路中的分子具有分子分化性。
细胞凋亡分子包括凋亡蛋白酶、Bcl-2蛋白家族、PI3K/Akt信号通路、MAPK信号通路以及p53等关键蛋白。
在这些蛋白的发挥作用的过程中，蛋白的抑制作用和促进作用都非常重要。
细胞凋亡不仅仅是一个细胞失活、损失、死亡的过程，而是一个非常重要的机制，对于维护生命健康有着非常关键的作用。
通过对于细胞凋亡形态学及生物化学改变、分子生物学基础的深入学习，在很大程度上可以帮助人们更好地了解细胞凋亡，这对于循证医学等领域的发展也有着非常重要的意义。
Vazyme-分子生物学与细胞生物学全套解决方案
Reaction mix was incubated at 72 ℃ for 15 min without heat-reactivation. > 99.4% polymerase activity was blocked by chemical modification
分子生物学系列产品
• Ace Taq DNA Polymerase
• • • • • RNA 提取 RT-PCR PCR扩增 克隆构建 分子检测
分子生物学系列产品
• Hi-Script Reverse Transcriptase
分子生物学系列产品
• Ace Taq DNA Polymerase
Circular dsDNA Circular ssDNA
Lane 1. cdsDNA control Lane 2. 0.1 U Taq Lane 3. 0.05 U Taq Lane 4. 0.025 U Taq Lane 5. 0.0125 U Taq Lane 6. 0.0625 U Taq Lane 7. 10 U modified Taq Lane 8. cssDNA control
分子生物学系列产品
• AceQ qPCR Master Mix
分子生物学系列产品
PhantaTM Super-Fidelity DNA Polymerase
分子生物学系列产品 • 基于Pfu 聚合酶的新一代超保真DNA聚合酶 更高的扩增保真度
Taq酶的52倍、 Pfu 聚合酶的6倍
更好的扩增效率
细胞凋亡系列产品
• Annexin V-FITC/PI 凋亡检测试剂盒 • Annexin V-EGFP/PI 凋亡检测试剂盒
细胞凋亡系列产品
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2001，10，1 试作
完整版课件ppt
4
一、概述
完整版课件ppt
5
（一）细胞凋亡研究简史
1． 凋亡概念的形成
• 细胞凋亡(apoptosis)，是1972年由Kerr等建 议用来描述伴随细胞死亡的一系列形态学上固定 的变化形式的。
• “凋亡”一词来自希腊语，apo意为“分离”， ptosis指花瓣或树叶的脱落，
啊，活性氧处处肆虐，
钙波涛惊石裂岸，
线粒体把生命之光一点一点拧淡;
完整版课件ppt
3
危难中的细胞啊， 你沉稳不乱， DNA片片切割， 化云梯直通天堂； 细胞体分团相聚， 把生命的凝重浓集在小体上； 分别了朝夕相处的伙伴， 再见了快乐美好的时光； 这一切的一切又融入临近的胞体， 腾出的空间再写生命的篇章。
4．细胞凋亡的临床应用基础研究阶段 细胞凋亡的研究，其生命力在于最终能够有利于疾病机 制的阐明，以及新疗法的探索及问世。
完整版课件ppt
7
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，因在细胞程序性死亡方面的研 究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖。
他们不但发现在生物的器官发育过程中存在细胞程 序性死亡，而且阐明了细胞程序性死亡过程中的基因规律。
20
细胞凋亡的特征是细胞由于降解酶，主要是水 解酶（蛋白酶与核酸酶）的作用，在近乎正常 的细胞质膜内趋向死亡。这与坏死时细胞质膜 早期破损不同。
在细胞凋亡过程中，质膜脂双层丧失二侧不对 称性，磷脂酰丝氨酸暴露于细胞表面，从而导
致被吞噬。
完整版课件ppt
21
完整版课件ppt
22
完整版课件ppt
Majesty the King at the Stockholm Concert Hall.
Photo: Hans Mehlin, Nobel e-Museum
完整版课件ppt
11
（二）细胞死亡的方式
细胞坏死 细胞凋亡 细胞程序性死亡
完整版课件ppt
12
1.细胞坏死(necrosis)
是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应 早期表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀 溶酶体破裂,细胞内容物流出, 引起炎症
完整版课件ppt
25
经典凋亡模型
完整版课件ppt
26
Apoptosis is all around us
完整版课件ppt
27
完整版课件ppt
28
完整版课件ppt
29
（四）生理性细胞凋亡的作用
1. 确保正常发育、生长 在器官、组织的形成、成熟中发挥作用
19
细胞凋亡与细胞坏死的比较(二)
坏死
5.形态改变
细胞肿胀 结构溶解，破坏
6.凋亡小体
无
7.DNA变化
弥散性降解 电泳呈均一片状
8.溶酶体改变
破裂
9.炎症反应 局部炎症反应
凋亡
细胞皱缩，核固缩 胞膜/细胞器相对完整
有 片段化（180-200bp） 电泳呈“梯”状条带
相对完整 局部无炎症反应
完整版课件ppt
• “凋亡”是由这两个词组合而成，意指细胞凋亡 的形态类似秋天花瓣或树叶的凋落一样
完整版课件ppt
6
2．细胞凋亡的形态学及生物化学研究阶段：（1972-
1987）
1977年:人们注意到在生理或病理性刺激条件下，淋巴
细胞发育过程中的凋亡现象。
1980年:Wyllie研究胸腺细胞在糖皮质激素作用下引致的 细胞凋亡变化，总结并建立了细胞凋亡的共同形态学特 征，包括核固缩和DNA降解成寡核苷酸片段等
并非都是程序化的。 PCD存在于胚胎发育过程中。
完整版课件ppt
18
细胞凋亡与细胞坏死的比较(一)
坏死
凋亡
1.性 质 病理性，非特异性 生理性/病理性，特异性
2.诱 因 强烈刺激，随机发生 较弱刺激，非随机发生
3.基因调控 4.生化特点
无
被动过程 无新蛋白合成
不耗能
有
主动过程 有新蛋白合成
耗能
完整版课件ppt
Sydney Brenner H. Robe完rt整H版课o件rvppittz John E. Sulston 8
THE NOBEL DIPlOMA
完整版课件ppt
9
2002年诺贝尔医学与生理学颁奖仪式，瑞典斯德哥尔
摩音乐厅。
完整版课件ppt
10
Sydney Brenner receiving his Nobel Prize from His
细胞凋亡 Apoptosis
完整版课件ppt
1
主要内容
概述 细胞凋亡的形态学变化和生化改变 细胞凋亡的过程与调控 细胞凋亡的发生机制 细胞凋亡在疾病防治中的意义
完整版课件ppt
2
细胞凋亡（科普诗）
似秋叶的凋零，
告别生命之辉煌；
那难以计数的攻击、诱导，
轻启着道道程序，
逼细胞步步走向生命的末端；
3．细胞凋亡的分子生物学研究阶段，最近几年 1989年: 0wen及其研究小组在研究胸腺细胞阴性选择过 程中证明了信号传递物质对PCD的调控作用。
1991年:Ellis首先发现了线虫(C.elegans)体内Ced-3、4两 个基因与PCD的发生密切相关，随后逐渐发现了多种参 与PCD的正相调节基因和负相调节基因
④内切酶活化，DNA片断化，凝胶电泳图谱呈梯
状
完整版课件ppt
16
凋亡
完整版课件ppt
17
3.细胞程序性死亡
细胞程序性死亡（programmed cell death，
PCD）是一种基因指导的细胞自我消亡方式。
PCD和细胞凋亡的区别在以下方面： PCD是功能性概念，凋亡是形态学概念。 大多数PCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡
23
（三）线虫(C.elegant)中的细胞程序性死亡
隐杆秀丽线虫 （Caenorhabditis elegans,
C elegans）
低等蠕虫，虫体透明， 易于观察体内细胞形态 的变化。
完整版课件ppt
24
线虫: 成体959个细胞, 但在发育过程中有 131个细胞会注定发生PCD
PCD发生时间:1h 左右 参与线虫PCD的基因，目前已知的有14个
完整版课件ppt
13
坏死
完整版课件ppt
14
坏死炎细胞浸润
ห้องสมุดไป่ตู้
完整版课件ppt
15
2.细胞凋亡(apoptosis)
•细胞凋亡的概念：
由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致
的细胞死亡过程
• 细胞凋亡的特点：
①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；
③溶酶体活性不增加