细胞生物学细胞死亡
细胞生物学——名词解释
1)细胞内膜系统：是指细胞内在结构、功能及发生上相关的，由膜围绕的细胞器或细胞结构，主要包括，内质网、高尔基体、溶酶体等。
2)生物膜系统：只要是指单位膜构成的细胞质膜和由单位膜围成的各种细胞器，如线粒体、叶绿体、高尔基体、溶酶体等。
3)细胞识别：细胞通过表面受体与胞外信号分子（配体）选择性相互作用导致胞内一系列生理变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程，是细胞通讯的重要环节。
4)细胞生物学：是研究细胞基本生命活动规律的科学，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上研究细胞的结构、发育与调控，以及细胞间关系和在整个生命体中的作用。
5)受体：是一种能够识别和选择性结合某种配体（信号分子）的大分子，当与配体结合后，通过信号转到作用将胞外信号转换为胞内化学或物理的信号，以启动一系列过程，最最终表现为生物学效应。
6)分子开关：是使细胞内一系列信号传递的级联反应，能在正、负反馈两个方面得到精确控制的分子机制的蛋白质分子。
7)细胞凋亡：又叫程序性细胞死亡，是细胞主动发生的自然死亡过程，是一个主动的由基因决定的结束生命的过程，可以发生在生物体的生长发育直至死亡的整个生命过程及某些病理过程中。
8)细胞骨架：指真核细胞中的蛋白纤维网架体系，细胞骨架概念有狭义和广义之分，狭义的细胞骨架概念是指细胞质骨架，包括微丝、微管和中间纤维；广义的细胞骨架包括细胞核骨架、细胞质骨架、细胞膜骨架和细胞外基质。
9)细胞骨架系统：是由一系列特异的结构蛋白质装配而成的胞内网架系统，广泛分布于细胞结构的各个部分，在维持细胞形态与内部结构的合理排布中起支架作用。
10)蛋白质分选：新生肽由其合成部位正确地运转到其行使功能部位的过程，包括细胞质基质中合成多肽的分选途径和粗面内质网上合成多肽的分选途径。
（合成的蛋白质只有转运至细胞的正确部位，并装配成结构与功能的复合体才能参与细胞的生命活动，这一过程称为蛋白质分选）11)核小体：染色体的基本结构单元，是由组蛋白和200个碱基对的DNA双螺旋组成的球形小体。
细胞自噬与细胞死亡
细胞自噬与细胞死亡细胞自噬与细胞死亡是细胞生物学中的两个重要概念。
细胞自噬是一种自我保护机制，可以通过分解和回收细胞内部的有害物质来提供能量和维持细胞内平衡。
而细胞死亡则是一种自我毁灭的过程，常见于发育、组织修复和免疫应答等生理与病理过程中。
本文将从细胞自噬和细胞死亡两个角度详细探讨其机制和相互关系。
一、细胞自噬细胞自噬是一种高度保守的细胞代谢调控机制，是通过溶酶体介导的细胞内质量控制途径。
当细胞面临外界压力，如营养不足、环境变化或细胞应激等情况时，细胞会启动自噬过程以维持生存。
细胞自噬的分子机制涉及到许多基因和蛋白质调控。
其中，ATG基因是细胞自噬的基因群，包括Atg1/ULK1、Atg6/Beclin 1、Atg8/LC3等，它们参与了自噬囊泡的合成、成熟和降解过程。
而AMPK和mTOR等信号通路则是细胞自噬的主要调节器。
细胞自噬的过程可以分为三个主要阶段：形成自噬囊泡、自噬囊泡的融合和分解。
首先，自噬囊泡的形成需要ATG基因的参与，通过膜蛋白的表达和磷酸化调控，形成自噬前体体。
然后，自噬囊泡和溶酶体的融合由通路蛋白介导，形成自噬体。
最后，自噬体内各种酶和酸性环境促进了内部物质的降解和回收。
二、细胞死亡细胞死亡是一种主动性的细胞程序性死亡过程，广泛存在于生物体发育、组织维持平衡和应激反应等过程中。
细胞死亡主要包括凋亡、坏死和自噬性死亡。
其中，凋亡是经典的细胞死亡方式，具有明显的形态和生化特征，如核质凝固、DNA断裂和表面磷脂翻转等。
细胞死亡的正常调控涉及到一系列的信号通路，如细胞凋亡因子和相关受体的激活、线粒体受损和胞内酶的释放等。
这些信号通路会激活半胱天冬酶家族的半胱天冬聚合酶，引发一系列的胰岛素样生长因子-1受体信号通路的激活。
最终，细胞死亡的执行蛋白酶卵磷酸酶依赖性的酶系统被激活，引起胞浆和核质的凝固，以及其他细胞死亡的特征变化。
三、细胞自噬与细胞死亡的关系细胞自噬和细胞死亡在某些条件下可以相互转换或者同时发生。
医学细胞生物学-15 细胞衰老与细胞死亡-2017(1)
第十六章细胞衰老与细胞死亡第一节细胞衰老第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数60-80 40 30不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数细胞来源龟鸡小鼠可增殖代数90-120 15-35 14-28不同物种来源的成纤维细胞的增殖代数植物细胞未发现有最高分裂次数。
第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡目前人们根据端粒与端粒酶在细胞衰老上的研究成果，将细胞衰老区分为两大类：与端粒、端粒酶直接相关的复制性衰老；氧化应激诱导的非端粒依赖性衰老，也被称为早熟性衰老（premature senescence）。
第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第二节 细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第三节细胞凋亡第十六章细胞衰老与细胞死亡细胞凋亡信号途径LigandPlasma MembraneNucleusAPOPTOSISEffector CaspasesDeath receptor AdapterInitiator Caspase-8BidCa ++Cyto cInitiator caspase-9Apaf-1AIFEndo GCa ++IP3RAPOPTOSISER Stress(misfolded proteins)UV, radiation, chemo,hypoxiaInitiator Caspase-12APOPTOSISTRAF2Procaspase-12Bcl-2/ Bcl-x L Effector CaspasesINTRINSIC PATHWA YEXTRINSIC PATHWA YBcl-2/ Bcl-x LDeath domainMitochondriaEndoplasmic reticulum第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡凋亡小体的形成有三种方式：发芽脱落机制；分隔机制；自噬体形成机制。
四川大学2021年《细胞生物学》期末试题A卷及答案
一、填空题1、衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆的生命过程。
就其产生的性质来说，有三种不同的类型：生理衰老；病理衰老；心理衰老。
2、细胞的死亡一般定义为生命现象不可逆的停止，通常用活体染色鉴定细胞的死活，活细胞容易被中性红染色，死细胞容易被台酚蓝染色。
3、细胞死亡有两种形式：一种为坏死性死亡，另一种为程序性死亡。
前者是受到外部的化学、物理、生物因素的侵袭而造成的细胞崩溃裂解；后者是细胞在一定的生理或病理条件下按照自身的程序结束其生存。
4、脂褐质小体来源于溶酶体。
5、程序性细胞死亡与细胞坏死有三个根本的区别：引起死亡的原因不同；死亡的过程不同；死亡引起的反应不同。
6、细胞衰老端粒假说认为：随着细胞分裂次数的增加，端粒不断缩短。
当端粒缩短到一定程度（临界长度）时引发了 Hayflick 极限，细胞不再分裂。
7、程序性细胞死亡分为两个阶段：（1）死亡激发阶段，此阶段主要接受指令并决定死亡；（2）死亡执行阶段，此阶段执行一套死亡程序，形成凋亡小体，最后被吞噬细胞吞噬和降解等。
8、溶酶体内的酶来自于粗面内质网，溶酶体的膜来自于高尔基体复合体。
9、在N-连接糖基化的糖蛋白中，与多肽链结合的第1个糖残基是N-乙酰葡萄糖胺，在O-连接糖基化中与之结合的第1个残基是 N-乙酰半乳糖胺。
10、网格蛋白参与选择性分泌小泡和受体介导的内溶泡的形成。
二、判断题1、研究表明，细胞中线粒体的数量随着人年龄的增大而减少，而其体积则随着年龄的增大而增大。
√2、在健康的成年人体骨髓和肠组织中每小时大约有10亿个细胞死亡。
√3、细胞坏死往往会引起炎症，而程序性细胞死亡不会引起炎症，根本原因是细胞是否破裂。
√4、根据caspase蛋白在细胞程序性死亡中的作用，将它们分为三大类：调节物、衔接物和效应物。
Caspase-9属于调节物。
X1、核孔运输又称门运输，核孔如同一扇可开启的大门，而且是具有选择性的门，能够主动运输特殊的生物大分子。
pcd细胞生物学名词解释
pcd细胞生物学名词解释PCD细胞生物学中是一个常见的缩写，它代表程序性细胞死亡（Programmed Cell Death）的意思。
程序性细胞死亡是一种细胞自我毁灭的过程，它在多种生物体中都存在，并且在生物发育、组织修复、免疫调节等过程中起着重要的作用。
PCD细胞死亡是通过一系列精确调控的信号通路来实现的，其中包括凋亡信号的产生、传递和执行等步骤。
这个过程是高度有序和可逆的，与其他形式的细胞死亡（如坏死）不同。
PCD细胞死亡在生物体中有多种形式，其中最常见的是凋亡（Apoptosis）。
凋亡是一种高度规范的细胞死亡方式，通常包括细胞核的染色质凝聚、细胞膜的凹陷和分裂等特征。
凋亡在生物发育过程中起到精确调控细胞数量和形态的作用，同时也是免疫细胞清除受损细胞的重要方式。
除了凋亡外，PCD细胞死亡还包括其他形式，如块状细胞死亡（Necroptosis）、自噬（Autophagy）等。
块状细胞死亡是一种与凋亡不同的细胞死亡方式，它通常伴随着细胞膜的破裂和细胞内容物的泄漏。
自噬是一种通过溶酶体降解细胞内部分或全部成分的过程，它在维持细胞内环境稳定和应对压力等方面发挥重要作用。
PCD细胞死亡在许多生物学过程中起到至关重要的作用。
它参与胚胎发育、器官形成、免疫细胞选择性清除、组织修复和细胞周期调控等过程。
同时，PCD细胞死亡的异常也与多种疾病的发生和发展相关，如癌症、神经退行性疾病等。
总结起来，PCD细胞生物学中的名词解释是程序性细胞死亡的缩写，它代表一种高度有序和可控的细胞自我毁灭过程，包括凋亡、块状细胞死亡和自噬等形式。
它在生物发育、组织修复和免疫调节等生物学过程中发挥重要作用。
细胞生物学中的细胞凋亡和细胞周期
细胞生物学中的细胞凋亡和细胞周期细胞是人体所有生物活动的基本单位，可以说没有细胞就没有生命。
细胞在不断地生长和分裂，因此，细胞凋亡和细胞周期是细胞生物学中重要的研究领域。
本文将分别介绍细胞凋亡和细胞周期，分析其原理和机制。
细胞凋亡是一种重要的细胞死亡形式。
细胞凋亡是一种程序化死亡过程，它与坏死的死亡方式不同。
细胞凋亡是一种通过内部程序来调控的死亡过程，因此通常被称为程序性死亡，而坏死则是一种非程序性死亡，是由于严重的物理或化学损伤导致的细胞死亡。
细胞凋亡发生的原因很多，主要包括细胞受到外部刺激、受到DNA损伤、内部代谢异常等。
细胞凋亡的原理是什么呢？在细胞凋亡中，一系列信号通路被激活，从而让细胞进入凋亡状态。
其中，线粒体起着重要的作用，它们释放出一系列调控凋亡的蛋白质，从而引起多种凋亡反应。
一些应激信号可以直接作用于线粒体，例如氧气缺乏和代谢应激等。
其他应激信号可以间接引起线粒体功能障碍，例如DNA损伤、钙离子、ROS和炎症等。
为了完整地激活凋亡过程，这些信号必须穿过多个调节层面。
信号通路的复杂性和交叉性使细胞凋亡成为非常复杂的现象。
总之，凋亡机制是一个复杂的过程，需要多种因素的影响和协调。
细胞周期是细胞的生命周期，一般分为四个阶段：G1、S、G2和M期。
G1期是生长1期，S期是DNA合成期，G2期是生长2期，M期是有丝分裂期。
细胞周期是一种基本的细胞生物学过程，它控制细胞的生长、分裂和遗传信息的传递。
在细胞周期中，细胞需要在不同的细胞周期阶段进行不同的活动。
例如，在G1期和G2期，细胞必须合成必要的蛋白质，在S期，细胞需要合成DNA。
细胞周期的调节是执行细胞周期的关键，所涉及的调节分子通常被称为细胞周期调节蛋白。
这些蛋白相互作用并被激活或抑制，从而形成一个调节网络。
大约有三种蛋白家族被广泛认为是细胞周期的主要调节因子：细胞周期蛋白（CDK）、细胞周期蛋白相关激酶（CAK）和细胞周期蛋白抑制因子（CKI）。
细胞生物学名词解释汇总
袢环模型：由30nm的染色质纤维折叠成袢环，袢环沿染色体纵轴由中央向四周放射状伸
核仁组织区：是指在人类染色体组中的某些染色体次缢痕处的，携带rRNA基因并可以形
核定位信号：存在于被动转运核蛋白上的一些短肽的氨基酸序列片段，为核转运受体识
半不连续性复制：所有的DNA聚合酶催化合成新的DNA链的方向均为5’→3’，而DNA
认为一切生物都由细胞组成，细胞是生命的结构单位，细胞只能由细胞分裂而
分子双螺旋结构模型：反向平行的互补双链结构，呈右手螺旋，它的两条多聚核苷酸链
和G-C的方式互补配对。
指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕的方式。二级结构主要有α-螺旋、β-
β-转角。二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的，氢键是
G1期、S期、G2期、M期四个阶段。
R点）：存在于哺乳动物细胞周期G1期的重要检查点。通过该点后，细胞周期才能
DNA合成和细胞分裂。符号“R”。
熟促进因子：细胞周期的每一环节都是由一特定的细胞周期依赖性蛋白激酶
cyclin-dependent kinase, CDK）+ 周期蛋白（cyclin）结合和激活调节的。
细胞凋亡过程中，细胞萎缩、碎裂，形成的有膜包围的含有核和细胞质碎片的小
肌球蛋白：肌原纤维粗肌丝的组成单位，由两条重链和多条轻链构成。两条重链的大部
构成蛋白分子的杆；重链的剩余部分与轻链一起构成蛋白分
ATP的ATP酶。
驱动蛋白：是微管动力蛋白，其分子结构和肌球蛋白类似，由两条重链和两条轻链聚合
驱动蛋白含有3个结构域：一对大球形的头部、中央长柄部和一对小球形尾部，尾部
细胞骨架：真核细胞中与保持细胞形态结构和细胞运动有关的纤维网络。包括微管、微
第十五章细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 他们在发育和程序性细胞死亡方面做出了 开创性的工作
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• 一、细胞凋亡的概念与特征
凋亡 起因 范围 细胞膜 细胞核 生理或病理性 单个散在细胞 保持完整，一直到形成凋亡小体 固缩，DNA片段化 坏死 病理性变化或剧烈损伤 大片组织或成群细胞 破损 弥漫性降解
染色质
线粒体 细胞体积
• 3.端粒钟学说
• 端粒：染色体末端的一种简单串联重复序列。分裂过程中，端粒逐渐 变短，端粒酶则可以合成端粒序列。端粒长短、端粒酶活性与细胞寿 命具有一定相关性。
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 4.细胞代谢废物累积可引起细胞衰老
• 细胞代谢产物无法及时排出胞外，也无法降解与消化，在胞内堆积， 影响正常生理功能。如脂褐质和b淀粉样蛋白堆积。
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• • • • 三、细胞凋亡的分子机制 （一）细胞凋亡受多种基因调控 1.ced基因家族 ced-3,-4：激活线虫细胞凋亡所必须，ced-3 在人类细胞中对应caspase家族蛋白，ced-4 对应人类Apaf-1 • ced-9：抑制线虫细胞凋亡，对应人类细胞 中的bcl-2
医学细胞生物学
第十五章 细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 一、细胞衰老的概念 • 细胞在正常条件下发生的细胞的生理功能衰退 和增殖能力减弱，以及细胞形态发生改变并趋 向死亡的现象 • 1.细胞衰老与机体衰老既有区别又有联系 • 2.机体内各类细胞的寿命不同 • 3.细胞在体外培养下的寿命
细胞生物学_15程序性细胞死亡与细胞衰老
增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加、流动性降低 色素积聚、空泡形成 数目减少、体积增大 碎裂 消失 糖原减少、脂肪积聚 内陷
衰老细胞与“青年期”细胞的比 较
生长旺盛细胞富有 微绒毛
衰老细胞缺乏微绒毛， 体积缩小，呈园球形。
㈡分子水平的变化
⒈DNA：复制与转录受到抑制，但也有个别基因会异常 激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、 断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 ⒉RNA：mRNA和tRNA含量降低。 ⒊蛋白质：含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲 酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性， 可消化性下降，自由基使蛋白质肽断裂，交联而变性。氨 基酸由左旋变为右旋。 ⒋酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、 Fe2+等丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改 变，总的效应是酶失活。 ⒌脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋 白之间交联，膜的流动性降低。
肝细胞等寿命长于30天，为短于机体寿命的细胞。
皮肤表皮细胞、角膜上皮细胞、血细胞等为快速更 新的细胞，寿命短于30天。
二、体外培养细胞的衰老与Hayflick界限
Hayflick等人的研究证实：关于细胞增殖能力和寿 命是有限的观点。细胞，至少是培养的细胞，不是不死的， 而是有一定的寿命；细胞的增殖能力不是无限的，而是有 一定的界限，这就是著名的Hayflick界限。 他们的工作是对细胞“不死性”学说的彻底否定。研 究发现，物种寿命与培养细胞之间存在着正相关的关系， 即寿命愈长，其培养细胞的传代次数愈多。反之，其培养 细胞的传代次数愈少。
第二节
细胞衰老
一、细胞衰老的概念及特征
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。
细胞生物学习题第十五章细胞衰老与细胞死亡
第十五章细胞衰老与细胞死亡一、名词解释1 . Hayflick界限(Hayflick limit)2. 程序性细胞死亡(programmed cell death)3 .细胞衰老(cellular aging，cell senescence )4．凋亡小体(apoptotic body)二、选择题1 . 下列那一种不是程序性死亡的特征？A. 核DNA在核小体连接处断裂成核小体片段B. 核纤层断裂消失C. 细胞通过发芽、起泡等方式形成一些球形的突起D. 细胞破裂，释放出内容物2．下列哪一项不是P53的正常功能?A．激活细胞周期抑制因子的转录B．在DNA修复中起作用C．触发损伤细胞的凋亡D．在小鼠胚胎发育中起基本作用3．迅速判断细胞是否死亡的方法是( )。
A．形态学改变B．功能状态检测C．繁殖能力测定D．活性染色法E．内部结构观察4．细胞凋亡（）。
A．是特定细胞的编程死亡B．是发育中的正常现象C．只有当Fas与TNF受体与其配体结合时才被诱发D．涉及细胞核的浓缩，DNA与蛋白质的降解以及膜的解体5．机体中寿命最长的细胞是（）。
A．红细胞B．表皮细胞C．白细胞D．神经细胞三、填空题1. 衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现,是不可逆的生命过程。
就其产生的性质来说，有三种不同的类型：①_________衰老，②_________ 衰老，③_________ 衰老。
2 ．细胞的死亡一般定义为_________ ，通常用_________鉴别细胞的死活，活细胞容易被_________染色，死细胞容易被_________ 染色。
3 ．细胞死亡有。
两种形式：一种为_________死亡，另一种为_________ 死亡；前者是受到_________ 而造成的细胞崩溃裂解；后者是细胞在一定的_________ 或_________条件下按照自身的程序结束其生存。
4．虽然衰老的理论很多，但归纳起来主要分为两类：一类是_________ 衰老理论，另一类是_________ 衰老理论。
医学细胞生物学细胞衰老与死亡
“生、老、病、死”是生命的四重奏。人类 自出生均要经过生长、发育、成熟、衰老直 至死亡的几个阶段，这是生命的必然规律。
生命是物质的，人体是由细胞组织起来的。 组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外 环境的影响而发生损伤，致使人体内某些细 胞不断地衰老与死亡。
细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象
26
细胞坏死与凋亡的形态区别
h
27
细胞坏死
h 细胞凋亡
28
细胞凋亡的生化改变
① 核酸内切酶激活
Ca 2+ /Mg 2+ Zn 2+
② DNA片断化
③ caspase激活
灭活凋亡抑制物
水解活性蛋白
水解结构蛋白
h
29
细胞凋亡中的DNA的片段化
h
30
DNA断裂与“梯状条带”(1)
h
31
DNA断裂与“梯状条带”(2)
h
2
第一节 细胞的衰老
h
3
衰老:是机体在退化时期生理功能下降和
紊乱的综合表现,是不可逆的生命过程。 人的衰老与细胞的衰老相关联
现代人类面临着3种衰老：
◆生理性衰老 ◆病理性衰老 ◆心理性衰老
h
4
h
5
细胞衰老是客观存在的。同新陈代谢一样, 细胞衰老是细胞生命活动的客观规律。
对多细胞生物而言, 细胞的衰老和死亡与机 体的衰老和死亡是两个不同的概念, 机体的 衰老并不等于所有细胞的衰老, 但是细胞的 衰老又是同机体的衰老紧密相关的。
维持细胞钙稳态 h
53
Bax亚家族：它们的作用与Bcl-2亚家族的作用相 反，可促进细胞凋亡
成员：Bax、Bak、Bok
医学细胞生物学细胞的衰老和死亡
2002年诺贝尔生理与医学奖获得者 （图片来自http://www.nobel.se/）
2、细胞凋亡过程
2、细胞凋亡的过程
细胞连接消失，微绒毛消失； 细胞质密度增加， 核质浓缩成一个或几个大的团块，细胞核
进而裂解为碎块，形成凋亡小体， 凋亡小体很快被单核巨噬细胞吞噬。
凋亡的起始 细胞质密度增加 凋亡小体的形成 凋亡小体逐渐被吞
验，培养的人二倍体细胞表现出 明显的衰老、退化和死亡的过程。
将细胞数以1：2的比率连续进行传 代，则平均只能传代40-60次，此后 细胞就逐渐解体并死亡。
细胞，至少是培养的细胞， 不是不死的，而是有一定 的寿命；它们的增殖能力 不是无限的，而是有一定 的界限—— “Hayflick 界限”。
2、体外培养细胞的寿命与 供体物种寿命和供体个体年龄的关系
(1972） 1972年Kerr等在英国癌症杂志发表论文，首 次 提 出 细 胞 凋 亡 (apotosis) 的 概 念 。 宣 告 了 对细胞凋亡的真正探索的开始。
2．DNA的降解和内源性核酸内切酶的 参与。(1987）
3. 蛋白质水解酶活化的研究(1995)
4.细胞膜的变化(1997)
图15-8 左，正常胸腺细胞；右，凋亡胸腺细胞（注意凋亡小体）
（2）DNA片段化（fragmentation）
由核酸内切酶将核小体间的连接DNA降 解
形成长度为180～200bp整倍数的寡聚核 苷酸片段
在琼脂糖凝胶电泳中呈特征性的“梯状” 条带（ladder）
细胞色素c诱导的凋亡细胞DNA电泳图
结果说明:巴氏小体的污染并没有影响 细胞的衰老，决定细胞衰老的因素在 细胞内部，而不是外部的环境。
Wright和Hayflik实验
细胞凋亡和细胞死亡的概念
细胞凋亡和细胞死亡的概念细胞凋亡和细胞死亡是细胞生物学中两个重要概念。
细胞凋亡（apoptosis）是一种受精储备细胞计划性的自我死亡现象，它是通过一系列严格调控的信号通路和分子机制来实现的。
细胞死亡（cell death）则是指细胞发生不可逆的、无法修复的损伤，从而导致细胞功能终止或失调。
细胞凋亡在正常发育和成体维持过程中发挥着重要的生理功能。
它是一种高度有序、可逆可逆调控的细胞死亡过程，常见于胚胎分化、器官发育和免疫细胞选择性消除等活动中。
细胞凋亡可多种因素诱导，例如DNA损伤、细胞因子刺激、化学药物等。
细胞凋亡的早期特征包括细胞内出现DNA片段化（DNA fragmentation）、核内细胞色素C释放（cytochrome c release）以及卟啉染色体等形态学变化。
细胞内的凋亡信号经过千篇一律的瀑布式级联反应，最终引发细胞凋亡程序的执行。
细胞凋亡主要通过两条主要的信号通路来实现：外在途径（extrinsic pathway）和内在途径（intrinsic pathway）。
外在途径主要受到细胞膜上的“死亡受体”（death receptors）信号的调控，如CD95、TNF受体家族等，它们激活后能够启动一系列下游信号级联反应，最终导致细胞凋亡。
内在途径主要是内源性信号引起的细胞凋亡，其中最重要的调控因子是线粒体，在线粒体外膜穿孔和细胞色素C释放的过程中起关键作用。
通过上述两条主信号通路的调控和交互作用，细胞凋亡最终通过激活半胱氨酸蛋白酶（caspase）家族的蛋白酶来引起细胞的死亡。
相较于细胞凋亡，细胞死亡是一种较为广泛的概念，包括凋亡在内的各种方式。
细胞死亡主要可以分为两类：坏死（necrosis）和凋亡。
坏死是一种非调控性的死亡过程，常发生在剧烈的机械、热、化学性应激等情况下，其特征是细胞膜损伤、细胞内容物泄漏、炎性反应等。
相比之下，凋亡是一种高度调控的死亡过程，它对维持生物体的正常发育和正常功能发挥至关重要。
细胞生物学PPT课件 细胞衰老与死亡
第一节 细 胞 衰 老
一、细胞衰老与个体衰老的关系
对多细胞生物而言，细胞的寿命、衰老、死亡与机体 的寿命、衰老和死亡是不同的概念。
二、细胞的寿命
根据细胞寿命，将细胞分为三类：
第一类细胞的寿命接近于动物的整体寿命，如神经元、脂 肪细胞、肌细胞等；
第二类是缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝 细胞、胃壁细胞等；
正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）
37岁的成人早衰症患者
（二）自由基学说（free radical theory）
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， 普遍存在于生物系统。
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；二是体内各种代谢反应 产生的内源性自由基。
（六）线粒体DNA损伤学说 老年糖尿病、老年痴呆症、帕金森氏病、心脑血管病等的 患者，线粒体DNA 均有不同程度的片段缺失。
五、细胞衰老的相关基因 抗衰老基因 衰老基因
第二节 细胞死亡
一、细胞死亡的概念与特征 细胞死亡：细胞生命现象不可逆的停止。 根据细胞死亡的模式，主要分为坏死（necrosis）
和凋亡（apoptosis）两种类型。
1、细胞坏死（necrosis）
表现为细胞膜和细胞器的质膜发生破裂、细胞质外溢、细胞解体 并引起周围组织发生炎症反应。细胞核在坏死过程中的主要变化 为：①核浓osis）
质膜始终保持完整，胞膜内陷将细胞内容物包被成一些囊状小泡， 即凋亡小体（apoptotic body），后者被周围细胞吞噬，不引起炎 症反应。
3.自噬体形成机制: 凋亡细胞内线粒体等细胞器和其他胞质成分 一起被内质网膜包裹形成自噬体，自噬体在与凋亡细胞膜融合后 排出胞外，形成凋亡小体。
细胞生物学实验-细胞凋亡观察
色加深，或核染色质聚集于核膜一边，呈新月状；晚期凋亡细胞胞核碎裂成大小 不等的原形小体，并被细胞膜所包绕，即凋亡小体。 ⑤ AO（吖啶橙）和EB（溴化乙锭）双染色：AO可以透过细胞膜完整的细胞而嵌入 核DNA呈绿色，EB只能透过细胞膜破损的细胞而嵌入核DNA呈红色。显微镜下 观察，活细胞为荧光深浅不一的结构样特征，核染色质为绿色；凋亡细胞染色强， 亮度高，核染色质呈黄绿色浓聚在核膜内侧，可见细胞膜呈泡状膨出及凋亡小体 或均匀一致的圆状或固缩团状结构。 ⑥ 透射电镜观察：凋亡细胞表面微绒毛消失，核染色质固缩、边集，常呈新月形， 核膜皱褶，胞质紧实，细胞器集中，胞膜起泡或出“芽”，同时可以观察到凋亡 小体和凋亡小体被临近巨噬细胞吞噬。
细胞凋亡检测
保留的细胞
不健康的细胞
细胞开 始收缩
细胞崩 溃分解 成碎片
不健康的细胞已被除去， 组织内附近的细胞进行 有丝分裂，合上缺口
细胞凋亡检测
细胞凋亡的诱导试剂：
名称 Actinomycin D
Aphidocolin A23187 Caffeine
Camptothecin Cycloheximide Dexamethasone
溶剂 甲醇 二甲亚砜 二甲亚砜 沸水 二甲亚砜
水 乙醇
水
二甲亚砜， 热水 水
二甲亚砜 二甲亚砜 磷酸盐缓冲液
甲醇
细胞凋亡检测
细胞凋亡的检测方法：
基于科学史发展学科核心素养的细胞的死亡教学
在科学史发展中，细胞生物学是一个重要且不可或缺的学科。
而细胞的逝去教学更是其中一个重要且深刻的主题。
在本文中，我们将从科学史的角度，深入探讨细胞的逝去教学，并通过对核心素养的评估，帮助我们更加深入地理解这一主题。
1. 从简到繁：细胞的逝去教学我们从简单的概念出发，来了解细胞的逝去教学。
细胞逝去是细胞生物学中一个重要的研究方向，它涉及到细胞的生命周期、生长发育、免疫应答等多个领域。
细胞逝去教学不仅涉及到细胞逝去的各种机制，还包括对细胞逝去的调控和后果等内容。
从简到繁地了解这一主题，有助于我们掌握细胞逝去的基本知识，为后续深入探讨做好准备。
2. 由浅入深：科学史对细胞逝去教学的影响在科学史发展的过程中，对细胞逝去教学的研究经历了怎样的变革和突破？古代科学家对细胞逝去有着怎样的认识？近现代科学技术的进步对细胞逝去教学有着怎样的推动作用？通过对科学史的梳理，我们可以更加清晰地了解细胞逝去教学的发展历程，从而对这一主题有更深入的理解。
3. 核心素养评估：对细胞逝去教学的深入探讨细胞逝去教学作为细胞生物学中的重要内容，对我们的核心素养有着怎样的要求？在理解和掌握这一主题的过程中，我们需要具备怎样的能力和素养？通过对核心素养的评估，我们可以更加准确地把握细胞逝去教学的重要性，并在学习过程中有的放矢地提升自己的能力。
4. 个人观点和理解：我对细胞逝去教学的认识就我个人而言，我认为细胞逝去教学是细胞生物学中的一个重要而复杂的主题。
它不仅涉及到细胞的基本生命活动，还关乎到疾病的发生和发展。
通过学习和研究细胞逝去教学，我们可以更好地理解细胞的生命过程，从而为医学和生物科学的发展作出更大的贡献。
5. 总结与回顾：综合理解细胞逝去教学通过本文的探讨，我们从简到繁地了解了细胞逝去教学的重要性和复杂性，通过科学史的梳理，我们更加清晰地了解了细胞逝去教学的发展历程，通过对核心素养的评估，我们更加准确地把握了细胞逝去教学的重要性，并共享了我个人对这一主题的认识和理解。
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北京大学医学部 基础医学院细胞生物学系
概述
• 细胞死亡是生命体的重要生命活动之一； • 细胞的死亡与新生之间的动态平衡对于维
持组织和器官的正常功能、保持机体内环 境平衡和稳定具有重要作用； • 细胞死亡调控的异常可导致肿瘤、神经退 行性疾病和自身免疫性疾病等多种疾病的 发生。
概述
根据形态学特征，三种重要的细胞死亡方式：
一、细胞凋亡的形态学特征
1. 凋亡的起始阶段：
细胞变圆,伪足收缩； 细胞质、细胞核体积缩小（固缩，pyknosis）； 细胞器多无明显变化 核染色质密度增高,凝聚在核膜周边（边缘化），呈新 月形。
一、细胞凋亡的形态学特征
2. 凋亡小体的形成：
核仁裂解，核染色质断裂，细胞膜内陷将细胞进 行分割; 细胞表面产生许多泡状或芽状突起（by）。
DD, death domain, 死亡结构域 FADD, Fas-associated death domain,
Fas相关死亡结构域蛋白 DED, death effector domain
死亡效应结构域
Fas介导的细胞凋亡信号传递途径
死亡诱导信号复合体（ DISC）
• FasR招募的FADD一方面通过其C端的DD结构域与 死亡受体相互作用，另一方面又可通过其N端的 DED结构域与procaspase-8/procaspase-10分子N端 的 DED 结 构 域 结 合 ， 形 成 死 亡 受 体 - 接 头 蛋 白 procaspase-8/10组成的复合物，即死亡诱导信号复 合体 (death-inducing signal complex, DISC)，引发 procaspase-8/procaspase-10的二聚化，发生自我剪 切而活化。
射线、化学物质等造成DNA损伤，氧化应激、内 质网未折叠蛋白累积等应激因素，通过活化凋亡 调节蛋白直接或间接地影响线粒体膜的通透性， 而使线粒体释放一些细胞凋亡相关分子，并启动 细胞凋亡的级联反应，引起细胞凋亡的过程。
(Br J Cancer. 26: 239–257, 1972)
细胞凋亡概念的形成
• 细胞凋亡深入到基因水平的研究起始于秀丽隐杆线虫 （Caenorhabditis elegans）
• Sydney Brenner, John E. Sulston系统研究了线虫整个发育过 程中的细胞分裂和分化，于1998年完成了线虫的基因组测序 工作。
apoptosis/凋亡 autophagic cell death/自噬性细胞死亡 necrosis/坏死
The Nomenclature Committee on Cell Death (NCCD) Cell Death and Differentiation (2009) 16, 3–11
细胞凋亡
• 线虫在发育过程中，共产生1090个细胞，其中 131个细胞发生凋亡。
三、细胞凋亡的关键调控分子
• 线虫中有11个基因与细胞凋亡相关，其中 ced3 （cell death abnormal）和ced4基因是促 进细胞凋亡，ced9基因抑制细胞凋亡。
• 突变体
– ced3: 所有的 131 个细胞存活 – ced4: 所有的 131 个细胞存活 – ced9: 在胚胎发生过程中所有的细胞死亡
– 核纤层蛋白，导致核纤层的解组装和核的皱缩 – 细胞骨架结构蛋白，如微丝、中等纤维等，使
细胞变形
caspase的效应机制
效应性caspase可裂解多种底物蛋白：
– 激 活 核 酸 酶 ， caspase 激 活 的 脱 氧 核 糖 核 酸 酶 （caspase-activated deoxyribonulease，CAD）
caspase的活化
caspase的活化
• 异源活化（hetero-activation）：活化 的起始酶催化水解效应酶
• 将凋亡信号级联放大 • caspase cascade
caspase的效应机制
效应性caspase可裂解多种底物蛋白：
– 多种蛋白激酶，如FAK (focal adhesion kinase) 等。FAK的降解可使细胞丧失粘附能力，形成 游离细胞
5 单核巨 噬细胞吞 噬
细胞坏死的形态学特征
膜通透性增加；细胞质、细胞器肿胀（线粒体肿 胀）；溶酶体破坏；细胞膜破裂；核染色质不规 则位移；
引起严重的炎症反应； 成群细胞丢失； 最终被巨噬细胞吞噬。
细胞凋亡与坏死在形态学上的差别
细胞凋亡
细胞坏死
1.单个细胞丢失
细胞成群丢失
2.细胞膜发泡但仍完整 细胞膜不完整
• 正常活细胞核酸酶CAD与其抑制物ICAD结合在一 起处于无活性状态
• caspase可以裂解其抑制物ICAD而激活核酸酶CAD
caspase的效应机制
caspase的效应机制
效应性caspase可裂解多种底物蛋白：
– DNA 修 复 酶 ， 如 多 聚 （ ADP- 核 糖 ） 聚 合 酶 （poly (ADP-ribose) polymerase, PARP）
caspase家族
• 哺乳动物中15种同源分子，其中7种参与细 胞凋亡过程。根据其激活 方式及在细胞凋 亡信号传递中的作用，分为：
凋亡起始酶（initiator caspase）：
caspase－2，8， 9，10
凋亡效应酶（effector caspase）：
caspase－3，6，7
caspase家族
一、细胞凋亡的形态学特征
3. 凋亡小体被邻近的细胞吞噬并消化
NATURE CELL BIOLOGY | VOL 2 | JUNE 2000,E104
一、细胞凋亡的形态学特征
1 细胞体 积变小， 染色质凝 集，周边 化，呈新 月形
4 上皮细 胞吞噬
2 细胞呈现 沸腾运动， 细胞膜发泡
3 凋亡小体 形成
Bcl-2家族的分类，Tait and Green, 2010
Bcl-2家族
Bcl-2亚家族： Bcl-2、 Bcl-xl、 Bcl-w、Mcl-1、A1， 具有BH1、BH2、BH3和BH4四个结构域。定位 于线粒体外膜，抑制细胞凋亡
Bax亚家族：Bax、Bak、Bok，具有BH1、BH2、 BH3三个结构域，促进细胞凋亡的效应分子。需 转位到线粒体外膜
• 胞核：细胞核内染色质DNA被核酸内切酶降解；从凋亡细 胞中提取的DNA在琼脂糖凝胶电泳中呈梯状 （DNA ladder）
三、细胞凋亡的关键调控分子
• caspase家族 • Bcl-2 家族
三、细胞凋亡的关键调控分子
• 线虫(Caenorhabditis elegans) 为细胞凋亡的研究 作出了巨大贡献。
体内的存在形式： • 以胱天蛋白酶原（zymogen）的形式合成，
呈低水平组成性表达。 • 酶原主要由原结构域 (prodomain)、大亚单
位(p20) 和小亚单位(p10)组成。
caspase家族
DED, death effector domain ; CARD, caspase recruitment domain
– 钙不依赖的磷脂酶A2 （iPLA2），生成溶血磷 脂酰胆碱 （ LPC），招募单核细胞
Bcl-2家族
Bcl-2（B cell leukemia 2）
– 是一种原癌基因； – 定位于线粒体外膜，可与胞质蛋白或同时锚定
在线粒体外膜的该家族的其它蛋白相互作用； – 促进细胞存活（survival），抑制细胞凋亡，
3.细胞膜内陷将细胞 细胞肿胀、溶解
分割成凋亡小体
4.不发生炎症反应
发生严重炎症反应
5.被邻近正常细胞
被巨噬细胞所吞噬
或吞噬细胞所吞噬
6.溶酶体完整
溶酶体裂解
7.染色质均一凝集
染色质聚集成块、不均一
细胞凋亡与细胞坏死在形态学上的区别
A 坏死细胞
B 凋亡细胞
细胞凋亡与细胞坏死在形态学上的区别
3. SEM of a necrotic cell. Numerous lesions appear on the
• 哺乳动物中 ICE（interleukin-1 β converting enzyme, 即caspase-1）， 为ced3的同源蛋白
caspase家族
• 半 胱 氨 酸 天 冬 氨 酸 特 异 性 蛋 白 酶 （ cysteinyl aspartate-specific proteinase，caspase），其活性 部位均含有半胱氨酸残基，其切割位点为底物的 天门冬氨酸残基后的肽键。
caspase的活化
caspase的活化
• 同源活化（homo-activation）/自身活化 （self-activation）：起始酶（initiators）的 活化
• 起始酶含有较长的原结构域，对其活性有 抑制作用
• 通过DED、CARD结构域与其它蛋白质相 互作用形成二聚体/寡聚体而恢复酶活性
而不是促进细胞增殖（proliferation）。
Bcl-2家族
– 所有Bcl-2家族成员均含有1～4个保守的 BCL-2 同 源 结 构 域 （ BCL-2 homologue, BH），称为BH1 ～ BH4。
– 根据对细胞凋亡调节功能的不同，将Bcl-2 家族成员分为两类：
• 抗凋亡的负调节因子； • 促进细胞凋亡的正调节因子
BH3亚家族：Bad、Bid、Bik、Blk、Hrk、BNIP3、 Biml，仅有BH3结构域，通过与抗凋亡的核心分 子结合，而释放BAX、BAK等，从而促进细胞 凋亡
Bcl-2家族
– BAX 、 BAK 的 活 化 是 线 粒 体 外 膜 通 透 化 （MOMP）的关键，
– BH3亚家族蛋白被诱导表达或激活后，可与 BCL-2家族的抗凋亡核心蛋白质结合，从而解 放出BAX、BAK，或者通过直接作用于BAX、 BAK，调控其活化，使其寡聚化，形成蛋白 质 孔 道 ， 引 起 MOMP ， 促 进 细 胞 色 素 Ｃ （CytC）的释放，激活caspase cascade，促进 凋亡。