细胞死亡与细胞衰老精选PPT.ppt
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1、关于细胞死亡与细胞衰老第1页,讲稿共59张,创作于星期三v就单细胞生物而言,细胞死亡即个体的死亡。就单细胞生物而言,细胞死亡即个体的死亡。v对于多细胞生物,细胞死亡是对于多细胞生物,细胞死亡是维持生物体的正常生长发育维持生物体的正常生长发育及及生命活生命活动动的必要条件。的必要条件。v细胞死亡方式包括:细胞死亡方式包括:细胞凋亡细胞凋亡、坏死坏死、自噬性细胞死亡自噬性细胞死亡。它们具。它们具有不同形态和分子特征,发挥不同的功能,但均受到细胞内在有不同形态和分子特征,发挥不同的功能,但均受到细胞内在基因控制。基因控制。第一节第一节 细胞死亡细胞死亡第2页,讲稿共59张,创作于星期三第一节第一节
2、细胞死亡细胞死亡v程序性细胞死亡程序性细胞死亡(programmed death,PCD):细胞死亡受细胞内):细胞死亡受细胞内由遗传机制决定的由遗传机制决定的“死亡程序死亡程序”控制,要求特定的基因表达,是控制,要求特定的基因表达,是“主动主动”而非而非“被动被动”的过程。的过程。v死亡方式主要包括死亡方式主要包括3种:种:凋亡凋亡、坏死坏死、由细胞自噬导致的、由细胞自噬导致的自噬性细自噬性细胞死亡胞死亡。第3页,讲稿共59张,创作于星期三 一、一、细细 胞胞 凋凋 亡亡细胞凋亡细胞凋亡概念概念细胞凋亡特征细胞凋亡特征细胞凋亡检测细胞凋亡检测凋亡的生理学及医学意义凋亡的生理学及医学意义凋亡的
3、分子机制凋亡的分子机制第4页,讲稿共59张,创作于星期三细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis):一种有序的或程序性的细胞死亡方式,是:一种有序的或程序性的细胞死亡方式,是细胞接受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应。该过程细胞接受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应。该过程具有典型的形态学和生化特征,凋亡细胞最后以凋亡小体被吞噬具有典型的形态学和生化特征,凋亡细胞最后以凋亡小体被吞噬消化。消化。ApoptosisApoptosis的概念源自于希腊语,原意是指树叶或花的自然凋落。的概念源自于希腊语,原意是指树叶或花的自然凋落。细胞发生程序性死亡时,就像树叶或花的自然凋落一样,凋亡的细胞发
4、生程序性死亡时,就像树叶或花的自然凋落一样,凋亡的细胞散在于正常组织细胞中,被巨噬细胞吞噬,无炎症反应,不遗细胞散在于正常组织细胞中,被巨噬细胞吞噬,无炎症反应,不遗留疤痕。留疤痕。细胞凋亡的细胞凋亡的概念概念第5页,讲稿共59张,创作于星期三(一)细胞凋亡的特征细胞凋亡的特征形态特征 质膜内折;染色质固缩;有凋亡小体第6页,讲稿共59张,创作于星期三(一)细胞凋亡的(一)细胞凋亡的特征特征凋凋亡亡的的起起始始:细细胞胞表表面面的的特特化化结结构构消消失失,细细胞胞膜膜依依然然完完整整;线线粒粒体体大大体体完完整整,核核糖糖体体逐逐渐渐与与内内质质网网脱脱离离,内内质质网网囊囊腔腔膨膨胀,并逐
5、渐与质膜融合;染色质固缩,沿着核膜分布。胀,并逐渐与质膜融合;染色质固缩,沿着核膜分布。凋凋亡亡小小体体的的形形成成:染染色色质质断断裂裂,与与某某些些细细胞胞器器等等聚聚集集在在一一起,被反折细胞质膜包裹,形成球形的结构,称为起,被反折细胞质膜包裹,形成球形的结构,称为凋亡小体凋亡小体。凋凋亡亡小小体体为为邻邻近近细细胞胞或或吞吞噬噬细细胞胞所所吞吞噬噬,在在溶溶酶酶体体内内被被消消化分解。化分解。第7页,讲稿共59张,创作于星期三v细胞凋亡的过程及特征细胞凋亡的过程及特征(一)细胞凋亡的特征(一)细胞凋亡的特征第8页,讲稿共59张,创作于星期三(二)细胞凋亡的检测方法(二)细胞凋亡的检测方
6、法形态学观察形态学观察:化学染色法(台盼蓝)和荧光染色化学染色法(台盼蓝)和荧光染色(DAPI染细胞核)、吉姆萨染色法(染色质着色)染细胞核)、吉姆萨染色法(染色质着色)DNADNA电泳电泳:呈现出呈现出梯状条带梯状条带(DNA ladders)DNADNA断裂的原位末断标记:断裂的原位末断标记:凋亡细胞的核凋亡细胞的核DNADNA断裂后产断裂后产生生3-OH3-OH末端末端,用荧光素对凋亡细胞核或凋亡小体进,用荧光素对凋亡细胞核或凋亡小体进行原位染色。行原位染色。第9页,讲稿共59张,创作于星期三 a 正常正常T细胞杂交瘤细胞细胞杂交瘤细胞 b 凋亡细胞凋亡细胞(扫描电镜扫描电镜)c 凋亡细
7、胞凋亡细胞(透射电镜透射电镜)第10页,讲稿共59张,创作于星期三 (二)细胞凋亡的检测方法细胞凋亡的检测方法DNADNA在核小体间断裂形成在核小体间断裂形成180200bp180200bp的片段,琼脂电泳出现的片段,琼脂电泳出现梯状条带梯状条带。细胞色素细胞色素c诱导的凋亡细胞诱导的凋亡细胞DNA电泳图电泳图1细胞色素细胞色素c诱导诱导0 h2细胞色素细胞色素c诱导诱导1 h3细胞色素细胞色素c诱导诱导2 h4细胞色素细胞色素c诱导诱导3 h5细胞色素细胞色素c诱导诱导4 h6阴性对照阴性对照7Marker凋亡细胞的凋亡细胞的DNA电泳电泳第11页,讲稿共59张,创作于星期三彗星电泳法:彗星
8、电泳法:凋亡细胞中凋亡细胞中DNADNA降解片段泳动速度较快,使降解片段泳动速度较快,使细胞核呈现细胞核呈现彗星式彗星式图案。图案。流式细胞分析:流式细胞分析:凋亡的凋亡的亚二倍体细胞亚二倍体细胞。检测检测细胞膜成分变化细胞膜成分变化:磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸翻转至细胞膜外侧。翻转至细胞膜外侧。(二)细胞凋亡的检测方法(二)细胞凋亡的检测方法第12页,讲稿共59张,创作于星期三生物发育过程中的需要生物发育过程中的需要参与参与免疫耐受免疫耐受的形成:对识别自身抗原的的形成:对识别自身抗原的T T细胞克隆进行选择性细胞克隆进行选择性地消除。地消除。生理性保护机制生理性保护机制,清除体内多余、受损或
9、危险的细胞而不对周,清除体内多余、受损或危险的细胞而不对周围的细胞或组织产生伤害。围的细胞或组织产生伤害。维持机体细胞总数的平衡维持机体细胞总数的平衡和和机体的生命活力机体的生命活力。人体人体细胞凋亡的失调,引发多种疾病细胞凋亡的失调,引发多种疾病。凋亡不足凋亡不足引发肿瘤和自身免疫引发肿瘤和自身免疫病;病;过度凋亡过度凋亡导致免疫功能的丧失或引发炎症。导致免疫功能的丧失或引发炎症。(三)细胞凋亡的生理学及医学意义(三)细胞凋亡的生理学及医学意义第13页,讲稿共59张,创作于星期三 蝌蚪在向成体变态发育过程中尾的消失蝌蚪在向成体变态发育过程中尾的消失 第14页,讲稿共59张,创作于星期三 脊椎
10、动物的神经系统发育脊椎动物的神经系统发育 v细胞凋亡使神经细胞与靶细胞的数量相匹配细胞凋亡使神经细胞与靶细胞的数量相匹配第15页,讲稿共59张,创作于星期三发育过程中手和足的成形过发育过程中手和足的成形过程第16页,讲稿共59张,创作于星期三(四)细胞凋亡的分子机制(四)细胞凋亡的分子机制 caspase家族 caspase切割底物外界信号与凋亡线粒体与凋亡第17页,讲稿共59张,创作于星期三诱导细胞凋亡的因子诱导细胞凋亡的因子物理性因子物理性因子:包括包括射线射线(紫外线,(紫外线,射线等)射线等);较温和的较温和的温度刺激温度刺激(如热激,冷激)等。(如热激,冷激)等。化学及生物因子:化学
11、及生物因子:包括包括活性氧基团和分子活性氧基团和分子(超氧自由基,(超氧自由基,);DNA和蛋白质合成的抑制剂;和蛋白质合成的抑制剂;正常生理因子正常生理因子(激素,细胞生长因子等)(激素,细胞生长因子等)失调;失调;凋亡因子凋亡因子如肿瘤坏死因子如肿瘤坏死因子(TNF)处理等。处理等。第18页,讲稿共59张,创作于星期三1、caspase家族家族v线线虫虫Caenorhabditis elegans是研究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料(生命周期短,细胞数量少生命周期短,细胞数量少)。v线虫神经系统由302个细胞组成。这些细胞来自于407个前体细胞。也就是说105个细胞发生了程序性死亡。c
12、aspase的发现的发现第19页,讲稿共59张,创作于星期三 caspase的发现的发现v控制线虫细胞凋亡的基因主要有3个:vCed-3、Ced-4和Ced-9Ced-3和和 Ced-4的作用是诱发凋亡诱发凋亡;Ced-9 阻止阻止Ced-3、Ced-4激活,抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡。Ced3Ced3哺哺 乳乳 类类 同同 源源 物物是是 白白 介介 素素 转转 换换 酶酶 (Interleukin-1-(Interleukin-1-converting enzymeconverting enzyme,ICEICE),即,即caspase1caspase1。第20页,讲稿共59张,创作于星期三
13、caspase家族家族哺乳动物细胞中发现哺乳动物细胞中发现1515种种caspase蛋白蛋白。根据在细胞凋亡过程中。根据在细胞凋亡过程中发挥的功能不同,可分为两类:发挥的功能不同,可分为两类:凋亡起始者(起始凋亡起始者(起始caspases):2、8、9、10、11参与凋亡参与凋亡启动,启动,负责对效应者的前体切割,产生有活性的效应者负责对效应者的前体切割,产生有活性的效应者。凋亡执行者(效应凋亡执行者(效应caspases):3、6、7执行细胞凋亡,负执行细胞凋亡,负责责切割细胞核内、细胞质中结构蛋白和调节蛋白,切割细胞核内、细胞质中结构蛋白和调节蛋白,使其失活或活使其失活或活化,保证凋亡程
14、序的正常进行。化,保证凋亡程序的正常进行。第21页,讲稿共59张,创作于星期三vcaspase是是天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶水解酶的简称。vcaspase活性位点活性位点是半胱氨酸半胱氨酸,切割位点切割位点是靶蛋白天冬氨酸残基后的肽键天冬氨酸残基后的肽键。caspase家族家族第22页,讲稿共59张,创作于星期三 2、caspases依赖性细胞凋亡途径依赖性细胞凋亡途径由死亡受体起始的外源途径由死亡受体起始的外源途径由线粒体起始的内源途径由线粒体起始的内源途径第23页,讲稿共59张,创作于星期三 (1)死亡受体介导的细胞凋亡)死亡受体介导的细胞凋亡 当细胞接
15、受凋亡信号分子当细胞接受凋亡信号分子(Fas,TNF等等)后,凋亡细后,凋亡细胞表面信号分子胞表面信号分子受体相互聚集受体相互聚集并与细胞内的并与细胞内的衔接蛋白结衔接蛋白结合合。衔接蛋白募集衔接蛋白募集caspases2、8和和10聚集在受体部位。聚集在受体部位。caspase相互活化并产生级联反应,使细胞凋亡。相互活化并产生级联反应,使细胞凋亡。第24页,讲稿共59张,创作于星期三v细胞凋亡过程中细胞凋亡过程中caspases级联效应级联效应第25页,讲稿共59张,创作于星期三胞外信号诱导细胞凋亡2、8和10凋亡起始第26页,讲稿共59张,创作于星期三第27页,讲稿共59张,创作于星期三
16、下游下游caspases活化后,作用于底物。活化后,作用于底物。v裂解核纤层蛋白裂解核纤层蛋白,导致细胞核形成凋亡小体;,导致细胞核形成凋亡小体;v裂解裂解DNase结合蛋白结合蛋白,使,使DNase释放,降解释放,降解DNA形成形成DNA Ladder;v裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白,使凋亡细胞皱缩、脱落,使凋亡细胞皱缩、脱落,便于细胞吞噬;便于细胞吞噬;v导致导致膜脂重排膜脂重排,便于吞噬细胞识别并吞噬。,便于吞噬细胞识别并吞噬。(1)死亡受体介导的细胞凋亡)死亡受体介导的细胞凋亡第28页,讲稿共59张,创作于星期三fas vfas又称作AP
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