第十三章细胞衰老与凋亡课件.ppt

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1、第十三章细胞衰老与凋亡第1页，此课件共32页哦第一节第一节 细胞衰老细胞衰老l细胞衰老又称为老化，通常指生物发育成熟后，在正常情况下随着年龄的增加，机能和结构发生退行性变化，从而趋向死亡的不可逆现象。l细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象。l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。第2页，此课件共32页哦l细胞的寿限细胞的寿限l细胞也同生物体一样，有一定的寿命，体内总有细胞不断地衰老与死亡,同时又有细胞的增殖与新生进行

2、补充。这不仅发生在胚胎发育过程中，在成年体内的各组织器官中也有细胞的死亡。第3页，此课件共32页哦lHayflick界限界限(Hayflicklifespan)l1961年，Hayflick 首次报道了体外培养的人的成纤维细胞具有增殖分裂的极限。l他利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现：发现：胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15-30代就开始死亡。第4页，此课件共32页哦体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态第5页，此课件共32页哦图 物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系l长寿物种的细胞体外培养的代数比短寿物种的细胞代数

3、多，表明细胞的衰老是由生物本身的程序决定的。灰色部分表示生物的寿命，白色部分部份表示体外培养传代的次数。第6页，此课件共32页哦一、细胞衰老的特征一、细胞衰老的特征（一）形态变化（一）形态变化第7页，此课件共32页哦第8页，此课件共32页哦二、细胞衰老的分子机理二、细胞衰老的分子机理复制衰老的机制复制衰老的机制l 人类染色体末端普遍存在端粒结构，但各类细胞端粒长度各有差异，一般体细胞的端粒比生殖细胞短。人类染色体端粒是由2501500个进化上高度保守的TTAGGG重复顺序组成，是由端粒酶催化合成的。l正常人二倍体成纤维细胞在体外培养时随代数的增加，细胞中的端粒以一定速率缩短，DNA每复制一次，

4、端粒就缩短一段。人体血细胞与皮肤细胞端粒长度也随增龄而相应缩短。因此，端粒记录着细胞的年龄并预示它死亡的时限。第9页，此课件共32页哦衰老的遗传程序论衰老的遗传程序论(geneticprogramtheory)衰老的遗传程序论认为衰老是遗传上的程序化过程，衰老是受特定基因控制的。一切生理功能的启动和关闭都是按照一定程序进行的。l这这一理一理论论有三方面的有三方面的证证据的支持：据的支持：Hayflick的细胞培养实验；发现人从30岁开始，人体各种器官的功能有1%的减退；衰老基因控制的早老综合症。第10页，此课件共32页哦图 早老症儿童与正常儿童的比较l左边是一个正常健康的9岁儿童，右边是一个患

5、早老症的8岁儿童第11页，此课件共32页哦衰老的损伤积累论衰老的损伤积累论l损伤的积累可以通过细胞成分的磨损和撕裂的方式或合成错误的方式出现。这些错误包括DNA复制错误、蛋白质合成错误。l最有代表性的理论是错误成灾理论。它是指细胞大分子合成错误成灾。意思说,细胞里的核酸和蛋白质在生物合成中如果由于某些原因发生差错,当变质的非功能蛋白达到一定水平时,出现完全丧失功能的“错误灾难错误灾难”。第12页，此课件共32页哦细胞衰老的线粒体损伤论细胞衰老的线粒体损伤论l用聚合酶链式反应(PCR)法检查发现，成人心脏、肌肉和脑的线粒体有DNA片段低水平的丢失，胎脑和胎心则无此现象。此外，老年糖尿病亦与线粒体

6、DNA的损伤有关等。l研究发现老龄人各种mtDNA缺失突变存在突变“热热点点”，即缺失突变的缺失片段5和3端断裂位点的侧翼具有4-13bp同向重复序列，如5kb常见缺失的侧翼为13pb的5ACCTCCCTCACCA重复顺序。动物实验也证实线粒体DNA有随年龄增加，其丢失频率升高现象。第13页，此课件共32页哦二、细胞死亡二、细胞死亡(celldeath)细胞死亡的一般定义是细胞生命现象不可逆的停止。细胞死亡有两种形式：细胞死亡有两种形式：一种为坏死性死亡，是由外部的化学、物理或生物因素的侵袭而造成的细胞崩溃裂解；另一种为程序性死亡，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。多细胞

7、生物随时都在进行着有规律的程序化细胞死亡，如人类的淋巴细胞系统、神经系统等。第14页，此课件共32页哦第二节第二节 程序性细胞死亡程序性细胞死亡l程序性细胞死亡又称为细胞凋亡(apoptosis)。l是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序性的死亡，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，因而是具有生理性和选择性的。第15页，此课件共32页哦细胞凋亡和坏死的区别：细胞凋亡和坏死的区别：第16页，此课件共32页哦ContrastofApoptosisandnecrosisApoptosisNecrosisDeath by apoptosis is a neat,orderly pr

8、ocess第17页，此课件共32页哦第18页，此课件共32页哦第19页，此课件共32页哦一、细胞凋亡的概念及生物学意义一、细胞凋亡的概念及生物学意义l概概念念：是是由由一一系系列列基基因因控控制制并并受受复复杂杂信信号号调调节节的的细细胞胞自自然然死亡的现象。死亡的现象。l生生物物学学意意义义：细细胞胞凋凋亡亡对对于于多多细细胞胞生生物物个个体体发发育育的的正正常常进进行行，自自稳稳平平衡衡的的保保持持以以及及抵抵御御外外界界各各种种因因素素的的干干扰扰方方面面都起着非常关键的作用。都起着非常关键的作用。第20页，此课件共32页哦第21页，此课件共32页哦二、细胞凋亡的特征二、细胞凋亡的特征l

9、 细胞凋亡的形态学特征细胞凋亡的形态学特征l细胞凋亡的生化特征细胞凋亡的生化特征第22页，此课件共32页哦（一）细胞凋亡的形态学特征（一）细胞凋亡的形态学特征l凋亡的起始：凋亡的起始：细胞器、染色质等开始变化。细胞器、染色质等开始变化。l凋亡小体的形成：凋亡小体的形成：质膜包裹染色质和细胞器。质膜包裹染色质和细胞器。l凋亡小体的消化：凋亡小体的消化：被吞噬细胞消化。被吞噬细胞消化。第23页，此课件共32页哦A、NormalcellB、Apoptosis:Apoptoticbodies第24页，此课件共32页哦第25页，此课件共32页哦第26页，此课件共32页哦（二）细胞凋亡的生物化学特征（二）

10、细胞凋亡的生物化学特征 细胞凋亡的主要特征是形成大小为180-200bp特征性的DNA ladders。凋亡细胞组织转谷氨酰胺酶tTG 积累并达到较高水平。第27页，此课件共32页哦细胞色素细胞色素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c诱导0 h2细胞色素c诱导1 h3细胞色素c诱导2 h4细胞色素c诱导3 h5细胞色素c诱导4 h6阴性对照7Marker （自赵允、翟中和）第28页，此课件共32页哦表表 程序性细胞死亡与细胞坏死的比较程序性细胞死亡与细胞坏死的比较比较内容比较内容程序性细胞死亡程序性细胞死亡细胞坏死细胞坏死质膜质膜不破裂发生破裂细胞核细胞核固缩，DNA片

11、段化弥漫性降解细胞质细胞质由质膜包围形成凋亡小体 溢出，细胞破裂成碎片细胞质生化改变细胞质生化改变溶酶体的酶增多溶酶体解体蛋白质合成蛋白质合成有无基因活动基因活动由基因调控无基因调控自吞噬自吞噬常见缺少线粒体线粒体自身吞噬肿胀诱发因素诱发因素生理性信号强烈刺激信号对个体影响对个体影响生长、发育、生存所必需引起炎症第29页，此课件共32页哦（三）程序性细胞死亡的生物学意义（三）程序性细胞死亡的生物学意义 在健康的成年人体的骨髓和肠组织中每小时大约有十亿个细胞死亡。动物机体靠对细胞增殖和细胞周期的正负控制以及对编程性细胞死亡的正负控制来维持细胞总数的平衡和机体的生命活力。第30页，此课件共32页哦图 动物机体的细胞数量控制的途径第31页，此课件共32页哦1、在形态建成中编程死亡起重要作用。、在形态建成中编程死亡起重要作用。手指和脚趾在发育早期是连在一起的，通过编程死亡使一部分细胞进入自杀途径才将单个指加以分开。图 编程死亡在小鼠足趾形成中的作用（a）开始时足趾是相连在一起的；（b）经编程死亡足趾分开。第32页，此课件共32页哦