細(xì)胞衰老與凋亡演示文稿

第章細(xì)胞衰老與凋亡演示文稿本文檔共41頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分（優(yōu)選）第章細(xì)胞衰老與凋亡本文檔共41頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分一、細(xì)胞衰老的概念與特征第一節(jié)細(xì)胞衰老(cellularaging)（一）概念：一般指復(fù)制衰老，即體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止分裂，細(xì)胞形態(tài)和生理代謝活動發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象。1、1881年，魏斯曼指出細(xì)胞分裂能力是有限的。2、Carrel認(rèn)為細(xì)胞永生不死。本文檔共41頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分3、Hayflick界限（1）實(shí)驗(yàn)證據(jù)：老男和少女細(xì)胞共同培養(yǎng)，顯示細(xì)胞內(nèi)部決定衰老。（2）概念：細(xì)胞、至少是培養(yǎng)的細(xì)胞，不是不死的而是有一定壽命的。它們的增殖能力不是無限的，而是有一定界限的。這就是有名的Hayflick界限。本文檔共41頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分體外培養(yǎng)細(xì)胞增殖與個體壽命的關(guān)系物種成纖維細(xì)胞傳代數(shù)個體最長壽命（年）龜90-125175水貂30-3410雞15-3530小鼠14-283.5人胚胎40-60110

出生至15歲20-4015歲以上10-30

早老病患者2-1010-20

本文檔共41頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分味覺喪失64％腎小球減少44％腎小球過濾率減少31％脊神經(jīng)元減少37％神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢10％腦供血量減少20％肺活量減少44％細(xì)胞在體內(nèi)條件下的衰老～一名男子從36歲到75歲本文檔共41頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分高等動物體內(nèi)存在了3種不同類型的細(xì)胞：接近于動物的整體壽命的細(xì)胞，如神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞等。在胚胎發(fā)育終了時，這些細(xì)胞不再增加數(shù)量，在個體的生長期中它們可增長細(xì)胞體積，以使其與軀體成比例。它們隨著個體衰老而衰老，或者由于這些細(xì)胞的衰老、死亡引起個體死亡。緩慢更新的細(xì)胞，它們的壽命短于動物的平均壽命，如肝細(xì)胞，胃壁細(xì)胞等?？焖俑碌募?xì)胞，如皮膚的表皮細(xì)胞、紅細(xì)胞和白細(xì)胞等。本文檔共41頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分1、細(xì)胞核的變化：（1）隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加不斷增大；（2）核膜內(nèi)折，染色質(zhì)固縮化。（二）衰老的特征2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化:

衰老動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)彌散性地分散于核周胞質(zhì)中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的總量似乎是減少了。本文檔共41頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分3、線粒體的變化:通常細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨齡減少，而其體積則隨齡增大。4、致密體的生成：溶酶體和線粒體轉(zhuǎn)化來5、膜系統(tǒng)的變化：（1）膜流動性降低、韌性減小;（2）衰老細(xì)胞間間隙連接減少;（3）離子轉(zhuǎn)運(yùn)效率下降,興奮性降低。

本文檔共41頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分二、細(xì)胞衰老的分子機(jī)制(一)復(fù)制衰老(RS)的機(jī)制端粒縮短作為一種DNA損傷誘導(dǎo)p53的表達(dá),繼而誘導(dǎo)p21表達(dá),抑制CDK活化,使得Rb不能被磷酸化,E2F持續(xù)失活,使G1/S的轉(zhuǎn)換被停滯,從而阻斷細(xì)胞周期的正常運(yùn)行,引發(fā)復(fù)制型細(xì)胞衰老。本文檔共41頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分(二)脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老(SIPS)氧化損傷理論：代謝過程中產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)或分子引發(fā)的氧化性損傷積累導(dǎo)致衰老。(三)單細(xì)胞生物的衰老酵母染色體外rDNA環(huán)（ERC）的積累，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。本文檔共41頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分（四）沉默信息調(diào)節(jié)蛋白復(fù)合物（Sircomplex）與衰老：Sircomplex存在于異染色質(zhì)區(qū)，其作用在于阻斷所在位點(diǎn)DNA轉(zhuǎn)錄。（五）SGS1基因和WRN基因與衰老：SGS1基因和WRN基因同源,編碼解旋酶;酵母sgs1突變體壽命明顯短于野生型（平均9.5代:24.5代）;wrn突變引發(fā)早老癥。（六）發(fā)育程序與衰老:（七）線粒體DNA與衰老:Sen-DNA(80年代);mtDNA突變積累與細(xì)胞衰老有關(guān)。 本文檔共41頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分三、細(xì)胞衰老與個體衰老和癌癥的關(guān)系(一)對于多細(xì)胞生物,特別是哺乳動物,現(xiàn)有的細(xì)胞衰老模型尚不能解釋個體衰老。體外培養(yǎng)細(xì)胞與體內(nèi)細(xì)胞差異巨大。（二）細(xì)胞衰老是有機(jī)體在長期演化過程中形成的防止細(xì)胞過度生長或癌化的一種保護(hù)機(jī)制。本文檔共41頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分早老癥是人體衰老中的一種病癥本文檔共41頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分

研究發(fā)現(xiàn)，不論是單細(xì)胞生物還是多細(xì)胞生物，其細(xì)胞死亡往往受到細(xì)胞內(nèi)某種由遺傳機(jī)制決定”的死亡程序“控制，稱為細(xì)胞程序性死亡（programmedcelldeath,PCD）。廣泛存在于動物細(xì)胞、植物細(xì)胞、真菌細(xì)胞和細(xì)菌中。第二節(jié)程序性細(xì)胞死亡本文檔共41頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分（一）細(xì)胞凋亡(Apoptosis)1、概念和特征：（1）概念：指受基因控制的主動的生理性細(xì)胞自殺行為。（2）特征：一、動物細(xì)胞的程序性死亡本文檔共41頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分凋亡的起始：細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細(xì)胞間接觸的消失，但細(xì)胞膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿著核膜分布。凋亡小體形成：核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細(xì)胞器如線粒體一起聚集，為反折的細(xì)胞質(zhì)膜所包圍。細(xì)胞表面產(chǎn)生許多泡狀或芽狀突起，逐漸形成單個凋亡小體。凋亡小體逐漸為鄰近的細(xì)胞吞噬并消化。本文檔共41頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分2、生理意義：（1）對動物個體的正常發(fā)育，自穩(wěn)態(tài)的維持，免疫耐受的形成，腫瘤監(jiān)控等多種生理及病理過程有重要意義。（2）是一種生理性保護(hù)機(jī)制，能夠清除體內(nèi)多余、受損或危險(xiǎn)的細(xì)胞。（3）細(xì)胞凋亡失調(diào)會引發(fā)多種疾病。本文檔共41頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分本文檔共41頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分本文檔共41頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分

順鉑處理CaCl2溶液處理正常細(xì)胞壞死細(xì)胞3、細(xì)胞凋亡的檢測方法（1）形態(tài)學(xué)觀測：染色法、透射和掃描電鏡觀察。本文檔共41頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分鼠肝細(xì)胞AO/EB熒光雙染本文檔共41頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖1．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)0h2．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)1h3．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)2h4．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)3h5．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)4h6．陰性對照7．Marker

（2）DNA電泳：DNA片段呈現(xiàn)梯狀條帶。本文檔共41頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分（3）TUNEL測定法：對DNA斷裂產(chǎn)生的3`-OH末端進(jìn)行原位標(biāo)記。（4）彗星電泳法（cometassay）：單細(xì)胞電泳（5）流式細(xì)胞分析：采用碘化丙啶使DNA產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì)胞。本文檔共41頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分4、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因子（1）物理性因子，包括射線（紫外線，射線等），較溫和的溫度刺激（如熱激，冷激）等。（2）化學(xué)及生物因子：包括活性氧基團(tuán)和分子，DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑，激素，細(xì)胞生長因子，腫瘤壞死因子等。本文檔共41頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分5、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制(1)Caspase依賴性的細(xì)胞凋亡①Caspase概念：是一組存在于胞質(zhì)溶膠的結(jié)構(gòu)上相關(guān)的半胱氨酸蛋白酶，它們都能特異地?cái)嚅_天冬氨酸殘基后的鍵，因此稱為Cysteineasparticacicspecificprotease，Caspase?；罨撼龑ⅲ味穗亩吻谐酝猓€需在兩個亞基連接區(qū)的Ａsp位點(diǎn)切割，形成兩個亞基組成的異二聚體。凋亡起始者Caspase2,8,9,10,11同性活化.

凋亡執(zhí)行者Caspase3,6,7異性活化.本文檔共41頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分caspase超家族成員及其相應(yīng)底物本文檔共41頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分②途徑:死亡受體其始的外源途徑和線粒體起始的內(nèi)源途徑。本文檔共41頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分③Bcl-2家族

Bcl-2是一種原癌基因，是ced-9在哺乳類中的同源物，能抑制細(xì)胞凋亡，延長細(xì)胞生存，而不是促進(jìn)細(xì)胞增殖。Bcl-2家族成員的基因中，常常含有三個保守的Bcl-2同源區(qū)，即BH1、BH2和BH3，它們是調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡以及蛋白質(zhì)相互作用所必需的。本文檔共41頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分BCL-2家族成員本文檔共41頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分(2)Caspase非依賴性的細(xì)胞凋亡線粒體發(fā)揮關(guān)鍵作用：①凋亡誘導(dǎo)因子（AIF):位于線粒體外膜，凋亡時轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)入細(xì)胞核，引起核內(nèi)DNA凝集并斷裂成50bp的片段。②限制性內(nèi)切核酸酶G（EndoG）：Mg2+依賴性核酸酶，在線粒體中負(fù)責(zé)DNA的復(fù)制和修復(fù)。凋亡時，從線粒體釋放進(jìn)入細(xì)胞核，對核DNA進(jìn)行切割，產(chǎn)生以核小體為單位的DNA片段。本文檔共41頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分(3)細(xì)胞凋亡的調(diào)控①Caspase抑制因子（IAP):直接與Caspase活性分子結(jié)合，阻抑其對底物的切割，包括c-IAP家族，c-FLIP，BAR，ACR，都含有由70個氨基酸殘基組成的BIR結(jié)構(gòu)域，是抑制凋亡必需的。②內(nèi)源性凋亡激活因子：Smac/DIABLO和Omi/HtrA2，含有IAP結(jié)合結(jié)合基序（IBMs），能夠與IAP結(jié)合并釋放出被IAP封閉的Caspase。本文檔共41頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分細(xì)胞壞死與細(xì)胞凋亡（二）細(xì)胞壞死(necrosis)

當(dāng)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)生而細(xì)胞必須死亡噬，壞死作為凋亡的替補(bǔ)形式。本文檔共41頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分壞死細(xì)胞凋亡細(xì)胞本文檔共41頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分（三）細(xì)胞自噬(autophagy)1、壽命較短的蛋白質(zhì)通過泛素－蛋白酶體系統(tǒng)降解；而壽命較長的細(xì)胞結(jié)構(gòu)及蛋白質(zhì)則通過細(xì)胞自噬途徑，由溶酶體降解。2、細(xì)胞自噬的特征是細(xì)胞中出現(xiàn)大的雙層膜包裹的自噬泡。3、生理狀態(tài)下，細(xì)胞自噬種族要發(fā)生在個體遭遇營養(yǎng)危機(jī)時、胚胎發(fā)育和變態(tài)發(fā)育期間。4、當(dāng)細(xì)胞凋亡所需的關(guān)鍵因子被抑制時，細(xì)胞發(fā)生自噬。本文檔共41頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分（一）植物細(xì)胞的程序性死亡（二）酵母細(xì)胞的程序性死亡二、植物細(xì)胞與酵母細(xì)胞的程序性死亡本文檔共41頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分胞外信號分子誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑凋亡信號通路當(dāng)細(xì)胞接受凋亡信號分子(Fas,TNF等)后，凋亡細(xì)胞表面信號分子受體相互聚集并與細(xì)胞內(nèi)的銜接蛋白(Adaptorprotein)結(jié)合，這些銜接蛋白又募集Procaspases聚集在受體部位，Procaspase相互活化并產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞凋亡。本文檔共41頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分本文檔共41頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\5點(diǎn)38分下游Caspases活化后，作用底物：裂解核纖層蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞核形成凋亡小體；裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNALadder;裂解參與細(xì)胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細(xì)胞皺縮、脫落，便于細(xì)胞吞噬；導(dǎo)致膜脂PS重排，便于吞噬細(xì)胞識別并