浙科版细胞的衰老和凋亡

第四章 细胞的增殖与分化,第三节 细胞的衰老、凋亡和癌变,一、细胞的衰老（ cellular aging或cell senescence ）,（1）细胞衰老的概念：,举例：在体外培养的细胞分裂50次左右就停止分裂，这说明细胞会随着分裂次数的增多而衰老。,细胞在正常条件下发生的细胞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。,Hayflick界限：关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点，细胞，至少是培养的二倍体细胞，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。,（2）细胞衰老与个体衰老的关系：单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。多细胞生物：生物体内的细胞不断更新，既存在幼嫩的新生细胞，同时也存在衰老或走向死亡的细胞。个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。,细胞时刻都在不断更新，衰老是一种正常的生命现象。,白发、皱纹、老年斑、耳聋、 眼花 、行动迟缓、记忆力减退等。,（3）细胞衰老的主要特征：,细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。细胞内多种酶的活性降低。如：细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成不足，老年人的头发会变白。细胞内的色素（脂褐素）逐渐积累和沉积。如：老年人皮肤上会长老年斑。细胞核体积变大，核膜内折，染色质固缩、染色加深。细胞膜通透性改变，流动性降低，物质运输功能降低。细胞新陈代谢速率减慢：如细胞内呼吸速率减慢。线粒体数量减少，体积增大。,（4）细胞衰老的原因：,（1）氧自由基学说：在细胞的代谢过程中，不断进行着各种氧化反应而容易产生自由基。自由基是异常活泼带电分子或基团，其含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。自由基产生后，会攻击和破坏细胞中各种执行正常功能的生物分子，如DNA、蛋白质和生物膜的组成成分磷脂等，引起基因突变、酶的活性降低等，从而导致细胞的衰老。,关于细胞衰老的原因，科学家提出了许多假说，目前普遍被大家接受的是自由基学说和端粒学说。,（2）端粒钟学说：每条染色体的两端都有一段特殊的DNA序列，称为端粒。随着细胞分裂次数的增加，染色体两端的端粒DNA序列会逐渐变短，导致正常基因复制受损，从而致使细胞衰老。,死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡并非与机体死亡同步。正常的组织中，经常发生“正常”的细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的。细胞死亡的方式通常有2种：细胞坏死（necrosis）细胞凋亡（apoptosis）,二、细胞的凋亡（cell apoptosis）,（1）细胞凋亡的概念： 由特定基因决定的细胞自动结束生命的过程，是一种自然的生理过程，叫作细胞凋亡，是细胞内遗传信息程序性调控的结果，故又叫作细胞编程性死亡或细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD） 。,Apoptosis的概念来自于希腊语，原意是指树叶或花的自然凋落（apo: away, from 离开; ptosis: falling 落下） 。,生物体内细胞在特定的内源性和外源性信号诱导下，其死亡途径被激活，并在有关基因的调控下发生的程序性死亡过程。,蝌蚪向蛙变态发育过程中尾巴的消失,胎儿发育过程中手指的成形过程,（2）细胞凋亡的主要特征：形态学特征：细胞质浓缩，细胞皱缩变小，细胞膜始终保持完整，细胞器也无明显变化。细胞核固缩：染色质凝聚在核膜下呈新月状。凋亡小体的形成：细胞膜内陷、反折，包被染色质片段和完整的细胞器，并通过出芽的方式形成凋亡小体。凋亡小体被邻近细胞或吞噬细胞吞噬清除。在细胞凋亡的整个过程中，没有细胞内容物的外漏，故不引起炎症反应。,生化特征：染色体DNA在特殊的核酸内切酶作用下发生核小体间断裂，产生长度为180-200bp整数倍的DNA片段，故在琼脂糖凝胶电泳下呈现“梯状条带”。,DNA ladder,凋亡细胞内染色质DNA的片段化,染色质由一连串的核小体组成，核小体是染色体的基本单位。核小体：200 bp DNA超螺旋（盘绕八聚体外 ）+1个组蛋白八聚体（盘状核心 ）+1个组蛋白H1 （核心外稳定核小体）。相邻两核小体以连接DNA相连，080bp，连接DNA容易受到核酸内切酶的切割作用。,A.正常的活细胞B.凋亡细胞C.坏死细胞,DNA的琼脂糖凝胶电泳,梯状条带（DNA ladder）,弥散状条带（smear）,（3）细胞凋亡的生物学意义：,保证多细胞生物个体发育的正常进行。在维持生物体内部环境的稳定，抵御外界各种因素的干扰方面起着关键作用。,具体：清除多余无用的细胞；清除受损、突变、衰老的细胞；维持组织和器官中细胞数目的相对平衡。,（4）细胞的坏死（cell necrosis）：,细胞坏死是指由极端剧烈的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡，它是细胞的一种不正常的病理性死亡。,细胞死亡,自动死亡：细胞凋亡，由遗传物质控制（主动的自杀行为）,被动死亡：细胞坏死，由外界因素引起,（5）细胞凋亡和细胞坏死的区别：,细胞凋亡与细胞坏死的区别,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，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究 ，获诺贝尔生理与医学奖。,细胞的生命历程,细胞增殖,细胞分化,细胞衰老,细胞凋亡,基因决定细胞自动结束生命,三、细胞的癌变,畸形分化,细胞癌变,细胞生长,细胞分裂,细胞分化,细胞衰老,细胞凋亡,致癌因子,（1）癌细胞的概念： 有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中的遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞。,细胞癌变是细胞畸形分化的结果，对机体有害。,（2）癌细胞的主要特征：,不死性：在适宜条件下，癌细胞能够无限增殖。 在人的一生中，体细胞能够分裂50-60次，而癌细胞却不受限制，能无限增殖。Hela细胞：一名名叫Hela的女性子宫癌患者已死去近40年，但从她身上取下的癌细胞却在实验室一代代地传了下来，并成为研究癌症的材料。,癌细胞的形态结构发生了变化，易变成球形。,迁移性：癌细胞表面的细胞膜上粘连蛋白（糖蛋白)减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在机体内扩散和转移。,正常成纤维细胞扁平梭形,癌变后球形的成纤维细胞,一个细胞发生了突变,肿瘤形成,癌细胞进入血液,癌症为什么难治？,癌细胞的扩散和转移,失去接触抑制性：正常细胞贴壁生长汇合成单层后停止生长，称为接触抑制。而癌细胞即使堆积成群，任然可以生长。,（3）致癌因子：,物理致癌因子：主要是各种辐射，如：紫外线、X射线、电离辐射等。,举例：臭氧层破坏导致皮肤癌患者增多。,切尔诺贝利核电站核泄漏，诱发众多白血病患者。,日本广岛、长崎在第二次世界大战时受原子弹的影响。幸存居民皮肤癌和白血病发生率明显增加。,居里夫人在研究工作中长期被放射性射线损伤，导致白血病。,化学致癌因子：无机物：石棉、砷化物、铬化物、镉化物等；有机物：黄曲霉毒素、亚硝胺、苯、甲醛、尼古丁、煤焦油等。,丙烯酰胺 亚硝胺 苯并芘,香烟里含数十种致癌物质，例如苯并苾，亚硝胺等，能导致肺癌，咽喉癌等疾病。,病毒致癌因子：指能使细胞发生癌变的病毒,即肿瘤病毒或致癌病毒。致癌病毒感染人的细胞后，将其基因整合进入人的基因组，从而诱发癌变。举例：感染乙肝病毒可诱发肝癌，80左右的肝癌患者是由乙肝病人转变而来。感染人乳头状病毒可诱发宫颈癌。,（4）细胞癌变的原因（致癌机理）：,正常细胞染色体上的原癌基因和抑癌基因在致癌因子作用下发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变为无限增殖的癌细胞。,原癌基因：调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。抑癌基因：阻止细胞不正常的增殖,（5）癌症的治疗方法：,化疗：通过静脉注射将药物送入血管，再通过血液循环运输至癌细胞，该药物可以抑制细胞增殖过程中的DNA复制，使得癌细胞无法完成分裂，从而达到抑制癌细胞增殖的目的。缺点：由