第十三章程序性细胞凋亡和细胞衰老

第十三章程序性细胞死亡和细胞衰老，细胞凋亡，细胞分裂或细胞衰老，第一节细胞凋亡，细胞凋亡的概念及其生物学意义，细胞凋亡的形态学和生物化学特征，细胞凋亡的分子调控机制，程序性细胞死亡，PCD是一种基因引导的细胞自灭方法。PCD和凋亡的区别如下：PCD是一个功能概念，凋亡是一个形态学概念。PCD的最终结果是细胞凋亡，但并非所有的细胞凋亡都是程序化的。PCD存在于胚胎发育过程中。(1)动物细胞的程序性死亡、凋亡、坏死、自噬，(1)细胞凋亡，概念：细胞凋亡是一个由基因决定的主动过程，它自动结束生命，凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。蝌蚪尾巴的消失；脊椎动物神经系统的发展；发育过程中手和脚的形成。(1)细胞通过出芽形成许多凋亡小体。凋亡细胞中有结构完整的细胞器；(3)不引起炎症；线粒体形态无明显变化，溶酶体活性无增加。核酸内切酶激活，可控的DNA降解，梯形凝胶电泳图谱；细胞凋亡通常是一种生理变化，坏死是一种病理变化。www.roche-applied-，胸腺细胞的生理和病理意义，正常，凋亡，胸腺细胞，正常，凋亡，凋亡，(1)生理意义1。生长和发育：组织和器官成型(脚趾分化)；动物变态；皮肤的形成；2.免疫细胞的分化：克隆选择；3.防御：清除老化细胞、被脱氧核糖核酸损伤的细胞和被病原体感染的细胞。(2)病理意义，1。病原体感染；诱导凋亡艾滋病毒抑制凋亡痘病毒2。凋亡不足的肿瘤、自身免疫性疾病；3.细胞过度凋亡的神经退行性疾病(阿尔茨海默病、帕金森病)、心肌梗死、再生障碍性贫血和骨组织坏死。细胞凋亡的形态学特征，细胞凋亡的启动：细胞表面的特殊结构如微绒毛消失，细胞间的接触消失，但细胞膜仍然完整；线粒体通常是完整的，但核糖体逐渐从内质网中分离出来，内质网囊扩张并逐渐与质膜融合。染色质收缩并形成新月形帽状结构。它沿着核膜分布。凋亡小体的形成：核染色质断裂成不同大小的碎片，与一些细胞器如线粒体聚集在一起，并被倒置的细胞质膜包围。细胞表面产生许多小泡或芽状突起，并逐渐形成单个凋亡小体。凋亡小体逐渐被邻近细胞吞噬和消化。细胞凋亡的生化特征。细胞凋亡的主要特征是形成特征性大小为180200bp的脱氧核糖核酸。凋亡细胞组织转谷氨酰胺酶tTG(tissueTransgLutamine)积累并达到高水平。细胞凋亡的检测，1。形态学、电子显微镜和光学显微镜；2.脱氧核糖核酸凝胶电泳；3.流式细胞仪；4.核酸内切酶活性的检测；5.免疫学方法；6.膜联蛋白v检测细胞膜外表面的聚苯乙烯；7.TUNEL技术。常用于检测细胞凋亡的染料有二乙酸荧光素(FDA)、绿色荧光素、Hoechst33342或33258、DAPI、吖啶橙(AO)、半透性、细胞凋亡和固定化细胞的强荧光。乙基溴化物(EB)、碘化丙锭(PI)、放线菌素D(7-AAD)是不可渗透的，正常细胞和凋亡细胞对染色有抵抗力。凋亡细胞可以用不同性质的染料双重染色。HumanGeomeratday4 morulacontaining23 nucleilabelledwithdapi(蓝色)，includingEventUnel-labelledcondensed nuclei(粉红色，箭头)thatweededFromDevelopment(Kate Hardy 1999)。诱导细胞凋亡的因素，物理因素，包括射线(紫外线，射线等。)、温和的温度刺激(如热休克和冷休克)、化学和生物因素，包括活性氧物种和分子、DNA和蛋白质合成抑制剂、激素、细胞生长因子、肿瘤坏死因子、抗Fas/Apo-1/CD95抗体等。(2)细胞坏死，细胞受环境因素损伤，导致细胞死亡。形态变化的原因包括酶消化和蛋白质变性。在细胞坏死的初始阶段，细胞质中的线粒体和内质网膨胀和解体，结构性脂滴变得游离和空泡化，蛋白质颗粒增加，细胞核收缩或断裂。随着坏死过程，胞浆呈强嗜酸性，苏木精/伊红染色呈均匀红色。细胞膜不完整，台盼蓝染色呈阳性(活细胞不染色)。DNA随机降解，细胞内容物流出，导致炎症。(3)细胞自噬，如来源于死亡细胞自身溶酶体的消化酶，称为自溶；如果它来自浸润坏死组织的白细胞溶酶体，它就是异裂解。细胞凋亡的分子调控机制，线虫细胞凋亡的研究表明，ced3和ced4基因促进细胞凋亡，ced9基因阻止ced3、ced4的激活，抑制细胞凋亡。Ced3哺乳动物同源物是ice(白细胞介素-1转换酶)，即半胱天冬酶1半胱天冬酶家族和凋亡Bcl-2家族、线粒体和凋亡。秀丽隐杆线虫是研究细胞凋亡(生命周期短，细胞少)的理想材料。雄性秀丽隐杆线虫有1031个个体细胞和大约1000个生殖细胞。神经系统由来自407个前体细胞的302个细胞和105个具有PCD的细胞组成。控制线虫PCD的基因是Ced-3、Ced-4和Ced-9。Ced-3和Ced-4诱导细胞凋亡；Ced-9抑制Ced-3和Ced-4的作用。2002年10月7日，英国的悉尼、美国的霍维茨和英国的苏尔斯顿因其对帕金森病的研究获得了诺贝尔生理医学奖。罗伯特瑟夫茨、约翰苏尔斯顿、悉尼布雷内、半胱天冬酶家族和凋亡，半胱天冬酶家族半胱天冬酶活性位点是半胱氨酸，切割靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键。因此，它被称为半胱天冬酶特异性蛋白，即半胱天冬酶激活半胱天冬酶激活半胱天冬酶细胞外信号分子诱导的凋亡途径，半胱天冬酶激活，半胱天冬酶本身作为未激活的前胱天冬酶存在，其激活依赖于其他半胱天冬酶半胱天冬酶的激活或其天冬氨酸位点的自激活。细胞外信号分子诱导的凋亡途径。凋亡信号通路当细胞接受凋亡信号分子(Fas，肿瘤坏死因子等)时。)，凋亡细胞表面信号分子的受体相互聚集并与细胞中的适应蛋白结合。这些衔接蛋白反过来又招募原核生物在受体位点聚集。蛋白酶原相互激活，发生级联反应。细胞凋亡下游的半胱天冬酶被激活后，作用的底物：核纤连蛋白的裂解导致细胞核内凋亡小体的形成。脱氧核糖核酸酶结合蛋白被切割以释放脱氧核糖核酸酶并降解脱氧核糖核酸形成脱氧核糖核酸。分裂骨架和其他参与细胞连接或附着的蛋白质，使凋亡细胞收缩和脱落，促进细胞吞噬；导致膜脂PS重排，便于吞噬细胞识别和吞噬。Bcl-2家族、线粒体与细胞凋亡。Bcl-2是一种原癌基因，是哺乳动物ced-9的同源基因，能抑制细胞凋亡。结合线粒体和内质网膜；Bcl-2蛋白在其羧基端有一个膜穿透结构域。bcl-2家族成员的基因通常包含三个保守的Bcl-2同源区，即BH1、BH2和bh3 bcl-2，线粒体和凋亡Apaf2在哺乳动物细胞中发现的是cytc、Bcl-2、线粒体和细胞凋亡。当半胱天冬酶8被激活时，它一方面作用于前胱天冬酶3，另一方面将Bid分成两个片段。含有BH3结构域的C末端片段被转运到线粒体，并与Bcl-2/Bax的BH3结构域形成复合物，导致细胞色素C的释放。CytC与细胞质中的Ced4同源Apaf-1(凋亡异丙基活化因子)结合并激活Apaf-1。活化的Apaf-1重新激活原天冬氨酸9，最终导致细胞凋亡，正常的T细胞杂交瘤细胞B凋亡细胞(扫描电镜)C凋亡细胞(透射电镜)，半胱天冬酶超家族成员及其相应的底物，BCL-2家族成员，第二细胞衰老(细胞衰老或细胞衰老)，海弗利克极限细胞在体内条件下的衰老衰老细胞结构的变化细胞衰老的分子机制第一，海弗利克极限概念：细胞增殖能力和寿命有限的观点。细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是永生的，但有一定的寿命。它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的极限，即海弗利克极限。癌细胞或培养细胞系是异常细胞，它们的染色体数目或形态与原始细胞不同。细胞的增殖能力与供体年龄有关。物种的寿命和培养细胞的寿命有一定的关系。二倍体细胞的老化是由细胞本身决定的。决定细胞衰老的因素在细胞内部。决定细胞衰老的不是外部环境，而是细胞核而不是细胞质，来自不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖世代，体内条件下细胞的老化，以及细胞的老化和死亡是体内常见的现象，甚至在个体发育的早期阶段也是如此。正常情况下保持分裂状态的细胞的分裂能力是否会随着生物体年龄的增长而下降？他们会变老吗？衰老动物细胞分裂速度明显减慢，主要是由于G1时相明显延长；衰老个体中的环境因素影响细胞增殖和衰老；骨髓干细胞移植实验表明，随着年龄的增长，干细胞的增殖速度趋于缓慢。3。衰老细胞结构的变化，细胞核的变化内质网的变化：衰老动物的内质网成分分散在核周细胞质中，粗面内质网的总量似乎减少了线粒体的变化：通常，细胞中线粒体的数量随着年龄的增长而减少。然而，其体积随着年龄的增长而增大，致密体的形成、膜系统的变化、细胞核的变化、体外培养的二倍体细胞的细胞核随着细胞分裂次数的增加而增大、核膜内陷、染色质凝聚、膜系统的变化、衰老细胞的膜流动性和韧性的降低以及衰老细胞之间的缝隙连接。细胞膜(P面)中的颗粒分布也发生变化。第四，细胞衰老的分子机制。氧化损伤理论：代谢过程中产生的活性氧物种或分子(ROS-O2-、OH-、H2O2)引起氧化损伤的积累，最终导致衰老。端粒与衰老：发现端粒长度确实与衰老密切相关，并提出了细胞衰老的“有丝分裂钟”理论(Harley，1990)。老化的：酵母的rDNA和胞外rDNA环(ERC)的积累导致细胞老化。沉默信息调节蛋白复合物(Sircomplex)与衰老：Sircomplex存在于异染色质区域，其功能是阻断该位点的DNA转录。SGS1基因和WRN基因与衰老：SGS1基因和WRN基因同源，编码解旋酶；酵