程序性细胞死亡与细胞衰老

第十六章细胞死亡与细胞衰老一、填空题1.动物细胞的程序性细胞死亡重要涉及下列三种方式：_______、______、__________。2.动物细胞凋亡的过程，在形态上可分为3个阶段：①________,②.______,③___________。3.细胞凋亡含有明显的形态学和生理生化特性。到现在为止，______仍然是鉴定细胞凋亡最可靠的办法。4.诱导细胞凋亡的因子大致可分为两大类：_________,___________。5.细胞凋亡的过程可分为________期和___________期。6.生理状态下，细胞自噬重要发生在个体遭遇________的时候以及胚胎发育期间。7.细胞衰老普通的含义是________,指体外培养的正常细胞通过有限次数的分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生明显变化的现象。二、名词解释1.程序性细胞死亡2.细胞自噬三、选择题1.下列因素中，除哪一因素外均可诱导细胞凋亡？A超氧自由基B紫外线C细胞毒素D烧伤2.四、专业英语运用（1）请写出下面的英文或者英文简写对应的细胞生物学中文词汇。1.PCD2.Caspase3.cellageing五、判断题1.极端的物理、化学因素会造成细胞坏死。2.坏死细胞的质膜通透性高，细胞器变形或肿大，细胞破裂，引发周边组织的炎症反映。3.凋亡细胞的质膜不膨胀、破裂，成膜性小泡被吞噬细胞吞噬。4.凋亡细胞的质膜通透性提高，细胞核内染色质固缩，细胞器变形或肿大，细胞破裂。5．所谓Htayflick界限是指细胞分化的极限。6．细胞程序性死亡是正常的生理过程，但某些细胞在病理条件下也可能发生程序性死亡，如某些病毒感染的细胞。()7．衰老过程中，细胞全部的蛋白质合成速度都下降。()8．内质网和线粒体的数量随年纪增大而减小，但线粒体的体积则随年纪的增大而增大。9．细胞中的端粒和rDNA的长度都随着着生物年纪的增大而缩短。()六、简答题1.什么是细胞凋亡？细胞凋亡的生理意义？2.衰老细胞的形态构造有什么变化？3.请解释老年斑4.维生素E和C对于抗衰老有什么作用?七、叙述题1.请选择2个细胞衰老的分子机制学说进行简要叙述。参考答案一、填空题1.凋亡、坏死、自噬。2.①凋亡的起始②凋亡小体的形成③凋亡小体逐步为邻近的细胞所吞噬并消化。3.梯状条带4.物理性因子，化学及生物因子5.激活期，执行期6.营养危机7.复制衰老二、名词解释1.程序性细胞死亡：研究发现，不管是单细胞生物还是多细胞生物，其细胞死亡往往受到细胞内某种由遗传机制决定的“死亡程序”控制，因此也被称为程序性细胞死亡(programmedcelldeath，PCD)2.细胞自噬：是程序性细胞死亡的一种形式，是指细胞为维持内环境的动态平衡，降解本身蛋白质、细胞器及多个胞质组分形成自噬泡并与溶酶体融合而消化的行为过程。三、选择题1.D四、专业英语运用（1）.请写出下面的英文或者英文简写对应的细胞生物学中文词汇。PCD：程序性细胞死亡2.Caspase：天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白酶3.细胞衰老五、判断题1.√2.√3.√4.×5.×6.√7.×8.√9.×六、简答题1.什么是细胞凋亡？细胞凋亡的生理意义？细胞凋亡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、体现以及调控等的作用，因而含有生理性和选择性。细胞凋亡对动物个体的正常发育，自稳态的维持，免疫耐受的形成，肿瘤监控等多个生理及病理过程含有重要意义。2.衰老细胞的形态构造有什么变化？A细胞核核膜内折，染色体固缩化，染色体端粒缩短。B细胞质膜流动性减少，糙面内质网总量减少。C线粒体的数量随年纪的增大而减少，而其体积则随着年纪的增大而增大。D色素生成和色素颗粒沉积。E细胞内水分减少。3.请解释老年斑老年斑又称老年色素(ageorsenilepigment)、血褐质(lemofuscin)、脂色素(lipochrome)、黄色素(yellowpigment)、透明蜡体(hyaloceroid)及残体(residualbodies)等等。是衰老细胞中常见的致密体。较近的研究提供了大量证据，表明致密体是由溶酶体或线粒体转化而来。多数致密体具单层膜且有阳性的磷酸酶反映，这和溶酶体是一致的。少数致密体显然是由线粒体转化而来，由于能够看到双层膜构造，有时嵴的构造也依稀可见。脂褐质普通产生自发荧光，它是自由基诱发的脂质过氧化作用的产物。4.维生素E和C对于抗衰老有什么作用?为什么？衰老的自由基学说：自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功效基团，普遍存在于生物系统。其种类多、数量大，是活性极高的过渡态中间产物。如O2ˉ••、OH•和各类活性氧中间产物。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤，如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。蛋白质的变性而失活，膜脂中不饱和脂肪酸的氧化而流动性减少。维生素E和C是抗氧化剂，能终止自由基的扩增反映；减少细胞中过多的自由基对细胞成分的损伤，有一定的抗衰老作用。七、叙述题1.请选择2个细胞衰老的分子机制学说进行简要叙述。差错学派细胞衰老是多个细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺少完善的修复，使“差错”积累，造成细胞衰老。根据对造成“差错”的重要因子和主导因子的认识不同，可分为不同的学说，这些学说各有实验证据。1、代谢废物积累学说细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞，引发衰老，哺乳动物脂褐质的沉积是一种典型的例子，脂褐质是某些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共价缩合形成的巨交联物，次级溶酶体是形成脂褐质的场合，由于脂褐质构造致密，不能被彻底水解，又不能排出细胞，成果在细胞内沉积增多，妨碍细胞的物质交流和信号传递。最后造成细胞衰老。研究还发现老年性痴呆（AD）脑内的脂褐质、脑血管沉积物中有β-淀粉样蛋白，因此β-AP可做为AD的鉴定指标。2、大分子交联学说过量的大分子交联是衰老的一种重要因素，如DNA交联和胶原胶联均可损害其功效，引发衰老。在临床方面胶原交联和动脉硬化、微血管病变有亲密关系。3、自由基学说自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功效基团，普遍存在于生物系统。其种类多、数量大，是活性极高的过渡态中间产物。如O2ˉ••、OH•和各类活性氧中间产物（reactiveoxygenmetaboliteROM），正常细胞内存在去除自由基的防御系统，涉及酶系统和非酶系统。前者如：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)，非酶系统有维生素E，醌类物质等电子受体。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质，造成损伤，如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。蛋白质的变性而失活，膜脂中不饱和脂肪酸的氧化而流动性减少。实验表明DNA中OH8dG随着年纪的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性，不仅OH8dG被错读，与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实，超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等人(1994、1995)，将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇，使转基因株比野生型这两种酶基因多一种拷贝，成果转基因株中酶活性明显升高,平均年纪和最高寿限有所延长。4、体细胞突变学说认为诱发和自发突变积累和功效基因的丧失，减少了功效性蛋白的合成，造成细胞的衰老和死亡。如辐射能够造成年轻的哺乳动物出现衰老的症状，和个体正常衰老非常相似。5、DNA损伤修复学说外源的理化因子，内源的自由基本均可造成DNA的损伤。正常机体内存在DNA的修复机制，可使损伤的DNA得到修复，但是随着年纪的增加，这种修复能力下降，造成DNA的错误累积，最后细胞衰老死亡。DNA的修复并不均一，转录活跃基因被优先修复，而在同一基因中转录区被优先修复，而彻底的修复仅发生在细胞分裂的DNA复制时期，这就是干细胞能永保青春的因素。6、生物分子自然交联学说：该学说在论证生物体衰老的分子机制时指出：生物体是一种不稳定的化学体系，属于耗散构造。体系中多个生物分子含有大量的活泼基团，它们必然互相作用发生化学反映使生物分子缓慢交联以趋向化学活性的稳定。随着时间的推移，交联程度不停增加，生物分子的活泼基团不停消耗减少，原有的分子构造逐步变化，这些变化的积累会使生物组织逐步出现衰老现象。生物分子或基因的这些变化首先会体现出不同活性甚至作用彻底变化的基因产物，另首先还会干扰ＲＮＡ聚合酶的识别结合，从而影响转录活性，体现出基因的转录活性有次序地逐步丧失，促使细胞、组织发生进行性和规律性的表型变化乃至衰老死亡。生物分子自然交联说论证生物衰老的分子机制的基本论点可归纳以下：其一，多个生物分子不是一成不变的，而是随着时间推移按一定自然模式发生进行性自然交联。其二，进行性自然交联使生物分子缓慢联结，分子间键能不停增加，逐步高分子化，溶解度和膨润能力逐步减少和丧失，其表型特性是细胞和组织出现老态。其三，进行性自然交联造成基因的有序失活，使细胞按特定模式生长分化，使生物体体现出程序化和模式化生长、发育、衰老以至死亡的动态变化历程。遗传论学派认为衰老是遗传决定的自然演进过程，一切细胞都有内在的预定程序决定其寿命，而细胞寿命又决定种属寿命的差别，而外部因素只能使细胞寿命在限定范畴内变动。1、细胞有限分裂学说L.Hayflick(1961)报道，人的纤维细胞在体外培养时增殖次数是有限的。后来许多实验证明，正常的动物细胞无论是在体内生长还是在体外培养，其分裂次数总存在一种“极极值”。此值被称为“Hayflick”极限，亦称最大分裂次数。如人胚成纤维细胞在体外培养时只能增殖60~70代。现在普遍认为细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。Harley等1991发现体细胞染色体的端粒DNA会随细胞分裂次数增加而不停缩短。DNA复制一次端粒就缩短一段，当缩短到一定程度至Hayflick点时，细胞停止复制，而走向衰亡。资料表明人的成纤维细胞端粒每年缩短14~18bp，可见染色体的端粒有细胞分裂计数器的功效，能记忆细胞分裂的次数。端粒的长度还与端聚酶的活性有关，端聚酶是一种反转录酶，能以本身的RNA为模板合成端粒DNA，在精原细胞和肿瘤细胞（如Hela细胞）中有较高的端聚酶活性，而正常体细胞中端聚酶的活性很低，呈克制状态。2、重复基因失活学说真核生物基因组DNA重复序列不仅增加基因信息量，并且也是使基因信息免遭机遇性分子损害的一种方式。重要基因的选择性重复是基因组的保护性机制，也可能是决定细胞衰老速度的一种因素，重复基因的一种拷贝受损或选择关闭后，其它拷贝被激活，直到最后一份拷贝用完，细胞因缺少某种重要产物而衰亡。实验证明小鼠肝细胞重复基因的转录敏捷度随年纪而逐步减少。哺乳动物rRNA基因数随年纪而减少。3、衰老基因学说统计学资料表明，儿女的寿命与双亲的寿命有关，多个动物都有相称恒定的平均寿命和最高寿命，成人早衰症病人平均39岁时出现衰老，47岁生命结束，婴幼儿早衰症的小孩在1岁时出现明显的衰老，12~18岁即过早夭折。由此来看物种的寿命重要取决于遗传物质，DNA链上可能存在某些“长寿基因”或“衰老基因”来决定个体的寿限。研究表明当细胞衰老时，某些衰老有关基因（SAG）体现特别活跃，其体现水平大大高于年轻细胞，已在人1号染色体、4号染色体及ⅹ染色体上发现SA