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1、人的出生、生长、衰老与死亡人的出生、生长、衰老与死亡是是生命过程的必然规律生命过程的必然规律细胞衰老细胞衰老(cellular aging) 在正常条件下在正常条件下细胞细胞的的形态结构、化学成形态结构、化学成分和生理功能分和生理功能逐渐衰退并趋向死亡的现象逐渐衰退并趋向死亡的现象细胞的总体衰老细胞的总体衰老反映了机体的衰反映了机体的衰老，但机体的衰老，但机体的衰老不等于所有细老不等于所有细胞同时衰老。胞同时衰老。 体内细胞寿命的特点体内细胞寿命的特点连续增殖细胞：连续增殖细胞：更新快，寿命短更新快，寿命短暂不增殖细胞：暂不增殖细胞：其寿命比机体短其寿命比机体短不增殖细胞：不增殖细胞：其寿命与
2、机体相同其寿命与机体相同连连续续增增殖殖细细胞胞死亡死亡再激活再激活暂不增殖细胞暂不增殖细胞不增殖细胞不增殖细胞 体外培养细胞寿命的特点体外培养细胞寿命的特点界限界限( (Hayflick limitation) )体外培养的细胞是有一定寿命的，其增值体外培养的细胞是有一定寿命的，其增值能力不是无限的，而是有一定限度能力不是无限的，而是有一定限度。Hayflick年轻人成纤维细胞年轻人成纤维细胞 老年人成纤维细胞老年人成纤维细胞 细胞来源细胞来源 人胚胎成人胚胎成纤维细胞纤维细胞中年人成中年人成纤维细胞纤维细胞老年人成老年人成纤维细胞纤维细胞可增殖可增殖代数代数 40-6040-60 2020
3、 2-42-4细胞的增值能力与个体的年龄有关细胞的增值能力与个体的年龄有关细胞寿命与物种寿命大致呈正比细胞寿命与物种寿命大致呈正比人的寿命为人的寿命为110110年，细胞可以传年，细胞可以传40-5040-50代代龟的寿命为龟的寿命为175175年，细胞可以传年，细胞可以传90-12590-125代代鸡的寿命为鸡的寿命为3030年，细胞可以传年，细胞可以传2525代代小鼠的寿命为小鼠的寿命为3 3年，细胞可以传年，细胞可以传14-2814-28代代细胞的寿命细胞的寿命细胞衰老的形态改变细胞衰老的形态改变细胞内水分减少，细胞皱细胞内水分减少，细胞皱缩，体积变小缩，体积变小细胞质中色素积累，细胞质
4、中色素积累，细胞核增大，核膜內折细胞核增大，核膜內折细胞膜磷脂含量下降，胆细胞膜磷脂含量下降，胆固醇增加固醇增加,导致膜通透性增导致膜通透性增加，流动性降低。加，流动性降低。细胞器结构和数量发生改细胞器结构和数量发生改变变,高尔基体破碎，线粒体高尔基体破碎，线粒体膨胀减少。膨胀减少。 细胞衰老的生物化学变化细胞衰老的生物化学变化DNA复制与转录受到抑制复制与转录受到抑制 mRNA含量降低含量降低 蛋白质合成下降蛋白质合成下降 酶活性下降或失活酶活性下降或失活 细胞衰老的原因细胞衰老的原因自由基学说自由基学说 自由基是一类普遍存在于生物系统中自由基是一类普遍存在于生物系统中的含不成对电子的原子或
5、基团（的含不成对电子的原子或基团（0 02 2、H 、OHOH） 损伤损伤DNADNA、蛋白质、蛋白质、生物膜等，从而引起生物膜等，从而引起细胞衰老的发生细胞衰老的发生 染色体端粒学说染色体端粒学说 染色体末端特殊结构，维持染色体末端特殊结构，维持染色体的稳染色体的稳定定，人类染色体端粒是由人类染色体端粒是由25025015001500个高度个高度保守的保守的TTAGGGTTAGGG重复顺序组成，重复顺序组成，是由是由端粒酶端粒酶催催化合成的化合成的染色体染色体DNADNA的末端复制问题的末端复制问题： 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 RNARNARNARNA引
6、物引物引物引物 5 5 5 5 3 3 3 3 RNARNA引物水解引物水解 即即DNADNA复制过程不能复制过程不能 自始至终自始至终 完整地复制完整地复制整个线性染色体，而是每次都在其整个线性染色体，而是每次都在其55末端留下一末端留下一个空缺未能填补（即个空缺未能填补（即RNARNA引物降解），如果细胞引物降解），如果细胞没有办法添补这些空隙，染色体没有办法添补这些空隙，染色体DNADNA将随着每一将随着每一次的细胞分裂而不断缩短，直至这种缺隙侵蚀到次的细胞分裂而不断缩短，直至这种缺隙侵蚀到染色体的结构基因而使细胞消亡。染色体的结构基因而使细胞消亡。细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂染色体
7、染色体端粒端粒细胞将停止分裂而趋于老化 端粒的长度作为衡量体细胞衰老程度的端粒的长度作为衡量体细胞衰老程度的一个生物学指标一个生物学指标端粒酶端粒 端粒酶催化端粒不断延长，从而抵消因染色体复制、细胞分裂导致的DNA缩短，使得染色体DNA完好无损，细胞能够顺利地分裂繁殖。如恶性肿瘤、正常生殖种系等端粒酶活性高。如恶性肿瘤、正常生殖种系等端粒酶活性高。遗传程序学说遗传程序学说1. 1. 衰老基因衰老基因(p21(p21基因和基因和p16p16基因）基因）2. 2. 抗衰老基因或长寿基因抗衰老基因或长寿基因( (WRN基因和基因和SOD基因）基因）代谢废物积累学说代谢废物积累学说基因转录或翻译差错学
8、基因转录或翻译差错学 免疫学说免疫学说线粒体线粒体DNADNA突变学说突变学说第二节第二节 细胞死亡细胞死亡细胞死亡细胞死亡( (cell death) ) 是细胞衰老的结果，是细胞生命是细胞衰老的结果，是细胞生命现象不可逆的终止及现象不可逆的终止及细胞生命的结束细胞生命的结束 被动的被动的突发性病理性突发性病理性死亡死亡 细胞坏死细胞坏死主动的主动的生理性病理性生理性病理性死亡死亡 细胞凋亡细胞凋亡细胞坏死细胞坏死( (necrosis)化学因素化学因素（如强酸（如强酸, ,强碱）强碱）, ,物理因素物理因素（如（如温度温度, ,辐射）和辐射）和生物因素生物因素（细菌，病毒）等（细菌，病毒）
9、等环境因素的影响。环境因素的影响。是细胞的一种死亡是细胞的一种死亡方式，是细胞对外方式，是细胞对外来伤害的一种被动来伤害的一种被动的、无规则的突发的、无规则的突发性性病理性死亡病理性死亡。细胞坏死的原因细胞坏死的原因核膜断裂、固缩，核膜断裂、固缩，DNA随随机降解后流出核外机降解后流出核外通透性增加通透性增加,水电解质进入细水电解质进入细胞内，胞内，细胞肿胀。细胞肿胀。细胞坏死的特征细胞坏死的特征溶酶体破裂，细胞膜被破坏，溶酶体破裂，细胞膜被破坏，细胞解体，细胞解体，内容物泄漏到细内容物泄漏到细胞外，引起周围组织出现炎胞外，引起周围组织出现炎症反应症反应细胞凋亡细胞凋亡( (apoptosis
10、) ) 指细胞在一定的生理指细胞在一定的生理或病理条件下，一种主或病理条件下，一种主动的、由基因决定的细动的、由基因决定的细胞自杀过程。胞自杀过程。 细胞凋亡的形态学特征细胞凋亡的形态学特征细胞脱水皱缩，细胞器发生改变细胞脱水皱缩，细胞器发生改变 核内核内DNADNA在核小体连接处断裂在核小体连接处断裂, ,核膜断裂成核片段核膜断裂成核片段凋亡小体被凋亡小体被巨噬细胞吞噬巨噬细胞吞噬 细胞核细胞核断裂断裂成核碎片成核碎片, ,和某些和某些细胞器一起聚集，形成膜包围细胞器一起聚集，形成膜包围的小体的小体-凋亡小体凋亡小体正常胸腺细胞正常胸腺细胞 凋亡胸腺细胞凋亡胸腺细胞 巨噬细胞吞噬凋亡细巨噬细
11、胞吞噬凋亡细胞的胞的“凋亡小体凋亡小体”凋亡凋亡的的免疫细免疫细胞胞 细胞凋亡的生物化学特征细胞凋亡的生物化学特征DNA片段化形成片段化形成出现梯状条带出现梯状条带1 1细胞色素细胞色素c c诱导诱导0 h0 h2 2细胞色素细胞色素c c诱导诱导1 h1 h3 3细胞色素细胞色素c c诱导诱导2 h2 h4 4细胞色素细胞色素c c诱导诱导3 h3 h5 5细胞色素细胞色素c c诱导诱导4 h4 h6 6阴性对照阴性对照7 7MarkerMarker新的新的RNA和蛋白质合成和蛋白质合成Ca2+浓度升高浓度升高Ca2+损伤线粒体，通透性增加损伤线粒体，通透性增加,致使水和小分致使水和小分子物
12、质进入子物质进入,线粒体膨胀，内外膜破裂，呼线粒体膨胀，内外膜破裂，呼吸链受损，释放吸链受损，释放cyt C，细胞死亡。，细胞死亡。细胞坏死细胞坏死细胞凋亡细胞凋亡凋亡、坏死比较凋亡、坏死比较细胞凋亡细胞凋亡细胞坏死细胞坏死诱导因素诱导因素生理生理病理病理细胞形态细胞形态皱缩皱缩肿胀肿胀细胞膜细胞膜完整完整破裂破裂细胞器细胞器形态完整形态完整肿胀破裂肿胀破裂细胞核细胞核染色质凝集断裂染色质凝集断裂固缩，核膜破裂固缩，核膜破裂凋亡小体凋亡小体有有无无DNADNA规律断裂，梯状条带规律断裂，梯状条带随机降解随机降解分子机制分子机制多基因参与，有序调控多基因参与，有序调控无基因调控无基因调控蛋白质合
13、成蛋白质合成有有无无代谢反应代谢反应蛋白酶逐次参与蛋白酶逐次参与无秩序反应无秩序反应周围组织炎性反应周围组织炎性反应无无有有对机体的影响对机体的影响生长发育代谢需要生长发育代谢需要有损伤破坏作用有损伤破坏作用细胞凋亡的生物学意义细胞凋亡的生物学意义1.去除不需要的结构去除不需要的结构2.控制细胞数目控制细胞数目细胞凋亡对发育中神经细胞数量的调节细胞凋亡对发育中神经细胞数量的调节 3.参与免疫系统的调节参与免疫系统的调节4.参与机体损伤、衰老和突变细胞的清除参与机体损伤、衰老和突变细胞的清除大约有大约有95%的前的前T淋巴细胞和淋巴细胞和前前B淋巴细胞发生细胞凋亡淋巴细胞发生细胞凋亡DNA损伤后
14、得不到修复的细损伤后得不到修复的细胞，有潜在癌变危险的细胞胞，有潜在癌变危险的细胞二、细胞凋亡的分子机制细胞凋亡相关基因n（一）ced 家族n（二）切冬酶基因家族n（三）bcl-2基因家族n（四）IAP(细胞凋亡抑制蛋白)家族-抑制凋亡n（五）蛋白激酶C家族n（六）原癌基因：ras，c-myc 等n（七）抑癌基因-多促进凋亡n（八）fas，fasL-触发细胞凋亡 *ced 家族nced 3、ced 4促进凋亡nced 9抑制凋亡 nbcl-2基因（长寿基因）：抑制凋亡nbax，bad，bak：促进凋亡bcl-2基因家族2.2.切冬切冬酶酶 Caspase 基因家族与基因家族与细胞凋亡细胞凋亡3
15、.3.bcl-2基因家族与基因家族与细胞凋亡细胞凋亡Cell Biology选择性选择性的、的、可控制性可控制性的诱导癌细胞的凋亡的诱导癌细胞的凋亡细胞凋亡与癌症、艾滋病细胞凋亡与癌症、艾滋病艾滋病（艾滋病（AIDS），由人免疫缺陷病毒，由人免疫缺陷病毒（HIV）感染引起，感染引起，HIV特异性的破坏特异性的破坏CD4细细胞，其机制之一是造成胞，其机制之一是造成免疫细胞凋亡免疫细胞凋亡。复复 习习 思思 考考 题题1.1.细胞衰老过程中会发生哪些方面的变化？细胞衰老过程中会发生哪些方面的变化？2. 2. 细胞凋亡时发生哪些形态结构变化和生细胞凋亡时发生哪些形态结构变化和生物化学变化？物化学变化？3. 3. 细胞凋亡与细胞坏死有哪些区别？细胞凋亡与细胞坏死有哪些区别？Cell Biology4 4. . 细胞衰老、细胞衰老、Hayflick界限、界限、细胞坏死和细胞坏死和 细胞凋亡的概念细胞凋亡的概念Good luck Good luck ! !
