生物竞赛 细胞生物学 第十二章 程序性细胞死亡与细胞衰老

细胞生物学 Cell Biology 第十二章 程序性细胞死亡与细胞衰老 Cell Biology 第一节 程序性细胞死亡 一、动物细胞的程序性死亡 二、植物细胞与酵母的程序性死亡 第二节 细胞衰老 一、细胞衰老的概念及特征 二、细胞衰老的分子机制 三、细胞衰老与个体衰老和癌症的关系 Cell Biology 第一节 程序性细胞死亡 程序性细胞死亡（PCD）：细胞死亡受到细胞内部某种由遗传机制决定的“死亡程序”控制。 动物细胞的死亡方式：凋亡、坏死、自噬 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) （一）细胞凋亡的概念与特征 1、细胞凋亡的概念：是受基因调控的生理性细胞自杀行为。 2、细胞凋亡的特征 凋亡起始：染色质固缩并沿核膜分布，细胞质发生皱缩，细胞表面特化结构消失。 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) 凋亡小体形成: 细胞质膜反折，包围染色质片段和细胞器等，形成芽状突起并逐渐分隔，形成凋亡小体。 凋亡小体被吞噬: 凋亡小体被邻近的细胞或体内吞噬细胞所吞噬，并被消化后重新利用。 凋亡细胞表面的吞噬信号。 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) （二）、细胞凋亡的检测方法 1、形态学观察：染色法、透射和扫描电镜 观察 2、DNA电泳：DNA片段呈现出梯状条带 3、TUNEL测定法：即DNA断裂的原位末端标记法 4、彗星电泳法 5、流式细胞分析 6、磷脂酰丝氨酸外翻 Cell Biology AO-EB染色检测细胞凋亡 一、细胞凋亡(apoptosis) （三）、细胞凋亡的生化特征 细胞凋亡的主要特征是形成大小为180～200bp特征性的DNA ladders。 凋亡细胞组织转谷氨酰胺酶tTG（tissue Transglutaminase）积累并达到较高水平。 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) （四）、细胞凋亡的生物学意义 1、对动物个体的正常发育、自稳态的维持、免疫耐受的形成、肿瘤监控等多种生理及病理过程具有重要意义。 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) 2、是一种生理性保护机制，清除体内多余、受损或危险的细胞而不对周围的细胞或组织产生损害。如：神经元细胞数量的调节、器官细胞数量的稳定、成体细胞的自然更新以及病原体感染细胞的清除等。 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) 3、细胞凋亡不足，如肿瘤。细胞凋亡过度，导致自身免疫病和炎症，如败血症、心肌梗塞、艾滋病、老年痴呆、帕金森病。 Cell Biology 一、细胞凋亡(apoptosis) （五）、细胞凋亡的分子机制 诱导细胞凋亡的因素有多种，包括物理性因子、化学及生物因子。 Cell Biology 1、线虫的细胞凋亡相关基因—ced基因 Cell Biology 线虫细胞凋亡的研究 线虫（C. elegans)是研究细胞凋亡的理想材料。早期研究发现虫体在不同发育时期某些细胞定期死亡。在整个发育过程中，有131个细胞陆续进入死亡程序，决定这些细胞进入死亡程序的是一系列凋亡基因。现已从中分离出10余个凋亡基因。 正常细胞 走向死亡细胞 死细胞 降解细胞 起动死亡程序 执行死亡程序 被吞噬处理 Ced-2 Ces-1 cgl-1 Ced-9 ced-3 \ 4 Ced-1\2\5 ced-5\6\7 ced-8\10 nec-1 其中研究的较清楚的是ced-9(抑制细胞凋亡）、ced-3,ced-4(促进细胞凋亡) Cell Biology 2002年诺贝尔生理或医学奖获得者 Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston 2、caspase 家族（杀手蛋白酶）与凋亡 Ced3哺乳类同源物是ICE(Interleukin-1-converting enzyme)，即Caspase1 Caspase活性位点是半胱氨酸(Cysteine)，裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键，因此称为Cysteine aspartic acid specific protease，即Caspase。Caspase并不完全降解某一蛋白质。 Cell Biology Caspase的种类：现已确定15种Caspase。①Caspase-1和-11主要负责白介素前体的活化，不直接参与凋亡信号的传递。 ②凋亡起始者，Caspase-2，-8，-9，-10，负责切割执行者的前体，