2024届高考生物二轮复习：细胞程序性死亡

细胞程序性死亡 细胞程序性死亡 区别于物理或化学因素导致的随机被动性死亡,如高温使得生物大分子瞬间发生化学改变而导致的细胞死亡,细胞具有内在遗传机制控制的主动性死亡方式,称为程序性死亡(programmed cell death, PCD). 细胞程序性死亡是维持生物体正常生长发育及生命活动的必要条件,其重要性不亚于细胞的增殖。 细胞程序性死亡 细胞凋亡 细胞程序性坏死 植物细胞的程序性死亡 细胞自噬 肿瘤坏死因子（TNF）诱导的细胞坏死 细胞焦亡 细胞凋亡 由基因所决定的细胞自主结束生命的过程，也称为细胞的程序性死亡(PCD) 凋亡的起始 凋亡小体的形成 凋亡小体被吞噬 染色质固缩并沿核膜分布，细胞皱缩 细胞质膜反折，包裹染色质片段和细胞器等细胞碎片，形成芽状突起并逐渐脱离，形成凋亡小体 凋亡小体被吞噬细胞吞噬 细胞凋亡的意义 1.保证正常胚胎发育进程，塑造个体及器官形态，形成免疫耐受 发育过程中神经细胞的数量较靶细胞多。靶细胞通过分泌存活因子来调节神经细胞的数量。不能获得足够存活因子的神经细胞发生凋亡，使得剩下的神经细胞与靶细胞的数量相当 细胞凋亡的意义 1.保证正常胚胎发育进程，塑造个体及器官形态，形成免疫耐受 哺乳动物指（趾）间蹼的消失、颚融合、肠腔管道的形成、视网膜发育、蝌蚪尾的消失等都是通过细胞亡来实现的。 胸腺细胞经过一系列的发育进程成为各种类型的免疫活性细胞;同时通过细胞凋亡，对识别自身抗原的T细胞克隆进行选择性消除。这样形成了既有免疫活性又对自身抗原免疫耐受的淋巴细胞。 细胞凋亡的意义 2.维持生物体内的自稳态。 细胞凋亡降低细胞数量,细胞分裂增加细胞数量,且细胞凋亡不诱发炎症,是“安全”的细胞死亡方式。动物成体通过调节细胞凋亡和增殖的速率来维持组织器官细胞数量的稳定以及成体细胞的自然更新。 杀伤性T细胞诱导被感染细胞发生凋亡 细胞凋亡的意义 2.维持生物体内的自稳态。 细胞凋亡不足会导致多种疾患,例如在自身免疫性淋巴增生综合征(ALPS)患者体内,增生的T淋巴细胞无法正常调亡,造成淋巴细胞增殖性的自身免疫病。 细胞凋亡过度也会导致组织器官功能缺失。例如人免疫缺陷病毒HIV特异性感染 CD4+T淋巴细胞,能够直接诱发T细胞调亡或使其对凋亡信号的敏感性增强,致使T细胞相关的免疫功能缺陷,极大地增加了艾滋病患者机会性感染及肿瘤的发生概率。 阿尔茨海默病的发生主要是由于海马及基底神经核内的神经细胞大量丧失,其原因可能是β-淀粉样蛋白过量表达,沉积于神经组织内,激活周围的吞噬细胞释放炎症因子,促进神经细胞调亡的发生,从而导致神经细胞大量丧失。 细胞凋亡的意义 3.生理保护,肿瘤监控。 细胞调亡能够清除体内受损或危险的细胞而不对周围的细胞或组织产生损害。例如杀伤性T淋巴细胞能够分泌一种细胞因子——Fas 配体,与被病原体感染的细胞表面的死亡受体——Fas蛋白结合,启动细胞内的调亡程序,使被感染细胞发生调亡。一些细胞在受损伤或受胁迫的情况下能够同时产生Fas配体和Fas蛋白,导致自身的凋亡。 调亡也是机体预防癌症发生的重要手段。DNA损伤等致癌因素会诱发细胞调亡,遏制细胞的癌变。 细胞凋亡的信号途径 Ced-9 Ced-4 Ced-4/Ced-3 Ced-3 凋亡诱导 凋亡复合体 凋亡执行者 Bcl-2 Apaf-1 Apaf-1/caspase-9 caspase-3和caspase-7 细胞凋亡 线虫 小鼠 细胞凋亡的调控 1.大多数细胞都需要获得存活信号来维持生存，这类信号主要来自于其它细胞分泌的细胞因子，包括多种有丝分裂原和生长因子 2.细胞接受不到足够的存活信号，就会激活自杀程序 蛋白激酶PKB 激活 细胞凋亡的调控 3.caspases 的活性调控，抑制其活性则抑制细胞凋亡，促进其活性则促进凋亡。 4.DNA的严重损伤激活p53等抑癌因子，后者激活一些作用于线粒体膜上的蛋白质，使线粒体细胞色素C泄露到细胞质中，活化caspase-9，最终激活caspase-3等效应酶，促进凋亡。 秀丽隐杆线虫与细胞凋亡 秀丽隐杆线虫个体虽小，但它在细胞凋亡的研究中却发挥了极其重要的作用。作为细胞凋亡的研究材料，细菌等原核生物结构与发育过于简单，而哺乳动物习太复杂。这种线虫是多细胞真核生物，成虫总共只有959个体细胞，整个身体呈透明状，易于观察个体的整个发育过程。最为重要的是，在发育成熟的过程中，该线虫有131个细胞将通过细胞凋亡的方式去除。 细胞自噬 细胞自噬（autophagy）是细胞通过溶酶体与双层膜包裹的细胞自身物质融合，从而降解细胞自身物质的过程 待降解物 膜组分 囊泡包裹 水解酶 溶酶体 与溶酶体融合 自噬发生 物质降解 降解产物释放回细胞质 巨自噬、微自噬、分子伴侣介导自噬 细胞自噬 1.处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬可以获得维持生出所需的物质和能量。 2.在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时，通过细胞自噬，可以清除受损或衰老的细胞器，以及感染的微生物和毒素，从而维持细胞内部环境的稳定。 有些激烈的细胞自噬可能会诱导细胞凋亡。 细胞程序性坏死 与细胞凋亡类似，这种细胞膜破裂的死亡过程，也受到细胞内特异基因的控制 在各种不利因素的影响下，由于细胞代谢活动受损或中断引起细胞损伤和死亡，如物理性或化学性的损害因子及缺氧与营养不良导致的细胞坏死 极端的物理因素 极端的化学因素 病理性刺激—石棉 特点：坏死细胞细胞膜通透性增高，使细胞肿胀，细胞器变形，细胞膜破裂，细胞内含物释放，周围组织发生炎症反应，血液中可检测到细胞内部分子。 细胞坏死 在TNF 及凋亡抑制剂的作用下发生坏死。细胞质出现空泡，细胞质膜破损，细胞内含物，包括膨大和破碎的细胞器释放到胞外 图 细胞程序性坏死的电镜照片 鼠成纤维细胞L929 细胞焦亡 细胞焦亡表现为,受到病原体感染后,细胞膜在短时间内形成孔洞,细胞膨胀至细胞膜破裂,白介素lβ等炎性因子大量释放,激活机体产生强烈的炎症反应并诱导免疫吞噬作用,破裂的细胞膜包裹着细菌等病原体被吞噬细胞吞噬消灭。 植物细胞的程序性死亡 细胞程序性死亡在植物中广泛存在。主要生理功能包括： 植物防御病原体的反应或称超敏反应 植物对环境胁迫的反应 植物发育进程中发挥作用 植物细胞程序性死亡的方式与动物细胞差别较大。往往利用溶酶体（液泡）中的水解酶来消化分解死亡细胞，主要包括两种方式： 植物细胞内液泡膜破裂，水解酶释放出来消化细胞内含物，整个细胞被迅速直接地分解而死亡（一般发生在植物发育进程中）； 液泡膜与细胞膜发生融合，水解酶释放到细胞外触发细胞死亡（植物被细胞外复制的病原体感染时会诱发这种反应） 例题精讲 1．(2023·湖北黄冈)下图为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析错误的是(　　) A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能 B．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡的过程 C．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达 D．凋亡相关基因也存在于分裂旺盛的细胞中，对动物完成正常发育发挥重要作用 B 例题精讲 2．(不定项)(2023·威海市高三模拟)细胞自噬是指细胞将自身受损、衰老的细胞器及蛋白质等通过溶酶体降解的过程。细胞自噬能通过激活原癌基因过度表达和抑制p53基因表达来促发肝癌。下图中的甲、乙、丙过程分别对应细胞自噬中的微自噬、巨自噬和分子伴侣介导型自噬三种类型，且研究发现丙过程的活性与溶酶体膜上可利用的受体蛋白LAMP­2a的数量呈正相关。下列相关说法不正确的是(　　) A．细胞自噬会导致肝癌细胞中的原癌基因和p53基因 发生突变 B．自吞小泡是由内质网或高尔基体的双层膜脱落后形 成的 C．丙过程中待清除的蛋白质可能需要经过受体蛋白LAMP­2a介导才能进入溶酶体内 D．细胞自噬与细胞坏死不存在本质区别 ABD 例题精讲 3.(2023·山东，3)研究发现，病原体侵入细胞后，细胞内蛋白酶L在无酶活性时作为支架蛋白参与形成特定的复合体，经过一系列过程，最终导致该细胞炎症性坏死，病原体被释放，该过程属于细胞焦亡。下列说法错误的是　(　　) A．蝌蚪尾的消失不是通过细胞焦亡实现的 B．敲除编码蛋白酶L的基因不影响细胞焦亡 C．细胞焦亡释放的病原体可由体内的巨噬细胞吞噬消化 D．细胞焦亡释放的病原体可刺激该机体B淋巴细胞的增殖与分化 B 例题精讲 4．(不定选项）如图表示细胞凋亡过程中的部分生理过程。Caspase酶是细胞凋亡中的关键因子之一，被激活后选择性地切割某些蛋白质。细胞凋亡后形成许多凋亡小体，凋亡小体被吞噬细胞吞噬清除。下列叙述正确的是(　　) A．图中蛋白质被Caspase酶 切割后生物活性丧失 B．细胞凋亡的激活体现了 细胞膜的信息交流功能 C．癌细胞的凋亡诱导因子受体可能缺失或功能异常 D．吞噬细胞吞噬凋亡小体属于人体第二道免疫防线的作用 BCD 例题精讲 5．(2023·山东德州质检)铁死亡是近年来发现的一种程序性细胞死亡新形式，其本质是线粒体内铁离子积累引发脂质过氧化物蓄积导致线粒体损伤。下列分析错误的是(　　) A．减少细胞内铁离子含量可延缓细胞死亡 B．人的红细胞寿命较短可能与铁死亡机制有关 C．铁死亡是由基因调控的细胞死亡方式 D．铁离子积累会导致细胞结构和功能的改变 B 例题精讲 6.（2024江苏2模）细胞焦亡又称细胞炎性坏死，是细胞被病原体感染而发生的程序性死亡。细胞感知来自细菌、病毒等信号的刺激，蛋白酶E被激活，剪切焦孔素D，产生N末端的氨基肽段和C末端的羧基肽段，其N末端会引起细胞膜溶解，释放大量炎性细胞因子，快速启动机体天然免疫。下列说法正确的是（） A.细胞焦亡与细胞凋亡的区别是前者会产生炎症反应，而后者不会出现 B．焦孔素D本质是蛋白质，激活蛋白酶E能将其水解成氨基酸 C.mRNA和 tRNA种类的变化都可以作为判断癌细胞是否凋亡的依据 D.细胞焦亡的本质是细胞坏死,不利于维持生物体内部环境的稳定 A 例题精讲 6.双硫死亡是转运蛋白 SLC7A11高表达癌细胞的新型细胞程序性死亡类型(如图所示)，由过量胱氨酸积累引起的二硫化物应激，诱导肌动蛋白二硫键形成、细胞骨架收缩及与细胞质膜的剥离，导致细胞死亡。相关叙述错误的是 A.与细胞坏死不同，所有细胞程序性死亡均 会形成调亡小体，以避免炎性反应 B.胱氨酸大量积累可能与SLC7A11高表达以 及NADPH 供应不足有关 C.细胞葡萄糖摄入不足和胱氨酸摄入过量都 可能诱导双硫死亡 D.细胞骨架收缩导致细胞形态、运动、信息 传递等受到影响 A eq \x(\a\al(凋亡诱,导因子)) eq \o(――→,\s\up15(①),\s\do15(结合)) eq \x(膜受体)―→eq \x(\a\al(凋亡,信号)) eq \o(――→,\s\up15(),\s\do15(激活)) eq \x(\a\al(凋亡相,关基因)) eq \o(――→,\s\up15(),\s\do15(执行)) eq \x(\a\al(细胞,凋亡)) eq \o(――――→,\s\up15(②),\s\do15(吞噬细胞)) eq \x(\a\al(清除凋,亡细胞)) $$