细胞衰老与凋亡-课件

第十章细胞衰老与凋亡

cellsenescenceandapoptosis1ppt课件organismproliferationdifferentiationapoptosisSignaltransductionchromosome（DNA与蛋白质的相互作用）aging2ppt课件第一节细胞衰老cellsenescence概念：指生物发育成熟后，正常环境下发生的细胞的生理功能和增殖能力的减弱，以及细胞形态结构发生改变并趋向于死亡的现象，又称老化。后果：机体衰老、老年病3ppt课件一、Hayflick界限(HayflickLimitation）●1961年，Hayflick利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现：胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。Hayflick等还发现，动物体细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关；细胞的分裂能力与个体的年龄有关，由于上述规律是Hayflick研究和发现的，故称为Hayflick界限。4ppt课件二倍体细胞的凋亡是由细胞本身决定的

◆决定细胞凋亡的因素在细胞内部，而不是外部的环境

◆是细胞核而不是细胞质决定了细胞凋亡5ppt课件细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数40-60202-4不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数6ppt课件细胞最高分裂次数龟90—125人40—60鸡15—35小鼠14—287ppt课件二、细胞衰老的特点（一）体内细胞的衰老特点

1.细胞周期变长，分裂能力降低原因：G1期的时间延长最明显

2.分裂次数有限8ppt课件（二）体外培养细胞的衰老特点1.接触抑制2.传代次数有限，增殖能力有限

1）培养危机期

2）Hayflick界限3.特例：永生化细胞无限传代，无接触抑制性多源于恶性肿瘤细胞9ppt课件三、细胞衰老的机制（一）基因转录或翻译差错代谢废物积累（二）活性氧基团（三）染色体端粒缩短（四）衰老基因与抗衰老基因10ppt课件成人早衰症

11ppt课件婴幼儿早衰症

12ppt课件13ppt课件三、细胞衰老的形态生化改变（一）形态结构改变（二）生化改变14ppt课件（一）形态结构改变细胞：体积减小，细胞皱缩细胞膜：流动性降低，细胞连接减少细胞核：核膜内陷，核内包含物形成染色质凝集、固缩细胞质：色素沉积,糖原减少,脂肪积聚,空泡形成线粒体数目减少、体积增大内质网数目减少高尔基体破碎溶酶体体积增大15ppt课件（一）细胞衰老的形态变化16ppt课件（二）生化改变DNA：复制、转录、修复能力降低，端粒DNA丢失，染色体缺失mRNA：合成能力降低，与核糖体结合能力降低蛋白质：合成速度降低，稳定性降低，功能降低酶：含量降低，活性降低脂类：脂质过氧化反应，引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联，膜的流动性降低17ppt课件四、细胞衰老引起器官老化及老年性疾病腺体萎缩，激素减少，内分泌功能不足免疫细胞减少、功能减弱，易患感染性疾病、肿瘤老年性疾病：高血压、糖尿病、老年性痴呆、帕金森病、骨质疏松、动脉粥样硬化等－－社会老龄化，老年病的防治工作重要性日益突出18ppt课件第二节细胞死亡细胞死亡（celldeath）：细胞衰老的结果，是细胞生命现象不可逆的停止及细胞生命的结束。鉴别细胞存活与死亡：中性红、台盼蓝等活体染色。中性红：活细胞被染色，死细胞不被染色台盼蓝：死细胞被染色，活细胞不被染色19ppt课件一、细胞凋亡的概念及其生物学意义

概念：细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，所以也常常被称为细胞编程死亡（programmedcelldeath,PCD）。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。

20ppt课件蝌蚪尾的退化

21ppt课件脊椎动物的神经系统的发育

22ppt课件小鼠趾间经特异性染色所观察到的凋亡形态A:

23ppt课件细胞凋亡的生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育过程及成体组织的正常进行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。例如：蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡，脊椎动物的神经系统的发育，发育过程中手和足的成形过程。。24ppt课件二、细胞凋亡的形态学和生化特征Q：细胞凋亡会有哪些改变/特征？（一）形态学改变（二）生化改变25ppt课件被动死亡--细胞坏死（cellnecrosis）

细胞受到环境因素的影响，导致细胞死亡的病理过程。主动死亡--程序性细胞死亡(PCD)，细胞凋亡(apoptosis)

为维持机体内环境的稳定，细胞发生的主动的、有基因控制的自我消亡过程。需要消耗能量26ppt课件27ppt课件28ppt课件图A：细胞坏死；图B,C：细胞凋亡29ppt课件（一）形态学改变30ppt课件（一）形态学改变1.细胞：细胞皱缩2.细胞膜：完整，微绒毛减少，细胞连接减少3.细胞核：染色质凝集，裂解4.细胞质：胞质浓缩，细胞器改变

5.凋亡小体(apoptoticbodies)

：凋亡细胞表面形成的一些突起，由完整细胞膜包裹，内含细胞器、染色质片段的结构。－－凋亡的主要形态结构之一31ppt课件凋亡、坏死比较细胞凋亡细胞坏死能量ATP不依赖ATP细胞形态皱缩肿胀细胞膜完整破裂细胞器形态完整肿胀破裂细胞核染色质凝集断裂固缩，核膜破裂凋亡小体有无DNA规律断裂，梯状条带随机降解分子机制多基因参与，有序调控无基因调控蛋白质合成有无代谢反应蛋白酶逐次参与无秩序反应周围组织炎性反应无有对机体的影响生长发育代谢需要有损伤破坏作用32ppt课件(二)细胞凋亡的生化特征细胞色素c诱导的凋亡细胞DNA电泳图1．细胞色素c诱导0h2．细胞色素c诱导1h3．细胞色素c诱导2h4．细胞色素c诱导3h5．细胞色素c诱导4h6．阴性对照7．Marker

33ppt课件

*34ppt课件（二）生化改变1.DNA片段化形成梯状条带核酸内切酶特异性切断核小体连接区DNA链2.RNA和蛋白质合成增加，消耗ATP

－－多基因调节、蛋白质表达3.钙离子浓度升高4.

多种蛋白酶参与5.

线粒体改变*35ppt课件(三)诱导、抑制细胞凋亡的因素诱导凋亡的因素：物理因子：射线（紫外线、γ射线等），较温和的温度刺激（如热激、冷激）化学及生物因子：DNA和蛋白质合成的抑制剂、肿瘤坏死因子TNF、活性氧基团和分子、细胞生长因子、激素

36ppt课件37ppt课件左，正常胸腺细胞；右，凋亡胸腺细胞

38ppt课件A.NormalcellB.ApoptosisC.Apoptoticbodies39ppt课件三、细胞凋亡的分子机制细胞凋亡相关基因（一）ced

家族（二）切冬酶基因家族（三）bcl-2基因家族（四）IAP(细胞凋亡抑制蛋白)家族--抑制凋亡（五）蛋白激酶C家族（六）原癌基因：ras，c-myc

等（七）抑癌基因--多促进凋亡（八）fas，fasL--触发细胞凋亡*40ppt课件三、细胞凋亡的分子机制线虫凋亡研究发现ced3、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哺乳类同源物是ICE，即

Caspase1。41ppt课件Caspase家族与凋亡Caspase属于半胱氨酸蛋白酶，相当于线虫中的ced-3。特点：Caspase蛋白酶的活性位点是半胱氨酸；裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键；因此称为cysteineaspartate-specificprotease，即caspase。42ppt课件ICE家族成员（切冬酶基因家族）*43ppt课件Caspase家族与凋亡Caspase活化Caspase自身一非活化的Procaspase存在，其激活依赖于其他的Caspase在他的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化。44ppt课件胞外信号分子诱导的细胞凋亡途径当细胞接受凋亡信号分子（TNF）后，凋亡细胞表面信号分子受体相互聚集并与细胞内的衔接蛋白结合。这些衔接蛋白又募集procaspase聚集在受体部procaspase相互活化并产生级联反应，使细胞凋亡。下游caspase活化后，作用于底物，裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体；裂解DNase结合蛋白，使DNase释放，降解DNA形成DNAladder；裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落，便于吞噬细胞识别并吞噬。45ppt课件Bcl-2家族、线粒体与细胞凋亡◆Bcl-2是一种原癌基因，是ced-9在哺乳类中的同源物，能抑制细胞凋亡；与线粒体及内质网膜相结合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一穿膜的结构域；Bcl-2家族成员的基因中，常常含有三个保守的Bcl-2同源区，即BH1，BH2和BH3，这三个区域是调节凋亡所必需的结构。

◆Bcl-2、线粒体与细胞凋亡

46ppt课件Bcl-2、线粒体与细胞凋亡◆当Caspase8活化后，它一方面作用于Procaspase3，另一方面使bcl-2裂解成2个片段，其中含BH3结构域的C-端片段被运送到线粒体，与Bcl-2/Bax的BH3结构域形成复合物，导致细胞色素C释放。CytC与胞质中Ced4同源物Apaf-1(凋亡蛋白酶活化因子apoptosisproteaseactivatingfactor)结合并活化Apaf-1，活化的Apaf-1再活化Procaspase9，最后引起细胞凋亡47ppt课件bcl-2基因家族bcl-2基因（长寿基因）：抑制凋亡bax，bad，bak：促进凋亡48ppt课件bcl-2基因家族*49pp