细胞衰老与细胞死亡.pptx
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1、医学细胞生物学第十五章第十五章 细胞衰老与细胞死亡细胞衰老与细胞死亡医学细胞生物学第一节第一节 细胞衰老细胞衰老一、细胞衰老的概念一、细胞衰老的概念细胞在正常条件下发生的细胞的生理功能衰退细胞在正常条件下发生的细胞的生理功能衰退和增殖能力减弱,以及细胞形态发生改变并趋和增殖能力减弱,以及细胞形态发生改变并趋向死亡的现象向死亡的现象1.细胞衰老与机体衰老既有区别又有联系细胞衰老与机体衰老既有区别又有联系2.机体内各类细胞的寿命不同机体内各类细胞的寿命不同3.细胞在体外培养下的寿命细胞在体外培养下的寿命Hayflick界限界限:体外培养的细胞具有增殖分裂的极限,动物体外培养的细胞具有增殖分裂的极限
2、,动物细胞在体外可传代次数与物种的寿命有关,细胞的分裂能细胞在体外可传代次数与物种的寿命有关,细胞的分裂能力与个体年龄相关力与个体年龄相关医学细胞生物学第一节第一节 细胞衰老细胞衰老群体倍增群体倍增(PDs)20次后的年轻细胞次后的年轻细胞群体倍增群体倍增(PDs)50次后的较老细胞次后的较老细胞医学细胞生物学第一节第一节 细胞衰老细胞衰老二、细胞衰老的表现二、细胞衰老的表现1.形态学改变:形态学改变:细胞胞组分分形形态变化化核核增大、染色深、核内有包含物增大、染色深、核内有包含物染色染色质凝聚、固凝聚、固缩、碎裂、溶解、碎裂、溶解质膜膜粘度增加,流粘度增加,流动性降低性降低细胞胞质色素聚集、
3、空泡形成色素聚集、空泡形成线粒体粒体数目减少、体数目减少、体积增大、增大、mtDNA突突变或或丢失失高高尔基体基体碎裂碎裂尼氏体尼氏体消失消失包含物包含物糖原减少、脂肪聚集(脂褐素沉糖原减少、脂肪聚集(脂褐素沉积)核膜核膜内陷内陷医学细胞生物学第一节第一节 细胞衰老细胞衰老2.细胞衰老过程中有生物大分子的改变:细胞衰老过程中有生物大分子的改变:大分子大分子改改变DNA复制复制转录受抑制,个受抑制,个别基因异常激活。端粒基因异常激活。端粒丢失。失。氧化、断裂、缺失、交氧化、断裂、缺失、交联,甲基化水平降,甲基化水平降级,mtDNA丢失失RNAmRNA和和tRNA含量降低含量降低蛋白蛋白质含量下降
4、,含量下降,发生多种修生多种修饰,导致致稳定性、抗原性和定性、抗原性和可降解性下降。自由基使蛋白可降解性下降。自由基使蛋白肽键断裂,交断裂,交联变性。性。酶分子分子活性中心被氧化,金属离子活性中心被氧化,金属离子丢失。二失。二级结构、溶解构、溶解度和等度和等电点点变化。失活。化。失活。脂脂类不不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或脂蛋白之或脂蛋白之间交交联,膜流,膜流动性降低。胞性降低。胞质内脂褐素沉内脂褐素沉积。医学细胞生物学第一节第一节 细胞衰老细胞衰老三、细胞衰老的学说与机制三、细胞衰老的学说与机制1.遗传决定学说遗传决定学说衰老是遗传上的程序化过程,由基因组上控制
5、生长发育和衰老的基因衰老是遗传上的程序化过程,由基因组上控制生长发育和衰老的基因在特定时期内有序开启和关闭造成。在特定时期内有序开启和关闭造成。2.自由基学说自由基学说自由基:原子核外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团。这是自由基:原子核外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团。这是一类高度活化的分子,可以与细胞内生物大分子发生反应,造成细胞一类高度活化的分子,可以与细胞内生物大分子发生反应,造成细胞组分损伤。组分损伤。3.端粒钟学说端粒钟学说端粒:染色体末端的一种简单串联重复序列。分裂过程中,端粒逐渐端粒:染色体末端的一种简单串联重复序列。分裂过程中,端粒逐渐变短,端粒酶则可以合成端粒序
6、列。端粒长短、端粒酶活性与细胞寿变短,端粒酶则可以合成端粒序列。端粒长短、端粒酶活性与细胞寿命具有一定相关性。命具有一定相关性。医学细胞生物学第一节第一节 细胞衰老细胞衰老4.细胞代谢废物累积可引起细胞衰老细胞代谢废物累积可引起细胞衰老细胞代谢产物无法及时排出胞外,也无法降解与消化,在胞内堆积,细胞代谢产物无法及时排出胞外,也无法降解与消化,在胞内堆积,影响正常生理功能。如影响正常生理功能。如脂褐质脂褐质和和b b淀粉样蛋白堆积。淀粉样蛋白堆积。5.基因转录或翻译差错导致细胞衰老基因转录或翻译差错导致细胞衰老核酸蛋白质分子合成发生差错并与日俱增,恶性循环,最终导致细胞核酸蛋白质分子合成发生差错
7、并与日俱增,恶性循环,最终导致细胞功能降低,衰老死亡。功能降低,衰老死亡。6.其他学说其他学说神经免疫网络论、钙调蛋白学说、微量元素学说等等神经免疫网络论、钙调蛋白学说、微量元素学说等等医学细胞生物学第二节第二节 细胞死亡细胞死亡细胞坏死:外来因子作用下,细胞生命活细胞坏死:外来因子作用下,细胞生命活动被强行终止所致的病理性、被动性的死动被强行终止所致的病理性、被动性的死亡过程,发生在病理情况下。亡过程,发生在病理情况下。细胞凋亡:细胞凋亡:在特定信号诱导下,细胞内的在特定信号诱导下,细胞内的死亡级联反应被触发所致的生理性或病理死亡级联反应被触发所致的生理性或病理性、主动性的死亡过程。病理和生
8、理情况性、主动性的死亡过程。病理和生理情况下都可发生。下都可发生。医学细胞生物学第二节第二节 细胞死亡细胞死亡一、细胞死亡的原因一、细胞死亡的原因多种超过细胞可承受的强度或阈值的环境因子或机体的病理状态。多种超过细胞可承受的强度或阈值的环境因子或机体的病理状态。二、细胞死亡的特征和形式二、细胞死亡的特征和形式三、细胞自噬及意义三、细胞自噬及意义降解细胞内的长寿命蛋白质和细胞器,产生氨基酸以维持细胞在缺乏营降解细胞内的长寿命蛋白质和细胞器,产生氨基酸以维持细胞在缺乏营养时的生存。通过产生自噬泡并与溶酶体结合而进行。养时的生存。通过产生自噬泡并与溶酶体结合而进行。与生物体的发育、分化及对环境应激的
9、应答方面较为关键,也参与了免与生物体的发育、分化及对环境应激的应答方面较为关键,也参与了免疫应答过程。疫应答过程。细胞器胞器形形态变化化细胞器胞器形形态变化化核核核膜破裂,核膜破裂,DNA、蛋白、蛋白质等外泄等外泄微微绒毛毛减少消失减少消失核仁核仁溶解消失溶解消失内内质网网肿胀线粒体粒体肿胀、嵴断裂或消失断裂或消失细胞体胞体积变小或小或变大大医学细胞生物学第二节第二节 细胞死亡细胞死亡2002年度诺贝尔生理学或医学奖授予了:年度诺贝尔生理学或医学奖授予了:布伦纳(布伦纳(S.Brenner)苏尔斯顿(苏尔斯顿(J.E.Sulston)霍维茨(霍维茨(H.R.Horvitz),),他们在发育和程
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