細(xì)胞凋亡基因

細(xì)胞凋亡基因第1頁(yè)/共12頁(yè)細(xì)胞凋亡基因

第2頁(yè)/共12頁(yè)細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞有機(jī)體內(nèi)受復(fù)雜遺傳機(jī)制調(diào)控，維護(hù)機(jī)體正常生長(zhǎng)發(fā)育及維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的重要生理過(guò)程，是教學(xué)的重點(diǎn)，也是教學(xué)難點(diǎn)。蘇教版高中生物在必修1教科書(shū)第91頁(yè)作出“細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)由基因決定的細(xì)胞程序化或自行結(jié)束生命的過(guò)程”。這一概念精準(zhǔn)描述了基因在細(xì)胞凋亡中的控制作用。但教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)有些教師對(duì)這一重要概念的認(rèn)識(shí)還不夠清晰，例如，一道相關(guān)命題及其答案是“下列無(wú)基因表達(dá)過(guò)程發(fā)生的是（答案選D）：A、細(xì)胞增殖B、細(xì)胞分化C、細(xì)胞衰老D、細(xì)胞凋亡”。從該命題及其答案可看出未能真正理解細(xì)胞凋亡機(jī)理是一個(gè)由基因參與的復(fù)雜調(diào)控過(guò)程，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到細(xì)胞凋亡過(guò)程中必然發(fā)生一系列的基因表達(dá)。下面針對(duì)“細(xì)胞凋亡機(jī)制與相關(guān)基因”這一問(wèn)題與老師們共同探討。

第3頁(yè)/共12頁(yè)1、細(xì)胞凋亡的過(guò)程（大致可分為四個(gè)階段）：

（1）凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外的凋亡誘導(dǎo)因素（誘導(dǎo)性因素：激素，生長(zhǎng)因子、理化因素、免疫、微生物等）與被作用的細(xì)胞死亡受體結(jié)合后，細(xì)胞產(chǎn)生復(fù)雜的生化反應(yīng)，并形成與凋亡有關(guān)的啟動(dòng)信號(hào)（死亡信號(hào)）：Ca2+、cAMP、神經(jīng)酰胺。舉例：Ca2+

在細(xì)胞凋亡中充當(dāng)?shù)蛲鲂盘?hào)傳遞的角色。例如，人為提高B淋巴細(xì)胞內(nèi)Ca2+

的水平，可誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞的凋亡。鈣穩(wěn)態(tài)失衡引起凋亡的主要原因：

Ca2+促使核小體間酶切位點(diǎn)暴露、激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈，形成凋亡小體。

第4頁(yè)/共12頁(yè)死亡受體：到目前為止共發(fā)現(xiàn)8種死亡受體，其中TNF受體1和Fas被研究的最多，它們均通過(guò)其配體而被激活起作用。Fas和TNF-α可以活化死亡復(fù)合體，然后由死亡復(fù)合體激活一系列的上游細(xì)胞凋亡執(zhí)行者——凋亡蛋白酶，再由它激活下游的細(xì)胞凋亡執(zhí)行者——凋亡蛋白酶來(lái)執(zhí)行促使細(xì)胞凋亡的作用。

第5頁(yè)/共12頁(yè)（2）凋亡基因激活，表達(dá)相關(guān)酶類(lèi)和其他物質(zhì)調(diào)控的凋亡基因在接受死亡信號(hào)后，開(kāi)始按預(yù)定程序啟動(dòng)，并合成執(zhí)行凋亡所需的各種酶和相關(guān)物質(zhì)。目前在哺乳動(dòng)物中已鑒定出至少15種Bcl-2促進(jìn)和抑制細(xì)胞凋亡蛋白。它們可以分成兩大類(lèi)：促進(jìn)細(xì)胞凋亡的，如Bax、Bak、Bok

Bcl-xS、Bag、Bid、Hrk、BNIP3、BimL、EGL、Blk和Bad；抑制細(xì)胞凋亡的，如Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w、Mcl-1、Bfl-1、Brg-1、和A1。促進(jìn)和抑制細(xì)胞凋亡的Bcl-2家族成員能結(jié)伴形成同源或異源二聚體?？辜?xì)胞凋亡的Bcl-2家族成員可以與線粒體結(jié)合抑制其釋放細(xì)胞色素C，發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡的作用。研究表明當(dāng)Bcl-2/Bax>Bax/Bax時(shí)，細(xì)胞趨向于存活，當(dāng)Bcl-2/Bax〈Bax/Bax時(shí)，細(xì)胞趨向于凋亡。

第6頁(yè)/共12頁(yè)附：凋亡相關(guān)基因抑制凋亡基因：bcl-2促進(jìn)凋亡基因：fas，P53雙向調(diào)控基因：c-myc，bclx例如：促進(jìn)凋亡基因P53：在細(xì)胞分裂G1期發(fā)揮卡點(diǎn)功能→缺陷DNA→啟動(dòng)凋亡；抑制凋亡基因bcl-2抗凋亡機(jī)制是：①直接的抗氧化，②抑制線粒體釋放促凋亡的蛋白質(zhì)，③抑制促凋亡的Bax，Bak細(xì)胞毒作用，④抑制Cascades激活，⑤維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)，抑制Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶對(duì)降解DNA鏈的降解。

第7頁(yè)/共12頁(yè)（3）凋亡的執(zhí)行被激活的凋亡基因表達(dá)出的一組細(xì)胞凋亡執(zhí)行者——凋亡蛋白酶被激活（至少有13個(gè)成員）——使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)全面解體。例如，核酸內(nèi)切酶——執(zhí)行染色質(zhì)DNA切割，徹底破壞細(xì)胞的生物命令系統(tǒng)。

第8頁(yè)/共12頁(yè)第9頁(yè)/共12頁(yè)（4）出現(xiàn)細(xì)胞膜磷脂酰絲氨酸外翻（由細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向膜外側(cè)），膜反折包裹胞內(nèi)物（染色質(zhì)斷裂成片斷），形成凋亡小體被吞噬等。附：凋亡時(shí)細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變示意圖凋亡小體被鄰近的細(xì)胞或巨噬細(xì)胞識(shí)別吞食及消化。該過(guò)程一般較快，從凋亡開(kāi)始到凋亡小體形成不過(guò)幾分鐘的時(shí)間，整個(gè)凋亡過(guò)程大約持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。第10頁(yè)/共12頁(yè)凋亡小體被鄰近的細(xì)胞或巨噬細(xì)胞識(shí)別吞食及消化。該過(guò)程一般較快，從凋亡開(kāi)始到凋亡小體形成不過(guò)幾分鐘的時(shí)間，整個(gè)凋亡過(guò)程大約持續(xù)幾個(gè)小時(shí)。從細(xì)胞凋亡的過(guò)程