細(xì)胞衰老與凋亡-課件

第十章細(xì)胞衰老與凋亡

cellsenescenceandapoptosis1ppt課件organismproliferationdifferentiationapoptosisSignaltransductionchromosome（DNA與蛋白質(zhì)的相互作用）aging2ppt課件第一節(jié)細(xì)胞衰老cellsenescence概念：指生物發(fā)育成熟后，正常環(huán)境下發(fā)生的細(xì)胞的生理功能和增殖能力的減弱，以及細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變并趨向于死亡的現(xiàn)象，又稱老化。后果：機(jī)體衰老、老年病3ppt課件一、Hayflick界限(HayflickLimitation）●1961年，Hayflick利用來自胚胎和成體的成纖維細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)：胚胎的成纖維細(xì)胞分裂傳代50次后開始衰退和死亡，相反，來自成年組織的成纖維細(xì)胞只能培養(yǎng)15～30代就開始死亡。Hayflick等還發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物體細(xì)胞在體外可傳代的次數(shù)，與物種的壽命有關(guān)；細(xì)胞的分裂能力與個(gè)體的年齡有關(guān)，由于上述規(guī)律是Hayflick研究和發(fā)現(xiàn)的，故稱為Hayflick界限。4ppt課件二倍體細(xì)胞的凋亡是由細(xì)胞本身決定的

◆決定細(xì)胞凋亡的因素在細(xì)胞內(nèi)部，而不是外部的環(huán)境

◆是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)決定了細(xì)胞凋亡5ppt課件細(xì)胞來源人胚肺成纖維細(xì)胞中年人成纖維細(xì)胞老年人成纖維細(xì)胞可增殖代數(shù)40-60202-4不同年齡來源的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù)6ppt課件細(xì)胞最高分裂次數(shù)龜90—125人40—60雞15—35小鼠14—287ppt課件二、細(xì)胞衰老的特點(diǎn)（一）體內(nèi)細(xì)胞的衰老特點(diǎn)

1.細(xì)胞周期變長，分裂能力降低原因：G1期的時(shí)間延長最明顯

2.分裂次數(shù)有限8ppt課件（二）體外培養(yǎng)細(xì)胞的衰老特點(diǎn)1.接觸抑制2.傳代次數(shù)有限，增殖能力有限

1）培養(yǎng)危機(jī)期

2）Hayflick界限3.特例：永生化細(xì)胞無限傳代，無接觸抑制性多源于惡性腫瘤細(xì)胞9ppt課件三、細(xì)胞衰老的機(jī)制（一）基因轉(zhuǎn)錄或翻譯差錯(cuò)代謝廢物積累（二）活性氧基團(tuán)（三）染色體端?？s短（四）衰老基因與抗衰老基因10ppt課件成人早衰癥

11ppt課件嬰幼兒早衰癥

12ppt課件13ppt課件三、細(xì)胞衰老的形態(tài)生化改變（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)改變（二）生化改變14ppt課件（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)改變細(xì)胞：體積減小，細(xì)胞皺縮細(xì)胞膜：流動(dòng)性降低，細(xì)胞連接減少細(xì)胞核：核膜內(nèi)陷，核內(nèi)包含物形成染色質(zhì)凝集、固縮細(xì)胞質(zhì)：色素沉積,糖原減少,脂肪積聚,空泡形成線粒體數(shù)目減少、體積增大內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)目減少高爾基體破碎溶酶體體積增大15ppt課件（一）細(xì)胞衰老的形態(tài)變化16ppt課件（二）生化改變DNA：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、修復(fù)能力降低，端粒DNA丟失，染色體缺失mRNA：合成能力降低，與核糖體結(jié)合能力降低蛋白質(zhì)：合成速度降低，穩(wěn)定性降低，功能降低酶：含量降低，活性降低脂類：脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，引起膜脂之間或與脂蛋白之間交聯(lián)，膜的流動(dòng)性降低17ppt課件四、細(xì)胞衰老引起器官老化及老年性疾病腺體萎縮，激素減少，內(nèi)分泌功能不足免疫細(xì)胞減少、功能減弱，易患感染性疾病、腫瘤老年性疾?。焊哐獕?、糖尿病、老年性癡呆、帕金森病、骨質(zhì)疏松、動(dòng)脈粥樣硬化等－－社會(huì)老齡化，老年病的防治工作重要性日益突出18ppt課件第二節(jié)細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡（celldeath）：細(xì)胞衰老的結(jié)果，是細(xì)胞生命現(xiàn)象不可逆的停止及細(xì)胞生命的結(jié)束。鑒別細(xì)胞存活與死亡：中性紅、臺(tái)盼藍(lán)等活體染色。中性紅：活細(xì)胞被染色，死細(xì)胞不被染色臺(tái)盼藍(lán)：死細(xì)胞被染色，活細(xì)胞不被染色19ppt課件一、細(xì)胞凋亡的概念及其生物學(xué)意義

概念：細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的過程，所以也常常被稱為細(xì)胞編程死亡（programmedcelldeath,PCD）。凋亡細(xì)胞將被吞噬細(xì)胞吞噬。

20ppt課件蝌蚪尾的退化

21ppt課件脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育

22ppt課件小鼠趾間經(jīng)特異性染色所觀察到的凋亡形態(tài)A:

23ppt課件細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義：細(xì)胞凋亡對于多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育過程及成體組織的正常進(jìn)行，自穩(wěn)平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾方面都起著非常關(guān)鍵的作用。例如：蝌蚪尾的消失，骨髓和腸的細(xì)胞凋亡，脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，發(fā)育過程中手和足的成形過程。。24ppt課件二、細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)和生化特征Q：細(xì)胞凋亡會(huì)有哪些改變/特征？（一）形態(tài)學(xué)改變（二）生化改變25ppt課件被動(dòng)死亡--細(xì)胞壞死（cellnecrosis）

細(xì)胞受到環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致細(xì)胞死亡的病理過程。主動(dòng)死亡--程序性細(xì)胞死亡(PCD)，細(xì)胞凋亡(apoptosis)

為維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，細(xì)胞發(fā)生的主動(dòng)的、有基因控制的自我消亡過程。需要消耗能量26ppt課件27ppt課件28ppt課件圖A：細(xì)胞壞死；圖B,C：細(xì)胞凋亡29ppt課件（一）形態(tài)學(xué)改變30ppt課件（一）形態(tài)學(xué)改變1.細(xì)胞：細(xì)胞皺縮2.細(xì)胞膜：完整，微絨毛減少，細(xì)胞連接減少3.細(xì)胞核：染色質(zhì)凝集，裂解4.細(xì)胞質(zhì)：胞質(zhì)濃縮，細(xì)胞器改變

5.凋亡小體(apoptoticbodies)

：凋亡細(xì)胞表面形成的一些突起，由完整細(xì)胞膜包裹，內(nèi)含細(xì)胞器、染色質(zhì)片段的結(jié)構(gòu)。－－凋亡的主要形態(tài)結(jié)構(gòu)之一31ppt課件凋亡、壞死比較細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死能量ATP不依賴ATP細(xì)胞形態(tài)皺縮腫脹細(xì)胞膜完整破裂細(xì)胞器形態(tài)完整腫脹破裂細(xì)胞核染色質(zhì)凝集斷裂固縮，核膜破裂凋亡小體有無DNA規(guī)律斷裂，梯狀條帶隨機(jī)降解分子機(jī)制多基因參與，有序調(diào)控?zé)o基因調(diào)控蛋白質(zhì)合成有無代謝反應(yīng)蛋白酶逐次參與無秩序反應(yīng)周圍組織炎性反應(yīng)無有對機(jī)體的影響生長發(fā)育代謝需要有損傷破壞作用32ppt課件(二)細(xì)胞凋亡的生化特征細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖1．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)0h2．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)1h3．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)2h4．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)3h5．細(xì)胞色素c誘導(dǎo)4h6．陰性對照7．Marker

33ppt課件

*34ppt課件（二）生化改變1.DNA片段化形成梯狀條帶核酸內(nèi)切酶特異性切斷核小體連接區(qū)DNA鏈2.RNA和蛋白質(zhì)合成增加，消耗ATP

－－多基因調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)表達(dá)3.鈣離子濃度升高4.

多種蛋白酶參與5.

線粒體改變*35ppt課件(三)誘導(dǎo)、抑制細(xì)胞凋亡的因素誘導(dǎo)凋亡的因素：物理因子：射線（紫外線、γ射線等），較溫和的溫度刺激（如熱激、冷激）化學(xué)及生物因子：DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑、腫瘤壞死因子TNF、活性氧基團(tuán)和分子、細(xì)胞生長因子、激素

36ppt課件37ppt課件左，正常胸腺細(xì)胞；右，凋亡胸腺細(xì)胞

38ppt課件A.NormalcellB.ApoptosisC.Apoptoticbodies39ppt課件三、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制細(xì)胞凋亡相關(guān)基因（一）ced

家族（二）切冬酶基因家族（三）bcl-2基因家族（四）IAP(細(xì)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--多促進(jìn)凋亡（八）fas，fasL--觸發(fā)細(xì)胞凋亡*40ppt課件三、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制線蟲凋亡研究發(fā)現(xiàn)ced3、ced4基因促進(jìn)細(xì)胞凋亡，ced9基因阻止ced3、ced4的激活，抑制細(xì)胞凋亡。Ced3哺乳類同源物是ICE，即

Caspase1。41ppt課件Caspase家族與凋亡Caspase屬于半胱氨酸蛋白酶，相當(dāng)于線蟲中的ced-3。特點(diǎn)：Caspase蛋白酶的活性位點(diǎn)是半胱氨酸；裂解靶蛋白位點(diǎn)是天冬氨酸殘基后的肽鍵；因此稱為cysteineaspartate-specificprotease，即caspase。42ppt課件ICE家族成員（切冬酶基因家族）*43ppt課件Caspase家族與凋亡Caspase活化Caspase自身一非活化的Procaspase存在，其激活依賴于其他的Caspase在他的天冬氨酸位點(diǎn)裂解活化或自身活化。44ppt課件胞外信號(hào)分子誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑當(dāng)細(xì)胞接受凋亡信號(hào)分子（TNF）后，凋亡細(xì)胞表面信號(hào)分子受體相互聚集并與細(xì)胞內(nèi)的銜接蛋白結(jié)合。這些銜接蛋白又募集procaspase聚集在受體部procaspase相互活化并產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，使細(xì)胞凋亡。下游caspase活化后，作用于底物，裂解核纖層蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞核形成凋亡小體；裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNAladder；裂解參與細(xì)胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細(xì)胞皺縮、脫落，便于吞噬細(xì)胞識(shí)別并吞噬。45ppt課件Bcl-2家族、線粒體與細(xì)胞凋亡◆Bcl-2是一種原癌基因，是ced-9在哺乳類中的同源物，能抑制細(xì)胞凋亡；與線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相結(jié)合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一穿膜的結(jié)構(gòu)域；Bcl-2家族成員的基因中，常常含有三個(gè)保守的Bcl-2同源區(qū)，即BH1，BH2和BH3，這三個(gè)區(qū)域是調(diào)節(jié)凋亡所必需的結(jié)構(gòu)。

◆Bcl-2、線粒體與細(xì)胞凋亡

46ppt課件Bcl-2、線粒體與細(xì)胞凋亡◆當(dāng)Caspase8活化后，它一方面作用于Procaspase3，另一方面使bcl-2裂解成2個(gè)片段，其中含BH3結(jié)構(gòu)域的C-端片段被運(yùn)送到線粒體，與Bcl-2/Bax的BH3結(jié)構(gòu)域形成復(fù)合物，導(dǎo)致細(xì)胞色素C釋放。CytC與胞質(zhì)中Ced4同源物Apaf-1(凋亡蛋白酶活化因子apoptosisproteaseactivatingfactor)結(jié)合并活化Apaf-1，活化的Apaf-1再活化Procaspase9，最后引起細(xì)胞凋亡47ppt課件bcl-2基因家族bcl-2基因（長壽基因）：抑制凋亡bax，bad，bak：促進(jìn)凋亡48ppt課件bcl-2基因家族*49pp