细胞的衰老和死亡

如同社会一样，人体也是个动态系统，不断在新陈代谢的过程中寻找平衡，有时，也会出现细胞自杀或被谋杀的事情，无论你情愿与否„„

细胞的诞生、衰老、死亡是一个必然的过程。英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤，是引起机体衰老的根本原因，也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子，它们在机体内漫游，损伤任何于其接触的细胞和组织，直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC（原花青素）之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织，干扰重要的生理过程，引起细胞的DNA突变。 此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少。例如神经元细胞数量的明显减少，是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递，导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累，造成了器官组织细胞的老化与死亡。

生物膜上的不饱和脂肪酸极易受自由基的侵袭发生过氧化反应，氧化作用对衰老有重要的影响，自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程。

自由基作用于免疫系统，或作用于淋巴细胞使其受损，引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱，并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。

所谓自身免疫性疾病，就是免疫系统不仅攻击病原体和异常细胞，同时也侵犯了自身正常的健康组织，将自身组织当作外来异物来攻击。如弥散性硬皮病、系统性硬结、溃疡性结肠炎、成胶质病变和Crohnn氏病(局部性回肠炎)之类的自身免疫性疾病，往往伴有较多的染色体断裂。研究表明，自身免疫病的病变过程与自由 基有很大的关系。

很少有人会拿死亡来开玩笑。然而，美国电影《巨蟒与圣杯》却这么做了。影片中，一名殡葬工人驾着已装满尸体的马车，走过一个瘟疫肆虐的中世纪村庄，一路大声吆喝：“家里有死人的，快把尸体带出来！”闻声，一个农人扛着一个老人，向殡葬工招手示意。可是，这显然不是一具尸体，老人还在挣扎，不愿意上马车。殡葬工起初拒绝将这位老人带走，但农人执意要把老人抬到马车上：“虽然他还没死，但他很快就会死掉！要是再把他留在家里，我们也要玩完！”老人有气无力地辩解：“我明天就会好起来的。”但农人已很不耐烦，于是狠狠地敲了一下老人的头部，然后把他扔上了马车。

关于细胞衰老原因的假说

以往人们对衰老的研究主要局限于生理学范畴，如观察到衰老时心脏搏出量减少，神经传导速率减缓，等等。近十余年来，随着细胞生物学和分子生物学的飞速发展，人们开始从分子层次探讨衰老的原因和本质。虽然衰老机制的研究是当今生命科学研究的一个热点领域，也取得了不少进展，但是由于衰老的原因非常复杂，许多研究至今还是停留在假说阶段。

遗传决定学说 认为衰老是遗传上的程序化过程，其推动力和决定因素是基因组。控制生长发育和衰老的基因都在特定时期有序地开启或关闭。控制机体衰老的基因或许就是“衰老基因”。长寿者、早老症患者往往具有明显的家族性，后者已被证实是染色体隐性遗传病。这些都促使人们推测，衰老在一定程度上是由遗传决定的。

氧化损伤学说 早在20世纪50年代，就有科学家提出衰老的自由基理论，以后该理论又不断发展。自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物体内，种类多，数量大，是活性极高的过渡态中间产物。自由基的化学性质活泼，可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂质等大分子物质，造成氧化性损伤，结果导致DNA断裂、交联、碱基羟基化，蛋白质变性失活，膜脂中不饱和脂肪酸氧化而流动性降低。正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统，前者如超氧化物歧化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT），谷胱甘肽过氧化物酶；非酶系统有维生素E，醌类物质等。实验证明，SOD与CAT的活性升高能延缓机体的衰老。研究人员将SOD与CAT基因导入果蝇，转基因果蝇中酶活性显著升高，平均年龄和最高寿限有所延长。但也有研究对SOD等抗氧化因子对衰老的影响提出质疑。例如，有学者将小鼠的谷胱甘肽过氧化物酶基因及SOD1、SOD2、SOD3基因中的一种剔除，结果并未引起衰老的加速。而且，人们在线虫中已发现至少两个与寿命延长相关的基因，它们都与抗氧化作用无关。

端粒钟学说 端粒是染色体末端的一种特殊结构，其DNA由简单的重复序列组成。在细胞分裂过程中，端粒由于不能为DNA聚合酶完全复制而逐渐变短。1990年，科学家测定了不同年龄段人成纤维细胞染色体的端粒长度，结果发现端粒长度随年龄增长而下降；在体外培养的成纤维细胞中，端粒长度也随分裂次数的增加而下降。在这些研究基础上，科学家提出了端粒钟学说，认为端粒随着细胞的分裂不断缩短，当端粒长度缩短到一定阈值时，细胞就进入衰老过程。后来其他科学家又提出了更令人信服的证据。此外，对提前衰老的克隆羊多莉的研究发现，它的细胞中端粒的长度比同龄羊短20%。这些研究表明，端粒长度的确与衰老有着密切的关系。然而一些研究并不支持这一学说，例如，有研究发现某些小鼠终生保持较长的端粒，但并未因此获得较长的寿命。

第3节 细胞的衰老和死亡

一、细胞衰老的特征

1．衰老细胞的代谢的变化

2．衰老细胞的细胞核的变化

轻巧记忆 细胞衰老特征记忆口诀

一大：细胞核体积变大，染色质收缩，染色加深。

一小：细胞内水分减少，细胞萎缩变小。

一多：细胞内色素逐渐积累增多。

三低：细胞膜的物质运输功能降低，酶的活性降低，代谢速率降低。

(1)衰老细胞内染色质收缩影响DNA复制( )

(2)细胞衰老时，所有酶的活性都降低( )

(3)细胞衰老过程中，酶活性降低，细胞核体积减小( )

(4)衰老细胞的体积减小，物质运输功能增强( )

答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×

二、细胞衰老的原因及细胞衰老与个体衰老的关系

1．细胞衰老的原因

(1)自由基学说

①自由基本质：异常活泼的带电分子或基团。

②自由基来源 氧化反应中产生辐射以及有害物质入侵

③作用机理攻击磷脂分子，损伤生物膜攻击DNA，可能引起基因突变攻击蛋白质，使蛋白质活性下降攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子

(2)端粒学说

①端粒本质：DNA—蛋白质复合体。

②端粒位置：染色体两端。

③作用机理：端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤。

2．细胞衰老与个体衰老的关系

(1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。

(2)多细胞生物

①细胞的衰老和死亡不等于个体的衰老和死亡。

②两者之间的联系：个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。

3．年龄因素与细胞衰老的关系

(1)实验 将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核 融合，结果细胞不分裂将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核 融合，结果细胞分裂旺盛

该实验说明细胞核可以影响细胞的分裂。 (2)细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。

第十六章 细胞死亡与细胞衰老

一、填空题

1.动物细胞的程序性细胞死亡主要包括以下三种方式：_______、______、__________。

2.动物细胞凋亡的过程，在形态上可分为3个阶段：①________, ②.______, ③___________。

3.细胞凋亡具有明显的形态学和生理生化特征。到目前为止，______仍然是鉴定细胞凋亡最可靠的方法。

4.诱导细胞凋亡的因子大致可分为两大类：_________,___________。

5.细胞凋亡的过程可分为________期和___________期。

6.生理状态下，细胞自噬主要发生在个体遭遇________的时候以及胚胎发育期间。

7.细胞衰老一般的含义是________,指体外培养的正常细胞经过有限次数的分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象。

二、名词解释

1.程序性细胞死亡

2.细胞自噬

三、选择题

1.下列因素中，除哪一因素外均可诱导细胞凋亡？

A 超氧自由基B 紫外线 C 细胞毒素D 烧伤

2.

四、专业英语运用

（1）请写出下面的英文或者英文简写对应的细胞生物学中文词汇。

1.PCD 2.Caspase 3. cell ageing

五、判断题

1.极端的物理、化学因素会导致细胞坏死。

2.坏死细胞的质膜通透性高，细胞器变形或肿大，细胞破裂，引起周围组织的炎症反应。 3.凋亡细胞的质膜不膨胀、破裂，成膜性小泡被吞噬细胞吞噬。

4. 凋亡细胞的质膜通透性提高，细胞核内染色质固缩，细胞器变形或肿大，细胞破裂。

5．所谓Htayflick界限是指细胞分化的极限。

6．细胞程序性死亡是正常的生理过程，但某些细胞在病理条件下也可能发生程序性死亡，如某些病毒感染的细胞。 ( )

7．衰老过程中，细胞所有的蛋白质合成速度都下降。 ( )

8．内质网和线粒体的数量随年龄增大而减小，但线粒体的体积则随年龄的增大而增大。