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细胞生物学教程 第十五章 细胞分化与凋亡

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(完整版)细胞生物学第十三至十七章作业答案

(完整版)细胞生物学第十三至十七章作业答案

第十三章细胞增殖及其调控1 什么是细胞周期？简述细胞周期各时相及其主要事件。

答：细胞周期: 是指连续分裂的细胞从一次有丝分裂结束后开始生长到下次有丝分裂终止所经历的全过程。

细胞周期各时相的生化事件：①G1期：DNA合成启动相关，开始合成细胞生长所需要的多种蛋白质、RNA、碳水化合物、脂等，但不合成DNA；②S期: 开始合成DNA和组蛋白；在真核细胞中新和成的DNA立即与组蛋白结合，组成核小体串珠结构；③G2期:主要大量合成ATP、RNA和蛋白质，包括微管蛋白和成熟促进因子等；④M期: 为细胞分裂期，一般包括前期，中期，后期，末期4个时期。

2 细胞通过什么机制将染色体排列到赤道板上？有何生物学意义？答：细胞将染色体排列到赤道板上的机制可以归纳为牵拉假说和外推假说。

①牵拉假说：染色体向赤道面方向运动，是由于动粒微管牵拉的结果。

动力微管越长，拉力越大，当来自两级的动粒微管拉力相等时，即着丝粒微管形成的张力处于动态平衡时，染色体即被稳定在赤道面上；②外推假说：染色体向赤道方向移动，是由于星体的排斥力将染色体外推的结果。

染色体距离中心体越近，星体对染色体的外推力越强，当来自两极的推力达到平衡时，推力驱动染色体移到并稳定在赤道板上。

染色体排列到赤道板上具有重要的生物学意义，染色体排列到赤道板后，Mad2和Bub1消失，才能启动细胞分裂后期，并为染色体成功分开并且平均分配向两极移动做准备。

3 细胞周期有哪些主要检验点？各起何作用？答：细胞周期有以下主要检验点：①G1/S期检验点：检验DNA是否损伤、能否启动DNA的复制，作用是仿制DNA损伤或是突变的细胞进入S期；②S期检验点：检验DNA复制是否完毕，DNA复制完毕才能进入G2期；③G2/M期检验点：DNA是否损伤、能否开始分裂、细胞是否长到合适大小、环境是否利于细胞分裂，作用是使得细胞有充足的时间将损伤的DNA得以修复；④中-后期检验点：纺锤体组装的检验，作用是抑制着丝点没有正确连接到纺锤体上的染色体，确保纺锤体正确组装。

细胞生物学-翟中和-第三版-第十五章

细胞生物学-翟中和-第三版-第十五章

半桥粒处的α6β4整合素
细胞外基质指细胞质膜外表面覆盖的一层粘多糖 物质，实际指细胞表面与质膜中的蛋白或脂类 分子共价结合的寡糖链。
不仅对膜蛋白起保护作用,而且在细胞识别中 起重要作用。
第三节 细胞外基质 结构：
指分布于细胞外空间, 由细胞分泌的蛋白和 多糖所构成的网络结构。
主要功能： 构成支持细胞的框架，负责组织的构建； 胞外基质三维结构及成份的变化,改变细 胞微环境从而对细胞形态、生长、分裂、 分化和凋亡起重要的调控作用。 胞外基质的信号功能
三、通讯连接 间隙连接：分布广泛，几乎所有的动物 组织中都 存在间隙连接。 化学突触：存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式, 它通过释放神经递质来传导神经冲动。 胞间连丝：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连 接,完成细胞间的通讯联络。
（一）间隙连接 1、结构与成分
间隙连接处相邻细胞质膜间的间隙为2～3nm 。 连接子(connexon) 是间隙连接的基本单位。
四、整联蛋白（integrin）：
大多为亲异性细胞粘附分子，其作用依赖于Ca2＋。 介导细胞与细胞间的相互作用及细胞与细胞外基质 间的相互作用。
由α （120~185kD）和β（90~110kD）两个亚单 位形成的异二聚体。迄今已发现16种α亚单位和9种 β亚单位。它们按不同的组合构成20余种整合素。
（二）胞间连丝
高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接,完成细胞 间的通讯联络。
胞间连丝结构相邻细胞质膜共同构成的直径2040nm的管状结构
胞间连丝的功能 实现细胞间由信号介导的物质有择性的转运； 实现细胞间的电传导； 在发育过程中，胞间连丝结构的改变可以调节 植物细胞间的物质运输。
胞间连丝结构 模型
（三）化学突触是存在 于可兴奋细胞间的一种 连接方式，其作用是通 过释放神经递质来传导 兴奋。由突触前膜、突 触后膜、 和突触间隙三 部分组成。

细胞生物学15章、17章名词解释重点

细胞生物学15章、17章名词解释重点

第十五章细胞分化（cell differentiation）：由单个受精卵产生的细胞，在形态结构、生化组成和功能等方面均有明显的差异，形成这种稳定性差异的过程称为细胞分化。

全能细胞(totipotent cell)：在一定条件下，能够分化发育成为完整个体的细胞，如哺乳动物桑葚胚的8细胞期之前的细胞。

多能细胞（pluripotent cell）：在胚胎发育的三胚层形成后，细胞的分化潜能受到限制，仅能向本胚层组织和器官方向分化发育的细胞。

单能细胞：经过器官发生，各种组织细胞的命运最终确定。

细胞决定(cell determination)：在个体发育过程中，细胞在发生可识别的分化特征之前就已经确定了未来的发育命运，只能向特定方向分化的状态。

全能性细胞核（totipotent nucleus）：终末分化细胞的细胞核仍然具有全能性，谓之全能性细胞核。

去分化(dedifferentiation)：一般情况下，细胞分化过程是不可逆的。

然而在某些条件下，分化了的细胞也不稳定，其基因活动模式也可发生可逆性的变化，而又回到未分化状态，这一变化过程称为去分化。

转分化（transdifferentiation）：在高度分化的动物细胞中还可见到另一种现象，即从一种分化状态转变为另一种分化状态，这种情况称为。

细胞重编程(Reprogramming Cells)：指的是成熟终末分化细胞逆转为多能甚至全能干细胞状态的过程。

奢侈基因（luxury gene）：与各种分化细胞的特殊性状有直接关系，红细胞——血红蛋白，肌细胞——肌球蛋白/肌动蛋白管家基因（house keeping gene ）：维护细胞最低限度功能所不可缺少的基因，膜蛋白，组蛋白，细胞骨架，蛋白同源异形框基因（homeobox gene）：位于一个大约350kb的基因簇上，能将身体的一部分转化成另一部分，含同源异形框结构的基因。

其特点是基因中存在共同的180bp的DNA片段，编码高度同源的60个氨基酸。

医学细胞生物学-15 细胞衰老与细胞死亡-2017(1)

医学细胞生物学-15 细胞衰老与细胞死亡-2017(1)

第十六章细胞衰老与细胞死亡第一节细胞衰老第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡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60-80 40 30不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数细胞来源龟鸡小鼠可增殖代数90-120 15-35 14-28不同物种来源的成纤维细胞的增殖代数植物细胞未发现有最高分裂次数。

第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡目前人们根据端粒与端粒酶在细胞衰老上的研究成果，将细胞衰老区分为两大类：与端粒、端粒酶直接相关的复制性衰老；氧化应激诱导的非端粒依赖性衰老，也被称为早熟性衰老（premature senescence）。

第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第二节 细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第三节细胞凋亡第十六章细胞衰老与细胞死亡细胞凋亡信号途径LigandPlasma MembraneNucleusAPOPTOSISEffector CaspasesDeath receptor AdapterInitiator Caspase-8BidCa ++Cyto cInitiator caspase-9Apaf-1AIFEndo GCa ++IP3RAPOPTOSISER Stress(misfolded proteins)UV, radiation, chemo,hypoxiaInitiator Caspase-12APOPTOSISTRAF2Procaspase-12Bcl-2/ Bcl-x L Effector CaspasesINTRINSIC PATHWA YEXTRINSIC PATHWA YBcl-2/ Bcl-x LDeath domainMitochondriaEndoplasmic reticulum第十六章 细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡第十六章细胞衰老与细胞死亡凋亡小体的形成有三种方式：发芽脱落机制；分隔机制；自噬体形成机制。

细胞生物学 第十五章细胞衰老与细胞程序性死亡-1

细胞生物学 第十五章细胞衰老与细胞程序性死亡-1

一、细胞衰老的概念
• 细胞是否具有无限增殖能 力的问题经历了曲折的认 识过程：细胞分裂能力有 限→体外培养细胞永生不 死→正常细胞只能进行有 限次数的分裂。
• Hayflick界限（Hayflick limit）：细胞的增殖能力 是有限的，有一定的界限。
§1 细胞衰老
二、细胞复制衰老的特征 • 形态特征：衰老细胞变得大而扁平• 个体衰老（aging）：指随 着年龄的增加，机体功能 呈现退行性变化的现象。
• 个体衰老伴随着：生殖能 力的下降，死亡率的上升， 以及对一系列疾病（如癌 症、糖尿病、心血管疾病、 神经退行性疾病等）易感 性的增加。
四、细胞衰老与个体衰老
• 个体衰老的机制：非常复杂， 涉及分子、细胞、组织、器 官各个层面。
胞进行选择性地消除。结果既形成了识别外来抗 原的免疫活性细胞，又产生了对自身抗原的免疫 耐受。 s T淋巴细胞凋亡的异常会导致自身免疫性疾病。
一、多种形式的细胞死亡及其生物学意义
（2）维持生物体的自稳态 • 在生物的生长发育过程中，通过细胞增殖增加
细胞数量，而通过细胞凋亡减少细胞数量，从 而维持机体组织中适宜的细胞数量，维持一个 动态平衡阶段。 （3）生理保护，肿瘤监控 • 通过细胞凋亡来清除机体内受损或危险的细胞， 遏制细胞的癌变。
• 因此，随着细胞的每次分裂， 端粒不断缩短；当端粒长度 缩短达到一定阈值时，细胞 就进入衰老。——端粒缩短 学说。
三、细胞复制衰老的机制
• 端粒缩短引发细胞复制衰老 的机制：
s 缩短的端粒被识别为DNA损 伤，p53被激活，继而诱导细 胞周期抑制蛋白p21的表达。
s p21抑制CDK的活化，使得 Rb不能被磷酸化从而不能与 转录因子E2F分离，E2F处于 持续失活状态，不能进行 G1→S期许多关键因子的转 录，细胞不能从G1期进入S 期，细胞分裂停滞，最终引 发细胞衰老。

南开大学细胞生物学课件15第15章 细胞连接 6-22 puyue

南开大学细胞生物学课件15第15章 细胞连接 6-22 puyue

选择素的三个结构域，通过凝集素结构 强地结合在一起，并从
域而识别细胞外表的糖蛋白及糖脂分子 相邻的内皮细胞进入组
上的糖配体。
织。
（三）免疫球蛋白超家族
某些成员属于CAM。作用不依赖Ca2+ 。 有的介导同亲性粘合，如各种神经粘附分子； 有的介导异亲性粘合，如细胞间粘附分子及 脉管细胞黏附分子，它们的配体分子为整合 素。
‘’
皮肤、肌肉、结缔组织，
常与I型胶原共分布
Ⅳ [a1(IV)]2[a2(IV)] 390nm 网状 C端球型 不形成纤维束 基膜
V [a1(V)]2[a2(V)] 390nm 细纤维 N端球状 大多间隙组织与I型胶原
[a3(V)]3
共分布
VI [a1(VI)][a2(VI)][a3(VI)]150nm 微纤维 N,C端球状， 大多间隙组织与I型
胶原的组装
细胞内发生的事件
通过分子内 交联
分泌到细胞外发生的事件 分子间交联
三链 装配
前胶原 肽酶
装配
装配
前体肽链 三股螺旋前胶原 胶原
胶原原纤维
胶原纤维
分子内交联
分子间交联
由前体肽转配成前胶原时，是通过分子内的交联完成的。而由 胶原装配成胶原原纤维那么是通过分子间交联。分子内交联是 指前胶原的三条链之间的赖氨酸残基的交联，分子间的交联是 指不同前胶原间的赖氨酸交联。分子间的交联使得在胶原的尾 部有一个小的间隙别离。平行排列的分子通过前胶原分子N端 与相邻原胶原分子C端的赖氨酸或羟赖氨酸间形成共价键加以 稳定。
M-钙粘素 R-粘素 Ksp-钙粘素 OB-钙粘素 VB-钙粘素 桥粒芯蛋白 桥粒芯胶黏蛋 白
哺乳动物细胞外表的主要钙粘素分子
主要分布组织 着床前的胚胎、上皮细胞（在带状粘合处特别集中） 胎盘滋养层细胞、心、肺、小肠 胚胎中胚层、神经外胚层、神经系统（脑、神经节）、 心、肺 成肌细胞、骨骼肌细胞 视网膜神经细胞、神经胶质细胞 肾 成骨细胞 脉管内皮细胞 桥粒 桥粒

第十五章细胞衰老与细胞死亡

细胞组分 核 染色质 质膜 细胞质 线粒体 高尔基体 尼氏体 包含物 核膜 形态变化 增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加，流动性降低 色素聚集、空泡形成 数目减少、体积增大、mtDNA突变或丢失 碎裂 消失 糖原减少、脂肪聚集（脂褐素沉积） 内陷
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 他们在发育和程序性细胞死亡方面做出了 开创性的工作
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• 一、细胞凋亡的概念与特征
凋亡 起因 范围 细胞膜 细胞核 生理或病理性 单个散在细胞 保持完整，一直到形成凋亡小体 固缩，DNA片段化 坏死 病理性变化或剧烈损伤 大片组织或成群细胞 破损 弥漫性降解
染色质
线粒体 细胞体积
• 3.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 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。
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 4.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， 影响正常生理功能。如脂褐质和b淀粉样蛋白堆积。
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• • • • 三、细胞凋亡的分子机制 （一）细胞凋亡受多种基因调控 1.ced基因家族 ced-3,-4：激活线虫细胞凋亡所必须，ced-3 在人类细胞中对应caspase家族蛋白，ced-4 对应人类Apaf-1 • ced-9：抑制线虫细胞凋亡，对应人类细胞 中的bcl-2
医学细胞生物学
第十五章 细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 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 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 • 1.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 • 3.细胞在体外培养下的寿命

细胞生物学_15程序性细胞死亡与细胞衰老


增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加、流动性降低 色素积聚、空泡形成 数目减少、体积增大 碎裂 消失 糖原减少、脂肪积聚 内陷
衰老细胞与“青年期”细胞的比 较
生长旺盛细胞富有 微绒毛
衰老细胞缺乏微绒毛， 体积缩小，呈园球形。
㈡分子水平的变化
⒈DNA：复制与转录受到抑制，但也有个别基因会异常 激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、 断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 ⒉RNA：mRNA和tRNA含量降低。 ⒊蛋白质：含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲 酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性， 可消化性下降，自由基使蛋白质肽断裂，交联而变性。氨 基酸由左旋变为右旋。 ⒋酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、 Fe2+等丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改 变，总的效应是酶失活。 ⒌脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋 白之间交联，膜的流动性降低。
肝细胞等寿命长于30天，为短于机体寿命的细胞。
皮肤表皮细胞、角膜上皮细胞、血细胞等为快速更 新的细胞，寿命短于30天。
二、体外培养细胞的衰老与Hayflick界限
Hayflick等人的研究证实：关于细胞增殖能力和寿 命是有限的观点。细胞，至少是培养的细胞，不是不死的， 而是有一定的寿命；细胞的增殖能力不是无限的，而是有 一定的界限，这就是著名的Hayflick界限。 他们的工作是对细胞“不死性”学说的彻底否定。研 究发现，物种寿命与培养细胞之间存在着正相关的关系， 即寿命愈长，其培养细胞的传代次数愈多。反之，其培养 细胞的传代次数愈少。
第二节
细胞衰老
一、细胞衰老的概念及特征

细胞生物学习题第十五章细胞衰老与细胞死亡

第十五章细胞衰老与细胞死亡一、名词解释1 . Hayflick界限(Hayflick limit)2. 程序性细胞死亡(programmed cell death)3 .细胞衰老(cellular aging，cell senescence )4．凋亡小体(apoptotic body)二、选择题1 . 下列那一种不是程序性死亡的特征？A. 核DNA在核小体连接处断裂成核小体片段B. 核纤层断裂消失C. 细胞通过发芽、起泡等方式形成一些球形的突起D. 细胞破裂，释放出内容物2．下列哪一项不是P53的正常功能?A．激活细胞周期抑制因子的转录B．在DNA修复中起作用C．触发损伤细胞的凋亡D．在小鼠胚胎发育中起基本作用3．迅速判断细胞是否死亡的方法是( )。

A．形态学改变B．功能状态检测C．繁殖能力测定D．活性染色法E．内部结构观察4．细胞凋亡（）。

A．是特定细胞的编程死亡B．是发育中的正常现象C．只有当Fas与TNF受体与其配体结合时才被诱发D．涉及细胞核的浓缩，DNA与蛋白质的降解以及膜的解体5．机体中寿命最长的细胞是（）。

A．红细胞B．表皮细胞C．白细胞D．神经细胞三、填空题1. 衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现,是不可逆的生命过程。

就其产生的性质来说，有三种不同的类型：①_________衰老，②_________ 衰老，③_________ 衰老。

2 ．细胞的死亡一般定义为_________ ，通常用_________鉴别细胞的死活，活细胞容易被_________染色，死细胞容易被_________ 染色。

3 ．细胞死亡有。

两种形式：一种为_________死亡，另一种为_________ 死亡；前者是受到_________ 而造成的细胞崩溃裂解；后者是细胞在一定的_________ 或_________条件下按照自身的程序结束其生存。

4．虽然衰老的理论很多，但归纳起来主要分为两类：一类是_________ 衰老理论，另一类是_________ 衰老理论。

10细胞分化


二、细胞外因素
（三）细胞间的相互作用
1、 诱导 胚胎诱导（embryonic induction）：在胚
胎发育过程中，一部分细胞对邻近细胞产生影响， 并决定其分化方向的作用，称为胚胎诱导。
① 胚胎诱导可发生在不同胚层之间，也可以发生在同 一胚层不同区域之间。 ② 中胚层首先开始独立分化，再促进内胚层、外胚层 向着各自相应的组织器官分化。
基本活动所必需的基因。
管家蛋白：由持家基因（housekeeping gene） 表达，存在于所有分化类型的细胞中，维持细胞 生存所必需的基本蛋白，如细胞骨架蛋白、膜蛋 白、染色质的组蛋白、核糖体蛋白等。
奢侈基因（luxury gene）：
奢侈基因 （luxury gene）：编码组织细胞特异 性蛋白的基因，其产物对细胞的生存无直接影响， 但对细胞的分化、决定细胞的特异性方面起重要 作用。
二、细胞决定的特征
1、细胞决定的稳定性 2、细胞决定的可遗传性
细胞决定的实质：细胞在接受某种指令或信号分子后， 特定基因激活或抑制，表现出稳定的印记存储于基因组中。
关系：细胞决定先于细胞分化，并制约着细胞分化的方 向。
第三节 基因与细胞分化
管家基因（housekeeping gene）： 管家基因（housekeeping gene）：维持细胞
小结
掌握：细胞分化的基本概念、一般规律和 潜能；细胞决定的基本概念和特征；管家 基因/奢侈基因的概念。
证明：不同动物的同源蛋白，特别是同源调节蛋白，在 结构、功能及生化反应上具有一定的相似性。
二、细胞分化的一般规律
（一）细胞分化的稳定性 （二）细胞分化的可逆性 （三）细胞分化基因调节的保守性 （四）细胞分化的时空性
细胞分化的空间性：指同一种细胞的后代，由于各种细胞所 处的空间位置不同，其环境也不一样，可以有不同的形态结构 和功能。
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• 4、细胞外基质的影响
– 干细胞在IV型胶原和层粘连蛋白上分化为上皮细胞； – 在I型胶原和纤粘连蛋白上形成纤维细胞； – 在II型胶原及软骨粘连蛋白上发育为软骨细胞。
• 5、激素的作用
– 如昆虫的保幼激素和脱皮激素。
（三）细胞核与细胞分化
• 1、染色体结构的变化 • 1）基因删除：原生动物、昆虫、甲壳动物。 • 2）基因扩增：果蝇多线染色体。 • 3）基因重排：免疫球蛋白基因（106~108种抗体）。 • 4）DNA的甲基化与异染色质化：胞嘧啶的甲基化使基因 失活。
Gene and Development
HOX mutant Antenna—leg
Bithorax mutant
三、成体中的细胞分化
• ①已存在的细胞功能由弱、强、减退到丧失。经历了新 生→成熟→衰老→死亡的过程。 • ②已有的分化细胞通过分裂产生两个功能相同的细胞， 如血管内皮细胞。 • ③干细胞的分裂与分化，如多能造血干细胞。
四、再生
• 指生物的器官损伤后，剩余的部分长出与原来形态功 能相同的结构的现象，广义来看再生是生命的普遍现 象，从分子、细胞到组织器官都具有再生现象。 再 • 1. 生理性再生：即细胞更新，如人的红细胞。 • 2. 修复性再生：壁虎的尾、蝾螈的断肢、螃蟹的肢。 • 3. 无性繁殖
第二节 细胞的衰老
（二）分子水平的变化
• 1. DNA：复制与转录受阻，端粒DNA、mtDNA缺失。 DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 • 2. RNA：含量降低。 • 3. 蛋白质：含成下降，发生修饰、交联。 • 4. 酶分子：活性中心被氧化，金属离子丢失，酶分子的 二级结构，溶解度，等电点发生改变，酶失活。 • 5. 脂类：不饱和脂肪酸被氧化。
• 2、基因与细胞分化 、 • 无论是母体mRNA的作用还是细胞间的相互作用，其 结果是启动特定基因的表达。 • 根据对果蝇、家蚕等实验动物的研究表明：
– 卵受精后，首先表达的是母体基因；母体基因的产物是转录 因子，沿胚的前后轴形成一个浓度梯度，决定了胚的前后位 置和头尾区域；控制其它基因的表达： – 母体基因→ 间隙基因→ 成对基因→体节极性基因→同源异 形基因（homeotic gene，Hox）
• 又称老化，指细胞随着年龄的增加，机能和结构发生 退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。 • 衰老和死亡是生命的基本现象，衰老过程发生在生物 界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及 分子水平等不同的层次。
一、人体细胞的动态分类
1. 更新组织：如上皮细胞、血细胞。构成更新组织的细胞 可分为３类：① 干细胞、 ② 过渡细胞、 ③成熟细胞。 2. 稳定组织：可补偿性增生，如：肝、肾细胞。 3. 恒久组织：细胞不再分裂，如神经、骨骼、心肌细胞。 4. 可耗尽组织：如人类的卵巢实质细胞。
Werner's syndrome
Hutchinson-Gilford syndrome
第三节 细胞凋亡
• 死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡并非与机体死亡 同步。正常的组织中也发生细胞死亡，它是维持组织 机能和形态所必需的。
一、细胞死亡的方式
• （一）、细胞坏死 • 是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应。 • 早期表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀。 • 继而溶酶体破裂,细胞内容物流出, 引起炎症。
• 2、分化抑制：分化成熟的细胞可以产生抑素，抑制相 邻细胞发生同样的分化。
– 如含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚，则蛙胚不能发育出正 常的心脏。
• 3、细胞数量效应
– 小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时，可发育成具有功 能的胰腺组织，但如果把胰原基切成8小块分别培养，则都不 能形成胰腺组织，如果再把分开的小块合起来，又可形成胰 腺组织。
ห้องสมุดไป่ตู้二）细胞间的相互作用
• 1、胚胎诱导(embryonic induction) ：胚胎发育过程中， 一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用。 • 诱导者(inductor) ：对其它细胞起诱导作用的细胞：
– 脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板，神经沟和神经管； – 视胞可诱导其外面的外胚层形成晶体，而晶体又可诱导外胚层 形成角膜。
二、细胞衰老的特征 （一）形态变化
核 染色质 染色质 质膜 细胞质 线 粒体 高尔基体 尼氏体 包含物 核膜 增大、染色深 增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加、流动性降低 粘度增加、 色素积聚、 色素积聚、空泡形成 数目减少、体积增大 减少、 碎裂 消失 糖原减少、脂肪积聚 减少、 内陷
（一）细胞凋亡相关基因
• 与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基都参于对细胞凋 亡的凋控。其中研究较多的有bcl-2 c-myc、p53、Ice、 Fas/APO-1等。 • 1、myc • c-myc对增殖和凋亡的调节是一样的。当生长因子存在， bcl-2基因表达时，促进细胞增殖，反之细胞凋亡。
• 2、bcl-2 • 细胞凋亡抑制基因，名称来源于B细胞淋巴瘤/白血病2(B-cell lymphoma/Leukemia-2，bcl-2)。 • bcl-2 能够编码 bcl-2α（26KD）和 bcl-2β（22KD）两 种蛋白质，是膜的整合蛋白，主要存在于线粒体外膜、 核膜及部分内质网中。 • bcl-2的功能相当于线虫中的ced9。
• 动物卵细胞中贮存有大量mRNA，呈非均匀分布；
– 用转录抑制剂放线菌素D处理海胆受精卵，胚胎发育仍能进行 至囊胚期 – 用蛋白质翻译抑制剂嘌呤霉素处理受精卵，受精卵停止发育。
• 卵裂后的细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运。
– 昆虫以表面卵裂的方式形成胚层细胞的。迁入卵的后端极质 部的细胞发育为原始生殖细胞，用紫外线照射这一区域，破 坏极质，卵将发育为无生殖细胞的不育个体。
（二）、Fas诱导的细胞凋亡 ）、 诱导的细胞凋亡
• Fas与配体（如TNF）结合发生三聚 化，使胞内的DD区（Death domain） 与接头蛋白FADD的DD区结合。 • FADD N 端 通 过 DED 区 （ death effector domain）与Caspase-8前体 蛋白和CAP3结合，激活Caspase-8 。
（二）遗传论学派
• 1、细胞有限分裂学说
– “Hayflick”极限，即细胞最大分裂次数。 – L.Hayflick (1961)报道，人的成纤维细胞在体外培养时增殖次 数是有限的（60~70代）。 – 细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。
• 2、重复基因失活学说：如哺乳动物rRNA基因数随年龄 而减少。
• 线虫Caenorhabditis elegans是研究个体发育和细胞程 序性死亡的理想材料（生命周期短，细胞数量少）。 • 线虫神经系统由302个细胞组成。这些细胞来自于407 个前体细胞。也就是说105个细胞发生了程序性死亡。 • 控制线虫细胞凋亡的基因主要有3个Ced-3、Ced-4和 Ced-9
（二）、细胞凋亡cell apoptosis
• Kerr（ 1972）最先提出，与细胞坏死的区别是： • ①细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体； • ②凋亡小体内有结构完整的细胞器； • ③不引起炎症； • ④线粒体无变化，溶酶体活性不增加； • ⑤内切酶活化，DNA有控降解，凝胶电泳图谱呈梯状； • ⑥凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。
三、细胞衰老的分子机理
• （一）差错学派 • 1、代谢废物积累：如：脂褐质 • 3 3、自由基攻击：导致DNA、蛋白质变异，正常细胞内 DNA 存在清除自由基的防御系统：
– 酶系统：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽 过氧化物酶(GSH-PX)； – 非酶系统：维生素E，醌类等电子受体。
– CAD 为caspase-activated Dnase，存在于胞质中。
• 线粒体在CD95诱导的凋亡中的作用： • Caspase 引 起 线 粒 体 PT （ Permeability transition）孔打开，导致线粒体的跨膜电位下 降； • 细胞色素C被释放到胞质中、激活Caspase-9， 后者再激活Caspase-3。 • Bcl-2，Bcl-xl均作用于线粒体。
第十五章
细胞分化与凋亡
CELL DIFFERENTIATION AND CELL DEATH
第一节 细胞分化
• 细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程。 • 每个人的一生中都在进行着细胞分化。 • 细胞分裂的不对称性和细胞间的相互作用是细胞分化 的两个基本机制。
一、细胞全能性
• 全能性：一个细胞可分化为机体的所有细胞，如受精 卵、植物细胞。
– Ced-3和 Ced-4的作用是诱发凋亡； – Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。
2002年10月7日英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特·霍维 茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在细胞程序性死亡方面的研 究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖。
Sydney Brenner
H. Robert Horvitz John E. Sulston
• Caspase-8自剪切活化，激活Caspase-3，Caspase-7 • Caspase-3激活Caspase-6。 • Caspase可降解结构蛋白、信号蛋白、转录调控蛋白、 周期蛋白等等。 • Caspase 还可 降解 CAD的 调 节 蛋白 ， 释 放出 CAD， CAD进入细胞核降解DNA。
• 3、fas 、 • fas又称作APO-1，属TNF受体和NGF受体家族。 • 1993年人白细胞分型国际会议统一命名为CD95。 • fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白。 • Fas蛋白与Fas配体组成Fas系统，二者的结合导致靶 细胞走向凋亡。
• 4、ICE蛋白酶家族 • ICE蛋白酶参与Fas诱导的细胞凋亡，与线虫细胞凋亡 基因ced-3同源。 • ICE又称为Caspase，能选择性降解蛋白质。 • ced-4 在 哺 乳 动 物 中 的 同 源 体 为 Apaf-1 (apoptotic protease activating factor-1)，能激活Caspase3 ，这 一过程需要细胞色素c(Apaf-2)和Apaf-3的参与。