细胞衰老与凋亡
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细胞衰老与凋亡是生物学中一个重要的概念,我们需要深入了解这些概念的生物学意义,以便更好地理解它们的作用和功能。
细胞衰老,也称为细胞老化,是指细胞结构和功能的逐渐丧失和衰退过程,通常是导致机体衰老和死亡的主要原因之一。
细胞衰老是一种复杂的生物学现象,通常与外部环境因素、遗传因素、免疫系统等多种因素有关。
正常情况下,细胞衰老是一个自然的生物学过程,它有助于维持机体的正常代谢活动和健康。
另一方面,细胞凋亡是指细胞主动通过一系列程序性死亡过程,从而消除异常、损伤或不需要的细胞。
细胞凋亡在许多生物学过程中都起着重要作用,如身体发育、免疫系统、组织修复等。
细胞凋亡是一个高度调控的生物学过程,它涉及多个分子信号通道和信号途径,这些分子通过特定的结构和功能调控细胞凋亡的进程。
细胞衰老和凋亡在生物学中具有重要的意义,它们的理解有助于我们深入了解生物学之间的复杂相互作用和机制。
在这里,我们将探讨几个方面:对于细胞衰老而言,它对机体的影响非常显著。
细胞衰老可能导致机体的代谢活动减弱,使人体更容易受到疾病侵袭,如心脏病、高血压、糖尿病、中风等等。
此外,细胞衰老还可能导致人体反应和伤口恢复的能力降低,从而加剧伤口愈合、严重创伤等的进程。
因此,理解细胞衰老现象与预防机体衰老是非常重要的。
细胞凋亡也具有非常重要的生物学意义。
细胞凋亡程中,损伤或异常细胞通常通过细胞致死或自我消除机制从机体中消除。
这样,细胞凋亡有助于机体消除异常细胞,提高机体功能。
在身体发育过程中,细胞凋亡是维持正常结构和功能的重要机制之一。
此外,细胞凋亡还参与机体的生殖和修复过程,促进某些组织和器官的再生。
细胞衰老和凋亡相互关联,两者之间存在着一种复杂的生物学关系。
在有些情况下,细胞衰老可能导致细胞凋亡,如在癌细胞中。
而在其他情况下,细胞凋亡也可能导致细胞衰老,尤其是在过度伤害细胞的时候。
因此,理解细胞衰老和凋亡的相互关系可以帮助我们更好地研究和解决有关机体的生物学问题。
高中生物《细胞的衰老与凋亡》答辩题目及解析1.请问什么是细胞凋亡?它的重要意义是什么?【参考答案】概念:细胞凋亡又称编程性细胞死亡,是在生物个体生长发育过程中由基因控制的,按照一定程序发生的细胞死亡。
意义:维持内部环境的稳定;抵御外界各种因素的干扰;多细胞生物体完成正常发育的必要过程。
2.细胞凋亡会不会引起炎症呢?【参考答案】细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体,凋亡小体内有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有内容物释放,故不会引起炎症。
细胞坏死会引起炎症。
3.细胞凋亡与细胞坏死有什么区别?【参考答案】区别细胞凋亡细胞坏死起因生理性病理变化或剧烈损伤范围单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞体积固缩变小肿胀变大凋亡小体细胞膜完整,形成凋亡小体无,细胞自溶,细胞膜破坏蛋白质合成有无调节过程受基因调控被动进行炎症反应无,不释放细胞内容物有,释放内容物。
4. 有一天,你上课的时候,学生向你提出里一个你也不知道的怎么解答的问题,你准备怎么办?【参考答案】首先,我会赞扬学生求知好学的精神。
其次,我将以诚恳的态度向学生说明由于该问题不是我所了解的领域,因此我不能立马解答,但我会在课后查找了解后及时回复他;之后继续开展授课,保证课程正常进行。
然后,在课后,我会查阅相关资料、请教同事,通过网络查找该问题答案,并将答案进行归纳理解,以便更好地传授学生。
最后,在今后的教学工作中,我会鼓励学生积极提问,充分发挥学生好学求知能力;同时我也会利用业余时间多学习多准备,以便能更好地做好教学工作。
5.本节课中,你的教学重点是什么?如何进行突破呢?【参考答案】本节课中的教学重点是个体衰老与细胞衰老的关系。
许多学生根据已有的生活经验,会认为细胞衰老就会导致个体衰老。
因此纠正学生的认知误区,正确理解个体衰老与细胞衰老的关系尤为重要。
同时为后面学习衰老细胞的特征作铺垫,故该知识点为重点。
在教学的过程中,我将主要通过层层的问题引导,由生活实际入手,学生小组交流与教师补充的方式来总结出:对于单细胞生物,细胞衰老等于个体衰老;对于多细胞生物,二者之间不等同。
课时作业(二十)[学业水平层次(A)]1.关于细胞凋亡过程的叙述,错误的是()A.凋亡开始时,细胞皱缩,细胞膜破裂B.凋亡小体包含染色体片段和细胞器C.凋亡小体是细胞膜内折形成的泡状和芽状突起D.凋亡细胞最终被周围细胞吞噬消化【解析】细胞凋亡分为三个阶段。
开始时细胞皱缩,细胞连接消失,内质网和染色体都发生变化,但细胞膜依然完整。
伴随着核膜破裂,染色体断裂为大小不等的片段,并与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围,在细胞膜表面形成泡状和芽状突起,即凋亡小体。
在细胞凋亡的第三阶段,脱离的凋亡小体最终被周围的细胞吞噬消化。
【答案】 A2.下列与细胞凋亡过盛有关的疾病或现象是()A.儿童早衰B.老年人行动迟缓、抗病力差C.肿瘤的发生D.再生障碍性贫血【解析】【答案】 D3.下列不属于细胞凋亡的实例的是()A.蝌蚪长到一定程度后尾巴消失B.人皮肤表皮细胞的脱落C.白细胞吞噬过多的细菌导致死亡D.脑细胞因缺氧而死亡【解析】凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,是正常死亡。
A、B、C中提到的都是细胞正常死亡(细胞凋亡),只有D中脑细胞因缺氧而死亡属于细胞坏死。
【答案】 D4.下列有关细胞衰老和凋亡的说法中,正确的是()A.健康的成年人体内,每天都有一定数量的细胞凋亡B.细胞凋亡受环境影响大,机体难以控制C.老年人头发变白和白化病都是由酪氨酸酶活性降低引起的D.胚胎发育期,生物体的细胞衰老总与机体衰老同步进行【解析】衰老和凋亡都是细胞的正常生命现象。
在健康的成年人体内,每天都有一定数量的细胞凋亡。
细胞凋亡是一种程序性的死亡,是受机体基因组调控的细胞正常的死亡。
白化病是基因突变导致缺少合成酪氨酸酶的基因引起的。
胚胎发育期细胞的衰老并不代表机体的衰老,从整体上看,个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
【答案】 A5.IAPs是细胞内一种控制细胞凋亡的物质,其作用原理是与细胞凋亡酶结合,从而达到抑制细胞凋亡的目的。
动物遗传育种与繁殖杨丰硕学号 1418302025细胞衰老和细胞凋亡的区别细胞凋亡是指由细胞基因调控的一种自主性自杀现象; 或者说细胞凋亡是细胞在一定的生理或病理条件下, 遵循自身的程序, 自我结束生命的死亡方式。
由于这种死亡方式是由基因调控引发的, 因此也被称为程序性细胞死亡.细胞凋亡会使细胞质、细胞核和细胞膜发生一系列生物化学和物理上的变化。
在细胞凋亡早期, 细胞膨胀变圆, 与邻近细胞的联系断绝并且脱离后皱缩。
在细胞质中, 内质网肿胀积液形成液泡。
在细胞核内, 染色质逐渐凝集成新月状, 附在核膜周边,嗜碱性增强。
最终细胞核裂解为由核膜包裹的碎片。
在细胞膜上, 细胞结点不再相连, 细胞膜变得更活跃进而发生内陷。
这些变化都将导致细胞裂解为由细胞膜包裹细胞内容物的凋亡小体。
在生理条件下, 细胞膜上发生特定的调节作用, 这可以使吞噬细胞识别并吞噬凋亡小体。
在细胞发生凋亡的过程中不会伴有细胞内容物渗漏和炎症反应。
外, 与细胞凋亡相比, 细胞坏死将导致细胞器的崩解、细胞膜破损, 大量细胞内容物渗漏。
但在体外培养的细胞中, 坏死的细胞能导致大量细胞凋亡, 这为具有吞噬功能的细胞发挥吞噬功能创造了条件, 这一机制被认为是对缺乏专业吞噬细胞的一种有力补充。
在体内, 正在死亡的细胞是很难被观察到的, 这是由于凋亡细胞被其邻近的细胞在无任何明显征兆的情况下吞噬和消化。
为了保持细胞内环境的稳定, 细胞群落依靠凋亡机制在增殖与消减之间保持着严格的平衡。
细胞凋亡是机体正常细胞在受到生理和病理性刺激后出现的一种自发的死亡过程,是一个主动、高度有序、基因控制及一系列酶参与的过程。
细胞凋亡在保证多细胞生物健康生存过程中扮演着关键角色,对个体的正常发育具有重要作用。
它在多细胞生物的组织分化、器官发育、机体稳态的维持中有着重要的意义。
机体在产生新生细胞的同时,衰老和突变的细胞通过凋亡机制而被清除,使器官和组织得以正常地发育和代谢。
细胞衰老与凋亡说课稿(共6页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《细胞的衰老和凋亡》说课稿尊敬的各位老师、同学们:大家好!我说课的题目是《细胞的衰老与凋亡》,首先我对本节内容进行分析。
一、说教材《细胞的衰老和凋亡》是教材高一生物必修本第6章第3节内容。
在此之前,学生们已经在第一节和第二节的学习中学习了细胞的增殖和分化,细胞的分裂、分化、衰老、死亡是生命的必然。
因此,细胞的衰老和凋亡是生命活动中必不可少的过程。
对于细胞衰老和凋亡的学习,能使学生对细胞的整个生命过程有个完整的认识。
同时细胞衰亡机制的研究与生物科技的发展息息相关。
对细胞衰亡知识的学习,有助于培养学生的科学兴趣,培养学生的创新意识。
而细胞的衰老与凋亡是细胞必须经过的阶段,因此,本节内容在细胞的生命历程中具有不容忽视的重要地位。
根据本教材的结构和内容分析,结合着高一年级学生他们的认知结构及其心理特征,我制定了以下7个教学目标:知识目标:1.描述细胞衰老的特征;2.简述细胞凋亡与细胞坏死的区别;3.分析细胞衰老的原因,认识细胞的衰老、凋亡与人类健康的关系。
能力目标1.进行与社会老龄化相关问题的资料搜集与分析;2.通过学习细胞衰老和凋亡知识,培养自学能力、分析理解能力、理论联系实际能力。
情感目标1.探讨细胞的衰老与凋亡与人体健康的关系,关注老年人的健康状况;2.通过有关细胞衰老的问题的讨论,树立科学发展观。
综合考虑本节内容在整个细胞生命历程知识体系中的地位和作用,以及高一学生的认知水平,我确定了以下的教学重点和难点:教学重点:个体衰老与细胞衰老的关系和细胞衰老的特征重点的依据:衰老是生物界的普遍现象,只有掌握了细胞衰老的特点,才能进一步掌握细胞衰老与个体衰老的区别,并且可以在本节课的讨论中,联系到个体衰老的特征。
教学难点:细胞凋亡与细胞坏死的区别难点的依据:在掌握细胞凋亡的概念后,理清细胞凋亡与细胞坏死的区别,从而肯定细胞凋亡的生物学意义,可通过观看图片,认识个体生长过程中的细胞凋亡。
细胞凋亡与衰老的关系
嘿,你问细胞凋亡与衰老的关系啊?这事儿还挺有意思呢。
细胞凋亡和衰老啊,就像一对好兄弟,互相有点关联。
细胞凋亡呢,简单说就是细胞自己“死”了。
但这可不是坏事哦,有时候细胞凋亡是为了让身体更好地运转。
比如说,一些老旧的、受伤的细胞要是不凋亡,就会在身体里捣乱。
就像一辆旧车,要是零件坏了不换掉,就会影响整辆车的运行。
衰老呢,就是身体慢慢变得不那么年轻啦。
皮肤没那么有弹性了,身体也没那么有活力了。
这时候,细胞凋亡就会多起来。
因为身体觉得那些不好的细胞得清理掉,给新的细胞腾地方。
细胞凋亡多了,也会加速衰老。
为啥呢?因为如果细胞凋亡得太快,身体来不及产生新的细胞,那就会越来越虚弱。
就像一个工厂,如果一直在裁员,却不招新人,那肯定运转不下去啦。
反过来,衰老也会影响细胞凋亡。
随着年龄增长,身体的调节能力没那么好了,细胞凋亡可能就不那么顺畅。
有些
该凋亡的细胞没凋亡,就会引发一些问题。
我给你讲个事儿哈。
我有个亲戚,年纪大了。
有一段时间身体不舒服,去医院检查,医生说身体里有些细胞该凋亡的没凋亡,影响了身体的正常功能。
后来经过治疗,调整了身体的状态,细胞凋亡正常了,身体也慢慢好起来了。
所以啊,细胞凋亡和衰老关系密切,我们得好好关注自己的身体,让它们保持一个平衡的状态。
这样我们才能更健康地生活。
统编人教版高中生物必修第一册《第3、4节细胞的衰老、凋亡和癌变》优质课公开课课件、教案第3、4节细胞的衰老、凋亡和癌变一、细胞的衰老和凋亡1.细胞的衰老(1)个体衰老与细胞衰老的关系①单细胞生物:细胞的衰老就是个体的衰老。
②多细胞生物:细胞的衰老和个体的衰老是不同步的;个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
(2)细胞衰老的特征(3)细胞衰老的原因:20世纪90年代以来,关于细胞衰老机制的研究取得了重大进展。
科学家提出了许多假说,目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。
2.细胞的凋亡(1)概念:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,是由遗传机制决定的程序性调控,又被称为细胞编程性死亡。
(2)意义①完成正常的发育。
②维持内部环境的稳定。
③抵御外界各种因素的干扰。
3.细胞坏死在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
(1)衰老的生物体中,细胞都处于衰老状态()(2)细胞死亡是细胞凋亡的同义词()(3)细胞衰老和凋亡是生物体异常的生命活动()(4)细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1.造成个体衰老各种表现的原因分别是什么?提示如表所示个体衰老表现对应的细胞衰老原因皮肤干燥、发皱细胞内水分减少,细胞体积变小头发变白细胞中的酪氨酸酶活性降低老年斑细胞内色素的积累无力细胞内呼吸速率减慢吸收能力下降细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低2.细胞凋亡和细胞坏死的区别是什么?提示细胞凋亡和细胞坏死都是细胞的死亡过程,但二者的死亡机理不同。
细胞凋亡是一个主动的、有利于个体生存的过程,而细胞坏死是一个被动的、对个体生存有害的过程。
二、细胞的癌变1.癌细胞(1)概念:在个体发育过程中,有的细胞受到致癌因子的作用,细胞中遗传物质发生变化,就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞,这种细胞就是癌细胞。
细胞衰老与凋亡衰老(aging,senescence,senility)又称老化,通常指生物发育成熟后,在正常情况下随着年龄的增加,机能减退,内环境稳定性下降,结构中心组分退行性变化,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。
生命要不断的更新,种族要不断的繁衍。
而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。
至少从细胞水平来看,死亡是不可避免的。
第一节细胞衰老一、人体细胞的动态分类人体的自然寿命约120岁,而组成人体组织的细胞寿命有显著差异,根据细胞的增殖能力,分化程度,生存时间,可将人体的组织细胞分为4类:①更新组织:执行某种功能的特化细胞,经过一定时间后衰老死亡,由新细胞分化成熟补充,如上皮细胞、血细胞,构成更新组织的细胞可分为3类:a干细胞,能进行增殖又能进入分化过程。
b过渡细胞,来自干细胞,是能伴随细胞分裂趋向成熟的中间细胞,c成熟细胞,不再分裂,经过一段时间后衰老和死亡。
②稳定组织细胞,是分化程度较高的组织细胞,功能专一,正常情况下没有明显的衰老现象,细胞分裂少见,但在某些细胞受到破坏丧失时,其余细胞也能进行分裂,以补充失去的细胞,如肝、肾细胞。
③恒久组织细胞,属高度分化的细胞,个体一生中没有细胞更替,破坏或丧失后不能由这类细胞分裂来补充。
如神经细胞,骨骼细胞和心肌细胞。
④可耗尽组织细胞,如人类的卵巢实质细胞,在一生中逐渐消耗,而不能得到补充,最后消耗殆尽。
二、细胞衰老的特征(一)形态变化衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩,膜通透性、脆性增加,核膜内折,细胞器数量特别是线粒体数量减少,胞内出现脂褐素等异常物质沉积,最终出现细胞凋亡或坏死。
总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化(表15-1)。
表15-1 衰老细胞的形态变化衰老细胞会出现脂类、蛋白质和DNA等细胞成分损伤,细胞代谢能力降低,主要表现在以下方面:DNA: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。
RNA:mRNA和tRNA含量降低。
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。
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。
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。
三、细胞衰老的机理关于衰老的机理具有许多不同的学说,概括起来主要有差错学派(Error theories)和遗传学派(Genetic /Programmed theories)两大类,前者强调衰老是由于细胞中的各种错误积累引起的,后者强调衰老是遗传决定的自然演进过程。
其实,现在看来两者是相互统一的。
(一)差错学派细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。
根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有实验证据。
1.代谢废物积累(waste product accumulation)细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞,引起衰老,哺乳动物脂褐质的沉积是一个典型的例子,脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共价缩合形成的巨交联物,次级溶酶体是形成脂褐质的场所,由于脂褐质结构致密,不能被彻底水解,又不能排出细胞,结果在细胞内沉积增多,阻碍细胞的物质交流和信号传递,最后导致细胞衰老,如老年性痴呆(AD)就是由β-淀粉样蛋白沉积引起的,因此β-AP可做为AD的鉴定指标。
2.大分子交联(cross linking)过量的大分子交联是衰老的一个主要因素,如DNA交联和胶原胶联均可损害其功能,引起衰老。
在临床方面胶原交联和动脉硬化、微血管病变有密切关系。
3.自由基学说(free radical theories)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,普遍存在于生物系统。
主要包括:氧自由基(如羟自由基·OH)、氢自由基(·H)、碳自由基、脂自由基等,其中·OH 的化学性质最活泼。
人体内自由基的产生有两方面:一是环境中的高温、辐射、光解、化学物质等引起的外源性自由基;二是体内各种代谢反应产生的内源性自由基。
内源性自由基是人体自由基的主要来源,其产生的主要途径有:①由线粒体呼吸链电子泄漏产生;②由经过氧化物酶体的多功能氧化酶(MFO)等催化底物羟化产生。
此外,机体血红蛋白、肌红蛋白中还可通过非酶促反应产生自由基。
自由基含有未配对电子,具有高度反应活性,可引发链式自由基反应,引起DNA、蛋白质和脂类,尤其是多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty Acids,PUFA)等大分子物质变性和交联,损伤DNA、生物膜、重要的结构蛋白和功能蛋白,从而引起衰老各种现象的发生。
实验表明DNA中OH8dG随着年龄的增加而增加。
OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。
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(GSH-PX),非酶系统有维生素E、醌类物质等电子受体。
Orr WC和Sohal RS(1994),将铜锌超氧化物岐化酶(copper-zinc superoxide dismutase)基因导入果蝇,使转基因株具有3个拷贝的SOD基因,其寿命比野生型延长1/3。
这个实验为衰老的自由基学说提供了有力的证据。
4.线粒体DNA突变(mitochondrial DNA mutation)在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中,大约有1-4%氧转化为氧自由基,也叫活性氧(reactive oxygen species,ROS),因此线粒体是自由基浓度最高的细胞器。
mtDNA裸露于基质,缺乏结合蛋白的保护,最易受自由基伤害,而催化mtDNA复制的DNA聚合酶γ不具有校正功能,复制错误频率高,同时缺乏有效的修复酶,故mtDNA最容易发生突变。
mtDNA突变使呼吸链功能受损,进一步引起自由基堆积,如此反复循环。
衰老个体细胞中mtDNA缺失表现明显,并随着年龄的增加而增加,许多研究认为mtDNA缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系。
人类的脑、心、骨骼肌的氧负荷(oxidative stress)最大,因而是最容易衰老的组织。
研究表明,限制热量(caloric restriction)摄入能明显延长小鼠的寿命。
5.体细胞突变与DNA修复(somatic mutation and DNA repair)外源的理化因子,内源的自由基本均可损伤DNA,导致体细胞突变。
如辐射可以导致年轻的哺乳动物出现衰老的症状,这与个体正常衰老非常相似。
正常机体内存在DNA的修复机制,可使损伤的DNA得到修复,但是随着年龄的增加,这种修复能力下降,导致DNA 的错误累积,最终细胞衰老死亡。
DNA的修复并不均一,转录活跃基因被优先修复,而在同一基因中转录区被优先修复,而彻底的修复仅发生在细胞分裂的DNA复制时期,这就是干细胞能永保青春的原因。
6.重复基因失活真核生物基因组DNA重复序列不仅增加基因信息量,而且也是使基因信息免遭机遇性分子损害的一种方式。
主要基因的选择性重复是基因组的保护性机制,也可能是决定细胞衰老速度的一个因素,重复基因的一个拷贝受损或选择关闭后,其它拷贝被激活,直到最后一份拷贝用完,细胞因缺少某种重要产物而衰亡。
实验证明小鼠肝细胞重复基因的转录灵敏度随年龄而逐渐降低,哺乳动物rRNA基因数随年龄而减少。
(二)遗传学派认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动1.程序性衰老(programmed senescence)程序性衰老理论认为,生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控制的,衰老实际上是某些基因依次开启或关闭的结果。
例如在小鼠肝中,胚胎早期表达的胞质丙氨酸转氨酶(cytosolic alanine aminotransferase,cAAT)为A型,随后停止表达,但是在衰老时则表达B型cAAT,其它类似的衰老标志物(senescence markers)也有报道,如肝脏中的衰老标志蛋白2(senescence marker protein 2)也是在老年期表达。
此外程序性学派还认为衰老还与神经内分泌系统退行性变化以及免疫系统的程序性衰老有关。
2.复制性衰老(replicative senescence)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。
后来许多实验证明,正常的动物细胞无论是在体内生长还是在体外培养,其分裂次数总存在一个“极极值”。
此值被称为“Hayflick”极限,亦称最大分裂次数。
如人胚成纤维细胞在体外培养时只能增殖60-70代。
细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。
Harley等1991发现体细胞染色体的端粒DNA会随细胞分裂次数增加而不断缩短。
细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段,当缩短到一定程度至Hayflick点时,可能会启动DNA损伤检测点(DNA damage checkpoint),激活p53,引起p21表达(参见第十三章第四节),导致不可逆地退出细胞周期,走向衰亡。
资料表明人的成纤维细胞端粒每年缩短14-18bp,可见染色体的端粒有细胞分裂计数器的功能,能记忆细胞分裂的次数。
端粒的长度还与端粒酶(telomerase)的活性有关,端粒酶是一种反转录酶,能以自身的RNA为模板合成端粒DNA,在精原细胞、干细胞和肿瘤细胞(如Hela细胞)中有较高的端粒酶活性,而正常体细胞中端粒酶的活性很低,呈抑制状态。
3.长寿基因(longevity genes)统计学资料表明,子女的寿命与双亲的寿命有关,各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命,成人早衰症(Werner's syndrome,图15-1)病人平均39岁时出现衰老,47岁左右生命结束,患婴幼儿早衰症(Hutchinson-Gilford syndrome,图15-2)的小孩在1岁时出现明显的衰老,12-18岁即过早夭折。
由此来看物种的寿命主要取决于遗传物质,DNA 链上可能存在一些“长寿基因”或“衰老基因”来决定个体的寿限。
研究表明当细胞衰老时,一些衰老相关基因(SAG)表达特别活跃,其表达水平大大高于年轻细胞,已在人1号染色体、4号染色体及X染色体上发现SAG。