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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。
细胞生物学发展史上的故事细胞是微小的，细胞生物学所面对的第一个实际问题是如何才能看见细胞。
在17世纪，显微镜的发明第一次是细胞成为可见的物体。
以后几百年内关于细胞的一切知识都是用这种简单装置发现的。
光学显微镜的发展依赖玻璃透镜制造技术的改进。
1665年Robert Hooke 向伦敦皇家学会报告他曾经观察一片软木，发现它由大量小腔室组成，他称这些腔室为“cells”。
“cell”这个名词沿用至今。
细胞的发现得益于光学显微镜的研制和发展。
第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森(Hans Janssen)在1604年发明的。
■ 1665年，英国的物理学家胡克用自己设计并制造的显微镜观察栎树软木塞切片时发现其中有许多小室，状如蜂窝，称为"cella"，这是人类第一次发现细胞，不过，胡克发现的只是死的细胞壁(图1-1)。
胡克的发现对细胞学的建立和发展具有开创性的意义，其后，生物学家就用"cell"一词来描述生物体的基本结构。
■ 1674年，荷兰布商列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)为了检查布的质量，亲自磨制透镜，装配了高倍显微镜(300倍左右)，并观察到了血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。
列文虎克把他的观察结果写信报告给了英国皇家学会，得到英国皇家学会的充分肯定，并很快成为世界知名人士。
谁首先发现了细胞，罗伯特·虎克还是列文虎克？约有200年，直到19世纪，光学显微镜才开始广泛用来考察活细胞。
细胞生物学明确作为一门学科出现是一个渐进的过程，许多人为此做出了贡献。
最早认识到活细胞各结构作用的是Rudolf Brown。
他研究兰科和萝摩科植物细胞，发现了细胞核。
Rudolf Brown于1833年指出，细胞核是植物细胞的重要调节部分。
德国植物学家Matthias Schleiden于1838年发表了著名论文“论植物的发生”，指出细胞是一切植物结构的基本单位。
生物技术在医学研究中的应用案例分析生物技术是一门涉及生命科学的前沿学科，具有广泛的应用前景。
在医学领域，生物技术的应用能够极大地推动医学研究的进展和创新，为人类带来更好的健康和福祉。
本文将通过几个生物技术在医学研究中的应用案例，以分析其应用价值和意义。
1. 基因编辑技术在遗传病治疗中的应用案例基因编辑技术是生物技术中的重要组成部分，可通过改变细胞中的基因序列来修正异常基因。
该技术在遗传病治疗中表现出了巨大的潜力。
例如，近年来，科学家们利用CRISPR-Cas9技术成功治疗了一些单基因遗传病，如囊性纤维化和镰状细胞贫血。
通过精准定位和修复异常基因，基因编辑技术为患者提供了新的治疗选项，使得治愈遗传疾病成为可能。
2. 生物传感器在疾病诊断中的应用案例生物传感器是一种能够检测和测量生物分子的装置，常用于疾病的早期诊断。
生物技术的发展使得生物传感器的制备和应用更加精确和高效。
以癌症为例，研究人员使用纳米颗粒和生物传感技术开发出一种新型肿瘤标记物检测方法，该方法能够快速而准确地检测出癌细胞的相关指标，提高了癌症的早期诊断率，为病人的治疗提供了更早的干预机会。
3. 3D打印技术在人体组织再生中的应用案例3D打印技术是一种能够构建三维物体的新兴技术。
在医学研究中，科学家们可以利用3D打印技术创建特定形状和结构的人体组织，用于组织工程和再生医学。
例如，使用患者自身的细胞和生物材料，研究人员可以打印出人工骨骼和皮肤，用于修复骨损伤和烧伤。
3D打印技术的应用为各种人体组织再生提供了新的解决方案，为病人的康复提供了更好的机会。
4. 基因芯片技术在疾病预测中的应用案例基因芯片技术是一种能够检测和识别大量基因信息的方法。
通过基因芯片，科学家们能够在疾病早期预测和诊断方面取得重大突破。
例如，基因芯片可以快速检测出某些遗传性疾病的易感基因，以便早期采取预防措施。
此外，基因芯片还可用于肿瘤个体化医疗，根据肿瘤基因信息预测病情发展和药物敏感性，为治疗方案的选择提供指导。
医学生物学---细胞学部分案例1.家族型高胆固醇血症（familial hypercholesterolemia，FH）又称家族性高β脂蛋白血症。
临床特点是高胆固醇血症、特征性黄色瘤、早发心血管疾病和阳性家族史。
FH是儿童期最常见的遗传性高脂血症，也是脂质代谢疾病中最严重的一种，可导致各种危及生命的心血管疾病并发症出现，是冠脉疾病的一种重要危险因素。
该病的发病机制是细胞膜表面低密度脂蛋白受体 (LDLR)基因突变，导致LDLR缺如或异常，体内低密度脂蛋白代谢障碍，血浆总胆固醇（TG）和低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C）水平升高。
过量的LDL-C沉积于巨噬细胞和其它细胞，形成黄色瘤和粥样斑块，最终导致心血管疾病的发生。
细胞膜LDL受体缺陷；或因受体对LDL连接部位缺失；或因受体有被小窝的缺失，三者都影响LDL受体与LDL在细胞膜表面有被小窝处结合，使细胞对LDL摄取障碍，结果导致血液中胆固醇含量比正常人高1倍，患者出现持续高胆固醇血症，未成年便发生动脉粥样硬化，多死于冠心病。
2.胱氨酸尿症（Sulfocysteinuria）胱氨酸尿症（Sulfocysteinuria）又称亚硫酸盐氧化酶缺乏（Sulfite oxidase deficiency），为由于亚硫酸盐氧化酶（sulphite oxidase）缺乏，造成体内黄嘌呤（xanthine）代谢成尿酸（uric acid）、亚硫酸（Sulfite）转变成硫酸盐（Sulfate）以及其它的代谢过程受阻。
一种肾小管的遗传性缺陷，由于肾小管重吸收胱氨酸减少，尿中含量增加而引起，尿路中常有胱氨酸结石形成。
胱氨酸尿症系常染色体隐性遗传，杂合子者尿中胱氨酸分泌也可增加，但很少形成结石。
胱氨酸尿症患者的尿液中含有大量的胱氨酸。
当尿液的pH值下降时，胱氨酸沉淀形成结石。
这是一种遗传性疾病，其病因是细胞膜上相应的载体蛋白缺陷，造成转运功能降低所致。
3.囊性纤维化(CF)囊性纤维化(CF)是白人中最常见的致寿命缩短的遗传性疾病,美国的发病率约为1/3300白人婴儿，1/15300黑人婴儿，1/32000亚裔美国人；30%的患者是成人。
囊性纤维化是发生于儿童和青年人的全身性遗传性疾病。
主要病变为外分泌腺的功能紊乱，粘液腺增生，分泌液粘稠，不同器官病变程度不一。
主要见于肺、胰及肠道，可发生慢性阻塞性肺病、胰功能不全及肝硬化。
CF是常染色体隐性遗传，白人中基因携带者占3%.相关基因位于染色体7q(长臂)基因组DNA的250000对碱基对上，它编码膜相关蛋白，该蛋白称为囊性纤维化跨膜调节离子(CFTR).最常见的基因突变，F508导致CFTR蛋白508位置上的苯丙氨酸残基缺失，并且发生在约70%的等位基因中；另有30%有600种以上较少见的基因突变。
CFTR的功能尚未明确，但显然是cAMP调节的氯离子通道的一部分，并且调节着氯，钠跨细胞膜的转运，杂合子无异常的临床症状，但存在上皮细胞膜转运的轻度异常。
4. Ⅱ型糖原累积病（typeⅡglycogenosis）Ⅱ型糖原累积病的总发病率约为1／4万，各亚型的发病率可因地域而有很大差异：婴儿型在非裔美国人和中国人中的发病率明显高于其他国家；而成人型在荷兰人中的发病率较高。
国内自1994～2005年共报道了109例糖原累积病患者，其中Ⅱ型（肌病表现为主）患者26例，I型（肝脏损害为主）患者58例，其余各型25例。
本病本病属常染色体隐性遗传病，本病编码酸性麦芽糖酶的基因定位于17号染色体长臂23区（17q23）。
Ⅱ型糖原贮积症是由于常染色体上的一个隐性基因突变，造成了溶酶体α-1，4-葡糖苷酶（酸性麦芽糖酶）缺乏所致，该酶是一溶酶体酶，能使低聚糖和糖原分解出葡萄糖，酶缺乏时大量糖原累积在溶酶体内，溶酶体膨胀造成细胞受损。
体内各种组织均受累，病理检查可见肝、肌肉、心、脑干运动核和脊髓前角细胞中有大量糖原累积。
5. 类风湿关节炎（Rheumatoid arthritis）类风湿性关节炎是一种慢性反复发作的以全身关节炎症改变为主的疼痛性疾病，是一种常见病、多发病。
发病时间可以几天、几周或几个月，并带有不同程度的活动性，往往累及终生，形成长期病痛，也有仅因关节组织的肿胀和扩展，只有关节运动时才发生局部疼痛。
类风湿关节炎发病早期往往有全身症状，如发热、疲劳、饮食不振、周身不适等，严重者可同时伴有贫血。
主要临床表现为关节病变，关节病常为对称性，累及小关节，以手的近端指间关节、腕关节、足的庶趾关节最为常见，严重波及肘、肩踝、膝等大关节和脊关节。
晚期病人主要为关节脱位、半脱位、畸形改变、活动严重障碍，病人生活不能自理。
目前对类风湿关节炎的病因还不清楚，但此病所表现出来的关节骨膜组织的炎症变化以及关节软骨细胞的腐蚀，被认为是细胞内的溶酶体的局部释放所致。
其原因可能是由于某种类风湿因子，如抗IgG，被巨噬细胞、中性粒细胞等吞噬，促使溶酶体酶外逸。
而其中的一些酶，如胶原酶，能腐蚀软骨，产生关节的局部损害，而软骨消化的代谢产物，如硫酸软骨素，又能促使激肽的产生而参与关节的炎症反应。
6.硅肺（silicosis）是由于长期过量吸入含结晶型游离二氧化硅的岩尘所引起的尘肺病。
矽肺是工业上的一种职业病。
临床表现是肺泡的弹性降低，肺功能损害。
在生产环境中长期吸入含石英粉尘后发生的职业病，是尘肺中发展快、病情严重、预后较差的一种类型。
旧称矽肺。
在一些发展中国家的职业病发病中仍占前列。
硅肺发病较多的工种在矿山为凿岩风钻工、爆破工、运输工、支柱工，在工厂为粉碎工、筛粉工、包装工、拌料工、喷砂工等。
硅肺发病一般比较缓慢，多在接触硅尘后5～10年，有的长达20年以上才发病，也有1～2年(甚至数月)即发病。
硅肺形成后，调离硅尘作业，可以减慢发展。
有些硅尘作业工人，在从事硅尘作业期间未发现硅肺，脱离作业后，仍有发生硅肺的可能，这种硅肺称为晚发性硅肺。
硅肺早期无任何症状和异常体征，往往是在作硅肺X射线照片检查时发现，病变到了Ⅱ、Ⅲ期一般都有一些自觉症状；最常见的是气短、胸闷、胸痛，咳嗽、咯痰随感染加重而增加。
较晚可出现肺气肿体征。
合并心力衰竭时，可见到一系列右心衰竭征象。
硅肺常并发肺结核及继发性肺原性心脏病、肺气肿、肺大泡及自发性气胸等。
一般均可在X射线胸片上见到相应的表现。
)吸入肺中，被巨噬细胞吞噬出现在溶发病机理与溶酶体有关。
当二氧化矽粉末(SiO2酶体中，由于矽酸与溶酶体膜之间的氢键反应，破坏了膜的稳定性，使膜破裂，溶酶体颗粒从死亡的细胞再度释出，重新被另酶流入细胞质而引起自溶，导致细胞死亡。
SiO2外的巨噬细胞吞噬，如此反复进行。
这样使巨噬细胞相继死亡，最后刺激成纤维细胞胶原纤维结沉积，结果肺泡的弹性降低，肺功能受损害。
7. Leber遗传性视神经病变（Leberˊs hereditary optic neuropathy）简称Leber病，由Theoder Leber于1871年首先报道。
是一种比较少见的遗传性视神经病。
有明显家族史。
患者多为男性，男女之比种族不同而有差异，我国同日本相似，男：女约等于6：4。
该病的临床表现如下：(1)发病年龄与性别:多在青春期(10-20岁)或15-35岁间发病，男性患者占80%- 90%。
(2)视功能障碍特点:①双眼中心视力大多先后急性或亚急性下降，间隔时间为数日至数月。
②视力下降时一般不伴有眼球疼痛。
③视力下降在数日或数月内持续进展，很少有波动或反复，甚至在治疗过程中视力进一步下降。
④视力大多稳定在0.1以下，虽有全盲者但罕见。
⑤个别患者有自发性视力恢复，⑥视野以中心或偏中心暗点居多，通常暗点较大并可向周边扩展，更易向上方延伸或连接包绕生理盲点。
⑦色觉障碍出现，普遍有红、绿色盲或色弱。
(3)眼底特征:急性期或早期眼底以球内视神经病变或视盘炎为主，可有以视盘为中心的微血管异常，即特征性的三联征:①环绕视盘的微血管扩张弯曲。
②视盘充血或/和水肿，可有周围神经纤维层水肿混浊。
③眼底荧光血管造影无荧光素渗漏。
但在不同分期造影可见盘周静脉充盈迅速。
动静脉分流，部分血管壁荧光滞留及循环时间延长等。
本病为线粒体遗传病，遗传方式与孟德尔定律不符，颇为特殊。
即多数患者为男性，但仅通过女性传递。
女性患者（或基因携带者，以下简称携带者）将此病传给子代，成为患者或携带者。
女性携带者的女儿中，几乎百分之百受遗传，而仅有小部分发病，其余则为携带者。
女性携带者的儿子中有50%～60%发病，无携带者。
所以遗传不会来自父系。
自20世纪80 年代以来，在细胞质遗传的基础上，经各国学者的不断深入研究，提出了线粒体（mitochodrionm）遗传说。
认为本病由mtDNA精子在进入卵子时，其线粒体退化，所以人类mtDNA基因通过母系传递。
目前已知有三个不同的mtDNA原发性突变，分别发生在核苷酸（nuclestide）的11778、3460和14484三个位点。
此外还发现有11个继发突变位点（4917、4216、13708、7444、15257、15812、5244、4160、4136、13730、11084）。
不同位点的突变，对视功能损害能否逆转有显著差异。
其中14484位点预后相对的较好，3460次之，11778最差。
8. 阿尔茨海默病（Alzheimer's disease,AD）阿尔兹海默病所谓的老年痴呆症，是由于神经退行性变、脑血管病变、感染、外伤、肿瘤、营养代谢障碍等多种原因引起的一组症候群，是病人在意识清醒的状态下出现的持久的全面的智能减退，表现为记忆力、计算力、判断力、注意力、抽象思维能力、语言功能减退，情感和行为障碍，独立生活和工作能力丧失。
有研究显示患者脑神经元中出现大量异常微管和中间纤维，提示二者之间存在一定相关性。
9. 不动纤毛综合征(Immotile cilia syndrome，ICS)是由纤毛结构缺陷引起多发性的遗传病，为常染色体隐性遗传，包括异常Kartagener 综合征及其他单基因病，发病率约1∶30000～1∶60000。
临床特征在有纤毛分布的部位均可发生某些相应疾患的表现，其中最为突出的是呼吸道疾患。
由于衬在呼吸道内的纤毛轴丝异常，使其丧失了正常有节奏摆动的能力，最初人们认为该综合征患者的呼吸道纤毛完全不能运动，后来的研究发现这些纡毛并非完全不能运动，只是这种运动表现为异常、无效的运动，即不能将呼吸道中的粘液向外排送，因而抵抗外来有害因素入侵的能力丧失，故易发生感染。
病人多在幼年时期就开始出现呼吸道感染的表现，慢性咳嗽，多痰，肺炎及肺不张非常多见，发展到童年时期会出现支气管扩张等，肺功能受损严重，咳痰增多，反复发烧、咯血。
气道粘液清除试验清除力丧失是该综合征的一个特点。
