文档介绍：2017/12/1
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第十三章程序性细胞死亡 与细胞衰老
●程序性细胞死亡
(programmmed cell death,PCD)
●细胞衰老
(cell ageing或cell senescence )
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程序性细胞死亡
动物细胞程序性死亡
细胞凋亡(apoptosis)
细胞坏死(necrosis)
细胞自噬(autophagy)
植物细胞与酵母细胞的程序性死亡
植物细胞的程序性死亡:木质部管状细胞的成熟过程,植物细胞在受到真菌或细菌感染后会发生主动快速死亡。死亡细胞的残余被细胞壁固定在原位,被液泡中水解酶消化。
酵母细胞的程序性死亡:与动物程序性死亡类似。
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细胞凋亡(Apoptosis)
●细胞凋亡的概念和特征
●细胞凋亡的生理意义:对于动物个体的正常发育,自稳态的维持,免疫耐受的形成,肿瘤监控等多种生理及病理过程具有重要意义。
蝌蚪尾的消失,发育过程中手和足的成形过程;
脊椎动物的神经系统的发育;
凋亡不足导致肿瘤在内的多种疾病,调亡过度导致机体免疫功能的丧失。
●细胞凋亡的检测方法
●细胞凋亡的分子机制
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细胞凋亡的概念和特征
●细胞凋亡生物学意义:强调这种细胞的死亡方式是自然的生理学过程,是受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为。
●动物细胞凋亡的过程,在形态学上分为三个阶段:
◆凋亡的起始:细胞表面的特化结构如微绒毛消失,细胞间接触的消失,但细胞膜依然完整;线粒体大体完整,但核糖体逐渐从内质网上脱离,内质网囊腔膨胀,并逐渐与质膜融合;染色质固缩,形成新月形帽状结构等形态,沿着核膜分布;
◆凋亡小体的形成:核染色质断裂为大小不等的片段,与某些细胞器如线粒体一起聚集,为反折的细胞质膜所包围。细胞表面产生了许多泡状或芽状突起,逐渐形成单个的凋亡小体;
◆凋亡小体逐渐为邻近的细胞或体内的吞噬细胞所吞噬,凋亡细胞的残余物质被消化后重新利用。
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细胞凋亡的检测方法
◆形态学观测:染色法(台盼蓝)、透射和扫描电镜观察。
◆DNA电泳:DNA片段就呈现出梯状条带。
◆TUNEL测定法,即DNA断裂的原位末端标记法。
◆et assay):将细胞裂解处理,电泳并用荧光染料染色,凋亡细胞DNA降解片断在电场中泳动速度快,使细胞核呈彗星式图案。
◆流式细胞分析:凋亡细胞DNA断裂和丢失,呈亚二倍体状态,用碘化丙腚染色使DNA产生激发荧光。
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细胞凋亡的分子机制
●诱导细胞凋亡的因子
●Caspase家族与凋亡
◆ Caspase
◆ Caspase依赖性的细胞凋亡
▲死亡受体起始的外源途径
▲线粒体起始的内源途径
◆ Caspase非依赖性的细胞凋亡
◆生死抉择:细胞凋亡的调控
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诱导细胞凋亡的因子
◆物理性因子,包括射线(紫外线,射线等),较温和的温度刺激(如热激,冷激)等。
◆化学及生物因子:包括活性氧基团和分子,钙离子载体,维生素K3,视黄酸,细胞毒素,DNA和蛋白质合成的抑制剂,正常生理因子(激素,细胞生长因子等)失调以及肿瘤坏死因子(TNF)处理等。
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Caspase
◆Caspase:是一组存在于细胞质中具有类似结构的蛋白酶,活性位点均包含半胱氨酸残基,裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键,因此称为天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶(Cysteine aspartic acic specific protease),即Caspase。负责选择性切割蛋白质,使靶蛋白活化或失活。
◆线虫(C. elegans)凋亡研究发现ced3,ced4基因促进细胞凋亡,ced9基因阻止ced3/ced4的激活,抑制细胞凋亡。Ced3哺乳类同源物是白介素-1β转换酶(Interleukin-1β converting enzyme,ICE),被命名Caspase-1:
◆哺乳动物细胞Caspase家族成员有15种。
◆细胞凋亡的分为激活期和执行期两个阶段。
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细胞凋亡分为两个阶段
激活期:前期细胞应答死亡信号,起始Caspase活化。凋亡信号刺激→酶原分子在特异性的Asp位点被切割→形成两个大小亚基的异二聚体→具有活性的Caspase;
执行期:后期执行Caspase活化,执行细胞死亡程序。起始Caspase招募执行Caspase酶原分子后→进行切割→产生具有活性的执行Caspase→切割细胞内重要的结构和功能蛋白→细胞凋亡。已知执行Caspase底物约280种。
起始Caspase和执行Caspase组成细胞内凋亡信号的联级分子网络,凋亡程序一旦启动,网络顶端起始C