第十三章 细胞衰老与凋亡
第十三章 细胞衰老与凋亡
第一节 细胞的衰老 • 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
第一节 细胞的衰老 • 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
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。 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。 一、人体细胞的动态分类
核 增大、染色深、核内有包含物 染色质 凝聚、固缩、碎裂、溶解 质膜 粘度增加、流动性降低 细胞质 色素积聚、空泡形成 线粒体 数目减少、体积增大 高尔基体 碎裂 尼氏体 消失 包含物 糖原减少、脂肪积聚 核膜 内陷 二、细胞衰老的特征 （一）形态变化
核 增大、染色深、核内有包含物 染色质 凝聚、固缩、碎裂、溶解 质膜 粘度增加、流动性降低 细胞质 色素积聚、空泡形成 线粒体 数目减少、体积增大 高尔基体 碎裂 尼氏体 消失 包含物 糖原减少、脂肪积聚 核膜 内陷 二、细胞衰老的特征 （一）形态变化
• 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。 （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。 （二）分子水平的变化
• （一）差错学派 • 1、代谢废物积累：如：脂褐质 • 3、自由基攻击：导致DNA、蛋白质变异，正常细胞内 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。 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、自由基攻击：导致DNA、蛋白质变异，正常细胞内 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。 三、细胞衰老的分子机理
• 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。 （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。 （二）遗传论学派
• 3、衰老基因学说 • 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：平均39岁时出现衰老，47岁生命结束； –婴幼儿早衰症：1岁时出现明显的衰老，12~18岁生命结束， –早衰症患者体内解旋酶发生突变。 – Caenrhabditis elegans的平均寿命仅3.5天，该虫age-1 单基因 突变，可提高平均寿命65%，提高最大寿命110%
• 3、衰老基因学说 • 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：平均39岁时出现衰老，47岁生命结束； –婴幼儿早衰症：1岁时出现明显的衰老，12~18岁生命结束， –早衰症患者体内解旋酶发生突变。 – Caenrhabditis elegans的平均寿命仅3.5天，该虫age-1 单基因 突变，可提高平均寿命65%，提高最大寿命110%
Werner's syndrome
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Hutchinson-Gilford syndrome
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