集美大学：《细胞生物学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十一章 细胞衰老与凋亡

第十一章细胞衰老与凋亡(1学时) 细胞衰老( cellular aging或 cell senescence) 令细胞凋亡( Apoptosis

1 第十一章 细胞衰老与凋亡(1学时） ❖ 细胞衰老 (cellular aging或cell senescence) ❖ 细胞凋亡(Apoptosis)

第一节细胞衰老 (cellular agingicell senescence) ● Hayflick界限( Hayflick Limitation) ●细胞在体内条件下的衰老 ●衰老细胞结构的变化 ●细胞衰老的分子机理

2 第一节 细胞衰老 (cellular aging或cell senescence) ●Hayflick界限(Hayflick Limitation） ●细胞在体内条件下的衰老 ●衰老细胞结构的变化 ●细胞衰老的分子机理

Hayflick界限( Hayflick Limitation) 概念: 关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。细胞,至少是培 养的二倍体细胞,不是不死的,而是有一定的寿命;它们的 增殖能力不是无限的,而是有一定的界限,这就是 Hayflick 界限。 癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞,其染色体数目或形 态已经不同于原先的细胞 细胞的增殖能力与供体年龄有关 物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系 二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的 ◆决定细胞衰老的因素在细胞内部,而不是外部的环境 ◆是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老

3 一、Hayflick界限(Hayflick Limitation） 概念： 关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。细胞，至少是培 养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的 增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是 Hayflick 界限。 癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形 态已经不同于原先的细胞 细胞的增殖能力与供体年龄有关 物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系 二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的 ◆决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部的环境 ◆是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老

不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数 细胞来源人胚肺成纤中年人成老年人成 维细胞 纤维细胞纤维细胞 可增殖 代数 40-60 20

4 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 40-60 20 2-4 不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数

、细胞在体内条件下的衰老 在机体内,细胞的衰老和死亡是常见的现象,甚至在个体 发育的早期也会发生 ●正常情况下终生保持分裂的细胞,其分裂能力是否随着有 机体年龄的增高而下降?它们会不会衰老? ◆衰老动物体内,细胞分裂速度显著减慢,其原因主要是G期明显 延长 ◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老; ◆骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加,干细胞增殖速度也趋 缓慢

5 二、细胞在体内条件下的衰老 ●在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体 发育的早期也会发生; ●正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有 机体年龄的增高而下降？它们 会不会衰老？ ◆衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因主要是G1期明显 延长; ◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老; ◆骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞增殖速度也趋 缓慢

衰老细胞结构的变化 细胞核的变化 ·体外培养的二倍体细胞,细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大: 细胞核的核膜内折( Invagination)、染色质固缩化 内质网的变化: 衰老动物内质网成分弥散性地分散于核周胞质中,粗面内质网的总量 似乎是减少了; 线粒体的变化 ·通常细胞中线粒体的数量随龄减少,而其体积则随龄增大: 致密体的生成:脂褐质,老年色素等 膜系统的变化: 衰老的细胞,其膜流动性降低、韧性减小 ·衰老细胞间间隙连接减少;细胞膜内(P面)颗粒的分布也发生变化 (减少)

6 三、衰老细胞结构的变化 细胞核的变化： 体外培养的二倍体细胞，细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大； 细胞核的核膜内折（invagination）、染色质固缩化； 内质网的变化： 衰老动物内质网成分弥散性地分散于核周胞质中，粗面内质网的总量 似乎是减少了； 线粒体的变化： 通常细胞中线粒体的数量随龄减少，而其体积则随龄增大； 致密体的生成：脂褐质，老年色素等 膜系统的变化： 衰老的细胞，其膜流动性降低、韧性减小。 衰老细胞间间隙连接减少；细胞膜内（P面）颗粒的分布也发生变化 （减少）

四、细胞衰老的分子机理 ●氧化性损伤学说:代谢过程中产生的活性氧基团或分子(ROS-O2 OH,H2O2),引发的氧化性损伤的积累,最终导致衰老 端粒与衰老:发现端粒长度确实与衰老有着密切的关系,提出细胞衰老 的“有丝分裂钟”学说( Harley,1990 ●rDNA与衰老酵母染色体外rDNA环(ERC)的积累,导致细胞衰老 ●沉默信息调节蛋白复合物( Sir complex)与衰老: Sir complex存在 于异染色质区,其作用在于阻断所在位点DNA转录 ●SGSl基因和因与衰老:SGSl基因和基因同源,编码解旋酶 酵母sgs1突变体寿命明显短于野生型(平均9.5代:24.5代);w突变 引发早老症 ●发育程序与衰老 ●线粒体DNA与衰老:Sen-DNA(80年代); mtDNA突变积累与细胞衰老有关

7 四、细胞衰老的分子机理 ● 氧化性损伤学说：代谢过程中产生的活性氧基团或分子（ROS---O2 -， OH- ， H2O2 ），引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。 ● 端粒与衰老：发现端粒长度确实与衰老有着密切的关系，提出细胞衰老 的 “有丝分裂钟”学说（Harley,1990） ● rDNA与衰老:酵母染色体外rDNA 环（ERC）的积累，导致细胞衰老。 ● 沉默信息调节蛋白复合物（Sir complex）与衰老：Sir complex 存在 于异染色质区，其作用在于阻断所在位点DNA转录。 ● SGS1基因和WRN基因与衰老： SGS1基因和WRN基因同源,编码解旋酶; 酵母sgs1突变体寿命明显短于野生型（平均9.5代:24.5代）; wrn突变 引发早老症. ● 发育程序与衰老: ● 线粒体DNA与衰老: Sen-DNA(80年代);mtDNA突变积累与细胞衰老有关

第二节细胞凋亡( Apoptosis) ●细胞凋亡的概念及其生物学意义 ●细胞凋亡的形态学和生物化学特征 ●细胞凋亡的分子调控机理

8 第二节 细胞凋亡(Apoptosis) ●细胞凋亡的概念及其生物学意义 ●细胞凋亡的形态学和生物化学特征 ●细胞凋亡的分子调控机理

细胞凋亡的概念及其生物学意义 ●概念:细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命 的过程,所以也常常被称为细胞编程死亡( programmed cell death,PCD)。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。 ●生物学意义:细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进 行,自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都 起着非常关键的作用: 蝌蚪尾的消失,骨髓和肠的细胞凋亡 脊椎动物的神经系统的发直, 发育过程中手和足的成形过程

9 一、细胞凋亡的概念及其生物学意义 ●概念：细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命 的过程，所以也常常被称为细胞编程死亡（programmed cell death, PCD）。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。 ●生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进 行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都 起着非常关键的作用： 蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡， 脊椎动物的神经系统的发育， 发育过程中手和足的成形过程

细胞凋亡的形态学和生物化学特征 ●细胞凋亡与坏死( necrosIs ●细胞凋亡的形态学特征 ●细胞凋亡的生化特征 ●诱导细胞凋亡的因子 ●细胞凋亡的检测

10 二、细胞凋亡的形态学和生物化学特征 ●细胞凋亡与坏死(necrosis) ●细胞凋亡的形态学特征 ●细胞凋亡的生化特征 ●诱导细胞凋亡的因子 ●细胞凋亡的检测