1、十四章细胞衰老与死亡十四章细胞衰老与死亡 第十一章第十一章 细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡第一节第一节 细胞的衰老细胞的衰老第二节第二节 细胞死亡与凋亡细胞死亡与凋亡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡普遍规普遍规律律第一节第一节 细胞的衰老细胞的衰老关键关键点点细胞衰老与机体衰老是有一定联系的两个概念细胞衰老与机体衰老是有一定联系的两个概念细胞在体外的增殖能力和寿命是有限的细胞在体外的增殖能力和寿命是有限的体内细胞的衰老与增殖能力及分化程度有关体内细胞的衰老与增殖能力及分化程度有关细胞衰老最终反映在形态结构和功能代谢的改变细胞衰老最终反映在形态结构和功能代谢的改变细胞衰老机制涉及环境
2、因素和体内因素细胞衰老机制涉及环境因素和体内因素第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡指在正常环境条件下指在正常环境条件下细胞细胞发生发生的生理功能和增殖能力减弱以的生理功能和增殖能力减弱以及细胞形态的改变，并趋向死及细胞形态的改变，并趋向死亡的现象亡的现象细胞的衰老细胞的衰老 机体的衰老机体的衰老 生物体生物体在其生命过程中，生长发在其生命过程中，生长发育到成熟后，随着年龄的增长在育到成熟后，随着年龄的增长在形态结构和生理功能方面形态结构和生理功能方面出现的一系列慢性、进出现的一系列慢性、进行性、退化性的变化行性、退化性的变化 细胞衰老与机体衰老是有一定联系的两个概念细胞衰老与机体衰
3、老是有一定联系的两个概念关键点关键点一一第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡机体的衰老并不等于所有细胞的衰老机体的衰老并不等于所有细胞的衰老 因为在机体的不同阶段，总是有新的细胞形成因为在机体的不同阶段，总是有新的细胞形成 细胞的衰老不意味着机体的衰老细胞的衰老不意味着机体的衰老 细胞的衰老每时每刻都在进行细胞的衰老每时每刻都在进行机体的衰老与细胞的衰老又是密切相关的机体的衰老与细胞的衰老又是密切相关的 机体的衰老是以总体细胞的衰老为基础的机体的衰老是以总体细胞的衰老为基础的第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞在体外的增殖能力和寿命是有限细胞在体外的增殖能力和寿命是有限
4、的的HayflickHayflick界界限限实验一实验一19611961年，年，L.Hayflick L.Hayflick 体外培养人成纤维细胞体外培养人成纤维细胞细胞的增殖能力是有限的细胞的增殖能力是有限的体外培养的人二倍体细胞经过体外培养的人二倍体细胞经过40-6040-60次传代后，次传代后，表现出明显的衰老、退化和死亡的过程表现出明显的衰老、退化和死亡的过程关键点关键点二二第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞的分裂能力与供体的年龄有关（成反比）细胞的分裂能力与供体的年龄有关（成反比）第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡动物体细胞在体外可传代的次数，动物体细胞在体
5、外可传代的次数，与物种的寿命有关（成正比）与物种的寿命有关（成正比）第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡决定细胞衰老决定细胞衰老的因素在细胞内的因素在细胞内部部老年男性老年男性间期体细胞间期体细胞年轻女性间年轻女性间期体细胞期体细胞细胞松弛素细胞松弛素B B、去核、去核年轻细年轻细胞胞年老细胞年老细胞杂交细胞与年轻杂交细胞与年轻细胞分裂能力相同细胞分裂能力相同细胞核决定了细胞核决定了细胞衰老的表达细胞衰老的表达年年老老年年轻轻实验二实验二杂交细胞杂交细胞不能分裂不能分裂第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡体内细胞的衰老及增殖能力与分化程度有关体内细胞的衰老及增殖能力与分化程
6、度有关关键点关键点三三第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡人体内的细胞根据其增殖能力、分换程度、生存时间划人体内的细胞根据其增殖能力、分换程度、生存时间划分分第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞衰老最终反映在形态结构和功能代谢的改细胞衰老最终反映在形态结构和功能代谢的改变变 细胞膜、质、核的变化细胞膜、质、核的变化 致密体的形成（脂褐质、老年色素等）致密体的形成（脂褐质、老年色素等）形态结构改形态结构改变变 细胞内水分减少，细胞因脱水而收缩变小细胞内水分减少，细胞因脱水而收缩变小细胞衰老是增殖能力和生理功能逐渐下降的变化过程细胞衰老是增殖能力和生理功能逐渐下降的变化过程
7、关键点关键点四四第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡核膜内折，核增大、核膜内折，核增大、染色质凝集、核碎裂、染色质凝集、核碎裂、核小体核小体DNADNA变短，核内变短，核内包含物形成包含物形成膜处于凝胶状，流动性减弱，选择性通膜处于凝胶状，流动性减弱，选择性通透性降低，信号转导、物质转运、膜的透性降低，信号转导、物质转运、膜的修复能力等发生障碍修复能力等发生障碍rERrER有序排列消失，且含量减少，蛋白质有序排列消失，且含量减少，蛋白质合成能力下降；线粒体数量减少；高尔基合成能力下降；线粒体数量减少；高尔基体分泌、运输功能减退体分泌、运输功能减退第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老
8、与死亡亡生物化学改变生物化学改变第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞衰老机制涉及环境因素和体内因素细胞衰老机制涉及环境因素和体内因素 1 1、自由基理论、自由基理论 2 2、遗传程序轮、遗传程序轮 3 3、端粒、端粒酶学说、端粒、端粒酶学说 细胞衰老是一个复杂的生理过程细胞衰老是一个复杂的生理过程关键点关键点五五第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡 1 1、自由基理、自由基理论论 是指由具有不成对电子的分子是指由具有不成对电子的分子或原子集团组成的一类高度活化或原子集团组成的一类高度活化分子，普遍存在于生物系统中分子，普遍存在于生物系统中（free radical fr
9、ee radical）如：如：-O-O2 2、-OH-OH、-OOH-OOH、-H-H 等等 衰老是由衰老是由于自由基于自由基对细胞的对细胞的伤害伤害学说认为学说认为自然环境自然环境机体正常代谢的产物机体正常代谢的产物自由基的产生自由基的产生第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡组织、细胞的损伤组织、细胞的损伤DNADNA链断裂、碱基羟基化或切链断裂、碱基羟基化或切除除蛋白质肽链断裂、蛋白质空间结构被破坏蛋白质肽链断裂、蛋白质空间结构被破坏线粒体损伤，导致能量代谢障碍线粒体损伤，导致能量代谢障碍溶酶体膜损伤，膜通透性改变，使细胞解体溶酶体膜损伤，膜通透性改变，使细胞解体脂质过氧化脂质过
10、氧化内质网上核糖体解聚，抑制蛋白质合成内质网上核糖体解聚，抑制蛋白质合成细胞骨架受到损伤细胞骨架受到损伤第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡清除自由基的清除自由基的防御系统防御系统 酶系统（抗氧化酶）酶系统（抗氧化酶）如：超氧化物歧化酶（如：超氧化物歧化酶（SODSOD）、）、非酶系统（抗氧化剂）非酶系统（抗氧化剂）如：如：V VA A、V VC C、V VE E 、硒、半光氨酸等、硒、半光氨酸等过氧化氢酶（过氧化氢酶（CATCAT）等）等体内的抗氧化系统维持着自由基的动态平体内的抗氧化系统维持着自由基的动态平衡衡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡2 2、遗传程序论、遗传
11、程序论衰老是遗传上的衰老是遗传上的程序化过程，程序化过程，衰老是受衰老是受特定基因的控制特定基因的控制生物的生长、发育、衰老和死亡实际生物的生长、发育、衰老和死亡实际上是上是某些基因有序开启或关闭的结果某些基因有序开启或关闭的结果 衰老基因（衰老基因（促进衰老过程促进衰老过程）抗衰老基因（抗衰老基因（长寿基因，抑制衰老的基因长寿基因，抑制衰老的基因）衰老是遗传控衰老是遗传控制的程序性过程制的程序性过程学说认为学说认为第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡衰老基因衰老基因淀粉样蛋白基因、淀粉样蛋白基因、E E4 4基因、基因、p21p21基因、基因、pp5353基因基因、p p1616基
12、因基因、RBRB基因等基因等一个一个3737岁的成人早衰症患者岁的成人早衰症患者 成人早衰症：成人早衰症：3939岁出现衰老，岁出现衰老，4747岁生命结束；岁生命结束；第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）婴幼儿早衰症：婴幼儿早衰症：1 1岁时衰老，寿岁时衰老，寿命命12181218岁，患岁，患者者DNADNA解旋酶发解旋酶发生突变生突变第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡长沙市老年医学研究所一项历时长沙市老年医学研究所一项历时4040年的专题研究年的专题研究寿命与遗传有关寿命与遗传有关遗传因素遗传
13、因素生生存存环环境境生生活活习习惯惯第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡3 3、端粒、端粒酶学说、端粒、端粒酶学说细胞染色体的端粒细胞染色体的端粒DNADNA会随会随细胞分裂次数增加而不断缩细胞分裂次数增加而不断缩短，当端粒缩短到一定阈值短，当端粒缩短到一定阈值时，可能触发某种信号，使时，可能触发某种信号，使细胞停止在细胞停止在M M期，不再继续期，不再继续分裂，而呈现衰老现象分裂，而呈现衰老现象 Herley Herley（19901990年）认为染色体端粒与衰老有年）认为染色体端粒与衰老有关关衰老源于染色衰老源于染色体端粒的缩短体端粒的缩短学说认为学说认为第十一章第十一章 细胞衰
14、老与死细胞衰老与死亡亡 一种自身携带模板的一种自身携带模板的逆转录酶逆转录酶，由，由RNARNA和和蛋白质蛋白质组成，组成，RNARNA组分中含有一组分中含有一段短的模板序列与端粒段短的模板序列与端粒DNADNA的重复序列的重复序列互补，而其蛋白质组分具有逆转录酶互补，而其蛋白质组分具有逆转录酶活性，以活性，以RNARNA为模板催化端粒为模板催化端粒DNADNA的合的合成，将其加到端粒的成，将其加到端粒的33端，以维持端端，以维持端粒长度及功能。粒长度及功能。端粒酶结构示意图端粒酶结构示意图RNARNA（浅褐色）（浅褐色）DNADNA（紫褐色）（紫褐色）蛋白质（绿色）蛋白质（绿色）研究证实（研
15、究证实（19981998年）：端粒酶基因持续表年）：端粒酶基因持续表达，可保证端粒不断重建达，可保证端粒不断重建第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞衰老与人类疾病细胞衰老与人类疾病老年人易患感染性疾病，易发生肿瘤老年人易患感染性疾病，易发生肿瘤 动脉粥样硬化动脉粥样硬化高血压高血压糖尿病糖尿病老年痴呆老年痴呆帕金森病帕金森病老年性白内障老年性白内障骨质疏松骨质疏松第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡第二节第二节 细胞死亡细胞死亡 细胞死亡细胞死亡 细胞生命现象不可逆的停止细胞生命现象不可逆的停止 第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡单细胞生物单细胞生物 细胞死
16、亡意味着个体死亡细胞死亡意味着个体死亡多细胞生物多细胞生物 机体死亡并非细胞立即死亡机体死亡并非细胞立即死亡 活的机体并非没有死亡细胞活的机体并非没有死亡细胞 人心脏停止跳动后人心脏停止跳动后气管上皮细胞绒毛还在摆动气管上皮细胞绒毛还在摆动皮肤表皮细胞可持续存活皮肤表皮细胞可持续存活120h120h以上以上 人体每天有人体每天有5 510101111血细胞是通过细胞血细胞是通过细胞凋亡途径清除的凋亡途径清除的上皮或表皮细胞的再生和脱落也是一上皮或表皮细胞的再生和脱落也是一种细胞生成和细胞凋亡种细胞生成和细胞凋亡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡一、细胞死亡的标志一、细胞死亡的标志判
17、断细胞是否死亡判断细胞是否死亡 细胞形态学的改变作为标志细胞形态学的改变作为标志细胞功能及繁殖能细胞功能及繁殖能力力活细胞活细胞有形成集落的能力有形成集落的能力死细胞死细胞不能形成集落不能形成集落第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡二、细胞死亡的类型二、细胞死亡的类型细胞凋亡细胞凋亡（apoptosisapoptosis）程序性细胞死亡程序性细胞死亡（programmed cell death,PCDprogrammed cell death,PCD）细胞细胞主动主动死亡，正常死亡死亡，正常死亡细胞坏死（细胞坏死（cell necrosiscell necrosis）细胞细胞被动被动
18、死亡，是指受环境因素影响，死亡，是指受环境因素影响，导致细胞死亡的过程，非正常死亡导致细胞死亡的过程，非正常死亡细胞衰老的结果是死亡细胞衰老的结果是死亡但细胞死亡并非都由衰老引起但细胞死亡并非都由衰老引起第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡程序性细胞死亡程序性细胞死亡细胞凋亡细胞凋亡与与程序性细胞死亡程序性细胞死亡是功能性概念是功能性概念强调细胞死亡是一个预订的、强调细胞死亡是一个预订的、受基因调控的、有序的受基因调控的、有序的过程过程细胞凋亡细胞凋亡为形态学概念为形态学概念强调细胞死亡的形态学改变强调细胞死亡的形态学改变程序性细胞死亡程序性细胞死亡仅存在于发育过程中某些细胞仅存在于
19、发育过程中某些细胞细胞凋亡细胞凋亡既存在于发育过程中细胞，也存在于既存在于发育过程中细胞，也存在于成体细胞成体细胞程序性细胞死程序性细胞死亡大多呈现细胞亡大多呈现细胞凋亡的形态学特凋亡的形态学特征征第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡是指体内细胞发生主动的、是指体内细胞发生主动的、有基因控制的自我消亡方式有基因控制的自我消亡方式细胞凋亡普遍存在于人类及动植物中，是细胞凋亡普遍存在于人类及动植物中，是多细胞生物个体生长发育、组织更新、衰多细胞生物个体生长发育、组织更新、衰老死亡等生命活动中不可缺少的组成部分老死亡等生命活动中不可缺少的组成部分 细胞凋亡细胞凋亡概念概念第十一章第十一章
20、细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞凋亡的生物学意义细胞凋亡的生物学意义第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞凋亡的特征细胞凋亡的特征形态结构改变形态结构改变核质浓缩、染色质浓缩并聚集成块核质浓缩、染色质浓缩并聚集成块凋亡小体形成（细胞凋亡的标志）凋亡小体形成（细胞凋亡的标志）多数细胞器保持完整，随后结构发生改变多数细胞器保持完整，随后结构发生改变细胞膜表面微绒毛和细胞间连接消失细胞膜表面微绒毛和细胞间连接消失 细胞膜皱缩内陷，细胞体积缩小，细胞质浓缩细胞膜皱缩内陷，细胞体积缩小，细胞质浓缩第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡染色质固缩染色质固缩染色质呈块，聚集在核膜下染色质
21、呈块，聚集在核膜下第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡生化特征生化特征 RNARNA和蛋白质合成增加和蛋白质合成增加CaCa2 2 浓度升高浓度升高 多种蛋白酶参与，逐级调控多种蛋白酶参与，逐级调控 胞浆胞浆pHpH值降低值降低通过线粒体信号途径引导细胞凋亡通过线粒体信号途径引导细胞凋亡DNADNA片段化形成梯状条带（生化指标）片段化形成梯状条带（生化指标）第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞坏细胞坏死死概念概念细胞细胞被动被动死亡，是指受环境因素影响，死亡，是指受环境因素影响，导致细胞突发性病理性死亡的过程，属导致细胞突发性病理性死亡的过程，属于非正常死亡于非正常死亡
22、第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞坏死的特征细胞坏死的特征成群的细胞丢失或破坏成群的细胞丢失或破坏细胞膜破损，大量水、电解质进入细胞细胞膜破损，大量水、电解质进入细胞细胞器破坏溶解（线粒体肿胀）细胞器破坏溶解（线粒体肿胀）细胞破裂、死亡细胞破裂、死亡产生炎症反应产生炎症反应第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡细胞坏死时核的变化模式图细胞坏死时核的变化模式图 核浓缩核浓缩:由于核脱水使染色质浓缩，染色变深，核体积缩小由于核脱水使染色质浓缩，染色变深，核体积缩小核碎裂核碎裂:核染色质崩解为小碎片，核膜破裂，染色质碎片核染色质崩解为小碎片，核膜破裂，染色质碎片分散在胞浆中分
23、散在胞浆中核溶解核溶解:在脱氧核糖核酸酶的作用下，染色质的在脱氧核糖核酸酶的作用下，染色质的DNADNA分解，分解，核乃失去对碱性染料的亲和力，因而染色质变淡，甚至只能核乃失去对碱性染料的亲和力，因而染色质变淡，甚至只能见到核的轮廓。往后染色质中残余的蛋白质被溶蛋白酶所溶见到核的轮廓。往后染色质中残余的蛋白质被溶蛋白酶所溶解，核便完全消失解，核便完全消失 第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡线粒体肿涨，呈球状，轻度脱嵴线粒体肿涨，呈球状，轻度脱嵴 36000正常线粒正常线粒体体第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡三、细胞凋亡与细胞坏死的比较三、细胞凋亡与细胞坏死的比较第十一
24、章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡 比较内容比较内容 细胞凋亡细胞凋亡 细胞坏死细胞坏死第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡 比较内容比较内容 细胞凋亡细胞凋亡 细胞坏死细胞坏死第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡衰老衰老死死亡亡 细胞死亡的标志细胞死亡的标志细胞死亡的类型细胞死亡的类型细胞凋亡与细胞细胞凋亡与细胞 坏死的比较坏死的比较衰老的概念衰老的概念HayflickHayflick界限界限衰老细胞的变化衰老细胞的变化衰老的机制衰老的机制第十一章第十一章 细胞衰老与死细胞衰老与死亡亡第十一章第十一章 细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡1 1、什么是细胞衰老？、什么是细胞衰老？4 4、试比较细胞凋亡与坏死、试比较细胞凋亡与坏死2 2、什么是细胞凋亡？、什么是细胞凋亡？3 3、什么是细胞坏死？、什么是细胞坏死？预习预习题题4 4、细胞衰老与机体衰老有何不同、细胞衰老与机体衰老有何不同
