细胞衰老与凋亡.ppt
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1、1,Chapter 13.细胞衰老与凋亡,13.1 细胞衰老,现代人类面临着3种衰老:生理性衰老病理性衰老心理性衰老 衰老(senescing,aging)是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现,是不可逆的生命过程。人的衰老与细胞的衰老相关联。,2,3,请注意观察老人的外部形态有哪些特征?,4,100多年前有位叫魏特曼的科学家发现某些进行无性生殖的微生物可以持续进行分裂,因此认为细胞不会死亡.,5,Hayflick界限,1961年,Hayflick 首次报道了体外培养殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养,发现胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡,而来自成年
2、组织的成纤维细胞只能培养1530代就开始死亡。细胞,至少是培养的细胞,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。,6,体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态,7,物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系,8,早老症儿童与正常儿童的比较,9,细胞衰老的特征,细胞内水分减少色素生成和色素颗粒沉积细胞核内质网细胞质膜线粒体蛋白质合成的变化,10,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,11,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
3、,粗面内质网的总量似乎是减少了,12,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及膜内颗粒的分布也发生变化,13,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,14,细胞衰老的理论,衰老的损伤积累理论细胞衰老的端粒假说,13.2 细胞凋亡,16,(一)凋亡的回顾 线虫(C.elegant)中的细胞细胞程序性死亡1.线虫:成体959个细胞,在发育过程中有131个细胞会注定发生PCD2.PCD发生时间:1h左右3.参与线虫PCD的发生基因,目前的有14个,17,18,19,(二)定义,Apoptosis(apo-ptosis),PCD(program
4、med cell death),在体内外因素诱导下,由基因严格调控而发生的自主性细胞有序死亡,故又称程序性细胞死亡。,(三)细胞凋亡与坏死的区别,22,23,24,25,26,27,1.形态学改变,(1)细胞膜的变化:(2)细胞质的变化:(3)细胞核的变化:,微绒毛、细胞突起消失;空泡化;出芽,胞质浓缩;细胞器变化,染色质边聚,(四)凋亡时细胞的主要变化,28,(4)凋亡小体形成 胞膜皱缩内陷,分割包裹胞质,内含DNA物质及细胞器,形成泡状小体称为凋亡小体(apoptosis body)(5)吞噬(6)继发性坏死,29,30,31,32,apoptosis,概 述,2.生化改变,(1)凋亡启动
5、因子(2)凋亡蛋白酶(3)内源性核酸内切酶与DNA片断化,诱导期执行期消亡期,(五)分期,apoptosis,(一)细胞凋亡相关因素(二)主要的信号传导通路(三)凋亡相关基因,(一)细胞凋亡相关因素,1.诱导性因素,激素和生长因子失衡,理化因素:高温、强酸、强碱、抗癌药物,免疫性因素,微生物学因素:细菌、病毒,凋亡程序的执行者,40,2.抑制性因素,细胞因子:IL-2,神经生长因子某些激素:ACTH、睾丸酮、雌激素某些二价金属阳离子、药物,41,(二)主要信号传导通路,42,43,1.死亡受体通路 2.线粒体通路,44,45,46,47,2.线粒体通路,48,凋亡诱导因素,PTP开放,线粒体中
6、细胞色素C等释放,Caspase-9活化,Caspase-3活化,apoptosis,49,50,51,52,凋亡复合体,53,3.凋亡蛋白酶,Caspases:cysteine-containing aspartate-specific protease(含半胱氨酸的天冬氨酸特异水解酶),是一组对底物的天冬氨酸部位有特异水解作用,其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。,(1)定义及分类,54,55,(2)结构特征,以无活性的形式存在。在Pro-Caspases的N端均含有一段的前区域(Prodomain)。活性形式均是由2个大亚基和2个小亚基组成的杂四聚体。一分子Pro-Caspase只能分裂产生
7、1个大亚基和1个小亚基。在大亚基的C端均含有QACXG(X=R.Q或G)的活性中心,其中半胱氨酸(C)是必需氨基酸,故 Caspase是属于半胱氨酸蛋白酶类。,56,57,(3)caspase的作用底物,凋亡蛋白酶激活的DNA酶抑制物(ICAD)核纤层(lamina)蛋白 细胞骨架蛋白:导致细胞解体,形成凋 亡小体 其他的caspases 灭活细胞凋亡的抑制物,58,使抑制凋亡因子失活,如CAD/ICAD破坏细胞结构,如Lamina将调节区与催化区分离,使蛋白失活,如Gelsolin,59,4.内源性核酸内切酶与DNA片断化,60,CAD激活方式,61,DNA断裂与“梯状条带”(1),62,D
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