細(xì)胞分化、衰老和死亡第四章

細(xì)胞增殖、分化、衰老和死亡目

錄0102細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡課堂導(dǎo)入“生老病死”是生物界的普遍現(xiàn)象，生物個(gè)體是這樣，組成生物個(gè)體的細(xì)胞亦是如此。細(xì)胞的衰老、死亡是如何發(fā)生的？對(duì)生命活動(dòng)有什么意義？學(xué)習(xí)目標(biāo)010203闡明細(xì)胞衰老的特征及原因說(shuō)明個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系闡明細(xì)胞凋亡的概念和意義細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老衰老通常指生物個(gè)體發(fā)育成熟后，隨著年齡的增加，機(jī)能減退，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性下降，趨向死亡的不可逆的現(xiàn)象。細(xì)胞衰老是一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)過(guò)程，發(fā)生的變化最終反映在細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上。※細(xì)胞分化和細(xì)胞衰老都會(huì)發(fā)生細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的變化細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老的特征細(xì)胞膜通透性改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能降低細(xì)胞核的體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮、染色加深細(xì)胞內(nèi)的水分減少，細(xì)胞萎縮，體積變小細(xì)胞內(nèi)多種酶的活性降低，呼吸速率減慢，新陳代謝速率減慢

細(xì)胞內(nèi)的色素逐漸積累，妨礙細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的交流和傳遞細(xì)胞衰老記憶小技巧：一大一小、一多一少、兩低、兩慢①細(xì)胞膜的物質(zhì)運(yùn)輸功能降低②多種酶的活性降低①細(xì)胞內(nèi)的呼吸速率減慢②新陳代謝速率減慢大：細(xì)胞核的體積增大，染色質(zhì)收縮，染色加深?。杭?xì)胞體積變小

多：細(xì)胞內(nèi)的色素逐漸積累增多少：細(xì)胞內(nèi)的水分減少一大一小一多一少兩低兩慢細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老的表現(xiàn)表現(xiàn)原因滿臉皺紋出現(xiàn)“老年斑”渾身乏力、行動(dòng)遲緩頭發(fā)變白吸收能力下降皮膚細(xì)胞內(nèi)水分減少，細(xì)胞萎縮，體積變小皮膚細(xì)胞中色素積累老年人細(xì)胞中與呼吸有關(guān)的酶活性降低，代謝緩慢由于毛囊中的黑色素細(xì)胞衰老，細(xì)胞中的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成減少細(xì)胞膜通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低細(xì)胞衰老【思考】細(xì)胞為什么會(huì)衰老呢？決定細(xì)胞衰老的主要因素是什么呢？一項(xiàng)研究表明，從胎兒肺部得到的成纖維細(xì)胞可在離體條件下傳代約50次，從成人肺部得到的成纖維細(xì)胞在離體條件下只能傳代約20次。這既表明細(xì)胞的增殖能力是有限的，又說(shuō)明細(xì)胞衰老與細(xì)胞自身有關(guān)

細(xì)胞衰老2009年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了美國(guó)的布萊克本和格雷德、紹斯塔克三人，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了端粒和端粒酶保護(hù)染色體的機(jī)理。他們的發(fā)現(xiàn)為細(xì)胞衰老的端粒學(xué)說(shuō)提供了依據(jù)。布萊克本格雷德紹斯塔克細(xì)胞衰老端粒學(xué)說(shuō)端粒學(xué)說(shuō)認(rèn)為，每次細(xì)胞分裂后，端粒DNA序列就會(huì)縮短一截，隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增多，端粒不斷縮短，當(dāng)端粒長(zhǎng)度縮短到一定程度時(shí)，細(xì)胞就無(wú)法繼續(xù)分裂，從而導(dǎo)致細(xì)胞衰老與死亡。如果細(xì)胞中端粒酶一直保持很高的活性，端粒的缺損就能得到彌補(bǔ)，染色體的穩(wěn)定性也得到維持，細(xì)胞衰老的進(jìn)程就會(huì)被延緩。端粒是真核生物染色體末端的DNA重復(fù)序列，能維持染色體的穩(wěn)定性端粒酶是細(xì)胞中一種延長(zhǎng)端粒的酶，可以延緩細(xì)胞的衰老細(xì)胞衰老端粒DNA序列縮短細(xì)胞衰老細(xì)胞分裂縮短到一定程度無(wú)法繼續(xù)細(xì)胞衰老的原因細(xì)胞衰老自由基學(xué)說(shuō)自由基常帶有未配對(duì)的電子，表現(xiàn)出高度的反應(yīng)活躍性，會(huì)攻擊和破壞細(xì)胞內(nèi)各種具有正常功能的生物分子。自由基的來(lái)源（1）細(xì)胞不斷進(jìn)行各種氧化反應(yīng)的過(guò)程中產(chǎn)生（2）輻射以及有害物質(zhì)入侵刺激細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞衰老自由基磷脂DNA蛋白質(zhì)生物膜損傷基因突變活性下降攻擊產(chǎn)生細(xì)胞衰老自由基學(xué)說(shuō)細(xì)胞衰老【思考】機(jī)體的衰老是否源于細(xì)胞的衰老？單細(xì)胞生物多細(xì)胞生物個(gè)體衰老與死亡＝細(xì)胞衰老與死亡個(gè)體衰老與死亡≠細(xì)胞衰老與死亡個(gè)體衰老的過(guò)程也是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過(guò)程細(xì)胞衰老知識(shí)鏈接：基因時(shí)鐘學(xué)說(shuō)成人早衰癥是一種家族性疾病，控制這種疾病的基因位于第8號(hào)染色體的短臂上，編碼DNA解旋酶，在成人早衰癥患者體內(nèi)這種酶有缺陷，導(dǎo)致患者早衰?；颊叨鄶?shù)早夭。其他動(dòng)物研究也支持基因時(shí)鐘學(xué)說(shuō)。例如，在果蠅研究中發(fā)現(xiàn)，一種Indy基因突變，會(huì)使果蠅的壽命從37天延長(zhǎng)到70天左右。細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老的意義（1）有利方面細(xì)胞衰老是人體內(nèi)發(fā)生的正常生命現(xiàn)象，正常的細(xì)胞衰老有利于機(jī)體更好地實(shí)現(xiàn)自我更新例如：血液中紅細(xì)胞的快速更新可保障機(jī)體所需氧氣的供應(yīng)（2）不利方面眾多細(xì)胞的衰老會(huì)導(dǎo)致人體的衰老，會(huì)出現(xiàn)免疫力下降、適應(yīng)環(huán)境能力減弱等現(xiàn)象細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡方式主要包括由細(xì)胞自噬導(dǎo)致的自噬性細(xì)胞死亡、細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡。細(xì)胞自噬細(xì)胞通過(guò)溶酶體（動(dòng)物）或液泡（酵母菌和植物）與雙層膜包裹的細(xì)胞自身物質(zhì)融合，從而降解細(xì)胞自身物質(zhì)的過(guò)程?！疽饬x】維持細(xì)胞內(nèi)動(dòng)態(tài)平衡降解功能失?；虿恍枰募?xì)胞結(jié)構(gòu)，如各種蛋白質(zhì)、細(xì)胞器在一定條件下，細(xì)胞自噬也可以導(dǎo)致細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡細(xì)胞壞死細(xì)胞壞死多為細(xì)胞在強(qiáng)烈的理化因素或生物因素作用下受到嚴(yán)重?fù)p傷，引起自身死亡的過(guò)程?！颈憩F(xiàn)】細(xì)胞脹大、核膜和細(xì)胞質(zhì)膜破裂、細(xì)胞內(nèi)容物外溢等壞死解體后釋放細(xì)胞內(nèi)容物引起炎癥染色質(zhì)不發(fā)生凝集，線粒體膨大細(xì)胞質(zhì)膜破損，破碎的細(xì)胞器、染色質(zhì)片段釋放出去受損中斷細(xì)胞死亡細(xì)胞壞死的實(shí)質(zhì)【實(shí)例】燙傷的皮膚細(xì)胞的死亡骨折后骨細(xì)胞的死亡吸煙者肺部細(xì)胞因尼古丁作用的死亡正常細(xì)胞細(xì)胞損傷或死亡正常代謝活動(dòng)種種不利因素進(jìn)行細(xì)胞死亡細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程【實(shí)質(zhì)】與凋亡相關(guān)的基因選擇性表達(dá)的結(jié)果正常細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡小體形成被其他細(xì)胞吞噬細(xì)胞凋亡開(kāi)始，細(xì)胞與周圍細(xì)胞脫離，染色質(zhì)凝集、分離并沿核膜分布，細(xì)胞發(fā)生皺縮凋亡中的細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)膜反折，包裹細(xì)胞器等碎片，形成凋亡小體凋亡小體被吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)胞死亡細(xì)胞凋亡的類型個(gè)體發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞程序性死亡（發(fā)育性凋亡）成熟細(xì)胞的自然更新（更新性凋亡）被病原體感染細(xì)胞的清除（清除性凋亡）青蛙的發(fā)育清除受損、突變、衰老細(xì)胞①完成正常生長(zhǎng)發(fā)育②維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定③抵御外界因素的干擾【意義】細(xì)胞死亡【實(shí)例】胎兒手的發(fā)育人胚胎發(fā)育中尾的消失透射電鏡下正常白細(xì)胞（左）和凋亡白細(xì)胞（右）（10500×，經(jīng)后期著色處理）細(xì)胞死亡細(xì)胞衰老、細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡的比較項(xiàng)目細(xì)胞衰老細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡影響因素細(xì)胞體積細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞器細(xì)胞質(zhì)膜炎癥反應(yīng)體積增大、核膜皺折、染色質(zhì)固縮染色質(zhì)不凝集、核膜破裂等染色質(zhì)凝集、并沿核膜分布多種酶活性降低、色素積累等線粒體膨大細(xì)胞器完整通透性改變破裂包裹細(xì)胞器等碎片形成凋亡小體無(wú)有無(wú)基因、端粒酶細(xì)胞受到嚴(yán)重?fù)p傷細(xì)胞內(nèi)部基因調(diào)控萎縮變小腫脹變大皺縮變小課堂小結(jié)個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老的關(guān)系細(xì)胞衰老的特征細(xì)胞衰老的原因細(xì)胞凋亡單細(xì)胞生物個(gè)體衰老或死亡=細(xì)胞衰老或死亡多細(xì)胞生物個(gè)體衰老或死亡≠細(xì)胞衰老或死亡細(xì)胞衰老的特征:“一大一小一多一少兩慢兩低”自由基學(xué)說(shuō)端粒學(xué)說(shuō)概念意義細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別細(xì)胞的衰老和死亡課堂練習(xí)1.衰老細(xì)胞會(huì)分泌促炎細(xì)胞因子、趨化因子和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白酶等化學(xué)信號(hào)，這些化學(xué)信號(hào)統(tǒng)稱為SASP，SASP傳遞到鄰近細(xì)胞會(huì)誘導(dǎo)鄰近細(xì)胞衰老。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.衰老細(xì)胞染色質(zhì)收縮，使某些基因表達(dá)水平下降B.細(xì)胞衰老時(shí)，可通過(guò)細(xì)胞自噬來(lái)清除衰老的細(xì)胞器C.SASP作用于細(xì)胞，會(huì)激活與細(xì)胞衰老有關(guān)基因的表達(dá)D.細(xì)胞衰老時(shí)細(xì)胞核體積變小，端粒縮短解析：衰老細(xì)胞染色質(zhì)收縮，會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄，使某些基因表達(dá)水平下降，A正確；細(xì)胞衰老時(shí)，細(xì)胞自噬可清除衰老的細(xì)胞器，維持細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，B正確；SASP傳遞到鄰近細(xì)胞，會(huì)誘導(dǎo)鄰近細(xì)胞衰老，即激活與細(xì)胞衰老有關(guān)基因的表達(dá)，C正確；細(xì)胞衰老時(shí)細(xì)胞核體積變大，端?？s短，D錯(cuò)誤。故選D。D課堂練習(xí)2.細(xì)胞死亡包括凋亡和壞死等方式。下列關(guān)于細(xì)胞死亡的敘述，正確的是()A.細(xì)胞死亡均受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控B.細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的過(guò)程中均可發(fā)生細(xì)胞自噬現(xiàn)象C.巨噬細(xì)胞清除被病原體感染的細(xì)胞的過(guò)程屬于細(xì)胞壞死D.細(xì)胞凋亡速率與細(xì)胞功能有關(guān)，白細(xì)胞凋亡速率小于神經(jīng)細(xì)胞解析：細(xì)胞凋亡受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性調(diào)控，細(xì)胞壞死指在種種不利因素影響下，如極端的物理、化學(xué)因素或嚴(yán)重的病理性刺激的情況下，由細(xì)胞正常代謝活動(dòng)受損或中斷引起的細(xì)胞損傷和死亡，A錯(cuò)誤；細(xì)胞自噬是指在一定條件下，細(xì)胞會(huì)將受損或功能退化的細(xì)胞結(jié)構(gòu)等，通過(guò)溶酶體降解后再利用，細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡中均可發(fā)生細(xì)胞自噬作用，B正確；巨噬細(xì)胞清除被病原體感染的細(xì)胞過(guò)程屬于細(xì)胞凋亡，C錯(cuò)誤；細(xì)胞凋亡速率與細(xì)胞功能有關(guān)，白細(xì)胞主要吞噬病原體，神經(jīng)細(xì)胞傳遞興奮，白細(xì)胞凋亡速率大于神經(jīng)細(xì)胞，D錯(cuò)誤。B課堂練習(xí)3.下列有關(guān)細(xì)胞生命歷程的敘述錯(cuò)誤的是()A.兒童生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中存在細(xì)胞分化，不存在細(xì)胞衰老B.衰老細(xì)胞的細(xì)胞核體積增大、核膜內(nèi)折、染色質(zhì)