植物细胞程序性死亡(PCD)的诱导、形态观察
首都师范大学生物实验报告
科目：细胞生物学班级：师范班姓名：王攀学号：1110800065 实验名称：植物细胞程序性死亡（PCD）的诱导、形态观察日期：10.30
一、实验目的：
1、了解植物细胞PCD的概念
2、掌握植物细胞PCD的诱导方法、和统计方法
3、了解动物细胞凋亡过程的方法
二、实验原理：
1、细胞死亡：细胞死亡作为生物体的一种常见现象，在动物细胞中有三种方式：凋亡（apoptosis），自噬（autophagy）和坏死（necrosis）。前两种类型属于细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。细胞坏死是细胞在遭受极度刺激时引起的细胞死亡，以细胞质膜的破裂为特征，造成内含物的炎性泄露，是一种非正常死亡。细胞的PCD是细胞的一种“主动性”死亡行为，从形态上和功能上都与细胞坏死有很大的不同。
2、植物中细胞程序性死亡（PCD）：目前可依据液泡膜破裂后，是否在细胞质中发生快速降解将PCD分为两个大类。第一类为自溶性（autolytic）PCD，与液泡中的水解酶的释放有关，在液泡破裂后，导致细胞质的快速清除。第二种为非自溶PCD，（non-autolytic），即液泡膜破裂但是没有出现快速的细胞质的清除。目前鉴定细胞的PCD类型，还是以细胞形态学为主。
3、动植物细胞凋亡标准：动物：凋亡：凋亡小体，或者在细胞表面的水泡，感染病原体后在其他细胞中的降解。自噬：自噬小体，自溶酶体，和小的促进细胞溶解的液泡数目的增加坏死：没有上面的定义的标准。植物：自溶：植物膜破裂之后对细胞质的快速清理。非自溶：没有对细胞质的快速清理。其他：染色质浓缩细胞核破裂自我标记信号自食信号细胞膨胀，细胞器膨胀，质膜破裂染色质浓缩。液泡体积增加（细胞质体积减小）需要Ca2+的内流，细胞质皱缩，细胞器膨胀，小泡增多但体积不增加。
三、实验步骤
1、植物细胞凋亡：加入较高浓度的CaCL2诱导，观察和统计诱发产生的PCD细胞。用改良
苯酚品红染色观察PCD细胞核发生染色质凝集（condensation）、趋边化(margination)、产生PCD小泡等形态学上的变化。
（1）形态观察：洋葱内表皮，100mmol/LCaCl2 500mmol/LCaCl2 （注意都用PBS（6.5）配置）处理两小时，用于形态观察和凋亡统计。
（2）PCD计数
2、动物细胞凋亡观察：观看录像。
四、实验材料
洋葱鳞茎内表皮、细胞PCD诱导剂——Ca2+、形态学观察染色液——改良苯酚品红
五、实验结果
1、植物细胞凋亡观察：
A B A：0.1M CaCl2 诱导2h的PCD观察（10*40）B：0.1M CaCl2 诱导2h的PCD观察（10*40）
C D C：0.1M CaCl2 诱导2h的PCD观察（10*40）D：0.1M CaCl2 诱导2h的PCD观察（10*40）
E F E：0.1M CaCl2 诱导2h的PCD观察（10*40）F：0.5M CaCl2诱导20-30min的PCD观察
（10*40）
G H
G：0.5M CaCl2诱导20-30min的PCD观察（10*40）H：0.5M CaCl2诱导20-30min的PCD观察（10*40）
I J
I：0.5M CaCl2诱导20-30min的PCD观察（10*40）J：0.5M CaCl2诱导20-30min的PCD观察（10*40）
K
K：对照组，光镜10X40
（3）观察总结：
<1>经过观察，洋葱内皮细胞都有一定数量的凋亡。没有经过氯化钙的细胞PCD率最低，
其次为低浓度氯化钙处理后的洋葱细胞，PCD率最高的为是经过高浓度氯化钙处理后的洋葱细胞。可见化学胁迫因子氯化钙的浓度越高，对细胞凋亡影响越大。
<2>凋亡的细胞形态也各有不同，有的为细胞核变形，有的为质壁分离现象明显，有的
为细胞膜皱缩，细胞质浓缩，细胞核呈新月形，有的为染色质浓缩聚集，凝聚的染色质与细胞质成分包裹在一起，形成较多的近球状凋亡小体。
2、动物细胞凋亡观察：（看录像）
（1）细胞色素C作为一种信号物质，在细胞凋亡中发挥着重要的作用。正常情况下，它存在于线粒体内膜和外膜之间的腔中，凋亡信号刺激使其从线粒体释放至细胞液，线粒体里的细胞色素c通过荧光标记，被染成黄绿色。
（2）磷脂酰丝氨酸（Phosphatidylserine, PS）正常位于细胞膜的内侧，但在细胞凋亡的早期，PS可从细胞膜的内侧翻转到细胞膜的表面，暴露在细胞外环境中，红颜色出现，为eat me 信号。
（3）带有红色信号的DNA被切断，膜把细胞质和被切断的dna包成小体，红的包着着蓝的为凋亡小体。被吞噬细胞吞噬掉。
六、改进与建议
1、植物细胞的凋亡主观臆断比较严重，不能肯定或确定它是否凋亡。在给细胞
计数的时候，虽然可以照下来再计数，但是还是有一定困难，希望下一回可以用计数器。
2、植物细胞在高浓氯化钙浸泡下，很多细胞都出现了质壁分离现象，有时可能
会被判断为凋亡，我觉得高浓度氯化钙可以降低一下其浓度。
3、可以将多加几组氯化钙浓度，使其呈梯度递增，结论可能更具有代表性。
4、动物细胞观看录像还是有一些抽象，希望能看到真实操作，或者中文录像。
5、对照组实验下次可以多做几次，提高对比性。
细胞死亡的分类
博士生资格考试综述（2005年10月24日） 细胞死亡的分类 吕冰峰 北京大学基础医学院免疫学系分子免疫实验室 北京大学人类疾病基因研究中心 摘要：细胞死亡是多细胞生物生命过程中重要的生理或病理现象。细胞死亡有很多种，基于不同的分类标准，其分类结果也不一样。细胞死亡有程序性和非程序性之分，后者即坏死。程序性细胞死亡按其发生机制不同可以分为凋亡、自吞噬性程序性细胞死亡、Paraptosis、细胞有丝分裂灾难、胀亡等。也有很多学者按照死亡时细胞的形态特征进行分类：按照细胞核形态可以分为凋亡、凋亡样程序性细胞死亡、坏死样程序性细胞死亡和坏死；按照Clarke形态学分类，程序性细胞死亡分为I、II、III类。形态学分类与机制分类有很大的重叠，我们总结了它们的对应关系。 关键词：程序性细胞死亡，凋亡，自吞噬，Paraptosis，细胞有丝分裂灾难，胀亡，坏死 一、前言 多细胞生物的发育及生存依赖于其细胞分裂增殖和死亡之间的平衡，一旦这种平衡被打破，就会发生胚胎发育异常、退行性疾病以及癌症等。所以在进化过程中，多细胞生物逐渐拥有了复杂而精密的调节机制维持这种平衡。 细胞的死亡形式多种多样，在过去的150年其分类主要基于形态学[1]。而在最近的30年里，由于死亡分子机制方面的研究取得长足进步，使得死亡的分类更加科学化。但是，由于认识的局限性，细胞死亡分类的现状是形态和机制并存，甚至给人一种混乱的感觉，本文将对现有的细胞死亡分类加以综述，并尽量将形态学分类与机制分类联系起来。 二、非程序性细胞死亡 程序性细胞死亡的共同点在于它们是细胞主动的死亡过程，能够被细胞信号转导的抑制剂阻断，而非程序性细胞死亡则是细胞被动的死亡过程，不能被细胞信号转导的抑制剂阻断[2]。 非程序性细胞死亡即坏死，是指细胞在受到环境中的物理或化学刺激时所发生的细胞被动死亡[3]。其主要形态学特点是胞膜的破坏，细胞及细胞器水肿（胞
细胞坏死凋亡和细胞程序性死亡
细胞坏死necrosis、细胞凋亡apoptosis、 细胞程序性死亡programmed cell death(PCD) 死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡并非与机体死亡同步，在正常的组织中，经常发生“正常”的细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的；细胞死亡的方式通常有3种：即①细胞坏死（necrosis）。②细胞凋亡（apoptosis）。③细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。 Ⅰ.细胞坏死 细胞坏死是细胞受到化学因素（如强酸、强碱、有毒物质）、物理因素（如热、辐射）和生物因素（如病原体）等环境因素的伤害，引起细胞死亡的现象。坏死细胞的形态改变主要是由下列2种病理过程引起的，即酶性消化和蛋白变性；参与此过程的酶，如来源于死亡细胞本身的溶酶体，则称为细胞自溶（autolysis）；若来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体，则为异溶（heterolysis）。 细胞坏死初期，胞质内线粒体和内质网肿胀、崩解，结构脂滴游离、空泡化，蛋白质颗粒增多，核发生固缩或断裂。随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂，以及嗜碱性核蛋白的降解，细胞质呈现强嗜酸 性，故坏死组织或细胞在苏木精 /伊红染色切片中，胞质呈均一 的深伊红色，原有的微细结构消 失。在含水量高的细胞，可因胞 质内水泡不断增大，并发生溶 解，导致细胞结构完全消失，最 后细胞膜和细胞器破裂，DNA 降解，细胞内容物流出，引起周 围组织炎症反应（图1）。 图1细胞坏死与凋亡的形态区别
Ⅱ.细胞凋亡 细胞凋亡（cell apoptosis）是借用古希腊语，表示细胞象秋天的树叶一样凋落的死亡方式，1972年Kerr最先提出这一概念，他发现结扎大鼠肝的左、中叶门静脉后，其周围细胞发生缺血性坏死，但由肝动脉供应区的实质细胞仍存活，只是范围逐渐缩小，其间一些细胞不断转变成细胞质小块，不伴有炎症，后在正常鼠肝中也偶然见到这一现象。 凋亡是一个形态学概念，是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡现象，不是一件被动的过程，而是主动过程，是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程，涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用。 凋亡细胞的主要特征见表1，共有：①染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核断裂，细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体（图1、2）；②凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化，因始终有膜封闭，没有内溶物释放，故不会引起炎症；③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质，但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止；④核酸内切酶活化，导致染色质DNA在核小体连接部位断裂，形成约200bp整数倍的核酸片段，凝胶电泳图谱呈梯状；⑤凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。 表1细胞凋亡和细胞坏死的区别 区别点细胞凋亡细胞坏死 起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤 范围单个散在细胞大片组织或成群细胞 细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小体破损 染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状 细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解 细胞体积固缩变小肿胀变大 凋亡小体有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬无，细胞自溶，残余碎片被 巨噬细胞吞噬 基因组DNA 有控降解，电泳图谱呈梯状随机降解，电泳图谱呈涂抹 状 蛋白质合成有无 调节过程受基因调控被动进行 炎症反应无，不释放细胞内容物有，释放内容物。
细胞程序性死亡机制的研究
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ 细胞程序性死亡机制的研究 苑丽霞１，２，孙毅３，杨艳君１，赵鸿飞４ （１．晋中学院生物科学与技术学院，山西晋中０３０６００；２．山西农业大学，山西太谷０３０８０１； ３．山西省农业生物技术研究中心，山西太原０３００３１；４．中国人民解放军某部队后勤部农林管理处，甘肃兰州７３２７５０） 摘要：细胞程序性死亡是细胞在自身基因编码、多种因子调控的作用下发生的一种正常的生理反应。它是植物和动物生长发育过程中的一种普遍现象，已成为当前生物学的研究热点之一。介绍ＰＣＤ的概念和基本特征，重点说明了ＰＣＤ的作用机制，同时展望了ＰＣＤ研究中有待进一步解决的问题和实际意义。 关键词：细胞程序性死亡；ＰＣＤ；生长；发育；细胞凋亡 中图分类号：Ｑ２５５文献标识码：Ａ文章编号：１００２－２４８１（２００８）０８－００１５－０３ ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰｒｏｇｒａｍｍｅｄＣｅｌｌＤｅａｔｈ ＹＵＡＮＬｉ－ｘｉａ１，２，ＳＵＮＹｉ３，ＹＡＮＧＹａｎ－ｊｕｎ１，ＺＨＡＯＨｏｎｇ－ｆｅｉ４ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＪｉｎｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａｎｘｉＪｉｎｚｈｏｎｇ０３０６００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａｎｘｉＴａｉｇｕ０３０８０１，Ｃｈｉｎａ；３．Ａｇｒｉ．ＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｒｅｏｆＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＳｈａｎｘｉＴａｉｙｕａｎ０３００３１，Ｃｈｉｎａ；４．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＬｏｇｉｓｔｉｃｓＤｉｖｉｓｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＰｅｏｐｌｅ＇ｓＬｉｂｅｒａｔｉｏｎＡＡｒｍｙ６３６００ Ｔｒｏｏｐｓ，ＧａｎｓｕＬａｎｚｈｏｕ７３２７５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｃｅｌｌｄｅａｔｈ（ＰＣＤ）ｉｓａｎｏｒｍａｌｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓｔｈａｔｏｃｃｕｒｉｎｃｅｌｌｓｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｉｒｏｗｎｇｅｎｅｔｉｃｃｏｄｉｎｇａｎｄａｖａｒｉｅｔｙｏｆｆａｃｔｏｒｓ．Ｉｔｉｓａｕｎｉｖｅｒｓａｌｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇｒｏｗｔｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐｌａｎｔｓａｎｄａｎｉｍａｌｓ，ａｎｄｈａｓｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ．ＴｈｅａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔａｎｄｔｈｅｂａｓｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＰＣＤ，ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰＣＤ，ａｎｄｏｕｔｌｏｏｋｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｈａｔｎｅｅｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＰＣＤ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｃｅｌｌｄｅａｔｈ；ＰＣＤ；Ｇｒｏｗｔｈ；Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；Ａｐｏｐｔｏｓｉｓ 细胞的死亡是个体存活的正常现象。细胞中既存在着存活途径，也存在着死亡途径。生物体内健康细胞在特定的细胞外信号的诱导下，死亡途径被激活，在有关基因的调控下发生死亡，细胞的这种死亡方式称为细胞程序性死亡（Ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄｃｅｌｌｄｅａｔｈ，ＰＣＤ）［１］。１细胞编程性死亡的概念 ＰＣＤ的定义最早由Ｇｌｕｃｈｓｍａｎ于１９５１年在研究两栖动物的变态现象时首先提出。它是指生物体生长发育过程中，由自身基因编码的、主动并有序的进程，是生物体新陈代谢过程中正常的生理反应（ＰｅｎｎｅｌａｎｄＬａｍｂ，１９９７）［２］。１９７２年Ｋｅｒｒ，Ｊ．Ｆ等在研究组织变化时又创用了细胞凋亡（ａｐｏｐｔｏｓｉｓ）一词，是指细胞受到生理或病理刺激发生的死亡。ａｐｏｐｔｏｓｉｓ源自古希腊语，原意是指秋天树木落叶之意，用来表示细胞的这种死亡方式比较形象化。然而从生物学意义上来讲，细胞程序性死亡则更要贴切一些，因为细胞的这种死亡并不是因受体外因素的影响而发生枯萎，而是个体发育、存活所必须的正常秩序的一部分。现在，细胞凋亡和细胞程序性死亡作为两个同义词在学术界同时使用［１］。然而，细胞程序性死亡在性质上完全不同于细胞坏死（ｎｅｃｒｏｓｉｓ）。细胞坏死是指细胞受到极端的物理、化学因素的刺激引起的细胞死亡。细胞坏死时质膜和核膜发生断裂，细胞质溢出，影响到周围细胞，发生炎症反应。而细胞编程性死亡过程比较平稳，无炎症反应［１］。 ２细胞程序性死亡的主要特征 细胞程序性死亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程［３］。细胞程序性死亡对于多细胞生物个体发育的正常进行，自身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。在ＰＣＤ发生过程中，一般伴随有特定的形态、生化特征出现。其形态学上分为三个阶段：凋亡的起始，主要表现为细胞表面的特化结构入微绒毛的消失，细胞间接触的消失。凋亡小体的形成，核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器聚集，为反折的细胞膜所包围，使细胞表面产生许多泡状或芽状突起，以后逐渐分割，形成单个的凋亡小体。凋亡小体逐渐为邻近的细胞所吞噬并消化。 细胞凋亡的发生过程中，最重要的生化特征是由于核小体间的断裂ＤＮＡ产生含有不同数量核小体单位的片段，在进行琼脂糖凝胶电泳时，形成特征性的梯状条带；同时组织转谷氨酰胺酶（ｔｉｓｓｕｅ ＊收稿日期：２００８－０６－１１ 作者简介：苑丽霞（１９８０－），女，山西武乡人，讲师，主要从事分子遗传与基因工程方面的研究工作。 山西农业科学２００８，３６（８）：１５～１７ １５
最新细胞凋亡与细胞程序性死亡的区别
细胞凋亡与细胞死亡及细胞程序性死亡的区别 1细胞凋亡和细胞死亡 细胞凋亡 (Apoptosis)是生物界广泛存在的一种现象，与其它的生命现象一样具有同等重要的生理学或病理学意义。 尽管其最终结果也是导致细胞死亡,但其诱导因素、发生机制和过程及意义均明显不同于一般的病理性细胞死亡 (即细胞坏死性死亡,简称细胞死亡)。细胞凋亡的形态特征与细胞坏死性死亡的形态特征不同。细胞坏死性死亡是被动的病理性死亡,其形态特征首先是 膜通透性增加,细胞外型发生不规则变化,内质网扩张,核染色质不规则移位,进而线粒体及核肿张,溶酶体破坏,细胞膜破裂,胞浆外溢,这种死亡过程常常引起炎症反应。细胞凋亡则是在某些因素的诱导下，由细胞内在的有规律的机制引起的,是主动的生理性细胞自杀。其特征是细胞首先变圆,随即与邻近细胞脱离,失去微绒毛,胞浆浓缩,内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合,线粒体无明显变化,核染色质浓 缩成块并凝聚在核膜周边,胞膜内陷将细胞自行分割为多个有外膜包裹、内涵物不外溢的凋亡小体,后被吞噬细胞或邻周细胞所识别、吞噬。由于细胞凋亡过程不导致溶酶体破坏及胞膜破裂,没有细胞内容物外泄,故不引起炎症反应,在生理条件下,生物体内细胞存活与死亡是由自身发育阶段提供的遗传信息,或由邻近细胞和其微环境提供的信号决定的,其中包括细胞相互接触提供的信号以及周围环境中活性物质、激素等。这些刺激信号的增加或减少调节着细胞产生和凋亡,维系着机体细胞的有序状态。
2．胞凋亡与程序性细胞死亡 长期以来,细胞凋亡往往又被称为程序性细胞死亡,两种名称被不加区别地互换使用，而事实上,两者的含义是完全不同的。产生这种误解的原因在于凋亡和PCD均涉及了“程序性”的概念,这两种不同的“程序性”往往被混为一谈了。PCD的概念提出较凋亡早,最初提出的程序性细胞死亡是描述发生于各生物种系胚胎发育过程中的正常细胞死亡的所有表型,具高度可遗传的时序性和空间性,即细胞在发育的特定阶段按序死亡。例如在小鸡的胚胎发育过程中,其胎盘中的一群细胞必须在一个精确的时间内死亡,使得翅膀的轮廓得以形成,即使这群细胞被移植到胚胎的其它部位,也仍然会按时死亡。生物各种组织的发育和变态过程等均是在这种内在的“时间程序”激发下开始的。当细胞凋亡时间到来时,就需要另一种程序来提供细胞死亡的武器以控制细胞发生主动的“自杀”过程,这种“手段程序”便是细胞凋亡中“程序性”的含义。另外,在形态学方面,PCD与细胞凋亡也存在着差异,在发育过程中的许多明显的程序性死亡并未显示出凋亡中诸如细胞浓缩、染色质聚集、核酸内切酶活化、凋亡小体等特征,因此有学者认为PCD是一种没有核酸内切酶诱导的DNA梯形带的出现,并常有伴自噬溶酶体活性升高的细胞发育死亡过程。严格地说,凋亡是一形态学概念,是对多种方式引起的一种特征性形态和生化改变的概括。它并非代表引起细胞死亡的过程和路径,而是指众多因素造成的众多死亡途径的最终表现。尽管随着对PCD的时间机制和激发因素的越来越多的了解,细胞凋亡和PCD在某种程度上有很多相似之处,但是,程序性细胞死亡的
细胞程序性死亡
细胞凋亡一词来源于希腊语, 原指树叶或花的自然凋落。由英、美三位科学家在1972年首次提出,于2002年获得诺贝尔医学奖。细胞凋亡是指机体在一定生理、病理条件下为维持内环境稳定, 通过基因控制而使细胞主动有序的死亡, 表现一系列形态和生化方面的特征。细胞凋亡是细胞正常的死亡,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用,不造成炎症和自体的损伤, 是细胞为了更好地适应生存环境而主动争取的死亡过程。因这一死亡过程严格受到程序的控制, 又称细胞程序性死亡（Progammed cell death，PCD）【1】。 一．环境因子与PCD 1 病原体与植物PCD 植物受病原物(真菌、细菌和病毒)感染时往往会发生过敏性细胞死亡，即过敏反应（hypersensitive response，HR）：一方面死亡细胞可以将入侵寄主体内的病原病原微生物限制在感染点周围，阻止其进一步扩展而实现局部抗病性；另一方面也可进一步激活植物抗病防卫的相关信号通路，使植物获得对此后入侵的多种类型病原物的系统抗病性 [2]。现有研究结果表明，植物HR 中的细胞死亡往往表现出PCD 的典型特征。例如， Wakabayashi 等[3]发现，生菜感染细菌后，细胞线粒体会增大，出现类似动物PCD 的症状，细胞质内空泡化增加，使细胞丧失功能。Olszak等[4]用细菌侵染拟南芥突变体acdll 后发现，拟南芥AtFMO基因蛋白的表达既可以激活细胞的防御系统，又可以促进细胞发生PCD 现象，但并不是细胞发生PCD 现象所必需的。 2 低氧与植物PCD 由于淹水或水培中微生物和植物根的呼吸，降低了植物根际氧的浓度而出现了低氧或无氧状态，导致根部细胞发生PCD现象。He 等[5]研究表明，Ca2+和蛋白质磷酸化与植物通气组织的形成有关：在正常供氧条件下Ca2+通道抑制剂和蛋白质磷酸酯酶抑制剂都能促进玉米根中细胞的死亡，而在低氧的根中Ca2+螯合物EGTA 和蛋白激酶抑制剂都能防止细胞死亡。Xiong等[6]报道，玉米根尖细胞在淹水24 小时后细胞核出现明显类似PCD 现象的超微结构如质膜的变化，但并没有检测到明显的DNA ladder 等PCD 现象，由此推测，淹水条件下玉米根尖细胞的死亡是一种特殊的形式，既类似于PCD 现象，也类似于细胞坏死现象。 3 温度与植物PCD 温度的变化也会直接影响到植物细胞的正常生命活动，使部分器官乃至整个植株的生长发育受到抑制。Koukalova等[7]报道，体外培养的烟草细胞在低温胁迫下会出现梯状DNA 带、染色质浓缩等典型的PCD 特征。何文锦等[8]发现，低温胁迫下灰木相思的组培苗细胞核出现明显的PCD 特征，且组培苗细胞对低温的耐受性是有限的。Zuppini 等[9]研究表明，大豆悬浮细胞在44℃下处理2h，经过24h 恢复后进行HO/PI 双染发现有50%的细胞染色质凝集，20%的细胞被碘化丙啶(PI)染色，并且TUNEL 检测呈阳性，说明细胞发生PCD 使DNA 降解。Doyle 等[10]研究表明，在55℃条件下，拟南芥悬浮细胞发生了apoptotic-like（AL）PCD 现象，其程度受光照、叶绿体、活性氧（ROS）以及一些相关的核蛋白的共同调控。 4 金属盐离子与植物PCD 金属盐离子如铝（Al）、镉（Cd）、铁（Fe）等均能诱导植物发生PCD 现象。Panda 等[11]报道，用50μM/L 的铝处理烟草悬浮细胞18h 出现了细胞色素c 泄漏、ATP 含量下降、线粒体膜结构不正常、核DNA 片段化等现象。Wang 等[12]对烟草悬浮细胞研究发现，Bcl-2 的同源基因Ced-9 基因表达可提高烟草抵抗铝毒害的能力。Zhang 等[17]研究表明，400μmol/L 的铁离子能诱导水稻IR64 根尖细胞发生PCD 现象，并引起了SOD、POD和CAT 含量的显著变化。 5 药物与植物PCD
Cell：ESCRT-III作用于MLKL下游调控细胞程序性坏死
Cell：ESCRT-III作用于MLKL下游调控细胞程 序性坏死 订阅号APExBIO 程序性坏死（necroptosis）是一种可调控的坏死，然而经历程序性坏死的细胞并不总是面向死亡。来自美国圣犹达儿童研究医院的研究团队发现，在细胞程序性坏死的过程中由MLKL活性引起的膜损伤可被ESCRT-III修复，保留细胞质膜的完整性，使具有MLKL活性的细胞可以在ESCRT的参与下维持生存。相关结果发表于《Cell》。 RIPK3（相互作用激酶-3）激活MLKL（混合谱系激酶样）导致质膜（PM）的破坏，引起细胞程序性坏死。RIPK3本身通过寡聚化激活，可以通过单独添加二聚体快速激活RIPK3。ESCRT蛋白包括亚群（ESCRT-I，-II和-III），其在多泡体形成、质膜断裂、细胞因子中的核膜组装等中起作用。
1. 程序性坏死细胞在质膜完整性丧失之前暴露磷脂酰丝氨酸（PS） PS通过脂质转位酶的作用定位于健康细胞质膜的内叶。向培养的NIH 3T3细胞添加二聚体（B / B），发现细胞在摄取Sytox Green或碘化丙啶（PI）之前迅速变为膜联蛋白V （AnnV）阳性（在质膜上形成的小（?0.5mm）的AnnV+气泡）。在添加肿瘤坏死因子（TNF）和caspase抑制剂zVAD-fmk（TZ）后也观察到这种现象。MLKL的消融阻止了PS的暴露。因此MLKL的激活导致脂质扰乱以暴露PS。 2. ESCRT-III负责组建MLKL诱导的AnnV+气泡 用GFP-CHMP4B瞬时转导表达RIPK3-2Fv或hMLKL1-181-2Fv的NIH 3T3细胞，并加入B / B后成像。发现活性MLKL诱导CHMP4B转运到PM。为了确定ESCRT-III是否在MLKL激活后AnnV+气泡的形成中起作用，沉默ESCRT-III组分的CHMP2A和CHMP4B，发现激活RIPK3或MLKL后质膜气泡的形成取决于这些ESCRT-III组分的存在。 还发现，在激活MLKL之后PS暴露之前发生Ca2+的内流，并且依赖于MLKL的存在。尽管PS暴露不需要Ca2+，但是发现CHMP4B易位和质膜气泡形成需要细胞外Ca2+。 3. ESCRT-III拮抗程序性坏死
细胞程序性死亡
细胞程序性死亡 作者： [摘要]：细胞程序性死亡（Programmed cell death, PCD）是指为维护内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序性的死亡。它是动植物生长发育过程中的一种普遍现象。本文主要介绍了有关细胞程序性死亡定义、基本特征、分子机制。 [关键词]：细胞程序性死亡；分子机制；细胞凋亡 引言 在发育过程及成熟细胞中，部分细胞死亡是正常过程，这一概念早在4O多年前已由Glicksmann (1950)提出。这种正常的细胞死亡是动物细胞的基本特性，它发生在大部分发育的组织中，许多组织整个生命过程中都存在正常的细胞死亡。近年来，细胞死亡被用不同方法加以分类，其中主要可将其分为两大类：意外死亡和程序死亡。意外死亡是指由不同的物理、化学因素，包括缺氧、缺血、损伤及不同的外源生物因素导致的死亡；程序死亡是指发生在内环境部分正常生理性稳定的细胞死亡，特别是在胚胎发生中的死亡，这对正常细胞更新及在发育过程中重整模式是必要的。因此，程序性细胞死亡（PCD）代表的不是细胞对外来损伤的效应，而是对激素、生长因子及离子内环境稳定改变的反应。所以，也可称其是机体细胞在正常生理或病理状态下，遵循自身的程序发生的一种自发的、程序化的死亡过程，其发生受一系列基因、蛋白的严密调控。[1] 1．程序性细胞死亡的特征 细胞程序性死亡具有明显的形态学特征，包括细胞变圆、染色质凝聚、分块胞质皱缩等。 1.1 程序性死亡细胞的形态结构变化[2] 程序性死亡细胞的核DNA 在核小体连接处断裂为核小体片段，并向核膜下或中央异染色质区凝聚形成浓缩的染色质块，在电镜下呈高电子密度。凋亡细胞的核经核碎裂形成染色质块（核碎片），然后整个细胞通过发芽起泡等方式形成一些球形的突起并在其基部绞断而脱落产生大小不等内含胞质、细胞器及核碎片的凋亡小体，最后凋亡小体被周围细胞或单核细胞吞噬。 1.2 程序性细胞死亡的生化特征 程序性死亡细胞最突出的特征是：第一，染色质DNA 的有控裂解。这是由于内源性内源性内切核酸酶基因活化和表达造成的结果，这种内源性内切核酸酶切割的染色质DNA 片段大小是有规律的，即都为200bp 的倍数；第二，细胞凋亡时磷脂酰丝氨酸常常由细胞转向细胞外，而巨噬细胞上存在的磷脂酰丝氨酸受体，结果有利于凋亡细胞被临近的吞噬细胞识别、吞噬。这中外释现象是细胞凋亡早期重要的生物化学特征；第三，即表现在组织转谷氨酰胺酶的积累并达到较高水平。[1] 2．程序性细胞死亡的机制 2.1 天冬氨酸特异性半脱氨酸蛋白酶（Caspase）家族
第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老
第十三章程序性细胞死亡与细胞衰老 一、填空题 1．诱导细胞凋亡的因子大致可以分为和两大类。 2．细胞凋亡检测的方法有、、、和。 3．通常年轻的功能健全的细胞膜相是，衰老的或有缺陷细胞膜相是。 4．凋亡细胞DNA链的断裂主要发生在，从而产生bp整数倍的DNA片段。5．bcl2是一种(原癌／抑癌)基因，p53是基因。 6．细胞凋亡的过程，在形态学上可分为、和3个阶段。 7．细胞的死亡一般定义为，通常用鉴别细胞的死活，活细胞容易被染色，死细胞容易被染色。 8．细胞死亡有两种形式：一种为死亡，另一种为死亡。 9．脂褐质小体来源于。 10．人随着年龄的增大，细胞质膜中的磷脂含量逐渐下降，使质膜中胆固醇与磷脂的比值升高，最终导致细胞质膜的增加，降低。 11．细胞衰老端粒假说认为：随着细胞分裂次数的增加，端粒不断缩短。当端粒缩短到一定程度(临界长度)时引发了极限，细胞不再分裂。 二、选择题 1．对于体外培养的人二倍体细胞，决定其衰老的主要因素是： A．细胞培养的外环境B．细胞核 C．细胞质D．以上都不是 2．细胞核结构的衰老变化中最明显的变化是： A．核膜的内折染色质固缩化B细胞核体积增大 C．大量的核仁裂解D．凋亡小体出现 3．下列哪个选项不是衰老细胞结构的变化： A. 有序排列的内质网不复存在，内质网成分弥散性的分布于核周胞质中 B．线粒体的数量减少而体积增大，内容物呈现网状化并形成多囊体 C．致密体数量大大减少，几近消失 D．质膜处于凝胶相或固相；细胞间间隙连接减少 4．凋亡细胞特征性的形态学改变是： A．溶酶体膜和细胞膜破裂 B. 染色质边集，沿核膜分布 C．线粒体嵴消失 D. 形成凋亡小体 5．下列选项中，关于凋亡小体说法正确的是： A. 凋亡小体只有在电子显微镜下才能观察到， B. 凋亡小体完全由固缩的核染色质组成 C. 凋亡小体完全由胞浆组成 D．凋亡小体最终被邻近的细胞所吞噬 6．细胞凋亡的一个重要特点是： A. DNA随机断裂B．DNA发生核小体间的断裂 C. 70S核糖体中的rRNA断裂D．80S核糖体中rRNA断裂 7．下列哪项不属于细胞凋亡的形态学变化： A．细胞固缩B．细胞肿胀C核固缩D．染色质边集 8．细胞凋亡DNA双链断裂的主要部位是：
第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老
第十三章程序性细胞死亡和细胞衰老 名词解释 1、白介素-1β转换酶interleukin-1β converting enzyme，ICE Caspase-1,Caspase家族成员之一，线虫Ced3在哺乳动物细胞中的同源蛋白，催化白介素-1β前体的剪切成熟过程。 2、程序性细胞死亡programmed cell death，PCD 是受到严格的基因调控、程序性的细胞死亡形式。对生物体的正常发育、自稳态平衡及多种病理过程具有重要的意义 3、凋亡复合体apoptosome 凋亡分子Apaf-1与细胞色素c形成的复合体，相对分子量为（700-1400）x103，细胞质中Caspase-9的前体被招募到复合体上并发生自身切割活化，引起细胞凋亡。 4、凋亡小体apoptotic body 细胞凋亡过程中断裂的DNA或染色质与细胞其他内容物一起被反折的细胞质膜包裹，形成的圆形小体。凋亡小体被邻近细胞识别并吞噬。 5、端粒telomere 位于染色体末端的重复序列，对染色体结构稳定、末端复制等由重要作用。端粒常在每条染色体末端形成一顶帽子结构。 6、端粒酶telomerase 含有RNA的反转录酶，能以自身RNA为模板，对DNA端粒序列进行延长而解决线性染色体末端复制问题。 7、衰老相关的β-半乳糖苷酶senescence associated β-galactosidase，SA β-gal 衰老细胞中存在的pH6.0条件下即表现活性的β-半乳糖苷酶。
8、细胞凋亡apoptosis 一种有序的或程序性的细胞死亡方式，是细胞接受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应。该过程具有典型的形态学和生化特征，凋亡细胞最后以凋亡小体被吞噬消化。 9、细胞凋亡抑制因子inhibitor of apoptosis 细胞中天然存在的Caspase抑制因子家族。所有成员都具有由70个氨基酸组成的BIR结构域，这一区域对抑制凋亡的作用是必须的。 10、细胞坏死necrosis 细胞受到意外损伤，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激而发生的细胞被动死亡形式。细胞坏死时，细胞内含物释放到胞外，引起周围区域的炎症反应。 11、细胞衰老cell ageing/cell senescence 一般含义是复制衰老，指正常细胞经过有限次数的分裂增殖后，停止生长，细胞形态和生理代谢活动发生显著退化的过程。 12、肿瘤坏死因子tumor necrosis factor，TNF 具有多种生物学效应的细胞因子家族。由激活的单核-巨噬细胞分泌，能够通过与死亡配体结合诱导细胞凋亡，还可诱发炎症反应。 13、转录因子NF-κB nuclear factor κB 一类在哺乳动物细胞中广泛表达的转录因子，通常与抑制因子IκB结合在一起，以非活性的形式定位在细胞质中，被激活时进入细胞核内起始基因转录。在免疫反应及拮抗细胞凋亡过程中发挥重要作用。 14、自然杀伤细胞natural killer cell，NK 对感染细胞进行非特异性攻击，并引发感染细胞进行凋亡的淋巴细胞。 15、自体吞噬autophagy
细胞凋亡与细胞死亡及细胞程序性死亡的区别
细胞凋亡与细胞死亡及细胞程序性死亡的区 别 细胞凋亡(Apoptosis) 概念是1972 年由美国病理学家Kerr 等人首次提出的。近十几年来已成为生物学界研究的热点问题之一。在讨论该问题时,往往把它和细胞程序性死亡( Programmed cell death ,PCD) 、细胞坏死性死亡联系在一起,有时导致几个概念的混淆。本文简要介绍细胞凋亡与细胞程序性死亡及细胞死亡的区别。 1 细胞凋亡和细胞死亡 细胞凋亡(Apoptosis) 是生物界广泛存在的一种现象,与其它的生命现象一样具有同等重要的生理学或病理学意义。尽管其最终结果也是导致细胞死亡,但其诱导因素、发生机制和过程及意义均明显不同于一般的病理性细胞死亡(即细胞坏死性死亡,简称 细胞死亡) 。 细胞凋亡的形态特征与细胞坏死性死亡的形态特征不同。细胞坏死性死亡是被动的病理性死亡,其形态特征首先是膜通透性增加,细胞外型发生不规则变化,内质网扩张,核染色质不规则移位,进而线粒体及核肿张,溶酶体破坏,细胞膜破裂,胞浆外溢,这种死 亡
过程常常引起炎症反应。细胞凋亡则是在某些因素的诱导下,由细胞内在的有规律的机制引起的,是主动的生理性细胞自杀。其特征是细胞首先变圆,随即与邻近细胞脱离,失去微绒毛,胞浆浓缩,内质网扩张呈泡状并与细胞膜融合,线粒体无明显变化,核染色质浓缩成块并凝聚在核膜周边,胞膜内陷将细胞自行分割为多个有外膜包裹、内涵物不外溢的凋亡小体,后被吞噬细胞或邻周细胞所识别、吞噬。由于细胞凋亡过程不导致溶酶体破坏及胞膜破裂,没有细胞内容物外泄,故不引起炎症反应,在生理条件下,生物体内细胞存活与死亡是由自身发育阶段提供的遗传信息,或由邻近细胞和其微环境提供的信号决定的,其中包括细胞相互接触提供的信号以及周围环境中活性物质、激素等。 这些刺激信号的增加或减少调节着细胞产生和凋亡,维系着机体细胞的有序状态。 2 细胞凋亡与程序性细胞死亡 长期以来,细胞凋亡往往又被称为程序性细胞死亡,两种名称被不加区别地互换使用,而事实上,两者的含义是完全不同的。产生这种误解的原因在于凋亡和PCD 均涉及了“程序性”的概念,这两种不同的“程序性”往往被混为一谈了。PCD 的概念提出较凋亡早,最初提出的程序性细胞死亡是描述发生于各生物种系胚胎发育过程中的正常细胞死亡的所有表型,具高度可遗传的时序性和空间性,即细胞在发育的特定阶段按序死亡。例如在小鸡的胚胎发育过程中,其胎盘中的一群细胞必须在一个精确的时间内死
程序性坏死的分子机制
Hereditas (Beijing) 2014年6月, 36(6): 519―524 https://www.360docs.net/doc/ec611559.html, 综 述 收稿日期: 2013?12?19; 修回日期: 2014?03?14 基金项目:国家重大基础研究发展规划（973计划）项目（编号： 2013CB835304），全国海洋公益项目(编号： 201305016)，国家自然科学基 金项目(编号： 31170353, 31202020)和大连市科技计划项目(编号：2013E11SF056) 资助 作者简介:巴微，硕士研究生，专业方向：细胞生物学。E-mail ：chifanchoua@https://www.360docs.net/doc/ec611559.html, 通讯作者:李庆伟，教授，博士生导师，研究方向：细胞生物学。E-mail ：liqw@https://www.360docs.net/doc/ec611559.html, 逄越，副教授，硕士生导师，研究方向：细胞生物学。E-mail ：pangyue01@https://www.360docs.net/doc/ec611559.html, DOI: 10.3724/SP.J.1005.2014.0519 网络出版时间: 2014-4-4 10:30:31 URL: https://www.360docs.net/doc/ec611559.html,/kcms/detail/11.1913.R.20140404.1030.002.html 程序性坏死(Necroptosis)的分子机制 巴微1,2, 逄越1,2, 李庆伟1,2 1. 辽宁师范大学生命科学学院, 大连116029; 2. 辽宁师范大学七鳃鳗研究中心, 大连116029 摘要: 程序性坏死(Necroptosis)是一种不同于凋亡及传统坏死的细胞程序性死亡方式, 可由肿瘤坏死因子受体 (Tumor necrosis factor receptor, TNFR)或模式识别受体(Pattern recognition receptor, PRR)调控启动。受体相互作用蛋白(Receptor-interacting protein, RIP)1和3是启动necroptosis 的两个关键蛋白, necroptosis 启动后需要一系列分子传递和执行死亡信号, 如多核苷酸二磷酸-核糖聚合酶-1(Poly(ADP-ribose) polymerase, PARP-1)、活性氧簇(Reactive oxygen species, ROS)、Ca 2+等, 这些分子破坏线粒体及其他细胞器, 最终使细胞在缺乏天冬氨酸半胱氨酸蛋白酶(Caspase)的情况下死亡。Necroptosis 细胞可将损伤相关模式分子(Damage-associated molecular patterns, DAMPs)暴露到细胞外, 被吞噬细胞识别并清除。文章对启动necroptosis 的受体分子、传递执行细胞坏死的重要分子和坏死细胞的清除过程进行了概述。 关键词: 程序性坏死; 肿瘤坏死因子受体; 受体相互作用蛋白 The molecular mechanism of necroptosis Wei Ba 1, 2, Yue Pang 1, 2, Qingwei Li 1, 2 1. College of Life Science , Liaoning Normal University , Dalian 116029, China ; 2. Lamprey Research Center , Liaoning Normal University , Dalian 116029, China Abstract: Programmed necrosis called necroptosis, is different from traditional necrosis and apoptosis, it has attracted considerable attention over the last few years. Necroptosis can be initiated through many factors such as tumor necrosis factor receptor (TNFR) or pattern recognition receptor (PRR), and receptor-interacting protein (RIP) 1 and 3 are two key proteins during the process. A lot of molecules have been characterized as modulators and effectors of necroptosis, includ-ing poly(ADP-ribose) polymerase (PARP-1), reactive oxygen species (ROS), Ca 2+, which can destruct mitochondria or other organelles and induce cell dead through caspase-independent pathway. Then, damage-associated molecular pattern (DAMP) molecules were released from necroptosis cells, recognized and internalized by phagocytes. Here, we briefly dis-cuss the initiation and execution of necroptosis and the clearance of death cells.
植物细胞程序性死亡(PCD)的诱导、形态观察
首都师范大学生物实验报告 科目：细胞生物学班级：师范班姓名：王攀学号：1110800065 实验名称：植物细胞程序性死亡（PCD）的诱导、形态观察日期：10.30 一、实验目的： 1、了解植物细胞PCD的概念 2、掌握植物细胞PCD的诱导方法、和统计方法 3、了解动物细胞凋亡过程的方法 二、实验原理： 1、细胞死亡：细胞死亡作为生物体的一种常见现象，在动物细胞中有三种方式：凋亡（apoptosis），自噬（autophagy）和坏死（necrosis）。前两种类型属于细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。细胞坏死是细胞在遭受极度刺激时引起的细胞死亡，以细胞质膜的破裂为特征，造成内含物的炎性泄露，是一种非正常死亡。细胞的PCD是细胞的一种“主动性”死亡行为，从形态上和功能上都与细胞坏死有很大的不同。 2、植物中细胞程序性死亡（PCD）：目前可依据液泡膜破裂后，是否在细胞质中发生快速降解将PCD分为两个大类。第一类为自溶性（autolytic）PCD，与液泡中的水解酶的释放有关，在液泡破裂后，导致细胞质的快速清除。第二种为非自溶PCD，（non-autolytic），即液泡膜破裂但是没有出现快速的细胞质的清除。目前鉴定细胞的PCD类型，还是以细胞形态学为主。 3、动植物细胞凋亡标准：动物：凋亡：凋亡小体，或者在细胞表面的水泡，感染病原体后在其他细胞中的降解。自噬：自噬小体，自溶酶体，和小的促进细胞溶解的液泡数目的增加坏死：没有上面的定义的标准。植物：自溶：植物膜破裂之后对细胞质的快速清理。非自溶：没有对细胞质的快速清理。其他：染色质浓缩细胞核破裂自我标记信号自食信号细胞膨胀，细胞器膨胀，质膜破裂染色质浓缩。液泡体积增加（细胞质体积减小）需要Ca2+的内流，细胞质皱缩，细胞器膨胀，小泡增多但体积不增加。 三、实验步骤 1、植物细胞凋亡：加入较高浓度的CaCL2诱导，观察和统计诱发产生的PCD细胞。用改良 苯酚品红染色观察PCD细胞核发生染色质凝集（condensation）、趋边化(margination)、产生PCD小泡等形态学上的变化。 （1）形态观察：洋葱内表皮，100mmol/LCaCl2 500mmol/LCaCl2 （注意都用PBS（6.5）配置）处理两小时，用于形态观察和凋亡统计。 （2）PCD计数 2、动物细胞凋亡观察：观看录像。 四、实验材料 洋葱鳞茎内表皮、细胞PCD诱导剂——Ca2+、形态学观察染色液——改良苯酚品红
细胞程序性死亡
第十三章程序性细胞死亡与细胞衰老 ●程序性细胞死亡 ●细胞衰老 第一节程序性细胞死亡 （Programmed Cell Death， PCD） 一、程序性细胞死亡（PCD）的概念 从严格的词学意义上来说，细胞程序性死亡（PCD）与细胞凋亡是有很大区别的。细胞程序性死亡的概念是1956 年提出的，PCD 是个功能性概念，描述在一个多细胞生物体中某些细胞死亡是个体发育中的一个预定的、并受到严格程序控制的正常组成部分。例如蝌蚪变成青蛙，其变态过程中尾部的消失伴随大量细胞死亡，高等哺乳类动物指间蹼的消失、颚融合、视网膜发育以及免疫系统的正常发育都必须有细胞死亡的参与。这些形形色色的在机体发育过程中出现的细胞死亡有一个共同特征：即散在的、逐个地从正常组织中死亡和消失，机体无炎症反应，而且对整个机体的发育是有利和必须的。因此认为动物发育过程中存在的细胞程序性死亡是一个发育学概念，而细胞凋亡则是一个形态学的概念，描述一件有着一整套形态学特征的与坏死完全不同的细胞死亡形式。但是一般认为凋亡和程序性死亡两个概念可以交互使用，具有同等意义。 2002年10月7日英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特·霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在细胞编程性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖。 二、动物细胞的程序性死亡 （一）细胞凋亡(apoptosis) 是一种自然的生理过程。 由基因决定的细胞主动的、生理性的“自觉自杀行为”。 （二）细胞凋亡的特征 （1）细胞凋亡的形态学特征
凋亡细胞的形态变化 （2）细胞凋亡的生化特征 DNA“梯”状条带(DNA ladders) 核小体核心长度146bp对核酸内切酶不敏感，而连接DNA长度60bp对核酸内切酶敏感。 细胞凋亡：正常死亡（主动死亡） ●细胞膜保持完整，无细胞内容物 ●释放，无炎症。电泳图谱呈梯状。 细胞坏死：外界不利因素引起 ●意外死亡（被动死亡） ●细胞膜破损，细胞内容物释放 ●机体有炎症。电泳图谱呈涂抹状。 细胞凋亡与坏死形态学改变的差别
细胞程序性死亡对生物发育的意义
细胞程序性死亡对生物发育的意义 摘要：细胞程序性死亡(Programmed cell death ,PCD)是一种生理性的细胞死亡,是生物体在生长发育的一定阶段,在活组织中，单个细胞受内在基因编程的调节，通过主动的生化过程而自杀的现象。本文主要论述了PCD 对多细胞生物生长发育影响等方面的一些情况,包括PCD 的一般特征,动物生长发育中存在的PCD 及植物生长发育中的PCD 。 关键词：细胞程序性死亡（PCD）；生物发育；生物 引言：细胞发生程序性死亡是多细胞生物用以消除多余的或有害的细胞的一种重要方式，对于多细胞生物个体的发育、正常细胞更新、各组织保持正常结构与功能有着积极而重要的意义。PCD 的发生对动植物的正常生长和抵御不良环境非常重要。 1.PCD 的共性 发生PCD的细胞一般具有比较典型的形态和遗传生化特性。在形态上,发生PCD 的细胞先以细胞质和细胞核浓缩、染色质边缘化开始,接着核DNA 被剪切成寡聚核小体大小的片段,并最终被膜包围形成凋亡小体[1];在遗传上,PCD的发生受到基因有序活动的控制,需要特定基 因的转录和蛋白质合成,并可被特定基因表达所抑制;在生化上,PCD 与信号传导有关,信号分子可能是蛋白质、激素、过氧化物、无机离子等化学成分,发生PCD 的细胞被诱导产生核酸内切酶,核DNA 从核小体间降解断裂,产生带有3′- OH 端的、大小不同的寡聚核小体片
段,DNA 片段化被认为是动植物PCD 的“真质标记”[2]。 植物PCD 与动物PCD 有基本相似的特征,但发生凋亡的细胞的最终去向对于动植物是不同的。对于动物,细胞死亡后很快被巨噬细胞吞噬,以防有害的细胞内含物泄露而引起周围细胞受损[3];对于植物,死亡细胞并不被邻近细胞吞噬,有时反而成为植物体细胞的重要组成部分[4]。 2.PCD 对植物生长发育的影响 2.1 根冠细胞的死亡 当根生长伸长时,习惯地认为根冠细胞由于与土壤颗粒摩擦而不断脱落死亡,并由分生区细胞的分裂继续产生新的根冠细胞。但是当把根培养在水中时,根冠细胞照常死亡,说明根冠细胞的死亡不是因为根在土壤中生长遭受磨损的结果,而是一种正常的发育现象。而且趋于死亡的洋葱和番茄根冠细胞发生皱缩、核浓缩,并产生了片段化DNA[5],这表明根冠细胞的死亡是一种PCD。 2.2 无功能大孢子的消失 在被子植物的胚珠珠心内,形成一个大孢子母细胞,大孢子母细胞经过减数分裂形成四个大孢子,常排成线型或T 型,其中靠近珠孔端的三个消失,近合点端的一个大孢子能正常发育成雌配子体。Bell 提出:大孢子的死亡可能是一种由遗传控制的PCD。四个大孢子基因型为 A1B1 、A1B2 、A2B1 、A2B2 、,其中A2B2 型孢子注定死亡,A1B1型始终能够存活,而A1B2 、A2B1 型则取决于其存在位置及接受花粉的基因型[6]。