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线粒体DNA与细胞凋亡

线粒体mtDNA与细胞凋亡
●mtDNA: 是一个16569bp的球状DNA 分子，共有两条链，其各自所含的碱基成分均不同，
可分为一条重链和一条轻链，均具有编码功能。

●mtDNA的特点：自我复制、转录和编码。

编码：mtDNA 共编码两种rRNA、22种tRNA 和包含13条多肽链的mRNA
●mtDNA的突变类型及特点：多表现为缺失，多发生在rntDNA 的D—Loop区，突变频率较核DNA 高，
具有累加效应，且缺少损伤修复机制
●mtDNA突变致线粒体凋亡的过程：
自我复制差错等，导致突变→突变累积并达到一定阈值→表达出现问题→线粒体多项功能受阻，诱发凋亡
→综上所述：虽然线粒体DNA也许没有在细胞凋亡中直接起作用，但它可能参
与凋亡信号的储存和转导，间接诱导细胞凋亡。

当然，DNA在凋亡中的作用仍需进一步研究。

线粒体与细胞凋亡

线粒体与细胞凋亡苑金香(潍坊学院生物系山东潍坊261043)摘要细胞凋亡是一种由基因控制的自主性死亡过程。

近年来研究发现,线粒体在细胞凋亡过程中起重要作用,它可以通过改变膜通透性、释放凋亡活性物质等介导细胞凋亡。

关键词线粒体细胞凋亡线粒体作为真核细胞能量代谢中心已为人熟知,然而近年来的研究发现,线粒体在细胞的另一重要生理活动细胞凋亡中还扮演着重要角色。

细胞凋亡即细胞程序性死亡(programmed cell death),是一种由基因编程调控的细胞主动自杀过程,细胞凋亡在胚胎发育、机体内环境的稳定、细菌和病毒感染细胞的清除过程中起重要作用,许多疾病的发生与细胞凋亡失控有关,而线粒体在细胞凋亡过程中起着重要作用。

1 线粒体膜的通透性改变与细胞凋亡线粒体起着启动细胞凋亡的重要作用,其主要机制与线粒体渗透性转换孔(mitochondrial permeability transi tion pore,mtPTP)开放有关,mtPTP位于线粒体内膜和外膜的交界处,是一种由多种蛋白组成的复合体。

mtPTP参与调节线粒体基质中的Ca2+、pH值电荷等,维持线粒体内环境的稳定性,保持氧化还原通路的畅通。

mtPTP平时允许不大于0.15 104的小分子物质通过。

当线粒体内Ca2+超载、自由基对线粒体膜造成氧化损伤,或者是能量产生下降时,均可引起mtPTP开放。

在细胞凋亡发生早期,线粒体膜mtPTP打开,线粒体内膜电位( m)降低,一方面使得线粒体内的死亡促进因子(deathe-promoting factor,DPF)释放出来,促进凋亡的进行;另一方面,又使得细胞质进入线粒体基质,由此引起膜质子的转运异常,导致线粒体处于高渗状态,线粒体基质扩张,细胞骨架蛋白受压,直接导致细胞凋亡。

2 线粒体释放物与细胞凋亡研究发现,线粒体内含有许多促死亡因子,包括细胞色素C,凋亡诱导因子(apoptosis-inducing factor,AIF),胱冬酶原及其他线粒体蛋白等。

线粒体调控细胞凋亡的研究进展

结论
总的来说，线粒体与细胞凋亡调控之间的关系是一个复杂而有趣的领域。研究表明，线粒体在细胞凋亡调控中起着关键作用，但具体机制还需要进一步的研究和探讨。随着对线粒体与细胞凋亡调控关系的深入了解，我们有望发现新的治疗策略和方法，以应对某些因细胞凋亡异常而引起的疾病。
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总结来说，线粒体是调控细胞凋亡的关键器官之一。对于它的深入研究和理解将有助于我们在未来更好地控制和治疗各种疾病，包括癌症、神经退行性疾病以及许多其他涉及细胞凋亡的疾病。
参考内容
引言
线粒体和细胞凋亡是细胞生物学中的重要概念。线粒体是细胞中的能量工厂，负责合成和供应ATP，而细胞凋亡是一种由基因控制的细胞程序性死亡过程。在过去的几十年中，研究表明线粒体与细胞凋亡之间存在密切的调控关系。本次演示将探讨线粒体与细胞凋亡调控之间的，以及目前的研究现状和未来的研究方向。
四、未来展望
尽管我们对线粒体调控细胞凋亡有了深入的理解，但仍有许多问题需要进一步研究。例如，我们对于许多Bcl-2蛋白家族成员的功能和相互作用机制仍不清楚。此外，尽管我们已经知道MPT在细胞凋亡中的重要性，但对于如何调节MPT以及它与其他凋亡信号传导通路的相互作用仍需进一步探索。这些问题的解决将有助于我们更好地理解线粒体在细胞生物学中的作用，并为开发新的治疗方法提供线索。
二、线粒体调控细胞凋亡的机制
线粒体调控细胞凋亡的主要机制包括Bcl-2蛋白家族的调控和线粒体通透性转换（MPT）。Bcl-2蛋白家族是一组在线粒体外膜上表达的蛋白质，它们通过调节膜通透性来控制细胞凋亡。其中，Bcl-2可以抑制细胞凋亡，而Bax、Bak和Bid 等促凋亡蛋白则可以促进细胞凋亡。当这些促凋亡蛋白被激活时，线粒体的膜通透性会发生变化，导致Cytochrome c等凋亡相关分子释放到细胞质中。

线粒体DNA损伤与细胞凋亡

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｉｇｎａｌｐａｔｈｗａｙｏｆａｐｏｐｔｏｓｉｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｎｕｃｌｅａｒＤＮＡｄａｍａｇｅｉｓｇｅｔｔｉｎｇｅｘｐｌｉｃｉｔｇｒａｄｕａｌｌｙ．ＢｕｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｔｏｃｈｏｎｄｎａｌＤＮＡｄａｍａｇｅａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓｒｅｍａｉｎｓｕｎｃｌｅａｒ．Ｔｈｅｒａｔｅｏｆａｐｏｐｔｏｓｉｓｉｓｉｎ— ｌｕｆｅｎｃｅｄｓｉｇｎｉｉｃｆａｎｔｌｙｂｙｔｈｅｂｒｅａｋ，ｄｅｐｌｅｔｉｏｎａｎｄｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｍｉｔｏｃｈｏｎｄｉａｆｌＤＮＡ．ＴｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＰｃｅｌｌｔｏｓｅｖｅｒａｌｏｆａｐｏｐｔｏｔｉｃｉｎｄｕｃｉｂｌｅｆａｃｔｏｒｓｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｉｔｓｐａｒｅｎｔａｌｃｅｌｌｌｉｎｅｓ．ＴｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＲＯＳｉｓｎｏｔｔｈｅｅｓ — ｓｅｎｔｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｉｔｏｃｈｏｎｄｆｉａｌＤＮＡｄａｍａｇｅｉｎｄｕｃｅｄａｐｏｐｔｏｓｉｓａｎｄｔｈｅｃａｓｃａｄｅｍａｙｂｅｉｎｉｔｉａｔｅｄｂｙｍｉｔｏ —

线粒体、内质网与细胞凋亡

亡病理改变的重要组成部分，中线粒体和内质网起着重要其的调节作用。
１线粒体相关的凋亡途径
线粒体主要由基质、内膜、外膜和膜间隙组成。内膜含有
合成）由于Ｃｔ具有亚铁血红素基团，。ｙｃ它可以在呼吸链复合酶Ｉ（ｙ还原酶）Ｉ（ｙ氧化酶）间传递电子。ＣｔＩＣｔＩｃ和ＶＣｔｃ之ｙｃ缺乏时，电子传递链被阻断，导致两方面的后果：Ｔ合成将ＡＰ
（ａｊｇＵｉｒｉｆＣＮｎｉ０９ＣｉａＮｎｉｎｅｓｙｏＭ，ａｊｇ２０２，ｈ）ｎｖｔＴｎ１ｎ
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线粒体和细胞凋亡

无论从原始的生物线虫到高级的哺乳动物乃至人类，还是从生物体外周器官到中枢神经系统，细胞凋亡都广泛存在。

它作为生命的基本现象之一，可以发生在生理或病理条件下[1]。

最初人们仅从形态学表现的特征上加以认识，如胞膜对称性丧失、染色质凝集、细胞皱缩、DNA破碎、线粒体肿胀和凋亡小体形成。

随着科学的发展，人们开始发现线粒体在细胞凋亡中的起着重要的作用。

随着对细胞凋亡研究的深入，人们对线粒体与体细胞凋亡的关系有了新的认识。

2.1细胞凋亡的概念细胞凋亡是细胞程序性死亡（programmed cell death, PCD）是一种细胞自身有基因控制的主动性死亡过程，其形态特征为核染色体固缩、DNA片段化、胞质浓缩、胞膜皱缩并形成凋亡小体，生化上表现为DNA梯形条带。

而最新研究表明人类许多疾病都与其相关，如爱滋病、神经变性性疾病、骨髓发育不全综合征、酒精中毒性肝病、缺血性损伤, 尤其宫内窘迫所致胎儿缺血缺氧性脑损伤。

神经细胞的凋亡，更是目前关的焦点，凋亡程度与胎儿乃至新生儿的脑发育、智力发育密切相关[2]。

而科学家们发现，用溴化乙锭除去线粒体DNA(mtDNA)诱导一株人成纤维细胞凋亡，表明线粒体在细胞凋亡中起作用[3]。

现在认为，细胞凋亡有胞核和胞质两条途径，随着对细胞凋亡研究的深入，人们对线粒与体细胞凋亡的关系有了新的认识。

2.2细胞凋亡与细胞坏死区别细胞凋亡是细胞受基因调控的一种自然死亡过程，同细胞生长分化一样是生命活动中重要的细胞学事件。

细胞凋亡与坏死不同，是一种细胞遵循自身程序结束其生命的主动的细胞学过程，对机体清除衰老或受损细胞具有重要意义[4]。

细胞凋亡与坏死在形态特征上有明显的区别，凋亡细胞表现为染色质固缩，常聚集于核周边，呈境界分明的颗粒块状或新月形小体；细胞浆浓缩，密度增高；细胞核裂解为碎片，而线粒体形态结构保持完整（凋亡细胞细胞膜和线粒体的动态变化）。

坏死是一种由多种刺激所引起的非特异性细胞死亡。

线粒体膜电位对细胞凋亡的作用

线粒体膜电位对细胞凋亡的作用发表时间：2015-11-19T15:32:58.990Z 来源：《健康世界》2015年14期供稿作者：张小春[导读] 娄底市中心医院线粒体内跨膜电位的降低，是细胞凋亡级联反应过程中最早发生的事件，它可引起线粒体膜发生一连串的生物化学变化，导致细胞凋亡一系列的级联反应。

张小春娄底市中心医院湖南娄底 417000摘要：细胞凋亡是指为维持内环境的稳定，细胞自主有序的死亡，在多细胞生物清除异常细胞及更新正常细胞等方面发挥着重要作用。

大量的分子和途径参与了细胞凋亡的过程，而线粒体是细胞凋亡的调控中心，也是细胞凋亡的重要场所。

随着人们对细胞凋亡过程的不断了解，认为线粒体在细胞凋亡中起着关键作用。

且线粒体膜电位的改变又是引起细胞凋亡的重要环节。

线粒体内跨膜电位的降低，是细胞凋亡级联反应过程中最早发生的事件，它可引起线粒体膜发生一连串的生物化学变化，导致细胞凋亡一系列的级联反应。

关键词：细胞凋亡；线粒体膜电位1.线粒体结构和膜电位1.1线粒体的结构线粒体因细胞种类和功能不同，具有不同形态和大小，通常呈粒状、杆状或线状，直径为0.5?m-3.0?m。

主要由蛋白质和脂质组成，其中蛋白质含量占65%～70%，脂质占25%～30%。

“线粒体是由双层单位膜套叠封闭性膜囊结构”[1]，可分为四个部分，即外膜、内膜、膜间腔和内室基质[2]。

外膜是位于线粒体最外面的一层膜，厚度为5nm-7nm，外膜中脂质和蛋白质大约各占1/2，外膜中的多种转运蛋白跨越脂质层，形成一直径2-3nm的小孔，即内部通道，使线粒体外膜允许分子量在10 000以下的分子完全通透，包括一些小分子多肽[3]。

外膜具有较高的通透性，使胞质与膜间隙中的环境几乎接近。

由于线粒体外膜内部通道的存在，便于膜间隙的多种蛋白通过，使得致死性蛋白也可以进入细胞质基质，促使细胞凋亡发生。

内膜是位于外膜内层的单位膜结构，平均厚度为4.5nm，蛋白质和脂质分别占80%和20%，心磷脂含量高达20%[4]。

线粒体与细胞凋亡

内源性
凋亡信号的刺激
线粒体外膜通透性发生变化
线粒体中的凋亡因子释放到细胞质中细胞凋亡
Caspase依赖性的细胞凋亡
内源性
MPTP假说 Bcl-2家族通道假说线粒体膨胀假说
Caspase 依赖性的细胞凋亡内源性 MPTP （mitochodria permeability transition pore ）假说
MPTP开放的调控
1. Bcl-2家族对其的调控
2. 其他调节因素
MPTP开放的调控 1. Bcl-2家族对其的调控
促凋亡蛋白的调节：Bak和Bax寡聚化从细胞质中转移到
线粒体外膜上，并与VDAC相互作用使MPTP开放到足以细胞内的凋亡因子释放到细胞质中。
抗凋亡蛋白的调节：Bcl-2或Bcl-xl能够与Bak和Bax形成异
Bcl-2家族通道假说
线粒体膨胀假说
Bcl-2家族通道假说
• Bax通道 4个 Bax分子组成正常细胞浆中 Bax 蛋白 C 末端的 α 螺旋结构隐藏在 BH1-3结构域所形成的疏水性裂缝中，当受到损伤因素刺激后，Bax构象发生变化， α 螺旋结构暴露出来，N末端亦受到影响，激活的 Bax以 C 端为向导而插入线粒体的外膜，然后线粒体上的 Bax在其它线粒体蛋白的帮助下聚集，从而在线粒体外膜形成多聚Bax孔道
Caspase 依赖性的细胞凋亡
MPTP假说线粒体 C y t C的释放机制该途径的具体过程如下
内源性
2. 。C y t C与凋亡蛋白酶活化因子Apaf-1形成多聚复合体, 通过 Apaf-1 氨基端的caspase 募集结构域 ( caspase recruitment domain ,CARD)募集胞质中的caspase-9 前体,从而使其自我剪切而活化，并启动 caspase 级联反应,激活下游的 caspase-3 和caspase-7 , c a s p a s e一9 。