细胞的衰老和死亡
高中生物新教材必修第一册教案讲义：细胞的衰老和死亡
细胞的衰老和死亡[学习目标] 1.描述细胞衰老的特征和原因。
2.描述细胞凋亡和细胞坏死的区别。
3.探讨细胞衰老和死亡与人体健康的关系，关注老年人的健康。
一、细胞衰老1．细胞衰老的特征(1)衰老细胞的代谢的变化(2)衰老细胞的细胞核的变化 轻巧记忆 细胞衰老特征记忆口诀一大：细胞核体积变大，染色质收缩，染色加深。
一小：细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小。
一多：细胞内色素逐渐积累增多。
三低：细胞膜的物质运输功能降低，多种酶的活性降低，新陈代谢速率降低。
2．细胞衰老的原因(1)自由基学说①自由基本质：异常活泼的带电分子或基团。
②自由基来源⎩⎪⎨⎪⎧氧化反应中产生辐射以及有害物质入侵 ③作用机理⎩⎪⎨⎪⎧⎭⎪⎬⎪⎫攻击磷脂分子，损伤生物膜攻击DNA ，可能引起基因突变攻击蛋白质，使蛋白质活性下降攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子(2)端粒学说①端粒本质：DNA —蛋白质复合体。
②端粒位置：染色体的两端。
③作用机理：端粒DNA 序列被“截”短后，端粒内侧正常基因的DNA 序列就会受到损伤。
3．细胞衰老与个体衰老的关系(1)单细胞生物：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
(2)多细胞生物 ①细胞的衰老和死亡不等于个体的衰老和死亡。
②两者之间的联系：个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
4．年龄因素与细胞衰老的关系(1)实验⎩⎪⎨⎪⎧将年轻人的体细胞去核后与老年人的细胞核融合，结果细胞不分裂将老年人的体细胞去核后与年轻人的细胞核融合，结果细胞分裂旺盛 该实验说明细胞核可以影响细胞的分裂。
(2)细胞核是细胞生命活动的控制中心，随着细胞分裂次数的增多，或者细胞进入衰老状态，细胞核中的遗传物质会出现收缩状态，细胞中一些酶的活性会下降，从而影响细胞的生活。
判断正误(1)细胞衰老时，所有酶的活性都降低( )(2)衰老细胞的细胞核体积减小，细胞体积增大，染色质收缩，染色加深( )(3)同一种体细胞端粒长度与其有丝分裂能力呈正相关( )(4)自由基只有攻击蛋白质才会导致细胞衰老( )答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×解析 (1)衰老细胞内大多数酶的活性都降低，但并不是所有酶的活性都降低，如与衰老、凋亡有关的酶活性提高。
细胞的衰老与细胞死亡-衰老死亡的细胞是什么细胞
机体衰老与细胞衰老之间有着密切的联系，机体
衰老以细胞总体的衰老为基础 。
Cell Senescence and Cell Death
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
(二)机体内各类细胞的寿命不同
根据细胞寿命情况将细胞分为三类： 细胞寿命接近于动物的整体寿命，如神经元、脂 肪细胞、肌细胞等。 缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝 细胞、胃壁细胞等。
Cell Senescence and Cell DБайду номын сангаасath
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
酶：活性中心被氧化，总的效应是酶失活；但β-半
乳糖苷酶（senescence-associated β- galactosidase ， SA-βgal）活性增强。
脂类：不饱和脂肪酸被氧化，膜的流动性降低。
人正常体细胞一般分裂次数平均为50次. （二）体外细胞 体外培养细胞可传代30～50次,停止分裂增殖后细胞多停 留于G0或G1期,此时细胞表现为:
形态变化大;DNA复制能力降低
蛋白质合成能力
第十六章
细胞衰老与细胞死亡
(一)细胞衰老与机体的衰老既有区别又有联系
机体衰老：指绝大多数生物性成熟以后，机体形 态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程，是一
快速更新且寿命较短的细胞，如皮肤的表皮细胞、
红细胞和白细胞等。
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第十六章
细胞衰老与细胞死亡
(三)细胞在体外培养条件下的寿命
•离体细胞同在体细胞一样，也有一定的寿命 •细胞的寿命不是指培养天数的多少，而是指群体倍增次数。 •其寿命长短取决于培养细胞的平均代数，所取培养组织的年
细胞的衰老和死亡
细胞的衰老和死亡人生的过程中，细胞是我们最基本的单位。
每个人的身体内都有数以亿计的细胞，而这些细胞不可避免地会产生衰老和死亡。
在科学研究领域中，人们一直在探讨细胞的衰老和死亡原因以及如何防止和延缓这一过程。
本文将探讨细胞的衰老和死亡及其相关研究成果。
一、什么是细胞的寿命一般是有限的，当细胞体内分子的功能和结构发生改变时，就会导致细胞的衰老和死亡。
细胞死亡分为两种类型：坏死和凋亡。
坏死是由于细胞受到外部伤害（如缺氧、辐射）或内部损伤而引起的过程。
而凋亡是一种自身程序性死亡，即细胞在发生致命性伤害时出发的一种反应，是一种正常的细胞死亡方式。
二、细胞衰老和死亡的原因细胞的衰老和死亡原因很多，主要包括基因、氧化应激、代谢功能退化等。
基因方面，研究发现，人类细胞的寿命与体内的基因有关。
人类体内基因是由DNA组成的，DNA上包含了细胞生长和分裂所需的信息。
但随着年龄的增长，DNA可能会发生损伤，修复速度较慢，从而导致细胞衰老和死亡。
氧化应激方面，氧自由基可以对细胞中的蛋白质、脂肪和DNA等分子造成损伤，导致细胞功能的退化和死亡。
此外，环境因素如辐射、空气污染、化学污染等都会引起氧化应激。
代谢功能退化方面，人体内有一种叫做ATP的分子，它是细胞代谢的动力来源。
随着年龄的增长，人体生成和利用ATP的能力会衰退，也就意味着细胞的代谢功能也会下降。
三、如何防止和延缓虽然我们无法彻底阻止细胞的衰老和死亡，但我们可以通过生活方式、饮食、保健品等来延缓细胞的衰老和死亡进程。
生活方式方面，合理的锻炼和休息可以促进细胞新陈代谢，保持机体的年轻状态。
此外，保持心情愉悦、减轻压力、戒烟限酒等方式都可以对身体健康产生积极影响。
饮食方面，膳食中的维生素、有机物等成分对保持身体健康和延缓衰老有着重要作用。
长期饮食新鲜蔬菜、水果、多种谷类、低脂乳制品等对于维护身体健康非常重要。
保健品方面，市面上有许多保健品宣称可以延缓衰老进程，并帮助身体保持年轻状态。
细胞的衰老与死亡
细胞的衰老与死亡细胞是构成生命体的基本单位，它们在生命周期内经历不同的阶段，其中包括衰老和死亡。
细胞衰老和死亡是一个复杂的过程，涉及到多个因素的相互作用。
本文将从细胞衰老和死亡的定义、原因和机制以及对人体健康的影响等方面进行探讨。
一、细胞衰老和死亡的定义细胞衰老是指细胞逐渐丧失其功能和复制能力的过程，最终达到生理死亡的状态。
细胞死亡是指细胞失去生命活力、无法继续生存和执行其功能的状态。
细胞衰老和死亡是生物体内细胞更新的必然过程，被认为是维持生命平衡和动态的重要机制。
二、细胞衰老和死亡的原因1. 遗传因素：细胞内部的遗传物质DNA会随着时间的推移而逐渐受到损伤和突变，导致细胞功能的下降和衰老。
2. 氧化应激：细胞内氧自由基的生成和清除之间的平衡被破坏，导致氧化应激的增加，促进细胞衰老和死亡。
3. 炎症反应：长期存在的炎症反应会导致细胞受损和衰老，从而影响细胞的正常功能。
4. 环境因素：细胞受到的外界环境污染、辐射等因素也会加速细胞的衰老和死亡进程。
三、细胞衰老和死亡的机制1. 缩短的端粒：每个染色体末端都有一段称为端粒的DNA序列，它们在每次细胞分裂中会逐渐缩短。
端粒缩短导致染色体稳定性下降，细胞衰老和死亡。
2. 染色质重塑：染色质的结构和组装方式会受到损伤和改变，导致基因调控的异常和细胞过程的紊乱，进而引发细胞衰老。
3. 蛋白质的堆积：随着细胞内垃圾清除系统的衰退，蛋白质无法被及时降解和清除，导致蛋白质的异常堆积，加速细胞老化。
4. 炎性因子的释放：一旦细胞发生受损，其会释放出一系列炎性因子，这些炎性因子会进一步引发炎症反应，加速细胞的衰老和死亡。
四、细胞衰老和死亡对人体健康的影响1. 免疫功能下降：衰老细胞无法有效识别和清除有害物质，导致人体免疫功能下降，容易受到感染和疾病的侵袭。
2. 组织退化：随着细胞衰老和死亡，组织和器官功能逐渐退化，引发各种老年疾病如心血管疾病、帕金森病等。
3. 皮肤老化：细胞的衰老和死亡导致肌肤弹性下降和胶原蛋白流失，进而引发皮肤老化和皱纹等问题。
细胞的衰老与死亡
细胞衰老与死亡的 关联研究有助于开 发抗衰老和治疗衰 老相关疾病的药物 和方法。
细胞衰老与死亡的相互作用
细胞衰老是细胞死亡的前 提，细胞死亡是细胞衰老
的结果
细胞衰老会导致细胞功能 下降，细胞死亡则是细胞
功能丧失的极端表现
细胞衰老和死亡都是生物 体正常生理过程的一部分， 它们相互影响，共同维持
生物体的稳态
端粒调控：通过端粒调控 细胞衰老
02
细胞的死亡
细胞死亡的类型
细胞凋亡：程序性死亡，由基因控制 细胞坏死：非程序性死亡，由外界因素引起 细胞自噬：细胞内吞噬自身细胞器或蛋白质，导致细胞死亡 细胞衰老：细胞功能减退，最终导致细胞死亡
细胞死亡的机制
细胞凋亡：程序性细胞死亡，由基 因调控
细胞自噬：细胞内吞噬自身细胞器 或蛋白质，导致细胞死亡
细胞衰老的机制
端粒缩短：细胞每次分裂时， 端粒会变短，当端粒缩短到一 定程度，细胞就会进入衰老状
态。
DNA损伤积累：随着时 间的推移，细胞内的
DNA可能会受到损伤， 这些损伤如果得不到修复，
就会导致细胞衰老。
自由基损伤：自由基是一 种具有高活性的化学物质， 它们会对细胞内的蛋白质、 脂质和DNA造成损伤，
方法
03
细胞衰老与死亡的 关系
细胞衰老与死亡的关联
细胞衰老是细胞死 亡的前提，细胞衰 老会导致细胞功能 下降，最终导致细 胞死亡。
细胞衰老与细胞死 亡是生物体生长发 育和衰老过程中的 必然现象，它们之 间的关系是相互影 响、相互制约的。
细胞衰老与死亡的 研究对于理解生物 体的衰老和疾病发 生机制具有重要意 义。
能。
细胞凋亡：细 胞衰老可能导 致细胞凋亡， 影响细胞的存
细胞的衰老与死亡
细胞的衰老与死亡细胞是构成人体和其他生物的基本单位，但随着时间的推移，细胞会经历衰老和死亡的过程。
细胞衰老和死亡是一个复杂而多方面的过程，它涉及到多种因素和机制的相互作用。
本文将探讨细胞衰老和死亡的原因、机制以及相关的影响。
一、细胞衰老的原因1.1 遗传因素遗传因素在细胞衰老中起着重要作用。
每个人的细胞DNA都包含了一些遗传信息，这些信息决定了细胞的生命和功能。
随着年龄的增长，DNA中的遗传信息会逐渐受到损伤和变异，导致细胞功能的下降和衰老。
1.2 氧化应激氧化应激是指细胞内的氧自由基或其他活性氧物质超过了细胞的抗氧化能力，导致细胞内部的氧化损伤。
氧化应激可以引起DNA、蛋白质和脂质等重要分子的氧化修饰，从而导致细胞衰老。
1.3 环境因素细胞的衰老还受到环境因素的影响，包括饮食习惯、生活方式、环境污染等。
例如，吸烟、酗酒以及不良的饮食习惯都可以加速细胞的衰老过程。
二、细胞衰老的机制2.1 缩短的端粒端粒是细胞染色体的末端区域，它在细胞分裂过程中会逐渐缩短。
当端粒长度缩短到一定程度时，细胞就无法再进行正常的分裂和复制，从而导致细胞衰老。
2.2 细胞周期调控紊乱细胞衰老也与细胞周期调控的紊乱有关。
细胞周期是细胞生命周期中的一个重要过程，它包括细胞的生长、复制和分裂等阶段。
当细胞周期调控受到损伤或异常时，细胞就容易出现衰老的现象。
2.3 染色质重塑染色质是细胞内的DNA和蛋白质的复合物，它在细胞分裂和基因表达中起着重要作用。
研究表明，染色质的重塑过程与细胞衰老有密切关系。
当染色质重塑能力受到损害时，细胞的功能和稳定性会受到影响，从而加速细胞的衰老过程。
三、细胞死亡的类型3.1 自然死亡（凋亡）自然死亡，也称为凋亡，是一种正常的细胞死亡过程。
当细胞受到损伤或老化时，会启动凋亡机制，将自己主动消除，以维护整个组织或器官的稳定。
3.2 坏死坏死是一种非正常的细胞死亡过程，通常发生在外部环境变化或损伤导致的急性细胞死亡。
高中生物必修一第3节细胞的衰老和死亡
第1讲 描述运动的基本概念
第6章 细胞的生命历程
解析： (1)蛙的红细胞通过无丝分裂增殖,该分裂过程由于没有出现纺锤丝、染色体的变化 而被称为无丝分裂。(2)细胞体积越大,其表面积和体积的比值越小,细胞与外界环境之间 物质交换的效率越低,限制了细胞的长大。(3)细胞分化是生物个体发育的基础,使多细胞 生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。由于基因的选择性表达(不 同细胞中遗传信息的表达情况不同),遗传信息相同的神经细胞与心肌细胞的形态、结构和 生理功能不同,这是细胞分化的具体体现。(4)细胞坏死是指在种种不利因素影响下,如在 酒精等作用下细胞正常代谢受损或中断引起的细胞损伤和死亡。凋亡是细胞的程序性死 亡,细胞的自然更新、某些被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的。
第1讲 描述运动的基本概念
第6章 细胞的生命历程
一语破的 1.不正确。衰老细胞内多种酶的活性降低,但不是所有酶的活性都降低,如与细胞衰老有关 的酶的活性会升高。 2.不正确。多细胞生物个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程,多细胞生物体 内的细胞总是在不断更新着,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 3.正确。细胞凋亡是基因控制的细胞主动死亡,是正常生理现象;细胞坏死是细胞的被动死 亡,属于病理现象。 4.不正确。细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,可发生在个体不同发育阶 段;细胞坏死是在不利因素影响下细胞正常代谢受损或中断引起的损伤和死亡,不只在个体 衰老阶段发生。 5.不正确。细胞自噬可发生在细胞营养缺乏的条件下,通过细胞自噬可获得维持细胞生存所需 的物质和能量,不一定使细胞发生凋亡。而当细胞自噬发生的异常激烈时,可能会诱导 细胞凋亡。
第1讲 描述运动的基本概念
第6章 细胞的生命历程
细胞的衰老和死亡
2.老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？ 老年人体内还会有幼嫩的细胞，如造血干细胞；年轻人体内也有衰老的细胞，如衰老成角质层细胞。
3.细胞衰老与个体衰老有什么关系？
人体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。但从总体上看，人体 衰老过程也是组成人体细胞普遍衰老的过程。
一般情况下，体外培养的人体某种细胞，最多分裂50次左右就停止分裂了，并且丧失了正常的 功能。
四、细胞的死亡 1、细胞凋亡
人胚胎发育中尾的消失 胎儿手的发育
人在胚胎发育时，要经历有尾阶段， 后来尾部细胞自动消失。
胎儿手的发育过程中，五个手指最初 是连在一起的，后来随着指间的细胞 自动死亡，才发育为成形的手指。
四、细胞的死亡
1、细胞凋亡
概念：由基因决定的细胞自动结束生命的过程，叫做细胞凋亡（细 胞程序性死亡或细胞编程性死亡）。 类型：在成熟的生物体中，细胞的自然更新，某些被病原体感染的 细胞的清除，也是通过细胞凋亡完成的。
意义：细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境 的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
①端粒是真核生物染色体末端由许多 简单重复序列和相关蛋白组成的复合 结构，具有维持染色体结构完整性和 解决其末端复制难题的作用。
二、细胞衰老的原因
端粒学说：端粒学说由奥洛夫尼科夫（Olovnikov）提出， 认为细胞在每次分裂过程中都会由于DNA聚合酶功能障碍而 不能完全复制它们的染色体，因此最后复制DNA序列可能会 丢失，最终造成细胞衰老死亡。
四、细胞的死亡
2、细胞坏死
概念：在种种不利因素影响下，如极端的物理、化学因素或严 重的病理性刺激的情况下，由细胞正常代谢活动受损或中断引 起的细胞损伤和死亡。
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红细胞和白细胞等。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
(三)细胞在体外培养条件下的寿命
离体细胞同在体细胞一样，也有一定的寿命，其寿 命长短取决于培养细胞的平均代数，所取培养组织 的年龄、种属等。 Hayflick 界限（Hayflick life span）：体外培养细胞所 具有增殖分裂的极限。
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第一节
第二节
第三节
中英文
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
第一节 细胞衰老
一、细胞衰老的概念 二、细胞衰老的表现 三、细胞衰老的学说与机制 四、细胞衰老与疾病
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
三、细胞衰老的学说与机制
（一）细胞衰老的学说
早衰儿童（不足8岁就表现出衰老特征）
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
与衰老有关的基因 ➢ 衰老相关基因（senescence associated gene）：
细胞衰老时，表达水平显著高于年轻细胞。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
三、细胞衰老的学说与机制
（一）细胞衰老的学说
1.遗传决定学说 衰老是遗传上的程序化过程，其推动力和决定因素 是遗传的基因组；控制生长发育和衰老的基因都在 特定时期有序地开启和关闭。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
粒DNA丢失，mtDNA特异性缺失；DNA氧化、断裂、缺失 和交联；甲基化程度降低。
➢ RNA：mRNA和tRNA含量降低。 ➢ 蛋白质：含量下降；发生修饰反应；稳定性、抗原性和可
降解性下降；肽键断裂、交联变性。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第十六章 细胞衰老与细胞死亡
(一)细胞衰老与机体的衰老既有区别又有联系
细胞衰老与机体衰老的区别：
➢ 机体的衰老与动物的寿命密切相关； 个别细胞， 甚至机体局部许多细胞的衰老死亡并不影响机体 的寿命。
➢ 机体衰老并不代表所有细胞的衰老。 细胞衰老与机体衰老的联系：
一、细胞衰老的概念
细胞衰老：细胞在正常条件下发生的生理功能衰退和 增殖能力减弱以及形态发生改变并趋向死亡的现象 。 细胞衰老是机体的衰老和老年病发病的基础。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
(一)细胞衰老与机体的衰老既有区别又有联系
机体衰老：指绝大多数生物性成熟以后，机体形 态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程，是一 个受发育程序、环境因子等多种因素控制的、不 可逆的生物学现象。
➢ 蛋白质的巯基化，造成蛋白质发生交联、变性，使 酶失活。
➢ DNA链的断裂、交联、碱基羟基化、碱基切除等， 对DNA造成损伤。
2. 自由基学说 在代谢过程中产生的活性氧基团或分子(OH，H2O2，超 氧自由基)引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。
在正常条件下，人体内自由基的产生有两方面： ➢ 外源性自由基：由环境中的高温、辐射、光解、化
学物质等引起。 ➢ 内源性自由基：由体内各种代谢反应产生，是人体
自由基的主要来源。
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医 学 细 胞 生 物 学 （配套教材）
第十六章 细胞衰老与细胞死亡
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
学习目的与要求
1. 掌握细胞凋亡的概念及特征。 2. 熟悉细胞衰老的特点、表现、Hayflick界限。 3. 熟悉细胞死亡的分类、特征。 4. 熟悉细胞自噬的概念、过程。 5. 了解细胞衰老的机制与学说。 6. 了解细胞凋亡的分子机制和信号转导通路。
机体衰老与细胞衰老之间有着密切的联系，机体 衰老以细胞总体的衰老为基础 。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
(二)机体内各类细胞的寿命不同 根据细胞寿命情况将细胞分为三类： ➢ 细胞寿命接近于动物的整体寿命，如神经元、脂
肪细胞、肌细胞等。 ➢ 缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝
➢酶：活性中心被氧化，总的效应是酶失活；但β-半
乳糖苷酶（senescence-associated β- galactosidase ， SA-βgal）活性增强。
➢脂类：不饱和脂肪酸被氧化，膜的流动性降低。
衰老成纤维细胞β-半乳糖苷酶活性增强 （中国医科大学曹流提供）
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如：MORF4基因， p16基因 。
p16被视为细胞寿命的关键调控基因，是人类细 胞衰老遗传控制程序中的关键效应物。
➢ 抗衰老基因，也称长寿基因（longevity gene）。
如：WRN基因， Klotho基因和SIRT1基因。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
2. 自由基学说
产生的途径： ➢ 由线粒体呼吸链电子泄漏产生; ➢ 由多功能氧化酶等催化底物羟化产生; ➢ 非酶促反应产生 。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
自由基导致细胞损伤：
➢ 质膜中不饱和脂肪酸氧化，导致膜运输功能紊乱以 至丧失。
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
二、细胞衰老的表现
(一)细胞衰老的形态学改变
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第十六章 细胞衰老与细胞死亡
(二)细胞衰老的分子和代谢的改变
➢ DNA：复制与转录受到抑制；有个别基因会异常激活；端