细胞凋亡与衰老
理解细胞衰老与凋亡的生物学意义——高中生物教案

细胞衰老与凋亡是生物学中一个重要的概念,我们需要深入了解这些概念的生物学意义,以便更好地理解它们的作用和功能。
细胞衰老,也称为细胞老化,是指细胞结构和功能的逐渐丧失和衰退过程,通常是导致机体衰老和死亡的主要原因之一。
细胞衰老是一种复杂的生物学现象,通常与外部环境因素、遗传因素、免疫系统等多种因素有关。
正常情况下,细胞衰老是一个自然的生物学过程,它有助于维持机体的正常代谢活动和健康。
另一方面,细胞凋亡是指细胞主动通过一系列程序性死亡过程,从而消除异常、损伤或不需要的细胞。
细胞凋亡在许多生物学过程中都起着重要作用,如身体发育、免疫系统、组织修复等。
细胞凋亡是一个高度调控的生物学过程,它涉及多个分子信号通道和信号途径,这些分子通过特定的结构和功能调控细胞凋亡的进程。
细胞衰老和凋亡在生物学中具有重要的意义,它们的理解有助于我们深入了解生物学之间的复杂相互作用和机制。
在这里,我们将探讨几个方面:对于细胞衰老而言,它对机体的影响非常显著。
细胞衰老可能导致机体的代谢活动减弱,使人体更容易受到疾病侵袭,如心脏病、高血压、糖尿病、中风等等。
此外,细胞衰老还可能导致人体反应和伤口恢复的能力降低,从而加剧伤口愈合、严重创伤等的进程。
因此,理解细胞衰老现象与预防机体衰老是非常重要的。
细胞凋亡也具有非常重要的生物学意义。
细胞凋亡程中,损伤或异常细胞通常通过细胞致死或自我消除机制从机体中消除。
这样,细胞凋亡有助于机体消除异常细胞,提高机体功能。
在身体发育过程中,细胞凋亡是维持正常结构和功能的重要机制之一。
此外,细胞凋亡还参与机体的生殖和修复过程,促进某些组织和器官的再生。
细胞衰老和凋亡相互关联,两者之间存在着一种复杂的生物学关系。
在有些情况下,细胞衰老可能导致细胞凋亡,如在癌细胞中。
而在其他情况下,细胞凋亡也可能导致细胞衰老,尤其是在过度伤害细胞的时候。
因此,理解细胞衰老和凋亡的相互关系可以帮助我们更好地研究和解决有关机体的生物学问题。
细胞的衰老和凋亡

二.细胞的凋亡
1.定义 由基因所决定的细胞 自动结束生命的过程 ------细胞编程性死亡 2.与“细胞坏死”的区别
正常死亡 表面有凋亡小体、无炎症
非正常死亡 细胞内容物释放、炎症
细胞凋亡的意义 细胞凋亡对生物的个体发育、机体稳定 状态的维持,以及抵御外界各种因素的干扰 等都具有重要作用。
正常的细胞凋亡出现问题就会ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发疾病。 (与细胞坏死不同)
1.人体衰老还表现出哪些特征?
白发、皱纹、老年斑、耳聋、 眼 花、行动迟缓,记忆力减退
2.老年人体内有没有幼嫩的细胞?
有,如造血干细胞一生都能增殖分化产 生各种类型的血细胞。
3.年轻人体内有没有衰老的细胞?
有,如皮肤表皮细胞衰老成角质层细 胞,最后细胞凋亡、脱落。
4.人体衰老与细胞衰老有什么关系?
一. 细胞的衰老
1.与个体衰老的关系
单细胞生物
细胞衰老与死亡=个体衰老与死亡
多细胞生物
细胞衰老与死亡=个体衰老与死亡
细胞在不断更新
2.细胞衰老的特征
水分减少,新陈代谢速率减慢。e.g.皮肤干燥 多种酶活性降低。 e.g.老年人的白发
色素随着细胞衰老而逐渐积累。e.g.老年斑
呼吸速率减慢,细胞核体积增大,核膜内折,
染色质收缩,染色加深。
膜通透性改变,物质运输功能降低。
衰老的原因 人的衰老是一个复杂的综合过程,是 在遗传因素、社会因素、营养因素、医疗 条件、环境因素、个人主观因素等综合因 素作用下逐渐发展而形成的。迄今为止, 有300多种学说来阐明衰老的机理。
举例:自由基理论 端粒学说等
人的胚胎 经历有尾阶段
细胞的衰老与凋亡

细胞衰老原因
• 自由基学说 • 端粒学说
三、细胞的凋亡
• 人胚胎分离
细胞凋亡:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
• 花瓣的脱落
•蝌蚪发育过程中,尾的消失
这些都是一种自然的生理过程
由基因决定的细胞自动结束生命的过程, 就叫细胞凋亡;也称细胞编程性死亡。
3.人体衰老和细胞衰老有什么关系?
一、个体衰老与细胞衰老的关系
单细胞生物
个体衰老与死亡=细胞衰老与死亡
多细胞生物
个体衰老与死亡=细胞衰老与死亡 细胞在不断更新
二、细胞衰老的特征
1.细胞内的水分减少 2.细胞内多中酶活性降低。 3.细胞内的色素逐渐积累。 4.细胞内的呼吸速率减慢,细胞核体积增大, 核膜内折,染色质收缩.染色加深。
与基因的关系 受基因控制的 不受基因控制
影响因素
温和的刺激或 电、热、冷、机 药物引起 械伤害性刺激
对机体的影响 对机体是有利 对机体是有害
保护环境 健康饮食 强健身体 延缓衰老 远离癌症
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。
Sydney Brenner H. Robert Horvitz
John E. Sulston
正常
凋亡
胸腺细胞
细胞的凋亡和坏死
项目 细胞的凋亡 细胞的坏死
何不 处知 得明 秋镜 霜里 ?,
衰老是生物界的普遍现象
细胞的生命历程
发生→分化→衰老→死亡
衰老是生物界的普遍现象。衰老的人体通 常表现出细胞数目减少、肌肉萎缩、行动迟缓 等特征。
高一生物一第六章细胞的衰老和凋亡知识点归纳

高一生物一第六章细胞的衰老和凋亡知识点归
纳
细胞凋亡是指为坚持内环境稳固,由基因操纵的细胞自主的有序的死亡。
小编预备了高一生物必修一第六章细胞的衰老和凋亡知识点,期望你喜爱。
1、个体衰老与细胞衰老的关系单细胞生物体,细胞的衰老或死亡确实是个体的衰老或死亡。
多细胞生物体,个体衰老的过程确实是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2、衰老细胞的要紧特点:
1)在衰老的细胞内水分减少。
2)衰老的细胞内有些酶的活性降低。
3)细胞内的某些色素会随着细胞的衰老而逐步积存。
4)衰老的细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,染色质固缩,染色加深。
5)细胞膜的通透性功能改变,使物质运输功能降低。
3、细胞衰老的学说:(1)自由基学说(2)端粒学说
二、细胞的凋亡
1、概念:由基因所决定的细胞自动终止生命的过程。
由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,因此也常常被称为细胞编程性死亡
2、意义:细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,也是通过细胞凋亡完成的。
完成正常发育,坚持内部环境的稳固,抵御外界各种因素的干扰。
3、与细胞坏死的区别:细胞坏死是在种种不利因素阻碍下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损害和死亡。
细胞凋亡是一种正常的自然现象。
高一生物必修一第六章细胞的衰老和凋亡知识点就为大伙儿介绍到那个地点,期望对你有所关心。
细胞衰老与凋亡

一 细胞衰老
细胞衰老,指细胞随着年龄增加,机能和结构 退行性变化,趋向死亡的不可逆现象。 衰老是生命的普遍现象,发生在生态系统、群 落、种群、个体、细胞以及分子等不同层次。
一、细胞衰老的特征
(一)形态变化
核 染色质 染色质 质膜 细胞质 线粒体 高尔基体 尼氏体 包含物 核膜 增大、染色深 增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加、流动性降低 粘度增加、 色素积聚、 色素积聚、空泡形成 数目减少、体积增大 减少、 碎裂 消失 糖原减少、脂肪积聚 减少、 内陷
• 1. 代谢废物积累:如:脂褐质,老年性痴呆(AD) 脑细胞内的β-淀粉样蛋白。 • 2.线粒体DNA突变:线粒体自由基浓度高,mtDNA 是裸露分子,容易发生突变。 • 脑、心、骨骼肌的氧负荷最大,组织最易衰老。
• 热量限制(CR)能延长大鼠寿命50%-70%。
• Thin rat bury fat rat
2002年10月7日英国人Sydney 、美国人Horvitz和英 国人Sulston ,因在PCD方面的研究获诺贝尔诺贝尔 生理与医学奖。
• Sydney Brenner H. Robert Horvitz
John E. Sulston
二、细胞凋亡的生理和病理学意义
• (一)生理学意义 • 1. 生长发育:组织与器官的塑造(趾的分化); 动物变态;皮肤角质形成; • 2. 免疫细胞分化:例如,随着抗原的清除,大多 数活化T细胞死于细胞凋亡,以维持自身稳定的基 础状态。 • 3. 防御:清除衰老细胞、DNA损伤的细胞、和被 病原体感染的细胞。
(二)病理学意义
• 1. 病原体侵染;
– 诱导凋亡——HIV – 抑制凋亡——Poxvirus(痘病毒 )
细胞凋亡与衰老的关系

细胞凋亡与衰老的关系
嘿,你问细胞凋亡与衰老的关系啊?这事儿还挺有意思呢。
细胞凋亡和衰老啊,就像一对好兄弟,互相有点关联。
细胞凋亡呢,简单说就是细胞自己“死”了。
但这可不是坏事哦,有时候细胞凋亡是为了让身体更好地运转。
比如说,一些老旧的、受伤的细胞要是不凋亡,就会在身体里捣乱。
就像一辆旧车,要是零件坏了不换掉,就会影响整辆车的运行。
衰老呢,就是身体慢慢变得不那么年轻啦。
皮肤没那么有弹性了,身体也没那么有活力了。
这时候,细胞凋亡就会多起来。
因为身体觉得那些不好的细胞得清理掉,给新的细胞腾地方。
细胞凋亡多了,也会加速衰老。
为啥呢?因为如果细胞凋亡得太快,身体来不及产生新的细胞,那就会越来越虚弱。
就像一个工厂,如果一直在裁员,却不招新人,那肯定运转不下去啦。
反过来,衰老也会影响细胞凋亡。
随着年龄增长,身体的调节能力没那么好了,细胞凋亡可能就不那么顺畅。
有些
该凋亡的细胞没凋亡,就会引发一些问题。
我给你讲个事儿哈。
我有个亲戚,年纪大了。
有一段时间身体不舒服,去医院检查,医生说身体里有些细胞该凋亡的没凋亡,影响了身体的正常功能。
后来经过治疗,调整了身体的状态,细胞凋亡正常了,身体也慢慢好起来了。
所以啊,细胞凋亡和衰老关系密切,我们得好好关注自己的身体,让它们保持一个平衡的状态。
这样我们才能更健康地生活。
第十六章-细胞衰老与凋亡

细胞色素c诱导的凋亡细 胞DNA电泳图
1.细胞色素c诱导0 h 2.细胞色素c诱导1 h 3.细胞色素c诱导2 h 4.细胞色素c诱导3 h 5.细胞色素c诱导4 h 6.阴性对照 7.Marker
( 自赵允、翟中和)
3、细胞凋亡的生理意义
(1)在发育的形态建成、变态过程中起重要作用; (2)一种生理保护机制:清除有害的、受损的细胞,以
及被病原体感染的细胞; (3)调节细胞的数量和质量,机体内细胞的自然更新; 健康成人的骨髓和肠组织中,每小时约有10亿个细胞凋亡,
但并不引起炎症。
程序性细胞死亡在小鼠脚趾形成中的作用
Ced-3=ICE(caspase-1), Ced-4=Apaf-1, Ced-9=Bcl-2
进一步分析表明:
●ced-3、ced-4、ced-9和egl1-4个基因构成了线虫执
行死亡的“死亡机器”(death machinery);
●ced-3 和ced-4是细胞杀手;
●ced-9可抵消ced-3和ced-4 的作用,防止细胞被杀 死,因此是存活因子;
凋亡促进剂,可与 BCL-2, BCL-XL,EIB19 K 结合
凋亡促进剂,亦可作抑制剂,可与 BCL-2,BCL-X 和 E1B19K 结合
凋亡抑制剂
凋亡促进剂,与 BCL-2 和 BCL-XL 结合
线虫中的凋亡抑制剂, BCL-2 同源物
腺病毒凋亡抑制剂,与 Bax 和 Bak 结合
Bcl-2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线粒体与细胞凋亡
(B) 内源途径: 线粒体途径
细胞衰老与凋亡

细胞凋亡的形态学特征
02
01
03
04
05
细胞凋亡的生化特征
诱导细胞凋亡的因子
细胞凋亡的检测
1
2
3
4
5
6
7
三、细胞凋亡的分子调控机理
1
2
3
4
5
6
7
Caspase家族与凋亡
Caspase活化
Caspase自身以非活化的Procaspase存在,其激活依赖于其他的Caspase在它的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化
一、Hayflick界限(Hayflick Limitation)
●概念:关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。 细胞,至少是培养的二倍体细胞,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 ◆癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞,其染色体数目或形态 已经不同于原先的细胞 ◆细胞的增殖能力与供体年龄有关 ◆物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系 ●二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的 ◆决定细胞衰老的因素在细胞内部,而不是外部的环境 ◆是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老
不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数
可增殖 代数
40-60
20
2-4
二、细胞在体内条件下的衰老
致密体的生成
线粒体的变化: 通常,细胞中线粒体的数量随龄减少,
内质网的变化: 衰老动物内质网成分弥散性地分散于核
膜系统的变化
而其体积则随龄增大
细胞核的变化
周胞质中,粗面内质网的总量似乎是减少了
三、衰老细胞结构的变化
B
D
A
C
体外培养的二倍体细胞,细胞核
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Enzymes involved in DNA repair. Which are inactivated by caspase cleavage. DNA repair is a homeostatic activity that is inappropriate in an apoptotic cell.
PRIZED Horvitz, and Sulston share Physiology or Medicine Nobel (2002) “for their discoveries concerning genetic regulation of organ development and programmed cell death ”
Activation phase:
The cell responds to “death signals” that commit it to undergoing self-destruction.
Execution phase: The death sentence is carried out. Apoptosis cells are recognized by phagocytes because they carry exposed markers, called “eat me” signals. The best studied “eat me” signal is the presence of phosphatidylserine molecules in the outer leaflet of PM of apoptotic cells (by flop-flipase).
her-1.
保守性高,在哺乳动物中有相应同源物:
Ced-3=ICE, Ced-4=Apaf-1, Ced-9=Bcl-2.
Mammalian: CED3 is related to mammalian interleukin1ß–converting enzyme (ICE or
Apoptosis is carried out by a proteolytic system — caspase
Extracellular growth factors stimulate cell growth
Activation of cell-surface receptors
Activation of PI 3-kinase Activation of elF4E (translation initiation factor) and S6 kinase(phosphorylates ribosomal protein S6) Increasing protein synthesis and cell growth
Chapter 13
Cell apoptosis
1. Extracellular cotrol of cell division,
cell growth, and apoptosis
Mitogens stimulate G1-Cdk and G1/S-Cdk activities
1090 –131= 959(cells)
Fas (also called Apo-1 or CD95) is a member of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) superfamily.
Bcl-2 Family(cytoplasmic factors):
Bad,Bid,and bax: promote apoptosis; Bcl-X, Bcl-w,and Bcl-2: prevent apoptosis.
线虫体细胞凋亡研究:PCD相关基因15个,分为四组:
1、与PCD有关的基因,负责PCD控制:ced-3、ced-4和ced-9。 2、与PCD过程吞噬作用有关:ced-1、ced-2、ced-5-8 和 ced-10。 3、核酸酶基因(nuc-1), 控制DNA降解,但非PCD所必须。 4、影响特异细胞类型PCD的基因:ces-1、ces-2、cgl-1、和
Procaspases are activated by binding to adaptor proteins
The caspase cascade involved in apoptosis A. Procaspase activation by proteolytic cleavage. B. Caspase cascade
The target proteins of caspase are the following:
More than a dozen protein kinase, including FAK, PKC, and Raf1. FAK– disrupt cell adhesion for the apoptotic cell. Lamins. Cleavage of lamins leads to the disassembly of the nuclear lamina and shrinkage of the nucleus. Proteins required for cell structure. Such as IF, actin, and gelsilin. Cleavage and inactivation of these proteins lead to changes in cell shape. Induce cell display signals marked it for phagocytosis .
(1) Why called caspase? Active site: Cysteine Cleavage site: Asparatic acid Cysteine Asparatic acid specific protease
Aps-Xxx 天冬氨酸特异性的半光氨酸蛋白水解酶
Apoptosis can be divided into two phases:
How are procaspases activated to initiate the caspase cascade? The activation is triggered by adaptor proteins that bring multiple copies of specific procaspases. 3 groups of caspase:
A、Normal cell
B、Apoptosis: Apoptotic bodies
Biochemical characteristics of apoptosis :
180~200bp DNA ladder, Accumulation of tTG, PS flip-flop
Apoptosis induced by Cyto C
3.Molecular mechanisms of apoptosis
Early researches (MIT: Robert Horrid , 1986)
C. elegans:1090 cells, 131 cells death.
The Finding of CED3 mutant Without losing any of their
Molecular pathways of apoptosis
Two principle pathways Extrinsic pathway Intrinsic pathway
(1) Extrinsic pathway: Fas Signaling Pathway
Receptor-mediated pathway of apoptosis
cells to apoptosis.
CED3 gene play a crucial role in the process of apoptosis.
C elegans: a millimeter long, transparent body only a few cell types, from zygote to mature adult only in 3.5days.
How to activate caspases?
All caspases expressed as proenzymes— Procaspases
NH2-terminal prodomain: Highly variable
Procaspase
Large subunit (20kD) Small subunit (10kD)
1、apoptotic initiators: caspase-2, caspase-8, caspase-9 and caspase-10 2、apoptotic executioners: caspase-3, caspase-6 ,caspase-7 and 14 (morphology change) 3、inflammatory mediateors: caspase-1, and caspase-11
衰老
机体结构
细胞增殖
细胞分化
细胞凋亡
细胞信号转导
染色体
(DNA与蛋白质的相互作用)
A simplified model of one way that mitogens stimulate cell division
Human cells have a built-in limitation on the number of times they can divide
Lane 1.0 h 2. 1 h 2.0kbp 3. 2 h 4. 3 h 1.0 5. 4 h 6.Control 0.5 7.Marker
0.2
Contrast ofApoptosis and necrosis