细胞分化与凋亡
(细胞生物学基础)第十章细胞分化、衰老与凋亡
细胞衰老与疾病的关系
肿瘤
肿瘤细胞通常具有永生化和抗凋亡的特性，可以 逃避机体免疫系统的监视和清除，导致肿瘤的发 生和发展。
心血管疾病
心血管系统中的血管内皮细胞和心肌细胞的衰老 可能参与心血管疾病的发生和发展。
神经退行性疾病
神经元细胞的衰老和凋亡可能与神经退行性疾病 的发生和发展有关，如阿尔茨海默病、帕金森病 等。
参与免疫反应
细胞凋亡在免疫反应中也起着 重要作用，能够清除被感染或 异常的细胞，防止疾病的发生 和扩散。
05
细胞分化、衰老与凋亡的相互关系
细胞分化与衰老、凋亡的相互影响
细胞分化
细胞分化是细胞在发育过程中获得各自特有形态 和功能的过程，是生物体发育的基础。
细胞衰老
细胞衰老是指细胞随着时间的推移，逐渐失去其 增殖和分化的能力，表现为细胞活性降低、代谢 减缓等。
细胞类型特异性的非编码RNA
非编码RNA在细胞分化过程中发挥重要作用，它们 可以调控基因的表达。
细胞分化的调控因子
80%
转录因子
转录因子是调控细胞分化的关键 因子，它们可以激活或抑制特定 基因的表达。
100%
信号分子
信号分子可以影响细胞的分化命 运，通过与细胞膜上的受体结胞骨架和细胞膜蛋白也可以影 响细胞的分化，通过改变细胞的 形态和功能。
细胞分化的信号转导途径
1 2
MAPK信号转导途径
MAPK信号转导途径在细胞分化过程中发挥重要 作用，它可以传递生长因子和激素的信号。
PI3K信号转导途径
PI3K信号转导途径也可以影响细胞的分化，它可 以通过影响细胞的代谢和生长来调控细胞的命运。
2023届高三生物一轮复习课件细胞的分化、衰老、凋亡与癌变
例如： 维
效应T细胞
使靶细胞
裂解死亡
2．细胞凋亡和细胞坏死的区别（三维设计P94）
例如： 效应T 细胞使靶细胞 裂解死亡
例如： 病毒 在靶细胞内迅 速增殖使靶细 胞裂解死亡
知识点四 细胞的癌变
细胞生长
分裂
分化 癌变
衰老 凋亡
癌细胞 P125：
与正常分化有何不同？
有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化， 变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
训练2：有人把细胞分化中表达的基因形象地分为“管家基因” 和“奢侈基因”。“管家基因”在所有细胞中表达，是维持 细胞基本生命活动所必需的；而“奢侈基因”只在特定组织
细胞中表达。下列属于“奢侈基因”表达产物的是（ B ）
A. 呼吸酶
B. 胰高血糖素
C. 膜蛋白
D. ATP水解酶
训练3：同一生物不同部位的细胞如人的肝脏细胞和肌肉 细胞，下列结构或物质是否相同？
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分___裂__和__分__化__能力的细胞，这些细胞 叫做干细胞。
(2)类型
项目
胚胎干细胞
成体干细胞
来源 来自早___期__胚__胎__或原始性腺组织
来自各式各样的组织
功能 可以分化成_各__种__组织和器官 具有分化成_特__定__功___能_ 细胞的能力
细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡； 限制，但细胞核仍具有全能性
③普遍性：生物界中普遍存在
结果 形成形态、结构、生理功能不同的细胞
形成新的个体
大小 细胞分化程度有高低之分：体细胞>生殖细 细胞全能性有大小之分：受精卵>
细胞凋亡与细胞分化的关系分析
细胞凋亡与细胞分化的关系分析细胞凋亡和细胞分化是生物学中常见的两个概念。
虽然这两者并非完全相关，但它们是密切相关的。
本文旨在探讨细胞凋亡和细胞分化之间的关系。
一、什么是细胞凋亡？细胞在其生命周期中会发生许多机制，其中之一是细胞凋亡。
细胞凋亡是指一类可逆或不可逆的自我毁灭性机制，该机制存在于多种细胞类型中，包括免疫细胞、神经细胞和肿瘤细胞等。
细胞凋亡通常涉及几个关键步骤，包括形成凋亡体、克隆状变、核膜破裂、染色体脱离和细胞碎片的形成。
细胞凋亡的主要功能是清除老化、受损或有害的细胞，从而保护正常组织和生理环境。
二、什么是细胞分化？相比较细胞凋亡，细胞分化是一种细胞生命周期中的可逆性现象。
细胞分化是指原始、未分化的细胞转化为特定类型的细胞，从而执行特定的功能。
这种过程涉及许多变化和机制，如基因表达、蛋白质发生改变、细胞形态学变化和发育过程等。
当细胞分化后，它们会具有特定的形态和功能，如血液细胞、肌肉细胞和神经细胞等。
三、细胞凋亡与细胞分化的关系尽管细胞凋亡和细胞分化是两个不同的生物学现象，但它们之间的联系非常密切。
尽管这种联系仍未完全研究清楚，但是当前的理论认为，细胞凋亡和细胞分化之间存在以下关系：1. 调控细胞分化的因素可以通过影响细胞凋亡来调节细胞发育。
例如，细胞分化调节蛋白（DRGs）由于在神经元分化过程中起作用而被广泛研究。
此外，在这个过程中，细胞凋亡的发生率通常与细胞类型的生存和适应相关。
因此，在特定的细胞类型和环境中，细胞凋亡和细胞分化可能会紧密相互作用。
2. 细胞凋亡和细胞分化之间的紧密联系可以通过一些共同的分子机制来解释。
例如，c-Myc和bcl-2是两种在细胞凋亡和细胞分化之间均起作用的蛋白质。
c-Myc 在细胞分化前通过促进细胞增殖来影响细胞生长，而bcl-2可以通过抑制细胞凋亡来保持细胞稳态。
3. 细胞凋亡和细胞分化也在发育过程中扮演着重要角色。
在胚胎发育过程中，凋亡可以使细胞处于正确的地址分化；而在某些生殖器官中，细胞凋亡则有助于调节器官大小和形态。
细胞分化、衰老、凋亡和癌变教案
细胞分化、衰老、凋亡和癌变教案第一章：细胞分化1.1 教学目标让学生了解细胞分化的概念理解细胞分化的过程和机制掌握细胞分化的意义和应用1.2 教学内容细胞分化的定义和特点细胞分化的过程和机制细胞分化的意义和应用1.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞分化的概念引导学生了解细胞分化的过程和机制组织学生进行小组讨论，探讨细胞分化的意义和应用1.4 教学评价学生能准确描述细胞分化的概念和特点学生能理解细胞分化的过程和机制学生能列举细胞分化的意义和应用实例第二章：细胞衰老2.1 教学目标让学生了解细胞衰老的概念理解细胞衰老的原因和机制掌握细胞衰老的意义和应对策略2.2 教学内容细胞衰老的定义和特点细胞衰老的原因和机制细胞衰老的意义和应对策略2.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞衰老的概念引导学生了解细胞衰老的原因和机制组织学生进行小组讨论，探讨细胞衰老的意义和应对策略2.4 教学评价学生能准确描述细胞衰老的概念和特点学生能理解细胞衰老的原因和机制学生能列举细胞衰老的意义和应对策略实例第三章：细胞凋亡3.1 教学目标让学生了解细胞凋亡的概念理解细胞凋亡的过程和机制掌握细胞凋亡的意义和应用3.2 教学内容细胞凋亡的定义和特点细胞凋亡的过程和机制细胞凋亡的意义和应用3.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞凋亡的概念引导学生了解细胞凋亡的过程和机制组织学生进行小组讨论，探讨细胞凋亡的意义和应用3.4 教学评价学生能准确描述细胞凋亡的概念和特点学生能理解细胞凋亡的过程和机制学生能列举细胞凋亡的意义和应用实例第四章：细胞癌变4.1 教学目标让学生了解细胞癌变的概念理解细胞癌变的原因和机制掌握细胞癌变的预防和治疗方法4.2 教学内容细胞癌变的定义和特点细胞癌变的原因和机制细胞癌变的预防和治疗方法4.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞癌变的概念引导学生了解细胞癌变的原因和机制组织学生进行小组讨论，探讨细胞癌变的预防和治疗方法4.4 教学评价学生能准确描述细胞癌变的概念和特点学生能理解细胞癌变的原因和机制学生能列举细胞癌变的预防和治疗方法实例第五章：综合应用5.1 教学目标让学生能够综合运用所学知识分析和解决实际问题培养学生的批判性思维和创新能力提高学生的团队合作和沟通能力5.2 教学内容综合分析细胞分化、衰老、凋亡和癌变的实际案例批判性思考和解决问题团队合作和沟通5.3 教学活动教师提供综合应用案例，学生分组进行讨论和分析学生进行批判性思考，提出解决问题的方法和策略学生进行团队合作，进行小组汇报和讨论5.4 教学评价学生能准确分析和解决综合应用案例学生能提出批判性思考和解决问题的方法和策略学生能进行团队合作和沟通第六章：细胞分化的临床应用6.1 教学目标让学生了解细胞分化在临床治疗中的应用理解细胞分化治疗的优势和挑战掌握细胞分化治疗的研究进展和未来方向6.2 教学内容细胞分化治疗的定义和原理细胞分化治疗在临床治疗中的应用案例细胞分化治疗的优势和挑战6.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞分化治疗的定义和原理引导学生了解细胞分化治疗在临床治疗中的应用案例组织学生进行小组讨论，探讨细胞分化治疗的优势和挑战6.4 教学评价学生能准确描述细胞分化治疗的定义和原理学生能理解细胞分化治疗在临床治疗中的应用案例学生能列举细胞分化治疗的优势和挑战实例第七章：细胞衰老与疾病7.1 教学目标让学生了解细胞衰老与疾病的关系理解细胞衰老在疾病发生和发展中的作用掌握细胞衰老相关疾病的预防和治疗方法7.2 教学内容细胞衰老与疾病的关系和机制细胞衰老相关疾病的实例和特点细胞衰老相关疾病的预防和治疗方法7.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞衰老与疾病的关系和机制引导学生了解细胞衰老相关疾病的实例和特点组织学生进行小组讨论，探讨细胞衰老相关疾病的预防和治疗方法7.4 教学评价学生能准确描述细胞衰老与疾病的关系和机制学生能理解细胞衰老相关疾病的实例和特点学生能列举细胞衰老相关疾病的预防和治疗方法实例第八章：细胞凋亡与疾病8.1 教学目标让学生了解细胞凋亡与疾病的关系理解细胞凋亡在疾病发生和发展中的作用掌握细胞凋亡相关疾病的预防和治疗方法8.2 教学内容细胞凋亡与疾病的关系和机制细胞凋亡相关疾病的实例和特点细胞凋亡相关疾病的预防和治疗方法8.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞凋亡与疾病的关系和机制引导学生了解细胞凋亡相关疾病的实例和特点组织学生进行小组讨论，探讨细胞凋亡相关疾病的预防和治疗方法8.4 教学评价学生能准确描述细胞凋亡与疾病的关系和机制学生能理解细胞凋亡相关疾病的实例和特点学生能列举细胞凋亡相关疾病的预防和治疗方法实例第九章：细胞癌变与基因突变9.1 教学目标让学生了解细胞癌变与基因突变的关系理解基因突变在细胞癌变中的作用掌握细胞癌变的基因检测和治疗方法9.2 教学内容细胞癌变与基因突变的关系和机制基因突变在细胞癌变中的作用和特点细胞癌变的基因检测和治疗方法9.3 教学活动通过图片和实例介绍细胞癌变与基因突变的关系和机制引导学生了解基因突变在细胞癌变中的作用和特点组织学生进行小组讨论，探讨细胞癌变的基因检测和治疗方法9.4 教学评价学生能准确描述细胞癌变与基因突变的关系和机制学生能理解基因突变在细胞癌变中的作用和特点学生能列举细胞癌变的基因检测和治疗方法实例第十章：总结与展望10.1 教学目标让学生总结和回顾所学内容培养学生对细胞分化、衰老、凋亡和癌变研究的兴趣和热情引导学生思考和探索未来的研究方向10.2 教学内容总结和回顾细胞分化、衰老、凋亡和癌变的主要概念和知识点探讨细胞分化、衰老、凋亡和癌变研究的未来方向10.3 教学活动教师引导学生总结和回顾所学内容学生进行小组讨论，探讨未来的研究方向学生进行汇报和分享，展示对未来的思考和探索10.4 教学评价学生能准确总结和回顾所学内容学生能提出对未来研究方向的思考和探索重点解析重点：1. 细胞分化的概念、特点和意义。
细胞分化、衰老、凋亡和癌变
只有在红细胞中，控制血红蛋白合成的基因才能选
择性的表达。而其他选项中的ATP合成酶基因、
DNA解旋酶基因、核糖体蛋白基因是在每一个具有
生命活动的细胞中都要表达而分别合成ATP合成酶、
DNA解旋酶、核糖体蛋白。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
考点二 细胞的凋亡、坏死与癌变的比较
答案 （1）在个体发育过程中，遗传信息的执行情 况不同（或基因的选择性表达） （2）细胞含有一 整套的遗传信息 （3）分裂 分化 糖蛋白 （4）①利用皮肤干细胞可以避开利用胚胎干细胞面 临的伦理争议 ②皮肤细胞可以取自自体，不会发生 排斥反应 ③皮肤细胞比胚胎细胞更容易采集（其他 合理答案也可，任选两点）
第二讲 细胞分化、衰老、凋亡和癌变
一、细胞的分化
1.实质：是基因 选择性表达 的结果，遗传物质没有
发生改变。
2.结果：一个或一种细胞增殖的后代细胞在 形态 、
结构 和
上发生稳定性差异，功能进一步特异
化。
3.特点
（1）生物界普遍存在。
（2）可持久贯穿于生物体整个生命进程中，是不可
逆的。
二、细胞的全能性 1.高度分化的细胞仍然具有本物种全套遗传物质 ， 即具有发育成完整个体的潜能。 2.已分化的 植物细胞 和动物细胞核的全能性已得到 了证实。 三、衰老细胞的主要特征 1.结构表现：细胞 变小而细胞核 变大 ，细胞膜通透 性改变，核膜内折，染色质收缩、染色 加深 。 2.代谢表现：水分 减少 ，新陈代谢速率减慢，物质 运输速率 降低 ，酶的活性降低， 色素积累 。
例1（09·天河区测试）对于多细胞生物而言，下列 有关细胞生命历程的说法，正确的是 ( C ) A.细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变 B.细胞癌变是所有细胞都要经历的一个阶段 C.细胞衰老时细胞呼吸的速率减慢 D.细胞死亡是细胞癌变的结果 解析 细胞分化的实质是基因进行选择性表达；细 胞死亡是所有的细胞都要经历的一个阶段；细胞癌 变是某些细胞原癌基因被激活导致的。
细胞分化、衰老和凋亡
2. 植物组织培养技术
(1) 概念：高度分化的植物细胞具有发育成完整植株的潜能。
思考
01
植物组织培养技术在研究植物生理方面有何作用?
02
可以研究植物离体的组织或细胞在不受植物体其他部分干扰的条件下的生长和分化规律; 可以通过改变培养的条件来影响它们的生长和分化。
03
可以拯救濒危物种等。
在我们体内，红细胞的寿命为120d左右，白细胞的寿命为5-7d。 白血病患者的血液中出现大量异常的白细胞，而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效的治疗白血病。
？为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少
？骨髓与血细胞的形成有什么关系
01
03
02
骨髓干细胞
单核
细胞
粒细胞
红细胞
血小板
人
1014
7200
[例]植物
受精卵 一群彼此相似的早期胚细胞 分裂 分化 植物体的不同细胞 继续分裂
[例]动物
受精卵 一群彼此相似的早期胚细胞 分裂 分化 动物体的不同细胞 继续分裂
一、细胞分化
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细胞的分化、衰老和凋亡、
细胞分化的过程
细胞分化起始于胚胎发育的早期阶段，当胚胎细胞 开始分裂时，它们就已经开始表现出分化迹象。
在细胞分化的过程中，细胞会经历一系列的基因表 达变化和蛋白质合成，最终形成具有特定功能的细 胞类型。
细胞分化的过程是可逆的，即已经分化的细胞在某 些条件下可以重新回到未分化状态。
细胞分化的影响因素
细胞收缩和膜泡化
细胞开始收缩，细胞膜出现泡状突起，形成所谓 的“膜泡”。
膜泡排出
膜泡被排出细胞外，成为所谓的“亡小体”。在 某些情况下，这些亡小体可以被周围的巨噬细胞 吞噬。
细胞凋亡的调控机制
基因调控
细胞凋亡是由一组特定的基因所调控的。这些基因在细胞生长、发育和维持内 环境稳定等方面发挥着重要作用。当这些基因发生异常时，可能会导致细胞凋 亡的异常，进而引发疾病。
细胞凋亡与细胞坏死
细胞凋亡和细胞坏死是两种不同的细胞死亡方式。细胞坏死是由 外界因素如物理、化学等引起的细胞死亡，而细胞凋亡则是细胞 按照自身程序主动结束生命的过程。
细胞凋亡的过程
凋亡起始
当细胞受到凋亡信号刺激时，细胞内部的信号转 导机制被激活，触发凋亡过程。
细胞碎片化
细胞膜泡化后，细胞逐渐被分割成多个小片段， 即所谓的“膜泡”或“膜小体”。
THANK YOU
感谢聆听
信号转导
细胞凋亡的过程涉及到一系列复杂的信号转导机制。当细胞受到凋亡信号刺激 时，这些信号转导机制会被激活，触发细胞内部的反应，导致细胞凋亡的发生。
04
细胞分化、衰老和凋亡的相互关系
细胞分化和凋亡的关系
细胞分化是细胞在形态、结构 和功能上发生稳定性差异的过 程，而细胞凋亡则是指细胞程 序性死亡的过程。细胞分化和 凋亡在个体发育和组织稳态中 起着重要作用。
辨析细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
答案
题组三 细胞癌变
5.(2012· 新课标全国，2)下列关于细胞癌变的叙述，错误的是
A.癌细胞在条件适宜时可无限增殖
B.癌变前后，细胞的形态和结构有明显差别
C.病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D.原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖 √
1
2
3
4
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6
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8
9 10
解析
C.效应T细胞经过Ⅳ过程使细胞1和细胞2凋亡，属于细胞免疫
D.细胞2与正常肝细胞相比，细胞膜上的糖蛋白减少，细胞间黏着性下降
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
解析
答案
思维延伸 判断下列叙述的正误：
(1)RNA聚合酶基因和生长激素基因在动物个体所有细胞中都会表达
( × )
(2)细胞分化、衰老和癌变都会导致细胞形态发生变化( √ )
1
2
3
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9 10
(1)该过程与细胞膜的信息交流有关( √ ) (2)cBid可能会引起细胞能量供应能力下降，加速细胞的凋亡( √ ) (3)溶酶体内含有水解酶，在细胞凋亡中具有重要作用( √ ) (4)胰凝乳蛋白酶的释放增加了 cBid的数量，cBid进一步引起溶酶体内 容物的释放是负反馈调节( × ) (5)线粒体中与呼吸作用有关的酶等物质释放出后仍可以继续完成有氧 呼吸，生成ATP( × )
1
2
3
4
5
6
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9 10
答案
2.(2017· 盐城二模)如图所示为人
体细胞的部分生命历程，Ⅰ～Ⅳ
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(二),Fas诱导的细胞凋亡 ), 诱导的细胞凋亡
Fas与配体(如TNF)结合发生三聚 化,使胞内的DD区(Death domain) 与接头蛋白FADD的DD区结合. FADD N 端 通 过 DED 区 ( death effector domain)与Caspase-8前体 蛋白和CAP3结合,激活Caspase-8 .
– CAD 为caspase-activated Dnase,存在于胞质中.
线粒体在CD95诱导的凋亡中的作用: Caspase 引 起 线 粒 体 PT ( Permeability transition)孔打开,导致线粒体的跨膜电位下 降; 细胞色素C被释放到胞质中,激活Caspase-9, 后者再激活Caspase-3. Bcl-2,Bcl-xl均作用于线粒体.
线虫Caenorhabditis elegans是研究个体发育和细胞程 序性死亡的理想材料(生命周期短,细胞数量少). 线虫神经系统由302个细胞组成.这些细胞来自于407 个前体细胞.也就是说105个细胞发生了程序性死亡. 控制线虫细胞凋亡的基因主要有3个Ced-3,Ced-4和 Ced-9
2,分化抑制:分化成熟的细胞可以产生抑素,抑制相 邻细胞发生同样的分化.
– 如含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚,则蛙胚不能发育出正 常的心脏.
3,细胞数量效应
– 小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时,可发育成具有功 能的胰腺组织,但如果把胰原基切成8小块分别培养,则都不 能形成胰腺组织,如果再把分开的小块合起来,又可形成胰 腺组织.
一,人体细胞的动态分类
1. 更新组织:如上皮细胞,血细胞.构成更新组织的细胞 可分为3类:① 干细胞, ② 过渡细胞, ③成熟细胞. 2. 稳定组织:可补偿性增生,如:肝,肾细胞. 3. 恒久组织:细胞不再分裂,如神经,骨骼,心肌细胞. 4. 可耗尽组织:如人类的卵巢实质细胞.
二,细胞衰老的特征 (一)形态变化
Caspase-8自剪切活化,激活Caspase-3,Caspase-7 Caspase-3激活Caspase-6. Caspase可降解结构蛋白,信号蛋白,转录调控蛋白, 周期蛋白白 , 释 放出 CAD, CAD进入细胞核降解DNA.
�
三,细胞衰老的分子机理
(一)差错学派 1,代谢废物积累:如:脂褐质 3 3,自由基攻击:导致DNA,蛋白质变异,正常细胞内 DNA 存在清除自由基的防御系统:
– 酶系统:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽 过氧化物酶(GSH-PX); – 非酶系统:维生素E,醌类等电子受体.
第十五章
细胞分化与凋亡
CELL DIFFERENTIATION AND CELL DEATH
第一节 细胞分化
细胞后代在形态,结构和功能上发生差异的过程. 每个人的一生中都在进行着细胞分化. 细胞分裂的不对称性和细胞间的相互作用是细胞分化 的两个基本机制.
一,细胞全能性
全能性:一个细胞可分化为机体的所有细胞,如受精 卵,植物细胞.
4,细胞外基质的影响
– 干细胞在IV型胶原和层粘连蛋白上分化为上皮细胞; – 在I型胶原和纤粘连蛋白上形成纤维细胞; – 在II型胶原及软骨粘连蛋白上发育为软骨细胞.
5,激素的作用
– 如昆虫的保幼激素和脱皮激素.
(三)细胞核与细胞分化
1,染色体结构的变化 1)基因删除:原生动物,昆虫,甲壳动物. 2)基因扩增:果蝇多线染色体. 3)基因重排:免疫球蛋白基因(106~108种抗体). 4)DNA的甲基化与异染色质化:胞嘧啶的甲基化使基因 失活.
(二)细胞间的相互作用
1,胚胎诱导(embryonic induction) :胚胎发育过程中, 一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用. 诱导者(inductor) :对其它细胞起诱导作用的细胞:
– 脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板,神经沟和神经管; – 视胞可诱导其外面的外胚层形成晶体,而晶体又可诱导外胚层 形成角膜.
2,基因与细胞分化 , 无论是母体mRNA的作用还是细胞间的相互作用,其 结果是启动特定基因的表达. 根据对果蝇,家蚕等实验动物的研究表明:
– 卵受精后,首先表达的是母体基因;母体基因的产物是转录 因子,沿胚的前后轴形成一个浓度梯度,决定了胚的前后位 置和头尾区域;控制其它基因的表达: – 母体基因→ 间隙基因→ 成对基因→体节极性基因→同源异 形基因(homeotic gene,Hox)
(一)细胞凋亡相关基因
与细胞增殖有关的原癌基因和抑癌基都参于对细胞凋 亡的凋控.其中研究较多的有bcl-2 c-myc,p53,Ice, Fas/APO-1等. 1,myc c-myc对增殖和凋亡的调节是一样的.当生长因子存在, bcl-2基因表达时,促进细胞增殖,反之细胞凋亡.
2,bcl-2 细胞凋亡抑制基因,名称来源于B细胞淋巴瘤/白血病2(B-cell lymphoma/Leukemia-2,bcl-2). bcl-2 能够编码 bcl-2α(26KD)和 bcl-2β(22KD)两 种蛋白质,是膜的整合蛋白,主要存在于线粒体外膜, 核膜及部分内质网中. bcl-2的功能相当于线虫中的ced9.
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
(二)遗传论学派
1,细胞有限分裂学说
– "Hayflick"极限,即细胞最大分裂次数. – L.Hayflick (1961)报道,人的成纤维细胞在体外培养时增殖次 数是有限的(60~70代). – 细胞增殖次数与端粒DNA长度有关.
2,重复基因失活学说:如哺乳动物rRNA基因数随年龄 而减少.
Werner's syndrome
Hutchinson-Gilford syndrome
第三节 细胞凋亡
死亡是生命的普遍现象,但细胞死亡并非与机体死亡 同步.正常的组织中也发生细胞死亡,它是维持组织 机能和形态所必需的.
一,细胞死亡的方式
(一),细胞坏死 是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应. 早期表现为细胞膜破坏,线粒体肿胀. 继而溶酶体破裂,细胞内容物流出, 引起炎症.
(二),细胞凋亡cell apoptosis
Kerr( 1972)最先提出,与细胞坏死的区别是: ①细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体; ②凋亡小体内有结构完整的细胞器; ③不引起炎症; ④线粒体无变化,溶酶体活性不增加; ⑤内切酶活化,DNA有控降解,凝胶电泳图谱呈梯状; ⑥凋亡通常是生理性变化,而细胞坏死是病理性变化.
胸腺细胞
正常 凋亡
正常
胸腺细胞
凋亡
(三),细胞程序性死亡
细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)是一种基因指导的细胞自我消亡方式. PCD和细胞凋亡的区别在以下方面:
– PCD是功能性概念,凋亡是形态学概念. – PCD的最终结果是细胞凋亡,但细胞凋亡并非都是 程序化的. – PCD存在于胚胎发育过程中.
3,fas , fas又称作APO-1,属TNF受体和NGF受体家族. 1993年人白细胞分型国际会议统一命名为CD95. fas基因编码产物为分子量45KD的跨膜蛋白. Fas蛋白与Fas配体组成Fas系统,二者的结合导致靶 细胞走向凋亡.
4,ICE蛋白酶家族 ICE蛋白酶参与Fas诱导的细胞凋亡,与线虫细胞凋亡 基因ced-3同源. ICE又称为Caspase,能选择性降解蛋白质. ced-4 在 哺 乳 动 物 中 的 同 源 体 为 Apaf-1 (apoptotic protease activating factor-1),能激活Caspase3 ,这 一过程需要细胞色素c(Apaf-2)和Apaf-3的参与.
动物卵细胞中贮存有大量mRNA,呈非均匀分布;
– 用转录抑制剂放线菌素D处理海胆受精卵,胚胎发育仍能进行 至囊胚期 – 用蛋白质翻译抑制剂嘌呤霉素处理受精卵,受精卵停止发育.
卵裂后的细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运.
– 昆虫以表面卵裂的方式形成胚层细胞的.迁入卵的后端极质 部的细胞发育为原始生殖细胞,用紫外线照射这一区域,破 坏极质,卵将发育为无生殖细胞的不育个体.
3,衰老基因学说 , 子女的寿命与双亲的寿命有关; 各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命;
– 成人早衰症:平均39岁时出现衰老,47岁生命结束; – 婴幼儿早衰症:1岁时出现明显的衰老,12~18岁生命结束, – 早衰症患者体内解旋酶发生突变 . – Caenrhabditis elegans的平均寿命仅3.5天,该虫age-1 单基因 突变,可提高平均寿命65%,提高最大寿命110%.
四,再生
指生物的器官损伤后,剩余的部分长出与原来形态功 能相同的结构的现象,广义来看再生是生命的普遍现 象,从分子,细胞到组织器官都具有再生现象. 再 1. 生理性再生:即细胞更新,如人的红细胞. 2. 修复性再生:壁虎的尾,蝾螈的断肢,螃蟹的肢. 3. 无性繁殖
第二节 细胞的衰老
又称老化,指细胞随着年龄的增加,机能和结构发生 退行性变化,趋向死亡的不可逆的现象. 衰老和死亡是生命的基本现象,衰老过程发生在生物 界的整体水平,种群水平,个体水平,细胞水平以及 分子水平等不同的层次.
– Ced-3和 Ced-4的作用是诱发凋亡; – Ced-9抑制Ced-3,Ced-4的作用.
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,因在细胞程序性死亡方面的研 究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖.
Sydney Brenner
H. Robert Horvitz John E. Sulston