细胞衰老和细胞死亡的分子机制
细胞的衰老和死亡教学设计
细胞的衰老和死亡教学设计
教学目标：
1.了解细胞衰老和死亡的原因和机制。
2.理解细胞衰老和死亡的影响和意义。
3.掌握防止细胞衰老和死亡的方法和技巧。
教学内容：
1.细胞衰老的原因：细胞代谢过程中产生的有害物质、DNA 受损、细胞因子改变、氧化应激等。
2.细胞衰老的机制：染色体端粒缩短、微环境中基质和细胞间作用改变、细胞分化缺陷等。
3.细胞死亡的原因和机制：细胞因子诱导、DNA损伤、细胞凋亡等。
4.细胞衰老和死亡的影响和意义：细胞活力下降、器官功能减弱、疾病易发等。
5.防止细胞衰老和死亡的方法和技巧：科学饮食、适当锻炼、心理调整、定期体检等。
教学方法：组织讨论、案例分析、现场观察等。
教学素材：细胞生理学、病理学等相关教材、科研论文。
教学实验：
实验一：细胞生命周期观察。
实验内容：在细胞培养基中压片、染色，观察细胞在不同生命周期的形态和数量。
实验目的：了解细胞的生命周期和细胞死亡的过程。
实验二：细胞活力检测。
实验内容：采用细胞活力检测试剂，测定不同细胞活力之间的参数差异。
实验目的：了解不同因素对细胞活力的影响，从而掌握预防细胞衰老和死亡的方法和技巧。
教学评价：通过课堂讨论、实验和案例分析等方式，评价学生对细胞衰老和死亡的掌握情况；同时，通过细胞活力检测等实验，评价学生实验操作水平。
【课件】细胞的衰老和死亡课件2022-2023学年高一上学期生物人教版必修1
多数酶的活性减弱，和衰老有关的酶活性增强。
细胞衰老的主要特征
记忆小贴士
一大一小一多 一少一慢两低
一大：细胞核体积变大 一小：细胞体积变小 一多：色素增多 一少：细胞内水分减少 一慢：细胞呼吸速率减慢 两低：多种酶的活性降低； 物质运输功能降低
衰老的细胞影响个体表现 二.细胞衰老的特征
衰老症状
原因分析
水分减少
多种酶活性 降低
死亡
凋亡
坏死
自噬
C 1．下列关于细胞生命活动的叙述，正确的是(
)
A．高度分化的细胞执行特定的功能，不能再分裂增殖
B．癌变细胞内发生变异的基因都不再表达
C．正常组织细胞在体外长时间培养，一般会走向衰老
D．凋亡细胞内有活跃的基因表达，主动引导走向坏死
提示： 高度分化的细胞也以表达，使细胞表现出癌细胞的特征，B项错误； 细胞凋亡是由基因控制的细胞编程性死亡，不是细胞坏死，D项错误。
1.细胞凋亡 实质：与凋亡相关的基因选择性表达的结果 （1）概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋
亡，是细胞内遗传机制程序性调控的结果，又叫细胞程序性死亡。
成熟红细胞衰老 后控制其凋亡的 基因开始表达？
1.细胞凋亡
五. 细胞的死亡
（2）实质：与凋亡相关的基因选择性表达的结果。
与哪种细胞器密切相关？ 溶酶体
讨论2：细胞寿命和分裂能力与它们承担的功能有关系吗？
有；比如白细胞吞噬细菌病毒，寿命较短 。
讨论3：根据以上分析皮肤表皮细胞的寿命和分裂能力？
表皮细胞行使保护功能，寿命较短，有分裂能力。
课堂小结
衰老和死亡
衰老的原因 自由基学说 端粒学说
衰老的特征 形态、结构和功能改变
细胞生物学(第五版)-第15章细胞死亡与细胞衰老
细胞凋亡的过程及特征
在分子水平上，细胞凋亡的途径包括4个小阶段： ① 接收凋亡信号 ② 凋亡相关分子的活化 ③ 凋亡的执行 ④ 凋亡细胞的清除 蛋白酶caspase (cysteine aspartic acid specific proteases) 家族成 员在细胞凋亡中发挥了重要作用，大部分凋亡过程依赖于 caspase的活性，称为caspase依赖性凋亡。
细胞凋亡的生理学意义
1. 保证正常的胚胎发育进程，塑造个体及器官形态，形成免疫耐受 动物个体发育的组织形成时期，往往会制造数量过多的细胞，然后再根据需 求选择，多余的细胞通过凋亡去除。如脊椎动物的神经系统的发育过程中， 神经细胞数量较靶细胞多，靶细胞通过分泌存活因子来调节神经细胞的数量。 不能获得足够存活因子的神经细胞发生凋亡，使剩下的神经细胞与靶细胞的 数量相当。
凋亡细胞的典型特征DNA梯状条带
被caspase失活的代表分子是聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶 （PARP)。PARP能够识别损伤的DNA，在凋亡过程中PARP被 ca敏感。
效应caspase还通过切割细胞骨架蛋白使细胞的骨架体系发生结构 变化，便于细胞改变形态以及形成凋亡小体等
胁迫的早熟性衰老
除了细胞内端粒缩短可以诱发复制衰老 以外，许多刺激性因素，如超量的过氧 化物，原癌基因的非正常活化，非端粒 的DNA损伤均能够缩短细胞的复制寿命， 促进细胞衰老。这种类型的衰老成为胁 迫诱导的早熟性衰老（SIPS）。
这一衰老的发生，可能通过活化另一种 细胞周期抑制蛋白P16信号途径，引发细 胞周期停滞。
• 出现衰老相关异染色质集中现象，用DNA荧光染料对细胞核染色，年轻细 胞的细胞核荧光分布均匀，衰老细胞细胞核荧光出现点状聚集，一些细胞 周期正向调控蛋白的编码基因被多种蛋白包裹，处于转录失活状态。
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。
6.3 细胞的衰老和死亡(课件精讲)-【备课小能手】高一生物名师课件精讲 习题精练
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3 细胞自噬 （1）概念：通俗地说，细胞自噬就是吃掉自身的结构和物质。在 一定条件下，细胞会将受损或功能退化的细胞结构等，通过溶酶体 降解后再利用。
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3 细胞自噬 （2）意义：
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①处于营养缺乏条件下的细胞，通过细胞自噬 可以获得维持生存所需的_物__质__和__能__量__；
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细胞核 细胞随着分裂次数的增多而衰老
5 细胞衰老的意义
有利方面 • 细胞衰老是人体内发生的正常生命现象，正常的细胞衰
老有利于机体更好地实现自我更新。
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不利方面
• 众多细胞的衰老会导致人体的衰老，会出现免疫力下降、 适应环境能力减弱等现象
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CONTENTS
考点一 考点二
细胞的衰老 细胞的死亡 练习与应用
3．下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。据图分析，不正确的是（ C ）
A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能 B．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达 C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程 D．凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用
【提示】细胞凋亡的速率与它们的功能有关系。因为白细胞的主 要功能是吞噬病菌等，所以白细胞凋亡的速率很快。细胞凋亡不 仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行，而且在维持生物体内 部环境的稳定、抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键 的作用。
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× (4)细胞死亡是细胞凋亡的同义词。（ ）
2.与个体的衰老一样，细胞衰老会表现出明显的特征。下列不是细胞衰老特征
的是 （ C ）
A.细胞内水分减少
第十五章细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 他们在发育和程序性细胞死亡方面做出了 开创性的工作
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• 一、细胞凋亡的概念与特征
凋亡 起因 范围 细胞膜 细胞核 生理或病理性 单个散在细胞 保持完整，一直到形成凋亡小体 固缩，DNA片段化 坏死 病理性变化或剧烈损伤 大片组织或成群细胞 破损 弥漫性降解
染色质
线粒体 细胞体积
• 3.端粒钟学说
• 端粒：染色体末端的一种简单串联重复序列。分裂过程中，端粒逐渐 变短，端粒酶则可以合成端粒序列。端粒长短、端粒酶活性与细胞寿 命具有一定相关性。
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 4.细胞代谢废物累积可引起细胞衰老
• 细胞代谢产物无法及时排出胞外，也无法降解与消化，在胞内堆积， 影响正常生理功能。如脂褐质和b淀粉样蛋白堆积。
医学细胞生物学
第三节 细胞凋亡
• • • • 三、细胞凋亡的分子机制 （一）细胞凋亡受多种基因调控 1.ced基因家族 ced-3,-4：激活线虫细胞凋亡所必须，ced-3 在人类细胞中对应caspase家族蛋白，ced-4 对应人类Apaf-1 • ced-9：抑制线虫细胞凋亡，对应人类细胞 中的bcl-2
医学细胞生物学
第十五章 细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 一、细胞衰老的概念 • 细胞在正常条件下发生的细胞的生理功能衰退 和增殖能力减弱，以及细胞形态发生改变并趋 向死亡的现象 • 1.细胞衰老与机体衰老既有区别又有联系 • 2.机体内各类细胞的寿命不同 • 3.细胞在体外培养下的寿命
《细胞的衰老和死亡》细胞的生命历程课件
3．(等级选考)下列关于细胞衰老的说法，错误的是( ) A．人一生中，体细胞分裂 50～60 次，因而各种细胞的寿 命一样 B．机体内细胞的寿命与分裂能力之间没有明确的对应关系 C．生物体内随时有大量细胞衰老死亡，同时又有大量新增 殖的细胞代替它们 D．细胞的衰老和凋亡是细胞遗传程序所决定的正常生命现 象
(2)细胞内水分减少，酶活性降低，对细胞呼吸和新陈代谢有 何影响？__细__胞__呼__吸__和__新__陈__代__谢__速__率__减__慢 __________________。细 胞内色素的积累对物质的交流和传递有无影响？_有__影__响___。为什 么？细__胞__膜__的__通 __透 __性 __改 __变 __。
3．细胞凋亡与细胞坏死的区别
项目
细胞的凋亡
细胞的坏死
起因
正常生理性变化
病理性变化或剧烈损伤
与基因的关系
是基因控制的
不受基因控制
细胞膜的变化
内陷
破裂
形态变化 细胞变圆与周围细胞脱离
细胞外形不规则变化
凋亡坏死凋亡概念定义决定的细胞自动结束生命的过程机制决定的调控别名细胞编程性死亡类型细胞正常的清除的细胞正常发育过程中的程序性死亡意义保证多细胞生物体完成维持的稳定抵御的干扰基因遗传机制程序性自然更新被病原体感染正常发育内部环境外界各种因素细胞坏死在种种不利因素影响下由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡判断下列有关细胞衰老和凋亡叙述的正误细胞凋亡和细胞坏死受环境的影响不受机体控制被病原体感染的细胞的清除是通过细胞凋亡完成的课堂互动探究案课程标准描述在正常情况下细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程素养达成
答案： (1)这是细胞凋亡的结果。与溶酶体密切相关。 (2)这是细胞坏死，与细胞凋亡不同。 (3)不是。细胞凋亡是受遗传物质控制的，细胞坏死不受遗 传物质控制。
细胞衰亡与程序性死亡
p16基因：多肿瘤抑制基因，细胞周期中
基本基因，直接参与细胞周期的调控， 负调节细胞增殖及分裂。
一、细胞衰老（cell senescence,cell ageing)
B ：衰老细胞 1）：随细胞复制端粒缩短，导致细胞 内DNA修复体系包括p53的活化。 2）：p53诱导p21表达，p21使若干CDK
二、程序性细胞死亡（programmed cell death，PCD)
凋亡途径
caspase依赖性的细 胞凋亡
caspase非依赖性的 细胞凋亡
二、程序性细胞死亡（programmed cell death，PCD)
4.1Caspase Caspase (cysteine aspartic acid specific protease)：天冬氨酸特 异性的半胱氨酸蛋白水解酶，活性位点包含半胱氨酸残基，能特 异切割靶蛋白天冬氨酸残基后的肽键。 现发现的哺乳动物细胞Caspase家族成员一共有15种，其中 Caspase-1,11（可能还有-4）不直接参与凋亡信号的传导。其余根 据在凋亡过程中发挥功能的不同可分为： 凋亡起始者：包括Caspase-2,8,9,10,11，负责对执行者的前体 进行切割，从而产生有活性的执行者。
二、程序性细胞死亡（programmed cell death，PCD)
彗星电泳法(comet assay)：将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶中，经裂
解处理后，再在电场中进行短时间的电泳，并用荧光染料染色；
凋亡细胞中形成的DNA降解片段，在电场中泳动速度较快，使细 胞核呈现出一种彗星式的图案；而正常的无DNA断裂的核在泳动 时保持圆球形。 流式细胞分析：根据凋亡细胞DNA发生断裂和丢失，呈亚二倍体
结构和功能蛋白，导致细胞凋亡。
细胞的衰老与死亡
细胞凋亡与坏死的区别
————————坏——死—————————————————凋——亡—————————
1.性质
病理性，非特异性
生理性或病理性，特异性
2.诱导因素 强烈刺激，随机发生
较弱刺激，非随机发生
3.生化特点 被动过程，无新蛋白合成， 主动过程，有新蛋白合成，
不耗能
耗能
4.形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、 胞膜及细胞器相对完整
自由基若不能及时清除，则过多的自由基会对许多 细胞组分（如膜脂、膜蛋白、蛋白质、DNA等）造成 损伤，最终导致细胞衰老。
（二）遗传程序论
遗传程序论: 机体从生命一开始，其生长、发育、衰老与死亡都按遗传密码 中规定的程序进行，在生命过程中随着时间的推延，有关基因 启动与关闭的命令按时发生，细胞“自我摧毁”的计划按期执 行。
Dolly： ”披着小羊皮的老羊”
（四）错误成灾学说
DNA损伤和修复功能下降，导致核酸、蛋白质、酶等 生物大分子合成错误，引起细胞代谢功能障碍，导 致细胞衰老死亡。
总之，细胞衰老的原因及其机制是非常复 杂的，遗传和环境因素都影响着衰老的进程。
一、细胞死亡的概念与特征
细胞死亡：细胞生命现象不可逆地停止。
蛋白质合成的速度下降 细胞内酶的活性与含量有所改变
二、细胞的衰老学说
（一）自由基理论
自由基是机体代谢过程中产生的一些高活性的化合物， 其外围常有不配对的电子。这种状态的分子遇到任何化合 物倾向破坏性的氧化。细胞中许多自由基是由线粒体制造 出来的。细胞可通过自身隔离化、保护性的酶和其他抗氧 化的分子三种主要的机制来清除过多的自由基。
生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进 行，自稳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。
细胞的衰老和死亡 知识点 -回复
细胞的衰老和死亡知识点-回复细胞的衰老和死亡是生物体正常生命周期中不可避免的过程。
随着时间的推移，细胞会经历一系列的变化和功能衰退，最终导致细胞死亡。
本文将从细胞衰老的原因、衰老过程以及细胞死亡的机制等方面进行详细介绍。
一、细胞衰老的原因细胞衰老是由于多种内外因素的累积影响造成的。
内因素包括细胞自身的遗传信息的损伤和代谢累积的损害等，而外因素则包括环境因素如辐射、化学物质以及病毒感染等。
这些因素会导致DNA损伤、氧化应激、染色质稳定性破坏等，从而加速细胞衰老的进程。
二、细胞的衰老过程细胞衰老过程是多个层次和步骤的累积效应。
首先，细胞进入衰老阶段前会经历一个叫做稳态的阶段，这是细胞的正常状态，具备功能完整。
然后，细胞会进入早衰阶段，这时细胞功能开始出现下降，比如DNA修复的能力减弱、染色质结构损伤等。
随着时间的推移，细胞进一步进入老化阶段，此时细胞功能衰退明显，可见表现为细胞的生长缓慢、功能失调以及细胞分裂能力下降等。
最终，细胞经历了一系列衰退后，会进入衰老终末期，即细胞死亡。
三、细胞衰老的机制在细胞衰老的过程中，多个分子和细胞组分的功能被破坏，影响细胞正常的代谢活动。
其中，一个主要的机制是端粒的损耗和端粒酶活性的下降。
端粒是染色体末端的DNA序列，其长度缩短与细胞衰老有关。
随着细胞不断分裂，端粒会逐渐减少，当端粒长度达到一定程度时，细胞会进入损伤反应或生理死亡，从而导致细胞的衰老和死亡。
另一个重要的细胞衰老机制是细胞周期调控的紊乱。
细胞周期是细胞从诞生到分裂再到新一轮分裂的循环过程。
在衰老过程中，细胞周期调控的紊乱会导致细胞分裂能力下降。
这与DNA损伤和损伤反应的加强有关。
在DNA损伤或修复能力下降时，细胞周期的正常进程受到阻碍，细胞无法成功完成分裂，从而促进细胞衰老的发生。
此外，细胞衰老还与细胞的能量代谢紊乱和炎症反应有关。
能量代谢的紊乱会导致线粒体功能的衰退，进而造成氧化应激和细胞内环境的不稳定，加速细胞衰老的进程。
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细胞衰老和细胞死亡的分子机制
随着人类寿命的不断延长，老龄化已经成为社会的一个严重问题。
而细胞衰老
和细胞死亡是导致这个问题的一个重要原因。
那么，究竟是什么导致了细胞衰老和细胞死亡？这个问题的答案涉及到分子层面上的机制。
一、细胞衰老的分子机制
细胞衰老是指细胞开始逐渐失去功能，无法维持正常的生理状态。
这个过程类
似于机器的老化，往往是因为细胞功能的退化导致的。
细胞衰老是一个长期的过程，通常是逐渐出现的，而非突然出现。
多种因素可以促进细胞衰老，例如：DNA损伤、氧化应激、染色质异常等等。
其中，DNA损伤是最容易引起人们注意的因素。
DNA是细胞中最重要的分子，包含了所有遗传信息。
如果DNA损伤未能及时修复，这些异常的DNA分子就会
引发一系列的问题，导致细胞出现衰老的迹象。
此外，氧化应激也是一个常见的因素。
随着年龄的增长，人体的抗氧化能力逐渐减弱，导致氧自由基的积累，引发氧化应激对细胞的伤害。
另外，epigenetic changes（表观遗传学变化）也是细胞衰老的一个重要因素。
细胞表观遗传^学标记可以告诉那些基因可以被阅读和那些不能。
在年龄增长的过
程中，这些标记会发生变化，使一些基因难以被识别或不能被识别，从而导致细胞衰老的进程。
总的来说，细胞衰老是多种因素共同作用的结果。
不同的细胞和个体的衰老过
程也有所不同，而以上所述只是其中的一些常见的分子机制。
二、细胞死亡的分子机制
细胞死亡是指不可逆的死亡过程，即细胞的完全失活。
通常是由于细胞无法在外部环境或内部环境的压力下继续存活。
其分子机制更加复杂，涉及到下列几个阶段：
1. 开启程序性细胞死亡的信号途径：
线粒体是细胞中负责进行能量代谢的器官，也是控制细胞生死的“执行工人”。
当细胞处于严重的压力下时，线粒体会释放出大量的自由基、细胞因子和某些致死蛋白，这些物质可以促进程序性细胞死亡的途径开启。
同时，激活细胞死亡信号通路的某些蛋白质也可以起到同样的作用。
2. 细胞死亡的执行：
程序性细胞死亡通常是通过下列几种不同的途径实现的：
a. 线粒体引发的细胞凋亡：
细胞凋亡是一种需要能量的过程，需要使用线粒体产生的ATP。
当细胞的ATP含量降低到不可逆的程度时，就会引发细胞死亡。
b. 细胞程序性死亡的执行：
一些致死蛋白会引起一系列的细胞变化和膜碎裂，扰乱细胞内的结构和物质流动，从而使细胞死亡。
c. 细胞程序性死亡的执行：
细胞也可以通过三种不同的途径进行程序性死亡。
d. 引导
引导是一种通过物理力学和输出信号调节细胞命运的过程。
引导现已被广泛研究，而且被认为可能导致基因组的稳定和正常生长。
总的来说，细胞死亡是非常复杂的一个过程，需要多种不同因素的相互作用和
协调。
由于其特殊性质，细胞死亡的分子机制也是被深入探讨的热点领域之一。
三、细胞衰老和死亡的关联
虽然细胞衰老和细胞死亡是两个不同的过程，但它们之间存在着密切的关联。
发现细胞衰老中的各种分子机制也可以帮助我们更深入地了解细胞死亡的分子机制。
例如，维生素E是一种健康上至关重要的抗氧化剂。
维生素E的能力足以帮助减缓DNA的损伤，从而降低细胞衰老的发生。
然而，它也被发现对于细胞死亡具
有一定的抑制作用。
此外，形态学上对衰老的细胞和壮年的细胞进行的比较也有助于分析细胞死亡途径变化的原因。
总之，仅凭分子生物学的角度，很深入地探讨细胞衰老和死亡两个问题是很有
必要的。
这个过程是非常复杂的，需要持续的研究。
尽管我们还有很多问题需要解决，但对于继续深入探索分子机制、发展相对应的新治疗和保健方法非常有必要。