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细胞凋亡 Cell apoptosis. 倪培华. 第一节 细胞凋亡的生物学意义 Apoptosis of biological signification. 一、细胞凋亡的概念与生物学意义. (一)概述 (Summary). 对于一个多细胞生物来说,要维持 完整性和保持平衡性 ,凋亡是一个非常重要的生物学过程。 For multicellular organism , to maintain the integrity and balance , apoptosis is a very important biological processes.
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细胞凋亡 Cell apoptosis 倪培华
第一节 细胞凋亡的生物学意义 Apoptosis of biological signification 一、细胞凋亡的概念与生物学意义 (一)概述(Summary) • 对于一个多细胞生物来说,要维持完整性和保持平衡性,凋亡是一个非常重要的生物学过程。For multicellular organism, to maintain the integrity and balance, apoptosis is a very important biological processes.
多细胞生物的诞生、生长、发育、存活以及死亡,无一不伴随着细胞凋亡过程。多细胞生物的诞生、生长、发育、存活以及死亡,无一不伴随着细胞凋亡过程。 • Essential part of life for every multicellular organism from worms to humans. (Faddy et al.,1992) • Apoptosis plays a major role from embryonic development to senescence.
Carl Vogt---cell death 1842 John Kerr first used “apoptosis” 1972 Ladder DNA 1973 1976 John Sulston-apoptosis apoptosis and DNA degradation 1980 1983-1986 ced 1985-1988 Bcl-2 1989 Fas was discovered 1991 1991 P53 Cloning of Fas ICE/CED-3 . Yuan JY,Cell 1993 1993 1993 Bax 1996 Caspase named 1996 cytochrome c 1997 Apaf-1 History of cell death research
(二)细胞死亡的方式 • 细胞坏死(necrosis) • 细胞凋亡(apoptosis) • 细胞自噬(autophagy) 程序性死亡Programmed cell death,PCD
Cell death by injury -Mechanical damage -Exposure to toxic chemicals Cell death by suicide -Internal signals -External signals
影响因素 • 化学因素 strong acid strong base toxic substance • 物理因素 heat radiation • 生物因素 Pathogen • 缺氧 hypoxia (三)、细胞坏死 (necrosis) – Necrosis derived from Greek “nekrosis,”meaning “deadness.” –Necrosis is lethal cell injury or accidental cell death in the living organism.
坏死细胞的形态改变 Necrosis of the cells to change morphology 早期核无明显形态学变化
胞质内线粒体和细胞器肿胀,染色质凝聚,崩解胞质内线粒体和细胞器肿胀,染色质凝聚,崩解
随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,导致细胞结构完全消失,细胞膜和细胞器破裂,DNA降解,细胞内容物流出,引起周围组织炎症反应
1972 年 Kerr实验 • 结扎大鼠肝的左、中叶门静脉后 • 周围细胞发生缺血性坏死 • 有肝动脉供应区的实质细胞仍存活,只是范围逐渐缩小,其间一些细胞不断转变成细胞质小块,不伴有炎症 • 在正常鼠肝中也偶然见到这一现象
(四)凋亡 Apoptosis凋亡 Cells in the fall as the leaves of the same death Apoptosis derived from Greek “apo,”meaning “away from,” and “ptosis,”meaning “to fall.”
Why should a cell commit suicide? Apoptosis is needed for proper development • 蝌蚪尾巴的脱落
哺乳动物指(趾)的形成 • 脊椎动物的神经系统的发育
Why should a cell commit suicide? • Apoptosis is needed to destroy cells • Examples: • Cells infected with viruses • Cells of the immune system • Cells with DNA damage • Cancer cells
凋亡是生物体普遍存在的现象 • 胚胎形成 • 衰老和损伤细胞的清除 • 自身反应性T淋巴细胞的清除 • 肿瘤的发生、发展和转归 • 干细胞 并非每个细胞都能走到终点,相当一部分细胞,甚至绝大部分细胞都会在中途凋亡 • 胸腺的T细胞95%存活不到成熟T细胞阶段 • 原始和幼稚红细胞在骨髓中发生“原位溶血”
凋亡概念 Concept of apoptosis 细胞凋亡是指为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序的死亡。也称为细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD) Apoptosis is a means to maintain the stability of the environment from gene to control the cell's own death in an orderly manner.
凋亡细胞的主要特征 ①染色质chromatin 聚集、分块、位于核膜上,胞质凝缩,最后核断裂,细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体 ②凋亡小体apoptotic body 有结构完整的细胞器,还有凝缩的染色体,可被邻近细胞吞噬消化,因始终有膜封闭,没有内容物释放,不引起炎症
A、Normal cell B、Apoptosis: Apoptotic bodies
APOPTOSIS: Morphology 细胞器 减少 膜出芽 细胞皱缩 线粒体裂解 核片段化 染色质凝聚
APOPTOSIS: Morphological events 细胞皱缩 细胞器 减少 线粒体裂解 染色质凝聚 核片段化 膜出芽或改变
出芽 & 凋亡小体 出芽 Apoptotic body MF MF
早期的细胞核呈 波纹状或呈折缝样部分染色质出现浓缩状态; 细胞核的染色质高度凝聚、边缘化 细胞核裂解为碎块,产生凋亡小体
③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质,但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质,但是在坏死细胞中ATP和蛋白质合成受阻或终止 ④核酸内切酶活化,导致染色质DNA在核小体连接部位断裂,形成约200bp整数倍的核酸片段,凝胶电泳图谱呈梯状 ⑤凋亡通常是生理性变化 细胞坏死是病理性变化
Summary :Apoptosis and necrosis Apoptosis Necrosis
Necrosis vs. Apoptosis Necrosis Apoptosis • Cellular swelling • Membranes are broken • ATP is depleted • Cell lyses, eliciting an inflammatory reaction • DNA fragmentation is random, or smeared • In vivo, whole areas of the tissue are affected • Cellular condensation • Membranes remain intact • Requires ATP • Cell is phagocytosed, no tissue reaction • Ladder-like DNA fragmentation • In vivo, individual cells appear affected
2002年10月7日 英国人悉尼·布雷诺尔,美国人罗伯特·霍维茨,英国人约翰·苏尔斯顿 在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究 ,获诺贝尔生理与医学奖 Sydney Brenner, H. Robert Horvitz, John E Sulston
Death Receptors Initiator Caspase 8 Effector Caspase3 PCD Initiator Caspase 9 Mitochondria/Cytochrome C Apoptosis: Pathways “Extrinsic Pathway” Death Ligands “Intrinsic Pathway” DNA damage & p53
第二节 细胞凋亡的相关基因 一、细胞凋亡的相关基因 (一)Fas受体是凋亡的主要引发剂 1、Fas受体基因 (Fas receptor gene) 表达:跨膜蛋白 又称作APO-1/CD95 属TNF受体家族