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新乡医学院生命科学技术学院细胞衰老的机制TheMechanismofCellSenescenceCellBiology生命科学技术学院细胞生物学21细胞衰老相关概念（熟悉）2细胞衰老的特征（掌握）Contents3细胞衰老学说（了解）CellBiology生命科学技术学院细胞生物学3一、细胞衰老的相关概念（熟悉）细胞衰老（cellsenescence)指细胞在正常环境条件下发生的生理、生殖能力的减弱以及形态改变，并趋向死亡的现象。人体衰老与细胞衰老既有联系又有区别。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学41.细胞的寿命界限Hayflick界限：细胞有一定的寿命，其增殖能力有一定的界限。不同年龄的人成纤维细胞的增殖代数成纤维细胞来源人胚胎中年人老年人可增殖代数40-60202-4年轻人的成纤维细胞纤维老年人的成纤维细胞纤维CellBiology生命科学技术学院细胞生物学52.动物体细胞在体外传代次数与物种寿命有关龟17590-120鸡3025小鼠3.55-10物种平均寿命（年）培养细胞传代次数CellBiology生命科学技术学院细胞生物学63.细胞的分裂能力与个体的年龄有关2-10成纤维细胞早老病儿童10-30成纤维细胞成年20-40成纤维细胞新生儿-15岁40-60成纤维细胞胚胎传代次数细胞种类细胞来源8岁CellBiology生命科学技术学院细胞生物学7年轻女性细胞老年男性细胞混合培养/单独培养两种细胞在两种培养方式中细胞倍增次数相同细胞内部因素决定细胞的衰老4.细胞核决定细胞衰老的表达实验Ⅰ：CellBiology生命科学技术学院细胞生物学8胞质体完整细胞实验Ⅱ：细胞融合细胞分裂能力取决于完整细胞的年龄细胞核决定了细胞衰老的表达CellBiology生命科学技术学院细胞生物学9二、细胞衰老的特征（掌握）1.细胞内水分减少细胞脱水收缩。不溶性蛋白质增多，细胞硬度增加，代谢速率减慢。细胞含水量40%细胞含水量90%CellBiology生命科学技术学院细胞生物学102.色素颗粒沉积增多脂褐素--黄褐色的圆或椭圆形颗粒，由溶酶体转化而来。肝、肌、神经细胞中的积聚最明显。神经细胞胞浆中脂褐素堆积CellBiology生命科学技术学院细胞生物学113.膜系统的衰老变化（1）膜上微绒毛数目增加，补偿了衰老时细胞间联系的衰退；（2）细胞膜由液晶相转变为凝胶相，膜的流动性降低；（3）溶酶体的数量及体积增加而酶活性降低。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学12（4）线粒体的数量增多、体积增大、嵴减少。线粒体崩解是细胞衰老的重要标志。细胞核不凋亡正常线粒体正常细胞核＋细胞核凋亡PT线粒体正常细胞核＋保温保温CellBiology生命科学技术学院细胞生物学13（5）糙面内质网逐渐减少，高尔基体囊泡肿胀、扁平囊泡断裂崩解。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学144.细胞核在衰老过程中的变化染色质固缩化；核膜内折。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学155.生化反应的改变（1）蛋白质合成的速度下降核糖体的效率和准确性降低。蛋白质合成延伸因子的数量和活性降低。（2）细胞内酶的活性降低酪氨酸酶CellBiology生命科学技术学院细胞生物学16衰老症状与原因分析衰老症状原因分析皮肤干燥、发皱头发变白老人斑饮食减少细胞水分减少，体积减小细胞内的酶活性降低细胞内色素的累积细胞膜通透性功能改变CellBiology生命科学技术学院细胞生物学17三、细胞衰老的学说（了解）1.《自由基学说》2.《体细胞突变学说》3.《衰老基因学说》4.《线粒体学说》5.《密码子限制学说》6.《基因调节学说》7.《端粒学说》为何数量这么多？CellBiology生命科学技术学院细胞生物学18（一）自由基学说（Harman1995年诺贝尔奖提名）（1）自由基(freeradical)是含不成对电子的原子或基团，具有高度反应活性。可引发氧化性损伤的积累，最终导致细胞衰老。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学19人体遇到的自由基主要是氧自由基（95%以上）。分为超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、NO2和NO自由基。活性氧（过氧化氢、单线态氧和臭氧）。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学20自由基来源：外源性、内源性。内源性自由基：a.由线粒体呼吸链电子泄漏产生；b.由氧化酶催化底物羟化产生。自由基机体衰老多种疾病CellBiology生命科学技术学院细胞生物学21（2）过多的自由基对细胞组分造成的损伤①氧化质膜中的不饱和脂肪酸；膜脆性增加、膜结构改变②氧化蛋白质中的巯基；③使DNA链断裂、交联、碱基羟基化、碱基切除等。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学22（3）细胞内清除过多自由基的机制细胞质过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶血浆、血清和细胞质各种抗氧化物分子，如维生素C等线粒体内膜、膜周腔和细胞质Cu/Zn-SOD线粒体内膜膜结合的维生素E线粒体膜周腔过氧化物酶和Mn-SOD防护类型定位①通过膜系统使自由基与细胞其他组分隔离。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学23②保护性的酶超氧化物歧化酶（Mn-SOD、Cu/Zn-SOD）过氧化氢酶（CAT）谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）。抗氧化剂中和自由基CellBiology生命科学技术学院细胞生物学24③其他抗氧化物分子维生素E、C、A，硒。β－胡萝卜素、番茄红素、葡萄籽OPC。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学25（二）端粒学说端粒由250-1500个TTAGGG重复顺序组成，记录细胞的年龄并预示死亡的时限。端粒由端粒酶催化合成。端粒酶是一种RNA依赖性的DNA聚合酶。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学26端粒酶的结构示意图蛋白质（绿色）与RNA（浅褐色）及DNA（紫色）联合在一起。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学27细胞分裂，染色体末端总有5-20个碱基对的片段丧失，端粒将逐渐缩短。端粒酶活性（+）：胚胎、生殖和肿瘤细胞端粒酶活性（-）：正常组织3’5’5’3’RNA引物3’3’RNA引物水解5’5’CellBiology生命科学技术学院细胞生物学28肿瘤细胞为何永生？绝大多数恶性肿瘤具有端粒酶活性，而人正常体细胞中则没有。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学29端粒酶的作用机制——“爬行机制”端粒酶利用酶分子内RNA亚基为模板，以5′→3′合成端粒的重复序列。端粒酶的模板RNA与端粒3′端的杂交链之间发生移位和配对，周而复始。爬行机制示意动画CellBiology生命科学技术学院细胞生物学30端粒酶的作用机制CellBiology生命科学技术学院细胞生物学31抗癌新策略：用RNAi抑制端粒酶利用RNAi技术可以削弱癌细胞端粒酶的能力。可为从事端粒酶癌症研究的科学家提供研制出前所未有的，能有效治疗85％癌症的抗癌药的机会。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学32端粒长度可能只是人衰老的生物学标志。克隆羊多莉CellBiology生命科学技术学院细胞生物学33小结细胞衰老指细胞在正常环境条件下发生的生理、生殖能力的减弱以及形态改变，并趋向死亡的现象。细胞有一定的寿命，它们的增殖能力有一定的界限。动物体细胞在体外传代次数与物种寿命及个体的年龄有关。细胞衰老表现为细胞内水分减少、色素颗粒沉积增多、膜系统的衰老、核膜内折、染色质固缩化、蛋白质合成的速度下降、酶活性降低等特征。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学34自由基对细胞内脂类、蛋白质、DNA的氧化性损伤积累是造成细胞衰老的主要原因之一。人体依靠膜系统隔离开产生自由基的物质或位点，以及保护性的酶和一些抗氧化物分子清除自由基，SOD是清除自由基的主要力量。端粒记录细胞的年龄并预示死亡的时限。端粒长度是人衰老的生物学标志。CellBiology生命科学技术学院细胞生物学35思考题1.什么是细胞衰老？2.细胞衰老的特征主要有哪些？3.简述细胞衰老的自由基学说及人体消除自由基的机制？4.端粒学说主要有哪些内容？CellBiology生命科学技术学院细胞生物学36参考文献1.宋今丹主编.《医学细胞生物学》第3版.北京：人民卫生出版社2.杨抚华，胡以平主编.《医学细胞生物学》.北京：科学出版社3.凌诒萍主编.《细胞生物学》.北京：人民卫生出版社4.翟中和主编.《细胞生物学》.北京：高等教育出版社5.生命科学技术学院细胞生物学37