细胞的生命历程(生长、衰老和癌变.ppt

第六章 细胞的生命历程,细胞的增殖、分化、衰老、 凋亡和癌变,发生分化衰老死亡,细胞的生命历程,PC细胞分化图解,细胞分化（cell differentiation）,个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构、功能上发生稳定性差异的过程,细胞分化（cell differentiation）,* 细胞分裂与分化有什么区别？,数目增 种类增,* 细胞分化在什么时候发生？,整个生命进程中，胚胎时达最大限度,细胞分化（cell differentiation）,* 分化后的各种细胞遗传物质是否改变了？,整套核遗传物质相同,* 发生稳定性差异的原因是？,结构蛋白质、酶等化学物出现不同基因的选择性表达,细胞分化（cell differentiation）,*细胞分化的生理意义,细胞分化是生物体组织、器官、系统形态建成的基础，是个体发育的基础。,细胞的全能性(totipotency),* 1958年斯图尔德 Steward 美 的植物实验,*已经高度分化的细胞，能不能再分化成其他细胞？,细胞的全能性(totipotency),细胞的全能性(totipotency),细胞的全能性(totipotency)，是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能,组织培养,细胞的全能性(totipotency),细胞的全能性(totipotency),动物细胞的细胞核具有全能性,干细胞（stem cell）,在动物和人体内仍然保留少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞 如胚胎干细胞 和 骨髓造血干细胞,发生分化衰老死亡,细胞的生命历程,个体衰老与细胞衰老,老人会出现皱纹、老人色斑、白头发,个体衰老与细胞衰老,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,个体衰老与细胞衰老,单细胞生物：个体衰老=细胞衰老 多细胞生物：个体衰老细胞衰老 细胞时刻都在更新,细胞的衰老,在有机体里总有细胞在不断的衰老与死亡,同时又有新增殖的细胞来代替他们.在人肌体里仅红细胞,每分钟就要死亡数百万至数千万之多.肌体表面随时有无数细胞死亡与脱落.因此,细胞衰老是细胞生命活动的必然规律。,细胞的衰老：,未分化,分化,衰老,死亡,衰老是一种正常的生命现象,生物体内的绝大多数细胞，都有经过未分化、分化、衰老、死亡这几个阶段。,细 胞 衰 老 特 征,1、细胞内水分减少； 2、有些酶的活性降低； 3、细胞内的色素逐渐积累； 4、细胞呼吸减慢，核增大， 染色质固缩，染色加深； 5、细胞膜透性改变，运输功能降低。,早衰症是人体衰老中的一种病症,早老症病人细胞培养只传代2-4次,用巴氏体做标记老人和年轻人两种细胞-分别和混合两种培养证明细胞内部决定衰老 胞质体和完整细胞的融合实验证明是细胞核决定衰老,一名男子从 36 岁到 75 岁 味觉丧失 64 肾小球减少 44 肾小球过滤率减少 31 脊神经元减少 37 神经传导速度减慢 10 脑供血量减少 20 肺活量减少 44,问题是细胞本身的衰老还是体内环境的恶化？人们做了许多实验 1 小鼠的表皮移植 表皮移植7-8年，说明体内环境因素影响了细胞的寿命 2 骨髓移植 说明骨髓干细胞的衰老至少是缓慢的,最为关注的有染色体端粒复制和自由基的假说。 （一）自由基学说 自由基理论最初是由Harman于1956年提出来的，所谓自由基指那些带有奇数电子数的化学物质，即它们都带有未配对的自由电子，这些自由电子导致了这些物质的高反应活性。自由基在细胞内的产生是有多种原因的，如生物氧化、辐射、受污染物的侵害以及细胞内的酶促反应等过程中都会释放自由基。,细胞衰老的分子机制:,自由基对细胞的损伤性作用,氧化质膜的不饱和脂肪酸，从而导致膜结构破坏，膜的运输功能紊乱以致丧失。 氧化蛋白质中的巯基而造成蛋白质的铰链、变性使酶失活。,细胞内清除自由基的机制,1 细胞内部自身隔离; 如线粒体 2 保护性的酶; 如超氧化物岐化酶(SOD) 3 抗氧化分子 如维生素E、维生素C,（二）染色体端粒和衰老 端粒是由简单的富含T和G的DNA片段的重复序列组成。人类端粒结构为染色体末端重复上千次的TTAGGG序列所组成。DNA聚合酶不能完成线性染色体末端DNA的复制， 由于RNA引物的原因，DNA聚合酶一定会留下染色体末端的一段DNA（一段端粒）使其不被复制。那么真核细胞染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短。这个缩短的端粒传给子细胞后，随着细胞的再次分裂进一步缩短。,染色体末端端粒随着每次细胞分裂逐渐缩短，直到不能分裂走向衰老。人类种系细胞一生中维持分裂。不断增殖的原因是该细胞表达端粒酶。端粒酶以自身一段RNA为模板，通过逆转录酶，转录出一段端粒片段并使之连接于染色体的端粒末端，使端粒不缩短，维持完整，从而保持了细胞的永生化生长。 在单细胞生物、多细胞生物的种系细胞中都显示出弱的端粒酶活性。而在人类正常组织的体细胞均无端粒酶活性。值得注意的是，在绝大多数恶性肿瘤细胞中显示明显的端粒酶活性，这可能是肿瘤细胞具有永生性生长的原因之一。,延缓衰老的方法,衰老不可抗拒，但可延缓！癌变可预防！,延缓衰老的方法,1.体育运动和气功 人体抗癌机能 =癌细胞数丹田内气压力运动强度,2. 温度环境：有人估算，如果人的体温能降低23度，寿命可延长2540年；这不能仅归因于代谢减慢，可能还跟改善后半生免疫功能恶化有关；,3. 适当的空气负离子浓度能延缓衰老；,4.适当补充含抗氧化剂的药物: 如维生素E(可抵消细胞内引起衰老的自由基的积聚)、辅酶Q(与呼吸有关，起抗氧化作用）,延缓衰老的方法,5.使用膜稳定剂:溶酶体膜破裂会导致多种水解酶外溢引起细胞衰老死亡。膜稳定剂氢化可的松、阿斯匹林等有此作用;,6.抗衰老食品:如乳酸杆菌发酵乳品、银耳、木耳、蜂蜜等能减缓生物学年龄的增长,减缓自体中毒而延缓衰老;,7.延迟生育年龄:有实验证明延迟人的结婚生育年龄可延长人类寿命；,延缓衰老的方法,9.注射新生细胞：有报道在接受细胞治疗的四千人中，有的老年人皱纹变光滑、白发转黑发，且动脉硬化、哮喘和糖尿病也有好转，出现了“返老还童”的奇迹 ；,10.延缓脑衰老：脑越用越发达、越能延缓衰老进程，多用脑、多方面用脑很有效；,8.适当限食：研究表明长期适量的限食很有延缓衰老作用，在老年期开始限食也可取得一定效果；,发生分化衰老死亡,细胞的生命历程,细胞凋亡：是由一系列基因控制并受复杂信号调节的细胞自然死亡的现象。 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。,编程性细胞死亡 也叫程序化细胞死亡。是指动物的大量细胞在一定的发育时期出现正常的死亡 。是由细胞自身主动合成一些特殊蛋白酶而造成的自杀性死亡。编程性细胞死亡是正常发育的一部分。 细胞自裂成碎片。泡状碎片很容易被邻近的细胞吞噬，并不会导致其他细胞的伴随坏死。 如在手足发育过程中，程序化细胞死亡导致指（趾）间的组织的消失从而使指（趾）相互分离。 在神经系统发育的特定阶段，70以上的潜在成神经死亡，尤其是那些与靶细胞不能正确相连的神经元细胞会通过细胞编程性死亡而被清除。只有正确连接的神经元才能生存。,细胞的凋亡,人胚胎中尾的消失 胎儿手的发育过程中，五指的相互分离 蝌蚪发育过程中，尾的消失,细胞的凋亡,由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡 细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常叫做细胞编程性死亡（programmed cell death，PCD）,细胞凋亡和坏死,细胞凋亡的形态学特征,凋亡的起始：细胞器、染色质等开始变化 凋亡小体的形成：质膜包裹染色质和细胞器 凋亡小体的消化：被吞噬细胞消化,细胞凋亡的生物化学特征, 细胞凋亡的主要特征是形成大小为 180200bp特征性的DNA ladders 凋亡细胞组织转谷氨酰胺酶tTG（tissue Transglutaminase）积累并达到较高水平,人在胚胎时期该凋亡的细胞不凋亡 ， 则生出的小孩是什么模样？,细胞凋亡的生物学意义,有利于清除多余无用的细胞， 有利于器官的正常发育。,鱼 蝾螈 龟 鸡 猪 牛 兔 人,胎儿的手的发育,胎儿的发育,细胞凋亡不足：肿瘤，自身免疫病等 细胞凋亡过度：再生障碍性贫血，神经元退行性疾病（帕金森综合症）等 不足与过度并存：动脉粥样硬化等,细胞凋亡与人体健康,世界帕金森病日 (月),世界著名拳王阿里40多岁就患上了帕金森症，昔日雄风难在；,帕金森症： 它的主要症状是“手脚不听话”。 病人在写字、吃饭或做其他事情时，手会抖个不停。 病情严重的，患者四肢都会出现无法控制的颤抖，说话、吞咽都很困难，完全失去了生活能力。,美国前总统里根患上了老年痴呆症。,老年痴呆症： 这种病有些症状，如反应迟钝、动作缓慢，和帕金森症相似。 但是它的最致命之处是病人记忆力丧失，严重痴呆，甚至不认识家人，失去方向感，生活完全要靠别人照顾。,病因：神经细胞凋亡过多。,运用神经生长因子延缓神经细胞的凋亡,细 胞 的 癌 变,细 胞 的 癌 变,细胞受到致癌因子的作用，遗传物质发生变化，成为不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，就是癌细胞,原因,影响,表现,致 癌 因 子,物理致癌因子：包括电离辐射、紫外线、 X-ray、核辐射、纤维及异物刺激、热辐射、长期机械性炎性刺激等。 化学致癌因子：有害化学药物、制剂。包括甲醛、烷化剂类药物；煤焦油、沥青、燃油废气中的稠环芳烃 类；腌制食品中的亚硝胺类；结晶硅及石棉；金属和类金属；烟、洒等嗜好品；食物的热烈解产物；芳香胺类；某些激素、细胞毒性药物、黄曲霉素。 生物致癌因子：包括某些真菌、病毒、寄生虫、细菌等，如乙肝及丙肝病毒、人类乳头瘤病毒、幽门螺杆菌、DNA及RNA病毒、人类免疫缺陷病毒等。,原癌基因和抑癌基因,原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程 当原癌基因受外界因子作用而激活，就会变成有活性的癌基因。 抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,癌细胞的特征,癌细胞具有以下特征： 1、无限恶性增殖 2、形态结构异常 3、细胞膜异常，膜上糖蛋白减少，细胞 容易分离、扩散和转移,细胞生长失控导致肿瘤,连续分裂的细胞最可能致癌，如85的癌症发生在表皮细胞，白细胞过多导致白血病。Proto-oncogene突变为oncogene是癌症的诱因，多为显性突变。原癌基因与细胞增殖、分化和迁移有关，编码生长因子和信号分子及与信号传导有关的蛋白质。 抑癌基因的突变也导致癌症，但属隐性突变。如调控细胞周期的Rb突变可导致视网膜细胞瘤。人的patched基因也是一个抑癌基因，其突变导致各种皮肤癌。,极少数肿瘤不涉及遗传物质的改变,畸胎瘤teratocarcinomas常见于卵巢和睾丸，起源于生殖细胞。在小鼠卵巢中，未受精卵的偶然激活使其发育到上胚层形成期，然后形成肿瘤。将小鼠胚胎的上胚层移植到成年小鼠体内的任何部位，都将形成畸胎瘤。,癌症的预防和治疗,远离致癌因子 治疗：切除、放疗、化疗 新型疗法：干扰素、调控细胞周期药物、基因治疗,保 护 环 境健 康 饮 食强 健 身 体 延 缓 衰 老远 离 癌 症,