第十八章 细胞的衰老和死亡复习题.docx

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第十八章细胞的衰老和死亡复习题

第十八章细胞的衰老和死亡

复习题：

一、名词解释

1、apoptosis细胞凋亡

2、apoptosisbodies凋亡小体

3、biologyofsenescence衰老生物学

4、CaspasefamilyCaspase家族

5、celldeath细胞死亡

6、cellaraging,cellsenescence细胞衰老

7、cellarnecrosis细胞坏死

8、densebodies致密体

9、HayflickLimitationHayflick界限

10、programmedcelldeath编程性细胞死亡

11、telomerase端粒酶

二、是非判断

1、细胞本身没有衰老和死亡，衰老只是一种多细胞现象，多细胞体内观察到的细胞的衰老起因不在细胞本身，而是由于体内、体外环境的影响。

2、物种寿命与培养细胞之间存在正相关的关系。

即物种寿命越长，其培养细胞的传代次数愈多。

反之，其培养细胞的传代次数越少。

3、对于在体外培养的二倍体细胞，决定细胞衰老的因素在于外部环境。

4、细胞衰老是不可避免的，衰老的原因在于细胞本身。

5、衰老个体内环境可能影响细胞的增殖与死亡。

6、体外培养的二倍体细胞随着细胞分裂次数的增加核不断增大。

7、染色质固缩化是衰老细胞核中的一个重要变化。

8、细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少，其体积则随着年龄增大而增大。

9、根据衰老的自由基理论，清除自由基可以延长寿命。

10、细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也称为编程性细胞死亡。

11、细胞凋亡和坏死过程中都会产生凋亡小体。

12、植物细胞和动物细胞一样都存在着细胞凋亡。

三、填空

1、年轻的功能健全的细胞的膜相是典型的相。

衰老的或者是缺陷的膜通常处于_______相或相。

2、根据衰老的自由基理论，代谢过程中产生活性氧基团或者分子引发氧化性损伤的积累最终导致衰老。

他们主要有三种类型、______、_________。

3、细胞凋亡的发生过程，在形态学上可分为三个阶段：

_________、________和________。

4、检测细胞凋亡最可靠的方法是_________。

5、Caspase的活化需在两个亚基的连接区的_________位点进行切割，结果产生由两个亚基组成的异二聚体。

四、选择

1、Hayflick界限是指（）

A、细胞最大分裂次数B、细胞最大分裂速度

C、细胞最小分裂次数D、细胞最适分裂次数

2、下面与细胞衰老机制无关的理论是（）

A、氧化损伤学说B、端粒钟学说

C、细胞全能性学说D、有丝分裂钟学说

3、下面不属于细胞衰老过程中结构变化的是（）

A、细胞核随着分裂次数的增加而增大

B、内质网弥散性分散于核周质中

C、线粒体体积随着分裂次数的增加而减小

D、线粒体数目随着分裂次数的增加而减少

4、细胞中合成的Caspase以无活性的酶原形式存在，它们如何切割并活化（）

A、将N端的肽段切除B、从两个亚基连接区的天冬氨酸位点切割

C、将C端的肽段切除D、从两个亚基连接区的赖氨酸位点切割

5、下面有关p53描述错误的是（）

A、p53是肿瘤抑制基因，产物主要存在于细胞核中

B、p53基因是人肿瘤有关基因中突变频率很高的基因

C、将p53重新导入已转化的细胞中，可能使生长阻遏，也可以使细胞凋亡

D、细胞凋亡肯定依赖于p53基因产物积累

6、细胞调亡的一个重要特点是（）

A、DNA随机断裂B、DNA发生核小体间的断裂

C、70S核糖体中的rRNA断裂D、80S核糖体中rRNA断裂

五、简答

1、细胞衰老的特征是什么？

2、细胞凋亡的形态特征。

3、细胞凋亡的生化特征有哪些？

4、细胞凋亡的发生过程。

5、Caspase的特点。

6、细胞衰老的氧化性损伤学说（自由基理论）内容。

7、细胞凋亡的生物学意义。

8、谈谈对线虫（C.elegans）细胞凋亡研究的现状。

六、论述

1、试述细胞衰老的理论。

3、细胞凋亡与细胞坏死的区别是什么？

4、试述鉴定细胞凋亡的常用方法。

答案

一、名词解释

1、apoptosis细胞凋亡

细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，又称编程性细胞死亡。

2、apoptosisbodies凋亡小体

细胞凋亡的发生过程产生的一种特殊的结构体，它的形成过程是核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器如线粒体一起聚集，为反折的细胞膜所包围。

从外观上看，细胞表面产生了许多泡状或芽状突起。

以后，逐渐分隔，形成单个的凋亡小体。

凋亡小体最终为邻近的细胞所吞噬并消化。

3、biologyofsenescence衰老生物学

亦称老年学（gerontology），是研究生物衰老的现象、过程和规律。

其任务是要揭示生物（人类）衰老的特征，探索发生衰老的原因和机理，寻找推迟衰老的方法，根本目的在于延长生物（人类）的寿命。

4、CaspasefamilyCaspase家族

Caspase家族是半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶家族，是一组存在于细胞中能特异性切断天冬氨酸残基后的肽键、结构上相关的半胱氨酸蛋白酶。

Caspase活性位点是半胱氨酸（Cysteine），裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键，因此称为Cysteineasparticacicspecificprotease，即Caspase。

5、celldeath细胞死亡

细胞死亡是细胞衰老的结果，是细胞生命现象的终止。

包括急性死亡（细胞坏死）和程序化死亡（细胞凋亡）。

细胞死亡最显著的现象，是原生质的凝固。

事实上细胞死亡是一个渐进过程，要决定一个细胞何时已死亡是较因难的。

除非用固定液等人为因素瞬间使其死亡。

鉴定一个细胞是否死亡通常采用活体染色法来鉴定。

如用中性红染色时，生活细胞只有液泡系染成红色，如果染料扩散，细胞质和细胞核都染成红色，则标志这个细胞已死亡。

6、cellaraging,cellsenescence细胞衰老

细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命，存在着衰老，细胞衰老是一种重要的生命活动，衰老的原因在于细胞本身，在细胞衰老过程中，内部的结构发生深刻的变化，细胞核内染色质固缩化，核膜内折；内质网弥散于核周胞质中，糙面内质网的总量减少；线粒体数目随着年龄的增大而减少，体积随着年龄的增大而增大；绝大多数动物细胞衰老时会产生致密体；细胞膜相处于凝胶相或固相。

7、cellarnecrosis细胞坏死

细胞坏死是极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡。

在细胞坏死时，细胞膜发生渗漏，细胞内容物，包括膨大和破碎的细胞器以及染色质片断，释放到胞外，导致炎症反应。

8、densebodies致密体

是衰老细胞中常见的一种结构，绝大多数动物细胞在衰老时都会有致密体的积累。

致密体是由溶酶体或线粒体转化而来。

多数致密体具单层膜且有阳性的磷酸酶反应，这和溶酶体是一致的。

少数致密体显然是由线粒体转化而来的。

9、HayflickLimitationHayflick界限

细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定寿命；细胞的增殖能力不是无限的，而是有一定界限，这就是著名的Hayflick界限。

10、programmedcelldeath编程性细胞死亡

即细胞凋亡。

认为DNA链上有“衰老基因”或“死亡基因”，这便是细胞的“自我摧毁计划”的物质基础，在个体发育进程中，相继活化，表现为细胞的程序死亡。

是一种细胞的生理控制机制。

11、telomerase端粒酶

端粒酶是一种核糖核蛋白酶，由RNA和蛋白质组成。

端粒酶RNA是合成端粒DNA的模板，而端粒酶的反转录酶亚基则催化端粒DNA的合成。

二、是非判断

1、×；2、√；3、×；4、×；5、√；6、√；7、√；8、√；9、√；10、√

11、×；12、√

三、填空

1、液晶；凝胶；固相

2、·O2超氧自由基；·OH羟基自由基；H2O2

3、凋亡的起始；凋亡小体的形成；凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化

4、DNA电泳时形成的梯状条带

5、天冬氨酸

四、选择

1、A；2、C；3、C；4、B；5、D；6、B

五、简答

1、细胞衰老的特征包括：

（1）形态变化主要表现在细胞皱缩，膜通透性、脆性增加，核膜内折，细胞器数量特别是线粒体数量减少，胞内出现脂褐素等异常物质沉积，最终出现细胞凋亡或坏死。

总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。

①细胞核增大、染色深、核内有包含物；②染色质凝聚、固缩、碎裂、溶解；③质膜粘度增加、流动性降低；④细胞质色素积聚、空泡形成；⑤线粒体数目减少、体积增大、mtDNA突变或丢失；⑥高尔基体碎裂；⑦糖原减少、脂肪积聚；⑧核膜内陷。

（2）分子水平的变化衰老细胞会出现脂类、蛋白质和DNA等细胞成分损伤，细胞代谢能力降低。

2、细胞凋亡的形态学特征是：

①染色质聚集、分块、位于核膜上，胞质凝缩，最后核膜断裂，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，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化。

因始终有膜的封闭，没有内容物释放，故不会引起炎症；③凋亡细胞中仍需要合成一些蛋白质；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。

3、细胞凋亡的生化特征表现在：

1）形成大小为180～200bp特征性的DNA梯状条带（ladders）。

2）凋亡细胞组织转谷氨酰胺酶（tissueTransglutaminase，tTG）积累并达到较高水平。

4、细胞凋亡的发生过程为；1）凋亡的起始：

细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细胞间接触的消失，但细胞膜依然完整；线粒体大体完整，但核糖体逐渐从内质网上脱离，内质网囊腔膨胀，并逐渐与质膜融合；染色质固缩，形成新月形帽状结构等形态，沿着核膜分布。

2）凋亡小体的形成：

核染色质断裂为大小不等的片段，与某些细胞器如线粒体一起聚集，为反折的细胞质膜所包围。

细胞表面产生了许多泡状或芽状突起，逐渐形成单个的凋亡小体。

3）凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化。

5、Caspase属于半胱氨酸蛋白酶，相当于线虫中的ced-3，这些蛋白酶是引起细胞凋亡的关键酶，一旦被信号途径激活，能将细胞内的蛋白质降解，使细胞不可逆的走向死亡。

它们均有以下特点：

①酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性；②总是在天冬氨酸之后切断底物，所以命名为caspase（cysteineaspartate-specificprotease）；③都是由两大、两小亚基组成的异四聚体，大、小亚基由同一基因编码，前体被切割后产生两个活性亚基。

6、氧化性损伤学说是Harman50年代（1956）提出的衰老理论。

认为衰老的一条重要的途径是因自由基脂质的过氧化而引起细胞功能的多方面异常。

代谢过程中产生的活性氧基团或分子（ROS-O2-，OH-，H2O2），引发的氧化性损伤的积累最终导致衰老。

发生脂质过氧化反应的引发物，多是体内的活性氧自由基。

自由基是指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（指外层电子轨道上含有一个不配对电子的化合物、原子或分子）。

在生物体内可由生物氧化、辐射、受污染物侵害及酶促反应过程中产生而来。

最典型的如活性氧（由氧转变来的）。

7、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。

例如：

蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡，脊椎动物的神经系统的发育，发育过程中手和足的成形过程。

8、对线虫（C.elegans）凋亡研究发现，与细胞凋亡相关的基因有11个，其中ced3，ced4基因促进细胞凋亡，ced9基因阻止ced3/ced4的激活，抑制细胞凋亡。

线虫共有1090个细胞组成，131个细胞在发育过程中死去。

分析知这是受ced-3和ced-4两个基因控制的，只要激活细胞便死亡。

而ced-9基因作用则相反。

在哺乳类c-myc和ced-3、ced-4效应相同，Bcl-2与ced-9效应相同。

Ced3哺乳类同源物是ICE（Interleukin-1-convertingenzyme），即Caspase1。

六、论述

1、关于衰老机理具有许多不同的学说，概括起来主要有差错学派和遗传学派两大类，前者强调衰老是由于细胞中的各种错误积累引起的，后者强调衰老是遗传决定的自然演进过程。

差错学派：

细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使“差错”积累，导致细胞衰老。

根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同，可分为不同的学说，这些学说各有实验证据。

1）代谢废物积累：

细胞代谢产物积累至一定量后会危害细胞，引起衰老，哺乳动物脂褐质的沉积是一个典型的例子，脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNA、脂类共价缩合形成的巨交联物，次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密，不能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，阻碍细胞的物质交流和信号传递，最后导致细胞衰老。

2）大分子交联：

过量的大分子交联是衰老的一个主要因素，如DNA交联和胶原胶联均可损害其功能，引起衰老。

在临床方面胶原交联和动脉硬化、微血管病变有密切关系。

3）自由基学说：

自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团，普遍存在于生物系统。

主要包括：

氧自由基（如羟自由基·OH）、氢自由基（·H）、碳自由基、脂自由基等，其中·OH的化学性质最活泼。

自由基含有未配对电子，具有高度反应活性，可引发链式自由基反应，引起DNA、蛋白质和脂类，尤其是多不饱和脂肪酸等大分子物质变性和交联，

损伤DNA、生物膜、重要的结构蛋白和功能蛋白，从而引起衰老各种现象的发生。

4）线粒体DNA突变：

在线粒体氧化磷酸化生成ATP的过程中，大约有1～4%氧转化为氧自由基，也叫活性氧，因此线粒体是自由基浓度最高的细胞器。

mtDNA裸露于基质，缺乏结合蛋白的保护，最易受自由基伤害，而催化mtDNA复制的DNA聚合酶γ不具有校正功能，复制错误频率高，同时缺乏有效的修复酶，故mtDNA最容易发生突变。

mtDNA突变使呼吸链功能受损，进一步引起自由基堆积，如此反复循环。

衰老个体细胞中mtDNA缺失表现明显，并随着年龄的增加而增加，许多研究认为mtDNA缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系。

5）体细胞突变与DNA修复：

外源的理化因子，内源的自由基本均可损伤DNA，导致体细胞突变。

如辐射可以导致年轻的哺乳动物出现衰老的症状，这与个体正常衰老非常相似。

正常机体内存在DNA的修复机制，可使损伤的DNA得到修复，但是随着年龄的增加，这种修复能力下降，导致DNA的错误累积，最终细胞衰老死亡。

DNA的修复并不均一，转录活跃基因被优先修复，而在同一基因中转录区被优先修复，而彻底修复仅发生在细胞分裂的DNA复制时期，这就是干细胞能永保青春的原因。

6）重复基因失活：

真核生物基因组DNA重复序列不仅增加基因信息量，而且也是使基因信息免遭机遇性分子损害的一种方式。

主要基因的选择性重复是基因组的保护性机制，也可能是决定细胞衰老速度的一个因素，重复基因的一个拷贝受损或选择关闭后，其它拷贝被激活，直到最后一份拷贝用完，细胞因缺少某种重要产物而衰亡。

遗传学派：

认为衰老是遗传决定的自然演进过程，一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命，而细胞寿命又决定种属寿命的差异，外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。

1）程序性衰老：

程序性衰老理论认为，生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控制的，衰老实际上是某些基因依次开启或关闭的结果。

2）复制性衰老：

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。

后来许多实验证明，正常的动物细胞无论是在体内生长还是在体外培养，其分裂次数总存在一个“极限值”。

此值被称为“Hayflick”极限，亦称最大分裂次数。

如人胚成纤维细胞在体外培养时只能增殖60～70代。

细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。

体细胞染色体的端粒DNA随细胞分裂次数增加而不

断缩短。

细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段，当缩短到一定程度至Hayflick点时，导致不可逆地退出细胞周期，走向衰亡。

2、细胞凋亡与细胞坏死的主要区别是，细胞凋亡过程中，细胞质膜反折，包裹断裂的染色质片段或细胞器，然后逐渐分离，形成众多的凋亡小体（apoptoticbodies），凋亡小体则为邻近的细胞所吞噬。

整个过程中，细胞质膜的整合性保持良好，死亡细胞的内容物不会逸散到胞外环境中去，因而不引发炎症反应。

相反，在细胞坏死时，细胞质膜发生渗漏，细胞内容物，包括膨大和破碎的细胞器以及染色质片段，释放到胞外，导致炎症反应。

凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。

详见下表：

区别点细胞凋亡细胞坏死

起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤

范围单个散在细胞大片组织或成群细胞

细胞膜破损保持完整，一直到形成凋亡小体

染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状

细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解

细胞体积固缩变小肿胀变大

凋亡小体有，被邻近细胞或巨噬细胞吞无，细胞自溶，残余碎片被巨噬细胞吞噬

基因组DNA有控降解，电泳图谱呈梯状随机降解，电泳图谱呈涂抹状

蛋白质合成有无

调节过程受基因调控被动进行

炎症反应无，不释放细胞内容物有，释放内容物。

3、细胞调亡的检测是基于调亡细胞所形成的形态学和生化特征，特别是DNA的断裂。

1）形态学观测：

应用各种染色法可观察到凋亡细胞的各种形态学特征；

2）DNA电泳：

细胞凋亡时，DNA发生特征性的核小体间的断裂，产生大小不同的片断，但都是180～200bp的整数倍。

凋亡细胞中提取的DNA在进行常规的琼脂糖凝胶电泳，并用溴乙锭进行染色时，这些大小不同的DNA片段就呈现出梯状条带；

3）TUNEL测定法：

即DNA断裂的原位末端标记法，这一方法能对DNA分子中3，-OH断裂缺口进行原位标记。

凋亡细胞的核DNA中产生的3，-OH末端，可借助一种可观测的标记物，如荧光素进行原位标记，并用荧光显微镜进行观察；

4）彗星电泳法：

彗星电泳法的原理是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，这是一种快速简便的凋亡检测法；5）流式细胞分析：

最常用来分析细胞凋亡的流式细胞技术

是根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙锭使DNA产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细胞，同时又能观察细胞的周期状态。