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细胞凋亡综述

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-01 18:28
tags:

-

2021年2月1日发(作者:成绩斐然)


综述:细胞凋亡







人体内的细胞注定是要死亡的,< /p>


有些死亡是生理性的,


有些死亡则是病理性的,

< br>有关细


胞死亡过程的研究,


近年来已成为生物学、医学研 究的一个热点,


到目前为此,人们已经知


道细胞的死亡起码有两 种方式,


即细胞坏死与细胞凋亡。


细胞坏死是早已被认识到的一 种细


胞死亡方式,而细胞凋亡则是近年逐渐被认识的一种细胞死亡方式。







细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象,

在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起


着必要的作用。它在生物体的进化、内 环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。


细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡 类型,


而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学


机制。< /p>







凋亡是多基因严格控制的过程。这些基因在种属之间非常保守 ,如


Bcl-2


家族、


caspase


家族、


癌基因如


C-myc

< p>


抑癌基因


P53


等,< /p>


随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过


程有了相当的认识 ,


但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。


而凋亡过程的 紊乱可能


与许多疾病的发生有直接或间接的关系。


如肿瘤、


自身免疫性疾病等,


能够诱发细胞凋亡的


因 素很多,如射线、药物等。




细胞凋亡的研究历史



1




细胞凋亡概念的形成







196 5


年澳大利亚科学家发现,结扎鼠门静脉后,电镜观察到肝实质组织中有一些散在


的死亡细胞这些的溶酶体并未被破坏,


显然不同于细胞坏死。


这些细胞体积收缩、


染色质凝


集从其周围的组织 中脱落并被吞噬机体无炎症反应。


1972


< br>Kerr


等三位科学家首次提出了


细胞凋亡的概念,宣告 了对细胞凋亡的真正探索的开始,在此之前,关于胚胎发育生物学、


免疫系统的研究,肝 细胞死亡的研究都为这一概念的提出奠定了基础。



2


.细胞凋亡的形态学及生物化学研究阶段:



1 972-1987




1


)利用光镜和电镜对形态学特征进行了详细的研究。



2


)染色体


DNA


的降解:细胞凋亡 的一个显著特征就是细胞染色质的


DNA


降解。



3



RNA/


蛋白质大分子的合成。



4


)钙离子变化,细胞内钙离子浓度的升高是细胞发生凋亡的一个重要条件。


< p>
5


)内源性核酸内切酶:细胞发生凋亡是需要这种核酸内切酶参与的。



3


.细胞凋亡的分子生物学研究阶段,最 近几年



1


)与细胞凋亡的相关基因及调控



2


)细胞凋亡的信号转导


< p>
3


)与细胞凋亡的各种分子及其相互作用及相互关系



4


.细胞凋亡的临床应用基础研究阶段







细胞凋亡的研究,


其生命力在于最终能够有利于疾病机制的阐明,< /p>


以及新疗法的探索及


问世。




细胞凋亡的一般概念







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。


细胞凋亡与细


胞坏死不同,细胞凋亡不是一件被动的过程,


而是主动过程,


它涉及一系列基因的激活、表

< br>达以及调控等的作用,


它并不是病理条件下,


自体损伤的 一种现象,


而是为更好地适应生存


环境而主动争取的一种死亡过 程。细胞发生凋亡时,就象树叶或花的自然凋落一样。



1




细胞凋 亡与细胞程序性死亡(


PCD








其实从严格的词学意义上来说,


细胞程序性死亡与细胞凋亡是有很大 区别的。


细胞程序


性死亡的概念是


19 56


年提出的,


PCD


是个功能性概念 ,描述在一个多细胞生物体中某些细


胞死亡是个体发育中的一个预定的,


并受到严格程序控制的正常组成部分。


例如蝌蚪变成青


蛙,其变态过程中尾部的消失伴随大量细胞死亡,高等哺乳类动物指间蹼的消失、颚融合、


视网膜发育以及免疫系统的正常发育都必须有细胞死亡的参与。


这些形形色色的在机体 发育


过程中出现的细胞死亡有一个共同特征


:

< br>即散在的、逐个地从正常组织中死亡和消失


,


机体无


炎症反应,


而且对整个机体的发育是有利和必须的。


因此认为动物发育过程中存在的细胞程


序性死亡是一个发育学概念,

< p>
而细胞凋亡则是一个形态学的概念,


描述一件有着一整套形态


学特征的与坏死完全不同的细胞死亡形式。


但是一般认为凋亡和程序性死亡两 个概念可以交


互使用,具有同等意义。



2


.细胞凋亡与坏死的区别:








虽然凋亡与坏死的最终结果极为相似,但它们的过程与表现却 有很大差别。



坏死(


necrosi s



:坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变 化的死亡过程。


表现为细胞



胀大,胞 膜破裂,细胞内容物外溢,核变化较慢,


DNA


降解不充分,引 起局部


严重的炎症反应。







凋亡是 细胞对环境的生理性病理性刺激信号,


环境条件的变化或缓和性损伤产生的应答


有序变化的死亡过程。其细胞及组织的变化与坏死有明显的不同。



细胞凋亡的生物学特征



1


.形态学变化







形态学观察细胞凋亡的变化是多阶段的,


细胞凋亡往往涉及单个细胞 ,


即便是一小部分


细胞也是非同步发生的。

首先出现的是细胞体积缩小,连接消失,


与周围的细胞脱离,


然后


是细胞质密度增加,线粒体膜电位消失,通透性改变,释放细胞色素


C


到胞浆,核质浓缩,


核膜核仁破碎,


DNA


降解成为约


180bp-200bp


片段;胞膜有小泡状形成,膜内侧磷脂酰丝


氨酸外翻到膜表面,胞膜结构 仍然完整,最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体,


无内容物外溢,

< p>
因此不引起周围的炎症反应,


凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞


吞噬。



2


.生物化学变化


< br>1



DNA


的片段化

< p>






细胞凋亡的一个显著特点是细胞染色体的

DNA


降解,这是一个较普遍的现象。这种降


解非常特异并 有规律,所产生的不同长度的


DNA


片段约为

< br>180-200bp


的整倍数,而这正好


是缠绕组蛋白寡 聚体的长度,


提示染色体


DNA


恰好是 在核小体与核小体的连接部位被切断,


产生不同长度的寡聚核小体片段,实验证明,这种


DNA


的有控降解是一种内源性核酸内切


酶作用的结果,该酶在核小体连接部位切断染色体


DNA


,这 种降解表现在琼脂糖凝胶电泳


中就呈现特异的梯状


Ladder


图谱,而坏死呈弥漫的连续图谱。



2




大分子合成







细胞凋 亡的生化改变不仅仅是


DNA


的有控降解,在细胞凋亡的过程中 往往还有新的基


因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。如我们实验室发现的< /p>


TFAR-19


就是在细


胞凋亡时高表达 一种分子,再如在糖皮质激素诱导鼠胸腺细胞凋亡过程中,加入


RNA

< br>合成


抑制剂或蛋白质合成抑制剂即能抑制细胞凋亡的发生。



细胞凋亡的过程及机理



细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段:







接受凋亡信号



凋亡调控分子间的相互作用



含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶的活


化(


Caspase



< p>
进入连续反应过程



1


.凋亡的启动阶段








细胞凋亡的启动是细胞在感受到相应的信号刺激后胞内一系列 控制开关的开启或关


闭,


不同的外界因素启动凋亡的方式不同,


所引起的信号转导也不相同,


客观上说对细胞凋


亡过程中信号传递系统的认识还是不全面的,目前比较清楚的通路主要有:


< /p>


1


)细胞凋亡的膜受体通路:各种外界因素是细胞凋亡的启动剂, 它们可以通过不同的信号


传递系统传递凋亡信号,引起细胞凋亡,我们以


Fas -FasL


为例:



Fas


是一种跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子受体超家族成员,它与


FasL


结合可以启动凋


亡信号的转导引起细胞凋亡。


它的活化包括一系列步骤:


首先配体诱导受体三聚体化,


然后


在细胞膜上形成凋亡诱导复合物,


这个复合物中 包括带有死亡结构域的


Fas


相关蛋白


FADD




Fas

< br>又称


CD95



是由

< p>
325


个氨基酸组成的受体分子,


Fas


一旦和配体


FasL


结合,

可通过


Fas


分子启动致死性信号转导,最终引起细胞一系 列特征性变化,使细胞死亡。


Fas


作为一种普


遍表达的受体分子,可出现于多种细胞表面,但


FasL


的表达却有其特点,通常只出现于活


化的


T

< br>细胞和


NK


细胞(自然杀伤细胞)


,因而已被活化的杀伤性免疫细胞,往往能够最有


效地以凋亡途径置靶细胞于死地。< /p>



Fas


分子胞内段带有特殊的死亡结构 域(


DD,


death


domai n



。三聚化的


Fas



FasL


结合后,使三个


F as


分子的死亡结构域相聚成簇,吸引了胞


浆中另一种带有相同 死亡结构域的蛋白


FADD



FADD


是死亡信号转录中的一个连接蛋白,


它由两部分组成:


C


端(


DD


结构域)和


N


端(


DED


)部分。


DD


结构域负责和


Fas


分子胞


内段上的


DD


结构域结合,该蛋白再以


DED


连接另一个带有


DED


(效应结构域)的后续成


分,由此引起


N



DED


随即与无 活性的半胱氨酸蛋白酶


8



caspa se8


)酶原发生同嗜性交


联,聚合多个


caspase8


的分子,


caspase8


分子逐由单链酶原转成有活性的双链蛋白,进而引


起随后的级联反应

< p>


从细胞表面受体接收外部信号到最后作出综合性应答是一个将

< p>
信号逐步放大的过程,称为信号的级联放大反应或级联反应。


< p>


,即


Caspases


,后


者作为酶原而被激活,引起下面的级联反应。细胞发生凋亡。



因而


TNF


诱导的细胞凋亡途径与 此类似。







TNF-


α


介导的信号传导主要通过两个结构不同的受体进行:


1


型受体(


TNFR1


,又称作


p60



p55


< p>
CD120a


)和


2


型受 体(


TNFR2


,又称作


p80



p75



CD12 0b



。两种受体都是跨


膜的糖蛋白, 膜外


N


端区域具有多个半光



氨酸丰富的重复序列。虽然这两种受体的膜外部


分有结构和功能上的同源 性,


但细胞膜内部分却完全不同,


他们所介导的信号传导通路有 所


重叠,但也区别明显。两个受体膜内部分最主要的区别在于


T NFR1


上面有一个死亡区域,


TNFR2

上没有,


这一死亡区域是一段约


70


个氨基酸的序列,


这一区域对


TNF-


α


启动的细胞


凋亡是必须的。



Fas


蛋白的死亡区域相似,


这一细胞内的 区域是种附属信号蛋白的结合位


点,这些蛋白包括


Fas


相关死亡区段结合蛋白(


FADD




TNFR-1


相关死亡区段结合蛋白



TRADD


)和


TN FR


相关因子


2


TRAF-2




TRADD



TRAF-2



TNFR1


信号传导通路


中的分歧点,在这个点上


TNFR1


的信号的两个方向一个是导致细胞凋亡,另一个是引起炎


症的发生,这也是


TNFR1


信号通路的主要特 征。







在生理情况下,


TNFR1


的信号传导主要是启动炎症反应通路,


并参与休克相关的


TNF-


α


的功能。


TNFR 1


基因缺失的小鼠表现出对内毒素诱导死亡的拮抗作用,



TNFR2


基因缺失


的小鼠对此依然敏感。 而


TNF-


α


的其它功能则多是与这两 个受体同时相关。


T


细胞介导的


肝损伤 在不同受体缺失两种的小鼠中都有症状减轻的现象。在膜结合


TNF-

< br>α


过量表达所引


起的类风湿关节炎中,

< br>TNFR1


或者


TNFR2


的缺 失都会使症状缓解。







所有有核细胞都表达


TNF


的受体,虽然它们的分布因不同的细胞而有所变化。

< br>TNFR1


在大部分细胞上是结构性表达的,而


TNFR 2


则是可诱导的。另外,


TNFR2


只 在某些特定的


细胞表面表达,并且能区分不同种属的


TNF-< /p>


α


分子。虽然两种受体都被认为对


TNF -


α


分子


有着很高的特异性和集合力, 但是它们集合动力学特征是明显不同的。


TNF-


α

< p>
的三聚体与


TNFR1


的结合被认为是不可逆转的 ,而三具体




TNFR2

< p>
的结合却是可逆的,这一点引起


了有关


TNFR2


可能只是一个传递受体的假说的研究,该假说认为


TNFR2< /p>


可能只是起到一


个将


TNF-

< p>
α


分子传递给


TNFR1


的作用。然而就


TNFR2



T


细胞上的功能而言实际情况可

-


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本文更新与2021-02-01 18:28,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/594430.html

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