《细胞生物学》教案（第23次课2学时）一、授课题目第十三章程序性细胞死亡与细胞衰老（ProgrammedCell Death and Cell aging)二、教学目的和要求1.掌握细胞衰老，细胞调亡的概念及基本特征；2.掌握细胞调亡的基因调控机制；3.了解细胞衰老的学说；4.了解研究细胞衰老和死亡的意义三、教学重点和难点教学重点：影响细胞调亡的因素教学难点：细胞凋亡的机理四、主要参考资料五、教学过程我国已经进入老龄化社会，据统计，2011年全国60岁以上老年人已达1.78亿人，占总人口的13.27%，人类衰老不仅仅意味着机体反应能力和器官功能的减退，更重要的是，老年人易患各种衰老相关疾病，例如高血压，冠心病，糖尿病，老年痴呆，白内障和耳聋等。25年内实现可忽略衰老，在延长寿命方面，科学家进行技术干预的焦点是端粒。端粒位于染色体的末端，而DNA链则位于细胞核内，每当细胞分裂产生新细胞时，端粒就会变短，但每个细胞的端粒长度是天生的，并非一开始就相同，并且之后的缩短速度也各不相同。端粒损耗的速度是衡量“生物衰老”的一个办法
《细胞生物学》教案 （第 23 次课 2 学时） 一、授课题目 第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老（Programmed Cell Death and Cell aging） 二、教学目的和要求 1.掌握细胞衰老,细胞凋亡的概念及基本特征; 2.掌握细胞凋亡的基因调控机制; 3.了解细胞衰老的学说; 4.了解研究细胞衰老和死亡的意义. 三、教学重点和难点 教学重点：影响细胞凋亡的因素 教学难点：细胞凋亡的机理 四、主要参考资料 五、教学过程 我国已经进入老龄化社会，据统计，2011 年全国 60 岁以上老年人已达 1.78 亿人，占总人口的 13.27%，人类衰老不仅仅意味着机体反应能力和器官功 能的减退，更重要的是，老年人易患各种衰老相关疾病，例如高血压，冠心 病，糖尿病，老年痴呆，白内障和耳聋等。 25 年内实现可忽略衰老，在延长寿命方面，科学家进行技术干预的焦点是 端粒。端粒位于染色体的末端，而 DNA 链则位于细胞核内，每当细胞分裂 产生新细胞时，端粒就会变短，但每个细胞的端粒长度是天生的，并非一开 始就相同，并且之后的缩短速度也各不相同。端粒损耗的速度是衡量“生物 衰老”的一个办法
第一节细胞衰老(CellAging)概述细胞衰老的研究只是整个衰老生物学（老年学，人类学）研究中的一部分。所谓衰老生物学（biologyofsenescence）（或称老年学，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。多细胞有机体细胞，依寿命长短不同可划分为两类，即干细胞和功能细胞。干细胞在整个一生都保持分裂能力，直到达到最高分裂次数便衰老死亡。如表皮生发层细胞，生血干细胞等。一、衰老的概念及特征衰老(senescing，aging)：是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆的生命过程。人的衰老与细胞的衰老相关联。细胞衰老（cellularaging或cellsenescence）：也指复制衰老，培养的正常细胞经过有限次分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象。生命现象不可逆的衰退和终止过程机体衰老一一人的寿命到底有多长？哺乳类动物的寿命应该是其生长期的7倍。人的生长期是最后一颗牙齿长出来的时间(20-25岁)。因此人的寿命应该为100-175岁，正常应该是120岁。现代人类面临着3种衰老：生理性衰老：随着年龄的增长而出现的生理性退化病理性衰老：由于内外因素导致的病理变化，因而使衰老现象提前发生，也称“早衰”心理性衰老：心理衰老有两方面的表现：一是与生理性老化相联系的认知能力的衰老，如感觉知觉能力的衰退、记忆能力的衰退等。记忆力的衰退主要表现在对近期事物容易遗忘，而对儿时或者青壮年时代那些印象深刻的事物和知识技能往往记忆犹新。在认知方面，思维能力下降最为缓慢。老年人知识经验丰富，故而有“老马识途”、“老谋深算”等说法。心理衰老的另一种表现是社会性衰老。所谓社会性衰老，主要指与社会角色改变相联系的意志衰退。如，退离了原来的工作岗位，从社会回到家庭，容易产生人生价值终结的失落感，甚至失去了生活信念，认为“自已老了”、“没多少日子了”、“离死不远了”….…儿种心理性衰老的典型表现1、记忆力日渐减退，尤其记不住最近发生的事情。2、遇到急事总感觉心情焦躁不安。3、凡事以我为主，以关系自己为重。4、总爱说过去的事情，喜欢夸耀自己过去的本领和功劳。5、愿意独立生活，不愿意旁人介入。6、对噪音十分烦恼，对社会的变化诚煌诚恐，爱发牢骚。7、固执已见，喜欢收集一些不实用的东西
1 第一节 细胞衰老(Cell Aging) 概 述 细胞衰老的研究只是整个衰老生物学（老年学，人类学）研究中的一部分。所谓衰 老生物学（biology of senescence）（或称老年学，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。 多细胞有机体细胞，依寿命长短不同可划分为两类，即干细胞和功能细胞。干细胞在整个 一生都保持分裂能力，直到达到最高分裂次数便衰老死亡。如表皮生发层细胞，生血干细 胞等。 一、衰老的概念及特征 衰老(senescing，aging)：是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现, 是不可逆的 生命过程。人的衰老与细胞的衰老相关联。 细胞衰老（cellular aging 或 cell senescence）：也指复制衰老，培养的正常细胞经过有限次 分裂后，停止分裂，细胞形态和生理代谢活动发生显著改变的现象。生命现象不可逆的衰 退和终止过程 机体衰老——人的寿命到底有多长？ 哺乳类动物的寿命应该是其生长期的 7 倍。人的生长期是最后一颗牙齿长出 来的时间(20-25 岁)。因此人的寿命应该为 100-175 岁，正常应该是 120 岁。 现代人类面临着 3 种衰老： 生理性衰老：随着年龄的增长而出现的生理性退化 病理性衰老：由于内外因素导致的病理变化，因而 使衰老现象提前发生，也称“早 衰” 心理性衰老：心理衰老有两方面的表现：一是与生理性老化相联系的认知能力的衰老，如 感觉知觉能力的衰退、记忆能力的衰退等。记忆力的衰退主要表现在对近期事 物容易遗 忘，而对儿时或者青壮年时代那些印象深刻的事物和知识技能往往记忆犹新。在认知方面， 思维能力下降最为缓慢。老年人知识经验丰富，故而有“老马识 途”、“老谋深算”等 说法。心理衰老的另一种表现是社会性衰老。所谓社会性衰老，主要指与社会角色改变相 联系的意志衰退。如，退离了原来的工作岗位，从社会回到家庭，容易产生人生价值终结 的失落感，甚至失去了生活信念，认为“自己老了”、“没多少日子了”、“离死不远了”. 几种心理性衰老的典型表现 1、记忆力日渐减退，尤其记不住最近发生的事情。 2、遇到急事总感觉心情焦躁不安。 3、凡事以我为主，以关系自己为重。 4、总爱说过去的事情，喜欢夸耀自己过去的本领和功劳。 5、愿意独立生活，不愿意旁人介入。 6、对噪音十分烦恼，对社会的变化诚惶诚恐，爱发牢骚。 7、固执己见，喜欢收集一些不实用的东西
8、自卑感越来越强，人际关系也开始变得更为敏感。延缓心里衰老的办法扩展视野，科学用脑心地善良，宽以待人乐观向上，淡泊名利锻炼身体，增加营养自我调节，防止心衰忘年交，不服老，防心里衰老合理的饮食结构；良好的生活习惯：适宜的体育锻炼：乐观的生活态度。（一）早期的细胞衰老研究1.100年前，魏斯曼曾提出种质不死而体质会衰老和死亡的学说；（将原生动物的衰老除外），但原生动物的“不死性”也是不成立的，因为新细胞中存在着老化的结构成分：2.原生动物细胞；3.34年的鸡心细胞的否定（Carrel和Ebeling认为细胞本身不会衰老，衰老是由于环境的影响造成的）；（后来Hayflick认为Carrel每次向培养基中加入的鸡胚提取物中可能混有新鲜的细胞）4.特别是20世纪40-50年代，由于L系小鼠细胞和Hela细胞系的建立，又使细胞不死性的观点更加巩固：（L系小鼠细胞和Hela细胞系是不正常的细胞）5.直到60年代初，Hayflick等人的出色工作对细胞不死的观点彻底动摇了。（二）Hayflick界限Hayflick通过对不同生物的胚成纤维细胞的体外培养，发现物种寿命和培养细胞寿命之间存在着确切的相互关系。Hayflick巧妙的设计实验，进一步证明了决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部环境。1961年，Hayflick首次报道了体外培养殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的二倍体成纤维细胞进行体外培养，发现胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，而来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。Hayflick的一些经典实验1Hayflick等进行细胞连续传代实验，发现平均只能传代40～60次，此后细胞就逐渐解体并死亡。2
2 8、自卑感越来越强，人际关系也开始变得更为敏感。 延缓心里衰老的办法 扩展视野，科学用脑 心地善良，宽以待人 乐观向上，淡泊名利 锻炼身体，增加营养 自我调节，防止心衰 忘年交，不服老，防心里衰老 合理的饮食结构；良好的生活习惯；适宜的体育锻炼；乐观的生活态度。 （一） 早期的细胞衰老研究 1.100 年前，魏斯曼曾提出种质不死而体质会衰老和死亡的学说；（将原生动物的衰老除 外），但原生动物的“不死性”也是不成立的，因为新细胞中存在着老化的结构成分； 2.原生动物细胞； 3.34 年的鸡心细胞的否定（Carrel 和 Ebeling 认为细胞本身不会衰老，衰老是由于环境的 影响造成的）；（后来 Hayflick 认为 Carrel 每次向培养基中加入的鸡胚提取物中可能混有 新鲜的细胞） 4.特别是 20 世纪 40-50 年代，由于 L 系小鼠细胞和 Hela 细胞系的建立，又使细胞不死性 的观点更加巩固；（L 系小鼠细胞和 Hela 细胞系是不正常的细胞） 5.直到 60 年代初，Hayflick 等人的出色工作对细胞不死的观点彻底动摇了。 （二）Hayflick 界限 Hayflick 通过对不同生物的胚成纤维细胞的体外培养，发现物种寿命和培养细胞寿命之间 存在着确切的相互关系。 Hayflick 巧妙的设计实验，进一步证明了决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部环 境。 1961 年，Hayflick 首次报道了体外培养殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的二倍体 成纤维细胞进行体外培养，发现胚胎的成纤维细胞分裂传代 50 次后开始衰退和死亡，而 来自成年组织的成纤维细胞只能培养 15～30 代就开始死亡。 Hayflick 的一些经典实验： 1 Hayflick 等进行细胞连续传代实验，发现平均只能传代 40～60 次，此后细胞就逐渐解体 并死亡
细胞来源人胚胎成纤中年人成老年人成维细胞纤维细胞纤维细胞202-4可增殖代数40-60Figure 15-40 Microscopic Appearance of Young and Old Human Fibroblasts Maintained in Tissue Culture体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态2.从胎儿肺取到的成纤维细胞可在体外培养条件下传代50次。而从成人肺取到的成纤维细胞只能传代20次，可见细胞的增殖能力与供体的年龄有关。体外培养成纤维细胞来自胎儿可传代50次（与供体年龄有关）来自成人可传代20次来自小鼠可传代14一28次（与供体物种特性有关）来自乌龟可传代90-125次3
3 体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态 2. 从胎儿肺取到的成纤维细胞可在体外培养条件下传代 50 次。而从成人肺取到的成纤维 细胞只能传代 20 次，可见细胞的增殖能力与供体的年龄有关。 体外培养成纤维细胞 来自胎儿 可传代 50 次 （与供体年龄有关） 来自成人 可传代 20 次 来自小鼠 可传代 14－28 次 （与供体物种特性有关） 来自乌龟 可传代 90－125 次
3.1961年Havflick等观察到在人二倍体成纤维细胞体外连续培养时，增殖能力有一定限度。正常细胞培养到一定时期，会出现生长停滞，渐渐失去有丝分裂的能力并在细胞内积累大量碎片和颗粒，最终难免死亡。海弗立克认为这是人的寿命在细胞水平的表示。Hayflick还比较取自寿命长度不同的生物的胚成纤维细胞在体外培养条件下的传代次数和寿命的关系，发现物种寿命与培养细胞寿命之间存在着确定的相互关系（表12一1）。体外培养的人和动物细胞的寿命与他们个体寿命的关系物种成纤维细胞传代数个体最长寿命（年）龟90-125175(？)水貂1030-34鸡3015—35小鼠14-283.5人胚胎11040-60出生至15岁20-4015岁以上10—30早老病患者2-1010-20souiaoprogeindodoainuunaxea(e)100160soelee7512050802540MouseChickenHumanGalapagostortoise物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系4.早老症病人细胞培养只传代2-4次早衰症是人体衰老中的一种病症4
4 3. 1961 年 Hayflick 等观察到在人二倍体成纤维细胞体外连续培养时，增殖能力有一定限 度。正常细胞培养到一定时期，会出现生长停滞，渐渐失去有丝分裂的能力并在细胞内积 累大量碎片和颗粒，最终难免死亡。海弗立克认为这是人的寿命在细胞水平的表示。 Hayflick 还比较取自寿命长度不同的生物的胚成纤维细胞在体外培养条件下的传代次数 和寿命的关系，发现物种寿命与培养细胞寿命之间存在着确定的相互关系（表 12－1）。 体外培养的人和动物细胞的寿命与他们个体寿命的关系 物种 成纤维细胞传代数 个体最长寿命（年） 龟 90－125 175（？） 水貂 30－34 10 鸡 15－35 30 小鼠 14－28 3.5 人胚胎 40－60 110 出生至 15 岁 20－40 15 岁以上 10－30 早老病患者 2－10 10－20 物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系 4. 早老症病人细胞培养只传代 2-4 次 早衰症是人体衰老中的一种病症