细胞衰老、死亡与癌变

这是一篇关于细胞生物学的思维导图，其主要涉及领域为细胞衰老、死亡与癌变，本章导图详细全面的的介绍了细胞的定义、理论、过程

细胞衰老、死亡与癌变

• 细胞衰老
  • 概念：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
  • Hayflick界限与细胞的寿命
    • Hayflick界限：细胞的衰老控制着细胞的分裂次数，进而控制着细胞的数量
    • 各类细胞本身的寿命不一样，一般能够保持持续分裂能力的细胞是不易衰老的，分化程度高又不分裂的细胞寿命却是有限的
  • 特征
    • DNA复制发生错误
    • 基因表达出错
    • 染色体端粒缩短
    • 蛋白质退化失能
    • 衰老细胞“拒绝死亡”
    • 线粒体功能失调
    • 新陈代谢失调
    • 组织停止修复和更新
    • 细胞之间无法交流
  • 理论
    • 衰老的基因程序理论
      • 衰老是遗传上的程序性过程，是受到特定基因控制的，一切生理功能的启动和关闭都是按照一定程序进行的
      • 支持依据
        • Hayflick的细胞培养实验，太平洋沿岸的马哈鱼
        • 人从30岁开始，人体各种器官有百分之一的减退，包括肺功能、心脏功能、肌功能和听力
        • 早老症
      • 端粒缩短论和线粒体损伤论都支持衰老的基因程序论
    • 衰老的损伤积累理论
      • 损伤的积累可以通过细胞成分的磨损和撕裂的方式或合成错误（DNA复制错误、蛋白质复制错误）的方式出现
    • 端粒假说
      • 细胞在每次分裂过程中都会由于DNA聚合酶功能障碍而不能完全复制它们的染色体，因此最后复制DNA序列可能会丢失，最终造成细胞衰老死亡
    • 线粒体损伤论
      • 自由基（机体线粒体膜内氧化过程中持续产生的分子碎片）损伤并最终破坏了细胞器官
    • 自由基理论
      • 自由基及其性质
        • 自由基是指那些在原子核外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团
        • 未成对电子是指那些在原子或分子轨道中未与其他电子配对而独占一个轨道的电子
      • 自由基对生物大分子的损伤
        • 自由基与核酸分子中的碱基发生加成反应，OH·等加到碱基的双键上，破坏碱基可产生基因突变
        • 自由基可加成到膜脂及其他脂类不饱和脂肪酸的双链中，引起脂质过氧化，并可产生新的自由基
        • 自由基可引起蛋白质交联、蛋白质残基侧链基发生改变、破坏蛋白质的高级结构
        • 自由基的氧化损伤涉及细胞骨架蛋白
      • 衰老的自由基学说
        • 衰老是由自由基对细胞成分的有害进攻造成的
        • 衰老的自由基理论实质就是衰老的氧自由基理论
        • 维持体内适当水平的抗氧化剂和自由基清除剂水平可以延长寿命和推迟衰老
• 细胞死亡
  • 定义：细胞生命现象不可逆的停止
  • 多细胞有机体中细胞数量和质量的控制 P468
  • 细胞凋亡及形态特征
    • 细胞坏死、 凋亡、 焦亡
    • 细胞凋亡的特征
      • 形态学特征：细胞变圆，染色质凝聚、分块，胞质皱缩
      • 生化特征：染色质DNA的有控裂解且由于内源性内切核酸酶基因的活化核表达而造成的结果
  • 细胞凋亡的基因调控
    • 两个阶段
      • 死亡激活期
      • 死亡执行期
    • 秀丽隐杆线虫 P471
    • 胱天蛋白酶介导蛋白酶解级联反应
      • 起始者胱天蛋白酶
        • 负责细胞凋亡的起始
        • 激活执行者胱天蛋白酶
      • 执行者胱天蛋白酶
      • caspase（含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶）
        • 能够被caspase切割的靶蛋白
          • 蛋白激酶
          • 核纤层蛋白
            • 位于细胞核内膜下的一层纤维结构，对内膜具有支撑作用。核纤层蛋白被切割，导致核纤层解体、核被膜浓缩
          • 细胞结构蛋白
          • 与DNA修复相关的酶类
          • caspase激活的DNase抑制蛋白
            • DNase是一种内切核酸酶，被激活后从细胞质转移到细胞核，与核DNA结合并将DNA切割成片段
    • 细胞表面死亡受体激活凋亡的外源途径
    • Bcl-2家族对凋亡内源信号调控
      • Bcl-2家族主要通过控制线粒体色素c及线粒体间膜腔蛋白质向细胞质释放来调控细胞凋亡的内源途径
    • 依赖于线粒体凋亡的内源途径
  • 细胞生存与死亡调控的意义
    • 形态建成
    • 生存因子与细胞凋亡对神经细胞发育的影响
    • 生存因子对细胞凋亡的抑制
• 癌细胞
  • 一种突变的体细胞，这种突变体脱离了细胞社会关于增殖和存活的控制，因此可以无限制地增殖产生肿瘤
  • 癌的特性及发育
    • 类型
      • 上皮癌：主要是从组织的外表面和内表面生长的癌
      • 瘤：主要是源于中胚层形成的支持组织中形成的癌
      • 淋巴瘤和白血病：是由淋巴和血液产生的癌，白血病主要是指癌细胞依据大量进入血液中
    • 基本特性
      • 失去生长的接触控制
        • 正常细胞因相互接触而抑制分裂的现象称为密度依赖性生长抑制，在相同条件下培养的恶性细胞对密度依赖性生长抑制失去敏感性，不会在形成单层时候停止生长，而是相互堆积形成多层生长的聚集体
      • 自分泌激活
        • 某些癌细胞能够分泌刺激自身增殖的生长因子促进自身分裂
      • 细胞死亡特性改变
        • 癌细胞丧失程序化死亡机制，导致癌细胞过度增殖
      • 失去了间隙连接
        • 正常细胞通过间隙连接与其周围细胞保持代谢偶联和电偶联，癌细胞的间隙连接减少
      • 染色体异常
        • 正常细胞在生长和分裂时能够维持二倍体的完整性，癌细胞常常出现非整倍性，有染色体的缺失和增加
      • 细胞骨架的变化
        • 正常细胞的细胞质中有高度组织化的细胞骨架网络结构，癌细胞中的细胞骨架少且杂乱无章
      • 细胞表面蛋白减少，细胞黏着性降低
        • 癌细胞失去黏着特性，使得癌细胞具有在体内转移的能力
    • 肿瘤的发育
    • 癌细胞转移
  • 遗传学基础
    • 癌发生的生化起因
      • 某些细胞外信号分子
      • 信号受体
      • 信号转导蛋白
      • 转录因子
      • 细胞周期控制蛋白
      • DNA修复蛋白
      • 抗凋亡蛋白
    • 病毒癌基因与细胞癌基因
    • 致癌基因
    • 原癌基因
      • 概念：细胞的正常基因，它们编码的蛋白质在正常细胞中通常参与细胞的生长与增殖的调节
      • 激活机制
        • 原癌基因的编码区发生突变，改变了原有的基因结构，致使编码产物的性质发生变化，使其不再具有正常的活性
        • 原癌基因的调节区发生突变从而改变了结构基因表达方式，有可能大大增加表达量
        • 通过染色体重排，使不在一起的基因序列同原癌基因排列在一起，可能会合成新的蛋白质或融合蛋白，改变原有基因的自然活性
    • 肿瘤抑制基因
      • Rb基因
      • p53基因
      • 肿瘤抑制基因失活的机制 P486
  • 癌的预防与治疗
    • 致癌剂
      • 化学因素
      • 辐射
      • 病毒
      • 遗传
    • 癌症治疗