细胞与分子生物学课程论文

来源:www.xiangdang.net上传者:虫虫hq时间:2016/4/11

细胞与分子生物学课程论文

学 院 生命科学学院

专 业 植物学

学 号 201***6002

姓 名 常*

2014 年 1 月 10日

细胞死亡方式及其检测方法

摘要:细胞因受严重损伤而累及胞核时,呈现代谢停止、结构破坏和功能丧失等不可逆性变化,此即细胞死亡。细胞死亡包括坏死和凋亡两大类型。传统的细胞死亡方式分类包括细胞坏死和细胞凋亡2种,后者又称为程序性细胞死亡。死亡的原因很多,一切损伤因子只要作用达到一定强度或持续一定时间,从而使受损组织的代谢完全停止,就会引起细胞、组织的死亡。近期又发现了很多细胞死亡的途径,为了能够对细胞死亡有更透彻的了解,我们可以从其检测方法入手,反向地学习死亡途径和方法,本文总结了最常用的检测方法。

关键词:细胞死亡,凋亡,坏死,检测方法,DNA片段,

Abstract:The traditional way of cell death classification includes cell necrosis and apoptosis, the latter also is known as programmed cell death, recently we have discovered a lot of cell death pathways, in order to be have a more thorough understanding, we can start with detection method so that have a good understanding of means of death. this article summarizes the most commonly used detection methods and will get a great help for our learning.

Key words: cell death, Apoptosis, Necrosis, Detection methods, DNA fragments

长期以来, 细胞死亡方式分为2种, 即坏死和凋亡, 后者又称程序性细胞死亡( programmed cell death, PCD)。近年来随着研究的深入,为了能对细胞死亡的机制和途径进行更深入的了解, 许多科学家发展了越来越多的检测方法。为了利于对各种检测方法的了解和选择,本文对目前常用、实用及新发展的一些检测细胞死亡方式的方法进行了总结,对各种检测方法的检测原理、判定标准及优缺点进行了描述。

1.细胞的死亡方式

1.1坏死

1.1.1坏死的机制

坏死一般认为是病理性的原因造成,是一种无规则的细胞死亡方式,通常受到严重和急性的损伤(比如急性的缺氧和突然的营养供给不足等),严重的物理化学伤害(热、清洗剂、强碱、辐射等) 都会引起细胞的坏死。细胞内的ATP 含量的降低,高浓度的ROS(氧化物),BCL-2的大量表达引起的BCL家族蛋白表达的失衡, caspases 活性被抑制,都可能会造成细胞的坏死途径[5]。

1.1.2坏死细胞的形态学特征

细胞坏死表现为细胞肿胀,细胞膜的快速崩解,细胞器的崩溃。细胞膜的崩解使得细胞内容物溢出,导致细胞周围的炎症反应[6]。细胞核在坏死过程中的主要变化:1)核浓缩(Pyknosis):即核体积变小,染色质浓缩、深染;2)核碎裂(Karyorhexis):即核染色质凝集,崩解呈碎粒状聚体在核膜处,随着核膜的破裂, 染色质的颗粒就直接地分散于胞浆中,倘若细胞膜亦破坏,则核碎粒就可分布于细胞外;3)核溶解(Karyolys is )[7]。

1.2凋亡

1.2.1凋亡的机制

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。

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。凋亡又称程序性的死亡( Programmed cell death , PCD) [1]。凋亡除了发生在正常的细胞外,凋亡的诱发可以病理性的原因引起或由环境刺激引起,例如,D N A损伤、氧化压力、激素、病毒、毒素、药物、营养不良等,当然凋亡既可由病理性的原因引起,也可以是正常的细胞死亡网[2]。形成的凋亡小体最后被附近的细胞吞噬, 因而避免了体内炎症的产生[3]。

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、抑癌基因P53等,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。

细胞凋亡主要有两种途径:一种是外源性的(即经细胞死亡因子受体介导的细胞凋亡),另一种是内源性的(即经线粒体途径)。虽然经过两种不同的途径,但最终都必须经过一种为caspases的家族成员介导的蛋白酶级联反应过程,作用于底物而导致凋亡[4]。也有报道在组织缺氧和酸毒症作用于心肌细胞时,细胞凋亡并不激活caspases。

1.2.2凋亡细胞的形态特征

凋亡的细胞皱缩,细胞间的连接消失,同时细胞间的密度增加,核质浓缩成一个或几个大的包团,染色质迁移至核模周边形成新月形凝集,进而细胞核裂解为碎块,进而细胞膜内陷自行分割成几个由细胞膜包裹的,表面光滑的凋亡小体( Apoptotic body);DNA 被特异性的核酸内切酶分解成18 0 ~ 220bp的片断,琼脂糖电泳出现特征性DNA梯状区带,在细胞凋亡早期需要大量的ATP。

1.3凋亡和坏死的区别

为了更加彻底明白两种死亡方式的不同,可以从两种的不同特征做个比较。如表一

表一:细胞凋亡和细胞坏死的区别

特征

细胞凋亡

细胞坏死

诱发因素

特定的或生理性

各种病理性

细胞数量

单个细胞丢失

成群细胞死亡

质膜

完整保持

肿胀溶解破裂

细胞核

固缩破裂为片段

溶解破裂

染色质

凝集呈半月状

模糊疏松

线粒体

肿胀通透性增加,细胞C释放

肿胀破裂

细胞器

完整

损伤

内含物释放

炎症反应

核DNA

降解为完整倍数大小的片段

随机不规则断裂

凝胶电泳

梯状条带形

分散形态

2. 细胞死亡检测方式

细胞死亡的方式可根据形态学、细胞膜通透性及染色体变化情况,并可结合各种染色或标记方法来确定。最常用的观察方法是用光镜、电镜或共聚焦荧光显微镜观察细胞、细胞核形态、细胞膜及细胞超微结构的改变,并按目前大多数学者接受的形态学标准加以鉴别。

2.1线粒体跨膜电位检测法

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