线粒体和细胞凋亡VIP专享VIP免费

河北大学2009级本科生细胞生物学学年论文（课程论文）一前言无论从原始的生物线虫到高级的哺乳动物乃至人类，还是从生物体外周器官到中枢神经系统，细胞凋亡都广泛存在。它作为生命的基本现象之一，可以发生在生理或病理条件下[1]。最初人们仅从形态学表现的特征上加以认识，如胞膜对称性丧失、染色质凝集、细胞皱缩、DNA破碎、线粒体肿胀和凋亡小体形成。随着科学的发展，人们开始发现线粒体在细胞凋亡中的起着重要的作用。随着对细胞凋亡研究的深入，人们对线粒体与体细胞凋亡的关系有了新的认识。1河北大学2009级本科生细胞生物学学年论文（课程论文）二本论2.1细胞凋亡的概念细胞凋亡是细胞程序性死亡（programmedcelldeath,PCD）是一种细胞自身有基因控制的主动性死亡过程，其形态特征为核染色体固缩、DNA片段化、胞质浓缩、胞膜皱缩并形成凋亡小体，生化上表现为DNA梯形条带。而最新研究表明人类许多疾病都与其相关，如爱滋病、神经变性性疾病、骨髓发育不全综合征、酒精中毒性肝病、缺血性损伤,尤其宫内窘迫所致胎儿缺血缺氧性脑损伤。神经细胞的凋亡，更是目前关的焦点，凋亡程度与胎儿乃至新生儿的脑发育、智力发育密切相关[2]。而科学家们发现，用溴化乙锭除去线粒体DNA(mtDNA)诱导一株人成纤维细胞凋亡，表明线粒体在细胞凋亡中起作用[3]。现在认为，细胞凋亡有胞核和胞质两条途径，随着对细胞凋亡研究的深入，人们对线粒与体细胞凋亡的关系有了新的认识。2.2细胞凋亡与细胞坏死区别细胞凋亡是细胞受基因调控的一种自然死亡过程，同细胞生长分化一样是生命活动中重要的细胞学事件。细胞凋亡与坏死不同，是一种细胞遵循自身程序结束其生命的主动的细胞学过程，对机体清除衰老或受损细胞具有重要意义[4]。细胞凋亡与坏死在形态特征上有明显的区别，凋亡细胞表现为染色质固缩，常聚集于核周边，呈境界分明的颗粒块状或新月形小体；细胞浆浓缩，密度增高；细胞核裂解为碎片，而线粒体形态结构保持完整（凋亡细胞细胞膜和线粒体的动态变化）。坏死是一种由多种刺激所引起的非特异性细胞死亡。如补体作2河北大学2009级本科生细胞生物学学年论文（课程论文）用、严重缺氧、高温、某些病毒感染及多种化学毒物损伤都可造成细胞坏死。坏死时，细胞膜、核膜常破损，线粒体肿胀，染色质呈絮状凝集[5]。根据细胞凋亡和坏死的形态特点，一般认为在细胞坏死早期就会出现细胞膜通透性及线粒体跨膜电位的改变，而在细胞凋亡时这些改变的发生则要晚[6]。2.3线粒体介导的细胞凋亡尽管细胞凋亡的特征性结构改变主要在细胞核，但目前已明确线粒体是程序化死亡信号转导途径中起关键调节作用的细胞器。在细胞凋亡的早期,线粒体会发生两个主要变化：一方面，线粒体外膜对蛋白质的通透性增高，以便可溶性的膜间蛋白从线粒体释放出来：另一方面，线粒体内膜的跨膜潜能降低[7]。当线粒体膜内外的电势差减少时，线粒体膜电位降低，可引起线粒体膜内外一系列的生化改变，如释放具有调控能量代谢和细胞凋亡双重功能的caspase活化物细胞色素C，线粒体膜通透性改变、Bcl-2家族及caspase活化等，引起细胞凋亡的级联反应,最终导致细胞凋亡[8]。同时研究也表明，Bc1-2家族蛋白在细胞凋亡过程中起着“主开关”作用，而Bcl-2家族蛋白的主要作用位点就在线粒体膜上，它们与其他凋亡蛋白协同作用，破坏或改变线粒体在结构和功能上的稳定性。Bcl-2通过稳定线粒体内外膜与离子通道或与凋亡蛋白酶激活因子1（Apaf-1）结合而抑制凋亡：Bcl-xL通过形成离子通道，抑制细胞色素C的释放和与VDAC直接结合而阻抑细胞凋亡，Bax与Bak通过与VDAC结合而促进PT孔（通透性转换孔）开放,诱导凋亡。另外，凋亡发生时，线粒体呼吸链受损，3河北大学2009级本科生细胞生物学学年论文（课程论文）使细胞三磷酸腺苷生成减少，加速了细胞凋亡的进程。线粒体作为细胞活性氧如氧反应产物的主要来源之一，凋亡刺激使线粒体产生的氧反应产物增多，也促进了细胞凋亡[9]。2.4线粒体影响细胞凋亡的途径2.4.1线粒体通透性转换孔（MPTP）与细胞凋亡MPTP是由电位依赖性阴离子通道(voltagedependentanionchannel,VDAC)，即孔蛋白(porin)、腺苷酸移位...