细胞表型实验——细胞凋亡

一、 核心概念：什么是细胞凋亡？

          细胞凋亡又称为程序性细胞死亡，是细胞一种主动的、高度有序的、基因控制的“自杀”过程。它对于多细胞生物的发育、内环境稳定以及防御至关重要。

二、 细胞凋亡的生物学过程

细胞凋亡的执行过程可以分为三个主要阶段：启动阶段、执行阶段和清除阶段。

1.  启动阶段：信号的接收与决策

细胞接收来自内部或外部的凋亡信号：

        ●  内源性途径（线粒体途径）：由细胞内压力（如DNA损伤、蛋白质错误折叠、缺氧）触发。这导致线粒体外膜通透性增加，释放细胞色素c 等蛋白到细胞质中。

        ●  外源性途径（死亡受体途径）：由细胞外的信号分子（如FasL, TNF-α）与细胞膜上的“死亡受体”（如Fas, TNFR）结合而触发。

2.  执行阶段：不可逆的“死刑”实施

无论通过哪条途径启动，最终都会汇聚到一个共同点：激活一类叫做“半胱天冬酶”的蛋白酶。          ●  半胱天冬酶：是凋亡过程的核心执行者。它们以无活性的酶原形式存在，一旦被激活，就会像一把“分子剪刀”，特异性地切割细胞内的关键蛋白质。

        ●  ** caspase 级联反应：起始caspase被激活后，会切割并激活下游的效应caspase**。这是一个信号放大的级联过程。

        ●  效应caspase的破坏工作：被激活的效应caspase（如caspase-3, -6, -7）开始大规模切割细胞内的目标蛋白，导致：

             ● DNA断裂：激活特定的DNA酶，将DNA切割成有规律的片段。

             ● 细胞骨架解体：细胞失去形态，皱缩变圆。

             ● 核膜解体：细胞核碎裂。

             ● 形成凋亡小体：最终，细胞膜内陷，将细胞碎片包裹成一个个有膜包被的小球体，即凋亡小体。

3.  清除阶段：安静的“葬礼”

         凋亡小体表面带有“吃掉我”的信号（如磷脂酰丝氨酸外翻）。邻近的巨噬细胞或其他细胞会识别这些信号，并将凋亡小体吞噬、消化。整个过程非常高效且安静，不会引发炎症反应。

三、 细胞凋亡的精密调控机制

细胞凋亡受到严格的调控，其核心调控因子是 Bcl-2蛋白家族。

        ●  促凋亡蛋白：如 Bax 和 Bak。它们被激活后会在线粒体膜上形成孔道，促使细胞色素c释放。

        ●  抗凋亡蛋白：如 Bcl-2 和 Bcl-xL。它们能抑制Bax和Bak的活性，阻止细胞色素c的释放。

细胞的“生死决策”就取决于促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白之间的平衡。当促凋亡信号占优时，凋亡程序启动。

         另一个重要的调控因子是 p53蛋白，它被称为“基因组守护者”。当细胞DNA受损时，p53会被激活，它可以：

       1. 暂停细胞周期，给细胞时间修复DNA。

       2. 如果修复失败，则启动凋亡程序，主要通过上调促凋亡蛋白（如Bax）的表达来实现，从而清除可能癌变的细胞。

四、 细胞凋亡的生理意义

细胞凋亡是生命过程中不可或缺的一部分。

        1.  胚胎发育：塑造器官和形体。例如，手指脚趾的分开、神经系统的精修（多余的神经元被清除）。

        2.  维持内环境稳定：清除衰老、受损的细胞，为新生细胞腾出空间。例如，皮肤表皮的更替、子宫内膜的周期性脱落。

        3.  免疫系统的调节：清除自身反应性T细胞和B细胞，防止自身免疫病；在免疫应答结束后，清除多余的免疫细胞。

        4.  作为防御机制：清除被病毒感染的细胞或DNA损伤严重、有癌变风险的细胞。

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