与正常细胞比较,衰老细胞在形态,结构,生物生化等方面有哪些变化

细胞衰老的形态学和生物化学变化有哪些~

细胞衰老（cell aging）是指细胞在执行生命活动过程中，随着时间的推移，细胞增殖与分化能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。细胞的生命历程都要经过未分化、分化、生长、成熟、衰老和死亡几个阶段。衰老死亡的细胞被机体的免疫系统清除，同时新生的细胞也不断从相应的组织器官生成，以弥补衰老死亡的细胞。细胞衰老死亡与新生细胞生长的动态平衡时维持机体正常生命活动的基础。
细胞是生物体结构和功能的基本单位，也是生物体衰老基本单位。细胞衰老在形态学上表现为细胞结构的退行性变，如在细胞核，核膜凹陷，最终导致核膜崩解，染色质结构变化，超二倍体和异常多倍体的细胞数目增加；细胞膜脆性增加选择性通透能力下降，膜受体种类、数目和对配体的敏感性等发生变化；脂褐素在细胞内堆积，多种细胞器和细胞内结构发生退行性变。细胞衰老在生理学上的表现为功能衰退与代谢低下，如细胞周期停滞，细胞复制能力丧失，对促有丝分裂刺激的反应性减弱，对促凋亡因素的反应性改变；细胞内酶活性中心被氧化，酶活性降低，蛋白质合成下降等。

细胞死亡是生物界普遍存在的现象，它不同于机体死亡，在正常人体组织中，每天都有千千万万个细胞死亡。细胞死亡的方式主要有两种：坏死（necrosis）和程序性细胞死亡（programmed cell death）。细胞坏死是细胞对外来伤害的一种被动反应，如局部缺血、高热、物理化学损伤和生物侵袭等，均可造成细胞急速死亡。细胞坏死的主要形态学特征是细胞发生肿胀，最后导致细胞膜破裂和溶解，细胞内前炎症因子等内容物释放，引起严重的炎症反应。细胞坏死现象与人类多种疾病相关。如病毒感染引起的急性重型肝炎，其基本病理变化就是患者小叶肝细胞发生不同程度的坏死，在显微镜下可见肝汇管区及小叶内有以淋巴细胞和单核细胞为主的炎性细胞浸润、小叶网状支架被破坏。又如，在正常机体中，眼睛内的透明液体起着保持眼睛形状、保护晶体和角膜的作用，因此，液体处于动态平衡状态。而青光眼的重要病理特征是液体的排出受阻，造成眼内压增高，导致血管压迫视神经，使神经细胞坏死，造成视力逐渐减弱，最终导致失明。

与细胞坏死不同，程序性细胞死亡是受基因控制的另一种细胞死亡方式，是生物体在漫长进化过程中逐步建立起来的“自杀机制”，即细胞在一定的生理或病理条件下，遵循特定的程序，结束自身生命的过程。诱发细胞程序性死亡的因素很多，包括体外因素，如射线、药物和病毒感染等；体内因素，如肿瘤、自身免疫病和退行性病变等。程序性细胞死亡的典型形态学特征是细胞膜完整、无前炎症因子等细胞内容物流出，无炎症反应。程序性细胞死亡是机体稳定内环境和平衡细胞数量的重要调节机理。

程序性细胞死亡包括细胞凋亡（apoptosis）、自噬性细胞死亡（autophagic cell death）、类凋亡（paraptosis）、有丝分裂灾难（mitotic catastrophe）、胀亡（oncosis）、凋亡样程序性细胞死亡（model of apoptosis-like）和坏死样程序性细胞死亡（model of necrosis-like）等。目前，对细胞凋亡和自噬性细胞死亡的研究比较深入。

细 胞 凋 亡

细胞凋亡一词最早是由英国的病理学家科尔和希腊语教授马克于1972年提出的。在希腊语中，apo的意思是脱离，ptosis的意思为落下，将这两个词组合（apoptosis）用来描述与秋叶落下和花儿凋谢类似的细胞死亡现象。到1990年代，细胞凋亡的研究获得了里程碑式的重大进展，证明细胞凋亡是基因调控的主动过程，典型的细胞凋亡过程涉及一系列胱天蛋白酶（caspase）的水解、活化和信号传递过程。

细胞凋亡与胚胎发育、组织发生、组织分化和修复等过程有紧密的联系。为适应发育或组织更新的需要，机体中的细胞会在某些特定的时刻发生凋亡。例如在皮肤外层细胞的形成过程中，皮肤细胞生成于皮肤深层，然后慢慢向外表面迁移，迁移途中有些会发生凋亡，凋亡细胞就会形成具有保护作用的皮肤角质层。又如，人的唯一透明组织——眼球晶状体的发育，在胎儿形成早期阶段，由干细胞发育来的晶状体细胞与其他所有细胞一样都含有细胞器，但随着发育和分化的进展，晶状体细胞发生特殊形式的凋亡，胞质中的细胞核和细胞器被毁坏，只保留完整的细胞膜，细胞膜内包裹着极浓稠的“晶状体蛋白质”溶液，成为成熟的晶状体。还有，在胎儿期肾上腺皮质的发育中，胚胎期肾上腺皮质原由胎儿皮质和永久皮质两部分组成，但在胎儿出生后，其胎儿皮质细胞即发生凋亡，一周内全部消失，只留下永久皮质。

此外，在成年阶段，细胞凋亡机制也是机体用于清除体内多余的、受损的、癌变的或被微生物感染的细胞的重要手段。如T淋巴细胞在胸腺成熟过程中，约有95%以上不成熟的细胞发生凋亡，只有不到5%的细胞分化为成熟的T淋巴细胞进入外周血，并发挥其免疫学功能。因此，细胞凋亡具有保证个体正常发育、维持正常生理功能，并使机体适应内外环境变化的重要生理意义。细胞凋亡调节失控或错误将会引起生物体的发育异常、功能紊乱和严重疾病。与细胞凋亡相关的疾病如滤泡性淋巴瘤、乳腺癌和白血病等恶性肿瘤，系统性红斑狼疮和肾炎等自身免疫性疾病，腺病毒和疱疹病毒感染的疾病等，均与细胞凋亡缺陷（“该死不死”）有关；而阿尔茨海默病、帕金森氏病和小脑退化症等神经退行性疾病、骨髓发育不全性疾病、缺血性损伤和酒精中毒性肝炎等则与细胞凋亡过度（“不该死的死了”）有关。

自噬性细胞死亡

自噬性细胞死亡的现象早在1960年代就已发现，它是指细胞内的溶酶体降解自身细胞器和其他大分子的过程。当细胞在缺乏营养或发生应激反应时，可发生细胞自噬现象。细胞开始自噬时，细胞质中形成大量由双层膜包裹着的待降解物质的泡状结构，称自噬泡。随后，自噬泡与溶酶体发生融合，自噬泡所包裹着的待降解物质进入溶酶体，此时的溶酶体称作自噬溶酶体。在自噬溶酶体中，待降解物质在各种酶的作用下分解成氨基酸和核苷酸等，并进入三羧酸循环，产生小分子和能量（ATP），再被细胞所利用。因此，长期以来细胞自噬被认为是细胞的自救行为，溶酶体参与其中的全过程。但近年发现，在某些条件下，细胞自噬也能导致细胞死亡，并证明自噬的发生受多种基因的严格调控，如ATG（autophagy）基因、蛋白激酶基因和磷酸酶基因等。

自噬也是细胞适应内外环境或满足自身发育需要的一种调节方式。细胞自噬与疾病的发生发展有密切的关系。在心肌和骨骼肌中，过度自噬会导致α-葡糖苷酶缺失，引起糖原分解障碍，使糖原发生堆积，导致Ⅱ型糖元贮积病的发生。在神经细胞中变性蛋白的过度堆积是帕金森病、阿尔茨海默病和亨廷顿病等神经退行性疾病的主要病理特征。患病早期，被激活的细胞自噬行为能清除这些变性蛋白，但随着病情的发展，当变性蛋白的积累速率超过自噬的清除能力，就会引起自噬的过度激活，发生自噬性细胞死亡，加重病情发展。

在机体受到脊髓灰质炎病毒和SARS冠状病毒等病原体感染时，细胞自噬具有双重作用。一方面，细胞自噬能将进入胞内的病原体，通过降解作用加以清除，保护正常细胞不被感染；另一方面，细胞自噬形成的自噬泡双层膜结构成为病毒或细菌的“避难所”，使其逃避宿主的清除作用。在肿瘤恶性病变中，癌细胞是正常机体中的异质细胞，其中的某些基因受环境的改变或抗癌药物的诱导可激活细胞自噬，抑制癌细胞的增殖。但在肿瘤发生初期，由于癌前细胞的快速增长，会造成营养和氧气供应不足，细胞自噬作用可通过降解大分子或细胞器给肿瘤细胞补充营养，从而使肿瘤细胞存活和增殖。最新的研究表明，细胞自噬与衰老也有密切关系。因此，细胞自噬对人类健康是一把双刃剑。

人们对细胞凋亡和自噬的认识主要从细胞形态、理化性质、调节基因和病理表现等方面加以辨认。许多证据表明，细胞自噬在细胞凋亡存在或不存在时都会发生，两者之间没有必然的依赖性。相反，在某些特定条件下，凋亡和自噬存在着相互拮抗、相互促进或相互替换的调节关系。

正常细胞衰老:

一）形态变化
衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩，膜通透性、脆性增加，核膜内折，细胞器数量特别是线粒体数量减少，胞内出现脂褐素等异常物质沉积，最终出现细胞凋亡或坏死。总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化（表15-1）。

表15-1 衰老细胞的形态变化

核
增大、染色深、核内有包含物

染色质
凝聚、固缩、碎裂、溶解

质膜
粘度增加、流动性降低

细胞质
色素积聚、空泡形成

线粒体
数目减少、体积增大、mtDNA突变或丢失

高尔基体
碎裂

尼氏体
消失

包含物
糖原减少、脂肪积聚

核膜
内陷

（二）分子水平的变化
衰老细胞会出现脂类、蛋白质和DNA等细胞成分损伤，细胞代谢能力降低，主要表现在以下方面：

DNA：复制与转录受到抑制，但也有个别基因会异常激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。

RNA：mRNA和tRNA含量降低。

蛋白质：含成下降，细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应，导致蛋白质稳定性、抗原性，可消化性下降，自由基使蛋白质肽断裂，交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋。

酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改变，总的效应是酶失活。

脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联，膜的流动性降低。

细胞分化：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程称为细胞分化（cellular differentiation）。细胞分化是一种持久性的变化，细胞分化不仅发生在胚胎发育中，而是在一生都进行着，以补充衰老和死亡的细胞．如：多能造血干细胞分化为不同血细胞的细胞分化过程。一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
细胞分裂：细胞分裂（cell division）是活细胞繁殖其种类的过程，是一个细胞分裂为两个细胞的过程。分裂前的细胞称母细胞，分裂后形成的新细胞称子细胞。通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖，在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础。1855年德国学者魏尔肖（R.Virchow）提出“一切细胞来自细胞”的著名论断，即认为个体的所有细胞都是由原有细胞分裂产生的。现在除细胞分裂外还没有证据说明细胞繁殖有其他途经。

水分减少,核膜皱折,染色质固缩,线粒体变大数量减少;细胞内酶活性降低,代谢速度减慢,增殖能力减退;细胞膜通透性改变,物质运输功能降低.

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沧浪区13482577951： 与正常细胞比较,衰老细胞在形态,结构,生物生化等方面有哪些变化 - ？
兴矿盐酸： 细胞分化:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程称为细胞分化(cellular differentiation).细胞分化是一种持久性的变化,细胞分化不仅发生在胚胎发育中,而是在一生都进行着...

沧浪区13482577951： 与正常的细胞相比,衰老的细胞在形态,结构,生理生化等方面有什么变化 - ？
兴矿盐酸： 1.细胞核的变化.核不断增大、核膜内折、染色质固缩化.2.内质网的变化.衰老细胞中糙面内质网的总量似乎是减少了;所含不定形致密物质亦少;且具无核糖体覆盖区段.3.细胞中线粒体的数量随年龄增大而减少,而其体积则随年龄增大而增大.4.溶酶体或线粒体转化为致密体.5.膜系统的变化.衰老的或有缺陷的膜通常处于凝胶相或固相;年轻的功能健全的细胞的膜相是典型的液晶相.细胞衰老的间隙连接明显减少,组成间隙连接的膜内颗粒聚集体变小. 衰老细胞中膜内颗粒在膜平面上进行侧向运动能力的丧失.

沧浪区13482577951： 高中生物 癌细胞 衰老细胞 分裂旺盛细胞的形态特点 - ？
兴矿盐酸： 癌细胞 “不死细胞”:不断分裂 “变态细胞”:形态结构改变 表面糖蛋白减少,容易转移.衰老细胞 :一大二小一多三低 细胞核体积增大 细胞内水分减少,体积变小 色素增多 运输效率低 酶活性降低 呼吸速度减慢 分裂旺盛细胞 线粒体多,新陈代谢速度快,物质交换速度很快 细胞器增多:线粒体(提供ATP)核糖体.内质网.高尔基体.(分泌蛋白质) 并且蛋白质也会多..蛋白质是生命活动的主要承担者,所以蛋白质的合成会比较旺盛.大多数酶都是蛋白质. 此外还有自由水和结合水的比例会增加(也就是自由水的含量增加,参与多种化学反应).还有核仁较大.(与某些RNA和核糖体的合成有关)核孔的数量较多..(DNA转录的RNA药从核孔出来)

沧浪区13482577951： 细胞衰老最终表现为细胞的形态结构和功能发生改变 这句话对吗,求大神指点 - ？
兴矿盐酸： 这句话正确. 细胞衰老也是细胞到一定阶段正常的生理现象,也是有基因表达所控制的.一般衰老的细胞在形态结构上会萎缩变小,最后裂解.而其功能也会随着衰老慢慢衰退,但这里需要注意的是细胞功能上衰退最后死亡不代表细胞就无功能了,如植物的维管束细胞,导管细胞为死亡的细胞构成,其功能就是疏导水分和离子等功能.

沧浪区13482577951： 细胞衰老的特征? - ？
兴矿盐酸： 研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收...

沧浪区13482577951： 为什么细胞分化、癌变、衰老的共同表现:细胞的形态、结构和功能上发生变化 - ？
兴矿盐酸： 简单的讲 细胞分化:是原始细胞基因选择性表达,分化出适应于特定环境或组织的具有特定功能的细胞.这类细胞必须在形态结构和功能上发生变化来适应特定环境或组织需求.癌变:细胞癌变是细胞基因表达发生问题,不正常表现致使细胞形态结构发生变化,如变成球形、梭形甚至畸形,癌变的细胞肯定不会在像正常细胞一样完成其应有的使命,所以功能上应该说失去了功能.衰老:细胞衰老也是细胞到一定阶段正常的生理现象,也是有基因表达所控制的.一般衰老的细胞在形态结构上会萎缩变小,最后裂解.而其功能也会随着衰老慢慢衰退,但这里需要注意的是细胞功能上衰退最后死亡不代表细胞就无功能了,如植物的维管束细胞,导管细胞为死亡的细胞构成,其功能就是疏导水分和离子等功能.

沧浪区13482577951： 癌细胞和衰老细胞形态结构的变化相同吗 - ？
兴矿盐酸： 癌细胞:1、无限分裂,恶性增殖 2、细胞形态结构显著变化 3、细胞膜表面糖蛋白等物质减少,细胞黏着力下降,易于转移分散 衰老细胞:1、水分减少,细胞萎缩,体积变小,细胞新陈代谢速率减慢2、多种酶活性降低 3、色素沉积,妨碍物质交流和传递 4、细胞呼吸速率减慢,细胞核增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深 5、细胞膜通透性改变,物质运输效率降低

沧浪区13482577951： 关于细胞生命历程中有关现象的叙述,正确的是() - ？
兴矿盐酸：[选项] A. 衰老细胞在形态、结构和功能上会发生变化 B. 恶性肿瘤细胞有无限增殖的特性,所以不易被化疗药物杀死 C. 细胞分化与细胞内基因的选择性表达无关 D. 抑癌基因主要负责调节细胞周期,阻止细胞不正常的增殖

沧浪区13482577951： 显微镜下正常细胞和衰老细胞的不同点 - ？
兴矿盐酸： 显微镜下正常细胞和衰老细胞的不同点 研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化: ①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢; ②细胞内酶的活性降低; ③细胞内的色素会积累; ④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深.线粒体数量减少,体积增大; ⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低. 形态变化

沧浪区13482577951： 对比衰老细胞与癌细胞的特征 - ？
兴矿盐酸： ,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化: ①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢; ②细胞内酶的活性降低; ③细胞内的色素会积累; ④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加...