看你的兴趣所在了,细胞生物学、分子生物学、生物化学、生物遗传学、植物生物学、动物生物学等等很多可以选择的方面,然后选好大致方向了就看你们学校里这方面的老师,去找老师,说明情况,看他们有什么课题,最好是跟着老师做,这样成绩大,做起来可以省去项目设计和经费等很多麻烦,而且老师发论文的时候还能混个第几作者,呵呵~要是真的想自己写,你那个题目也是可以的~
细胞学说如下:1. 细胞是有机体,一切动植物都是由单细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成(不可描述成“一切生物都是由细胞和细胞产物构成”,因为病毒等生物并不具有细胞结构);2. 所有细胞在结构和组成上基本相似; 3. 新细胞是由已存在的细胞分裂而来; 4. 生物的疾病是因为其细胞机能失常。 5. 细胞是生物体结构和功能的基本单位。 6. 生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。 7. 细胞是一个相对独立的单位,既有他自己的生命,又对于其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
细胞学说提出时科学家还没有足够倍数的显微镜观察到病毒的存在,所以学说难免会有缺陷。 先确定的一点是,细胞学说的确存在缺陷,而且从你的所给内容来看并不准确,从高中课本(人教版)有很明确的3点:1.细胞是一个有机体,一切动植物都是由细胞发育来的,并由细胞核细胞产物构成;2.细胞是一个相对独立的单位,既有他自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用;3.新细胞可以由老细胞产生。至于你提到的辨析题,如果是高中的题目,一般不会在有缺陷的理论上给你设分。如果有的话,看前提,如果前提是参照细胞学说的内容,并且与原话一致或基本一致(我们是要求背过细胞学说),那就是正确的。
不对,第一条是一切动植物都是由细胞及其产物构成。
18世纪末、19世纪初,德国诗人、自然科学家 歌德认为有机界的多样性是从物质的神圣统一性与第一原理衍生出来的,即由共同的原型所组成。德国自然哲学家、生物学家L.奥肯根据自然哲学思想与不确切的观察,提出由球状小泡发展成的纤毛虫是构成生命的共同单位。学者们寻找动植物原型的思想对细胞学说的提出有一定影响。19世纪20、30年代,有些学者提出“小球”可能是植物或动植物的基本结构。其中法国生理学家.迪特罗谢曾明确指出所有动植物的组织和器官都由小球构成。但是他所指的小球比较含糊,有时是细胞,有时是细胞核,也有时甚至是早期显微镜缺陷所造成的衍射圈。与此同时,有些学者开始采用消色差显微镜。1831年,英国植物学家R.布朗在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核。1835~1837年,捷克生物学家.浦肯野及其学生.瓦伦廷对构成动物某些组织的“小球”进行描述,并提到与植物细胞有相似性。1838年德国植物学家.施莱登发表《植物发生论》,提出只有最低等的植物,如某些藻类和真菌是由一个单细胞组成的。高等植物则是各具特色的、独立的单体即细胞的集合体;因而认为细胞是组成植物的基本生命单位。他还认为细胞的生命现象有两重性:一方面细胞是独立的,只与自身生长有关;另一方面又是附属的,是构成植物整体的一个组成部分。他研究植物的个体发育、发展了R.布朗关于细胞核的看法,认为核与细胞的产生有密切关系,并把它称为细胞形成核(cytoblast)。他描述了先由粘液颗粒长成细胞形成核,再在其表面出现小囊,逐步形成细胞的过程。他认为所有显花植物都具有共同的细胞形成规律。德国动物学家 .施万于 1837年10月,获悉.施莱登的研究成果而受到启发,认识到从细胞核入手对论证植物细胞与动物细胞的一致性有重要意义。他于1839年出版《动植物的结构和生长一致性的显微研究》,提出了细胞学说。他通过对蝌蚪脊索细胞和不同动物软骨细胞的研究,阐述了动物细胞与植物细胞的相似性。他把动物的永久性组织分为5类,分别研究了血细胞,指甲、腱、骨、齿、肌肉、神经等,证明它们都是有核的细胞或是细胞分化的产物。他接受.施莱登的观点,并发展为细胞可由细胞内或细胞间的一种无结构物质即细胞形成质(cytoblastema)产生。他根据研究结果提出一切动物和植物都是由细胞组成的,有机体的各种基本组成都有一个共同的发育原则,即细胞形成的原则,并认为细胞是生命的基本单位。一切有机体都从单个细胞开始生命活动,并随着其他细胞的形成,不断发育成长。他还明确指出细胞有两类现象,一类是塑造现象,与细胞由分子组成有关;另一类是代谢现象,与细胞本身组成成分或周围的细胞形成质中发生的化学变化有关。细胞学说建立后的主要进展是原生质理论的建立和动植物细胞有丝分裂、减数分裂一致性的证实。继1835年法国原生动物学家F.迪雅尔丹将根足虫的内含物称为肉浆,1839年浦肯野把动物胚胎细胞内的物质,称为原生质。1844年 内格利发现植物细胞壁内有一颗粒状的无色粘液层,同年莫尔称它为原囊,1846年又称它为原生质。1850年.科恩证明肉浆和植物原生质为同一物质。以后M.舒尔策于1861年证实植物和动物的原生质和最低等生物的肉浆是同一物质。1844~1846年 内格利和 莫尔提出植物细胞通过分裂形成,但并不排除细胞游离形成。1852年,德国动物学家R.雷马克与德国病理学家.菲尔肖分别明确指出动物细胞分裂的普遍性,并由.菲尔肖于1855年总结提出“一切细胞来自细胞”的名言。但他们并未正确认识细胞分裂过程,而且也未完全排除细胞游离形成。直到19世纪70年代和80年代中期,通过德国植物细胞学家.施特拉斯布格、德国细胞学家W.弗勒明等许多学者的努力,才正确阐明了动、植物细胞有丝分裂的过程,并证明它遵循着共同的规律。比利时胚胎学家贝内登于 1883年发现马蛔虫性细胞染色体数目的减少是对于细胞减数分裂的认识的开始。后来德国动物学家H.亨金于1891年指出减数过程是染色体配对及染色体对之间的分离,并指出了脊椎动物、植物和昆虫细胞减数分裂的一致性。但是H.亨金的研究成果在当时并未得到承认。1905年英国植物学家.法默和生物学家.穆尔在总结前人工作的基础上,进一步证实了动、植物细胞减数分裂的统一性,以及两者之间的某些差异。 本文主要论点是1&2.
意义:
1、揭示了细胞的统一性和生物体结构的统一性。
2、揭示了生物间存在着一定的亲缘关系。
3、标志着生物学研究进入细胞水平,极大地促进了生物学的研究过程,为达尔文的进化论奠定了基础。
细胞学说的三个要点如下所描述:
1、细胞是一个有机体,一切动植物都由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。
2、细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
3、新细胞可以从以前存在的活的细胞中产生。
细胞学说被革命导师恩格斯与能量守恒和转换定律、达尔文的自然选择学说等并誉为19 世纪最重大的自然科学发现之一,细胞分为原核细胞与真核细胞。
历史:
在18世纪的德国,自然哲学非常盛行。这个体系的内容之一是描述他们认为是组成有机世界多样性的典型单位。歌德认为叶子是各种不同植物的典型单位结构,而奥肯则主张脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。
奥肯还进一步认为有机体由粘液囊泡或活的单位所组成,并在它们暂时所属的有机体死亡后继续生存着,形成另一个生物的一部分。在19世纪早期,这样一种观点相当流行,并且同对动植物结构的显微镜观察结合在一起,导致了细胞学说的发展。
细胞的发现:
在1665年,罗伯特·胡克第一次用显微镜发现了植物细胞,并且在他的著作《显微图谱》描述。但是当时细胞并没有被认为是植物世界的独立的、活的结构单位。
在19世纪初期,植物解剖的研究复活了,德国植物学家特雷维拉努斯和冯·莫尔认识到细胞是植物的结构单位。
19世纪20年代,意大利的亚米齐和其他人制成了改进的消色差显微镜,使人们得以观察到有机细胞的详细情况。
一个伦敦医生罗伯特·布朗于1831年观察到植物细胞一般具有一个核,不过他对自己的发现并不怎样重视。
捷克人浦肯野用显微镜观察了一个母鸡卵中的胚核,并指出动物的组织,在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块所组成,这些细胞质块与植物的组织很类似。
标志着生物学的研究进入细胞水平。
论细胞生物学的发展 悠悠300余年,关于细胞的研究硕果累累;近50年来更进入了分子水平,老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活:植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗;动物体细胞核移植诞生了克隆动物;不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品;病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 现在,生物学在人类的生产生活中的使用愈加广泛。美国细胞生物学家威尔逊曾经说过:“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中。”这句话明显说明了细胞生物学对整个生物科学的研究有着怎样的重要性。细胞生物学的发展,越来越受到人们的重视。 谈起细胞生物学,不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究,分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究,并从中提炼出了三个要点,构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立,不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础,更为后人对细胞生物学的研究,做出了巨大贡献。 在细胞学说创立的100年间,人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平,细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物,里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德,他决心把细胞内部的组分分离开,探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽,认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信,要深入了解细胞的秘密,就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力,他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法,将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门,那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现,使人类对细胞内部的进一步探究,有着非常重要的意义。 随着对细胞内更深入的探究,人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧,一个个小小的细胞器,在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到:“我确信哪怕最简单的一个细胞,也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年,科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年,美国科学见文特尔领导的研究小组,对这种支原体的基因组进行了测序,发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”,那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。 文特尔的方法是破坏一个又一个的基因,看那些基因是绝对不可或缺的,终于筛选出了300个对生命活动必不可少的基因,但其中100个基因的重要性尚不清楚。 文特尔以及其他一些科学家认为,如果能人工合成这300个基因的DNA分子,再用一个细胞膜把它和环境分隔开,在培养基中培养,让他能够生存、生长和繁殖,组装细胞就成功了。科学家现在已经能够合成长度为5000个碱基因对的DNA片段,文特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对比这要多100倍,因此,DNA的人工合成还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包上细胞膜也是一个难题。他们的设想是,把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉,再把人工合成的基因组“注入”支原体细胞。 有关实验还在进行中,不过可以确信的是,人类对细胞生物学的研究愈加深入,对人类今后的发展就愈加有利。通过不断的科学探究和深入研究,我相信在不久的将来,细胞生物学将成为一个重要的科学领域,会吸引更多的人去探索、研究。它也会绽放出他耀眼的光辉,来迎接着这崭新的时代!
主要有两个考点一,细胞学说的建立过程虎克:显微镜观察植物木栓组织, 发现并命名了细胞 施莱登:研究植物的生长发育,得出植物是细胞组成的。施旺: 研究脊椎动物,得出动物是细胞组成的。魏尔肖:细胞通过分裂产生新细胞,修正细胞学说二,细胞学说的主要内容1.细胞是一个有机体,一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。2.细胞是一个相对独立的单位,既有它自己的生命,又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。3.新细胞可以从老细胞中产生。
给点对文特尔的评价
早在17世纪,显微镜刚刚问世的时候,物理学家胡克就在显微镜下看到软木薄片是由许多蜂窝状的小结构组成的现象。他将这些小结构命名为“细胞”,这是细胞一词的第一次出现。18世纪,生物的显微研究未取得新的成就,而且生物学家热心关注着的是对分类学的研究,对生物微观方面的实验有所忽视。18世纪末和19世纪初,许多科学家试图在植物界和动物界中寻找结构方面的基本单位。如:德国诗人、生物学家歌德认为植物的叶是一切植物的基本单位。德国自然哲学家奥肯认为:一切生物都是由一种称为“粘液囊泡”的基本单位构成的。到19世纪显微镜的制造技术有了进步,使显微镜的分辨率提高,为考察动、植物的微观结构创造了条件。至19世纪30年代,一些科学家在显微镜下观察到细胞的细胞质、细胞核、细胞壁等结构以及细胞质的运动,而且动物体内也发现了细胞。这一时期的工作为细胞学说的建立创造了条件。
细胞的存在已是众所周知的事实,但人们对它的内部结构和功能以及在生物体中所处的地位还不太清楚。细胞学说最终是由德国植物学家施莱登(,1804~1881)和动物学家施旺(Theodor Schwann,1810~1882)完成的。
施莱登1804年生于汉堡的一个医生家庭。他早年学的是法律,在汉堡做过一段时间的律师,但他不喜欢这份工作。1833年,他决定改行,在哥廷根大学和柏林大学学习植物学和医生。在这期间,他对植物学产生了浓厚的兴趣。1837年,施莱登完成了一篇论文,该论文论述了显花植物的胚芽发育史。他强调研究植物学必须摒弃当时的抽象推论方法,而代之以严密的观察,并在观察基础上进行严格的归纳。当时的植物学仍然以研究分类学的工作为主,而施莱登却开始研究植物的结构和植物的发育了。
1838年,施莱登开始研究细胞的形态及其作用。同年他发表了《植物发生论》一文。在论文中,他提出:无论怎样复杂的植物体,都是由细胞组成的,细胞不仅自己是一种独立的生命,而且作为植物体生命的一部分维持着整个植物体的生命。
在1838年10月的一次聚会上,施莱登把还未公开发表的《植物发生论》中对有关植物细胞结构的情况,以及细胞核在细胞发育中的重要作用等方面的认识告诉了同在缪勒实验室工作的施旺,引起了施旺的兴趣。
施旺于1810年生于莱茵河畔的诺伊斯,父亲是一个金匠。施旺中学毕业后去学医,1834年获得博士学位后,成为著名生理学家缪勒的助手。在缪勒的指导下,他对较多的学术领域产生了兴趣。他曾研究过组织学、生理学、动物学、微生物学,并作出了不少贡献。例如,他曾发现胃蛋白酶;他还发现了神经纤维周围的纤维细鞘,后来该纤维细鞘被称为“施旺神经鞘”。
与施莱登的会面,使施旺猛然想起从前在观察蝌蚪背部的神经索细胞和软骨细胞时,发现它们都具有细胞膜、细胞质和细胞核。这时他便意识到,也许在植物体中起着基本作用的细胞,在动物体内也有着相同的作用。施旺对一些特化的组织,如上皮、蹄、羽毛、肌肉组织、神经组织等进行研究,得到的结论是:无论什么组织,尽管它们在功能上是不同的,但它们都是由细胞发育而来或是细胞分化的产物。
1839年,施旺发表了题为“动、植物结构和生长的相似性的显微研究”的论文,指出一切动、植物组织,无论彼此如何不同,均由细胞组成。他写道:“我们已经推倒了分隔动、植物界的巨大屏障,发现了基本结构的统一性。”他认为,所有的细胞无论是植物细胞还是动物细胞,均由细胞膜、细胞质、细胞核组成。
在1838~1839年,施莱登和施旺分别发表了植物细胞和动物细胞基本认识的专著。他们两人取得完全一致的看法,创立了细胞学说(cell theory),即一切植物和动物都是由细胞构成的,细胞是生命的结构和功能的基本单位。
细胞学说一经确立,马上显示出其生命力,大大促进了生物学的发展,十几年里迅速被推广,并日臻完善。细胞学说的提出对生物科学的发展具有重大的意义。恩格斯说:“有了这个发现,有机的有生命的自然产物——比较解剖学、生理学和胚胎学才获得了巩固的基础。”细胞学说与达尔文的进化论和孟德尔的遗传学被称为现代生物学的三大基石,而实际上可以说细胞学说又是后两者的“基石”。细胞学说在哲学上也具有重要的意义,它使千变万化的生物界通过具有细胞结构这个共同的标准特征而统一起来。同时有力地证明了生物彼此之间存在着亲缘关系,为生物进化理论奠定了基础。恩格斯认为细胞学说的建立是最令人信服地检验了辩证唯物主义的正确性。他把细胞学说、进化论、能量守恒和转化定律列为19世纪的三大科学发现。
此后,在细胞学说的基础上,人们对生物界进行了更深入的研究,发现了细胞的全能性,即任何细胞都具有发育成完整个体的潜在能力。根据这一理论,人们发展了组织培养、克隆技术等高科技的生物技术。
什么是干细胞
1、 :新疆大学生命学院/新疆畜牧科学院 在读硕士2、 :中国农业大学/中科院动物所 在读博士3、 - :日本熊本大学医学院 博士后4、 - :美国密苏里大学兽医学院 博士后5、 :哈尔滨医科大学组胚教研室 教研室主任 1、 《生物学专业英语》,主审,哈尔滨工业大学出版社,2005062、 《人类先天性畸形图谱》,参译,人民卫生出版社,200705 1、 Effects of different nuclear recipients on developmental potential of mouse somatic nuclear transfe,Chinese Science Bulletin,2003,48(5),第一2、 不同活化方法对小鼠卵母细胞孤雌发育的影响 ,实验生物学报,2002,35(3),第一3、 不同类型的核受体对小鼠体细胞重构胚胎发育能力的影响 ,科学通报,2003,48(2),第一4、 The effects of different donor cells and passages on development of reconstructed embryos,遗传学报 (英文版), 2003,30(3),第一5、 细胞因子对绵羊体外受精胚胎发育的影响, 畜牧兽医学报,2002,33(4),第一6、 小鼠雌性生殖系统电穿孔与微泡增强超声波转EGFP基因的研究 ,分子细胞生物学报, 2006,39(4),第一7、 不同浓度的EGF对昆明小鼠孤雌发育的影响 ,哈尔滨医科大学学报,2005,39(6),通讯作者8、 Taurine提高昆明小鼠胚胎发育潜能的研究,哈尔滨医科大学学报,2005,39(6),通讯作者9、 卵母细胞成熟、受精及核移植胚胎中细胞骨架的分布和作用,解剖科学进展,2006,12,通讯作者10、 老化对卵母细胞孤雌发育和减数分裂期间微管动态变化的影响,哈尔滨医科大学学报,2007,41(1),通讯作者11、 激光共聚焦显微镜观察小鼠早期胚胎中蛋白激酶Cα的表达,哈尔滨医科大学学报 ,2007,41(3),通讯作者12、 蛋白激酶Cα在小鼠孤雌及四倍体胚胎早期发育过程的分布和可能作用,生理学报,2008,60(1),通讯作者13、 体外受精和孤雌活化过程中小鼠胚胎细胞骨架的动态变化,生理学报,2008,60(1),通讯作者14、 应用FRAP技术分析小鼠嵌合体和正常胚胎发育中细胞间隙连接介导通讯,激光生物学报,2008, 18(1),通讯作者15、 蛋白激酶C在卵母细胞成熟、受精和早期胚胎发育过程中的作用 , 生物医学工程学杂志 ,2008,25(3),通讯作者16、 PDGF-B 基因转染骨髓间充质干细胞的实验研究,黑龙江医药科学,2006,28(6),通讯作者17、 体细胞核重编程中表观遗传学的研究进展,生物化学与生物物理学进展,2008,35(5),通讯作者18、 应用激光扫描共聚焦显微镜研究卵母细胞和早期胚胎的细胞骨架,细胞生物学杂志,2008,30(3),通讯作者19、 体细胞程序重排为多潜能干细胞的研究进展,生命科学 ,2008(2),通讯作者20、 NuMA和γ-tubulin在核移植克隆胚胎中的动态变化和作用,解剖科学进展,2008, 14 (2),通讯作者21、 Developmental potential studies of hexaploid embryos produced by blastomeres fusion of diploid and t,Cell Biology International ,2008,32,第一 1、 留学归国科研启动金,组织源干细胞克隆小鼠研究 ,哈尔滨医科大学,30万元,2、 1151hz031 ,体细胞核移植胚胎干细胞向神经细胞定向诱导分化的研究,黑龙江省教育厅,5万元2009124、 LC07C17,体细胞核移植胚胎干细胞向神经细胞定向诱导分化的研究 ,黑龙江省科技厅,6万元 雷蕾,女,西北工业大学副教授,博士。1971年11月出生。 主要研究方向:工业标识主要研究内容:机械、激光、蚀刻、喷墨、XRF标识及其自动识读 1) Lei Lei, Weiping He and Wei Zhang. Distortion Correction of Data Matrix Symbol Directly Marked on Cylinder Surface,The 2nd International Conference on Artificial Intelligence and Computational , 2010:) Lei Lei, Weiping He and Wei Zhang. Loss information recovery of direct unique identification on reflective surface,The 3rd IEEE International conference on Computer Science and Information Technology,) Lei Lei, Weiping He and Wei Zhang. Encoding Information Identification on Direct Tool the 3rd International Conference on Management and Service Science, 2009:1-4 .4) Lei Lei, Weiping He, Wei Zhang. Encoding and Decoding Method of Cutting Tool Information Based on Data Matrix Symbol. IEEE the Third International Symposium on Intelligent Information Technology Application, ) 雷蕾,何卫平.助推产品质量生产管理的直接标识技术.全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会,) 雷蕾,何卫平.国防企业生产中的自动标识技术及应用.数字军工,2009,24(6): ) 雷蕾,何卫平,张维.刀具自动标识中数据矩阵码的编码技术研究.计算机应用研究,2008, 25(5):1453-1454,) 雷蕾,何卫平,张维.机械制造业在制品及其制造资源的自动识别技术研究综述.制造业自动化,2007,29(5):1-4. 1) 制造企业设备全生命周期管理系统:2007年陕西省科学技术三等奖。2) 航空企业设备全生命周期管理系统:2006年陕西省信息产业厅科技成果一等奖。
多能干细胞(Stem Cells)是一类具有自我更新、自我复制能力的多潜能细胞。在一定条件下,它可以分化成多种APSC多能细胞,多能干细胞(Ps)具有分化出多种细胞组织的潜能,但失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制。
多能干细胞(Pluripotent stem cell,Ps)是当前干细胞研究的热点和焦点。它可以分化成体内所有的细胞,进而形成身体的所有组织和器官。因此,多能干细胞的研究不仅具有重要的理论意义,而且在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。但是过去认为多能干细胞只能从人胚胎中获得。[1]
多能干细胞(pluripotent stem cell),具有分化出多种细胞组织的潜能,但失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制。骨髓多能造血干细胞是典型的例子,它可分化出至少十二种血细胞,但不能分化出造血系统以外的其它细胞。 2009年6月3日中国科学家肖磊领导的科研小组首次从猪的体细胞中培育出多能干细胞,这也是世界上首次提取出家养有蹄类动物的多能干细胞。
2007年,美国和日本科学家发现,应用人和鼠的正常皮肤细胞,导入KLF4、OCT4、SOX2和C-MYC四种基因,即可由正常体细胞转化成多能干细胞。这种基因诱导而产生的多能干细胞称为诱导多能干细胞(iPs)。除了皮肤细胞,像其他APSC多能细胞实验室等其他体细胞也可以产生iPs。应用iPs已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织。但是,过去诱导多能干细胞必须应用逆转录病毒载体才能进行基因组整合。由于基因组整合的随机性,可发生突变,甚至可以引起癌症和遗传疾病。哈佛干细胞研究中心和麻省医院肿瘤中心的科学家,成功应用无害基因组整合病毒载体(重组腺病毒载体),进行以上四种基因转移,成功地将成纤维细胞和肝细胞分化成多能干细胞,成为Adeno-iPs,将干细胞的实际应用又大大向前推进了一步。多能干细胞研究和应用将会成为21世纪最伟大的医学生物学成就之一。
具有发育成多个胚层细胞的能力。
实际上,真正意义上的哺乳动物全能干细胞只有受精卵和卵裂早期细胞。它们不仅可以分化产生三胚层中各类型细胞,还能发育成胎盘组织,最终产生子代个体。多能干细胞通常在一定条件下,能分化产生3个胚层中各种类型细胞并形成器官的一类细胞。小鼠的胚胎干细胞在体内和体外都可以分化产生3个胚层的各种细胞类型,当移植到发育的胚囊中后,还可以发育成新生的个体。因此有人认为,胚胎干细胞也是一种全能的干细胞。但如果将其植入到子宫中,由于不能分化成胚外组织,所以无法发育成正常个体。
来源
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多能干细胞的简单获得人类多能性干细胞系的建立有两个来源,其方法与以往在动物模型中建立的方法相同。
多能干细胞的简单获得
(1) 在Dr. Thomson进行的工作中,他从人类胚胎的囊胚期内细胞群中直接分离多能干细胞。Dr. Thomson从IVF(体外受精)临床实验室得到胚胎,这些胚胎是不育症临床治疗不需要的,用于繁殖,而非研究目的。从捐献者夫妇处获得知情同意书后,Dr. Thomson分离了内细胞群,将这些细胞进行培养,产生一个多能性干细胞系。
(2) 与此相反,Dr. Gearheart从终止妊娠的胎儿组织中分离出多能性干细胞。捐献者自行决定了终止妊娠,从他们那儿获得了知情同意书后,Dr. Gearheart从原本要发育成睾丸或卵巢的胎儿部位取得细胞。尽管Dr. Thomson 实验室和Dr. Gearheart实验室使用的细胞系来源不同,但发育成熟的细胞看起来非常相似。
体细胞核转移(SCNT)是得到多能性干细胞的另一种途径。在SCNT的动物研究中,研究者将一个正常的动物卵细胞去除细胞核(含染色体的细胞结构)。存留在卵细胞内的物质含营养成分和对胚胎发育非常重要的能量物质。而后,在非常精细调控的实验室条件下,将单个体细胞——除卵细胞或精子细胞之外的任一种细胞——与除去核卵细胞放在一起,使两者相融合。融合细胞以及其子细胞具有发育成一个完整个体的潜能,因此是全能性的。正如图I所示,这些全能性细胞不久将形成胚囊,从理论上来说,可利用胚囊的内细胞群来建立多能性干细胞系。实际上,任何一种可生成人类胚囊细胞的方法都有可能成为人体多能性干细胞的来源。
中国研究
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肖磊是中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所科研人员。他和吴昭、陈霁君等同事成功运用可诱导(Tet-on/off系统)的慢病毒表达系统表达转录因子,从而把猪成体细胞成功地重编程到多能干细胞状态。经过进一步筛选、鉴定,最终获得符合多能干细胞标准的猪iPS细胞系(诱导多能干细胞系)。这些细胞系形态类似人类胚胎干细胞,具有跟人类胚胎干细胞类似的干细胞标记基因的表达,有很高的端粒酶活性,并具有正常的核型,而且在体外和体内都具有向内、中、外三个胚层分化的能力。
肖磊表示,这是世界首次培育出有蹄类动物的多能干细胞。在此之前,无论是通过生殖细胞还是体细胞,人们都没能从猪身上成功培育出多能干细胞。这一研究成果对人类和动物的健康具有广泛的意义。
人工培育猪干细胞的医学应用,还需要若干年时间才能投入临床使用。
这是全世界首次使用有蹄脚的动物即有蹄类动物的体细胞,而非精细胞或卵细胞实现了这一成果。该成果可以为建立人类遗传病模型、培育供人类器官移植的转基因动物,及养殖耐受猪流感等疾病的猪开辟道路。该研究成果发布于新创刊的《分子细胞生物学报》。
干细胞是一类具有无限的或者永生的自我更新能力的细胞、能够产生至少一种类型的、高度分化的子代细胞。干细胞的干,译自英文stem,意为茎干、干、起源。虽然在形态学和分子生物学水平上干细胞的结构意义能帮助定义干细胞,但是干细胞的定义仍必须是建立在功能性的基础上的。
干细胞 :
从功能上讲,干细胞是具有多向分化潜能、自我更新能力的细胞,是处于细胞系起源顶端的最原始细胞,在体内能够分化产生某种特定组织类型的细胞。对于单细胞来讲,对这个定义进行严格限制是很重要的。尤其是在复杂的器官中,为了区别干细胞和其他各种类型的祖细胞,对其进行功能上的区分可能更精确和必要。因为干细胞和祖细胞的定义是由其是否具有自我更新能力所决定的。干细胞一旦分化为祖细胞后就失去了自我更新的能力,出现对称性的有丝分裂,祖细胞的数量只有通过干细胞的增殖分化来补充,但是祖细胞仍然保持高度的增殖能力,就造血干祖细胞而言,各系造血过程中细胞的大量扩增主要依靠造血祖细胞的增殖。
细胞工程论文
细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说,它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图,进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。下面是我为大家整理的细胞工程论文,欢迎阅读。
【摘要】 目的制作去细胞肌肉组织工程支架,并检测其与人羊膜上皮细胞的生物相容性。方法 采用TNT和十二烷基磺酸钠结合的化学萃取方法制作去细胞肌肉组织工程支架,冰冻切片观察其结构。将人羊膜上皮细胞种入支架培养7 d后,用免疫组化检测羊膜上皮细胞的增殖活性、NT3及BDNF的表达,扫描电子显微镜观察其超微结构。结果 支架中细胞去除完全,其主要结构为平行排列的管状结构。细胞外基质的主要成分弹性纤维和胶原纤维保持完好。羊膜上皮细胞在支架里有增殖活性,并呈现NT3、BDNF免疫反应阳性。扫描电镜显示,羊膜上皮细胞在支架中分布均匀,生长良好。结论 成功的制作了去细胞肌肉组织工程支架,其与人羊膜上皮细胞有良好的相容性。
【关键词】 去细胞肌肉;人羊膜上皮细胞;生物相容性
近年来组织工程研究的重要进展之一就是采用自体或异体移植物制作天然生物降解材料的组织工程支架。其中去细胞移植物与机体有良好的生物相容性。去细胞肌肉支架可作为生物工程支架支持神经细胞轴突再生。Mligiliche等〔1〕把去细胞肌肉移植入大鼠坐骨神经缺损处,4 w后发现有大量神经轴突长入去细胞肌肉支架中。由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限,去细胞肌肉支架要发挥更大的作用往往需要向支架中植入种子细胞〔2,3〕。研究表明羊膜上皮细胞可分泌多种神经因子〔4,5〕,促进神经元轴突的生长,是一种良好的治疗神经系统疾病的种子细胞。本研究利用化学去细胞的方法制成去细胞肌肉支架,并把羊膜上皮细胞种入去细胞肌肉支架内,探究两者的相容性,为开展组织工程治疗神经系统方面的疾病提供新的途径。
1 材料与方法
材料
实验动物 Wistar 大鼠由吉林大学白求恩医学院实验动物中心提供。
试剂 IMDM培养基及小牛血清由Hyclone 公司提供。5′溴尿嘧啶核苷(BrdU) 及BrdU 单克隆抗体购自Neomarker公司;神经营养素(NT)3,脑源性神经营养因子(BDNF)兔抗人多克隆抗体购自武汉博士德公司,SABC免疫组化试剂盒购自福州迈新生物公司。人羊膜上皮细胞株为本实验室保存。
方法
去细胞肌肉支架的制备 参考 Brown等〔6〕去细胞膀胱的制作方法制备去细胞肌肉支架,简述如下:取Wistar大鼠腹锯肌,放入蒸馏水中,在摇床中以37℃、50 r/min摇48 h后,转入3%的TritonX100溶液,摇床中37℃、50 r/min摇48 h。然后放入蒸馏水中,摇床37℃、50 r/min摇48 h。换成1% SDS溶液,摇床37℃,50 r/min摇48 h。PBS洗24 h。PBS中4℃保存备用。
支架形态结构的观察及成分鉴定 肉眼观察去细胞肌肉的形态。去细胞肌肉用4%多聚甲醛PBS固定1 h,5%蔗糖90 min,15%蔗糖90 min,30%蔗糖过夜以梯度脱水,OCT包埋,冷丙酮速冻,之后放入-70℃冰箱保存。恒冷箱切片机切片,HE 染色,观察其内部结构。此外对切片进行Van Gienson(VG)染色和 Weigert染色(VG+ET染色)检测支架的细胞外基质成分。
人羊膜上皮细胞的培养 人羊膜上皮细胞在DMEM培养液中(含10%胎牛血清,100 U/ml青霉素,100 mg/ml链霉素,200 μg/ml的谷氨酰胺),37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养,隔天换液,待单层培养细胞生长至80%汇合后,传代培养。
人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架相容性的鉴定
取生长良好的人羊膜上皮细胞,80%细胞接近融合,弃去培养液,胰蛋白酶消化,当胞体回缩,细胞间隙变宽时,用血清终止消化,反复轻吹瓶壁细胞,制成单细胞悬液于离心管中,1 000 r/min,离心3 min。用DMEM重悬细胞。用1 ml注射器吸入细胞悬液,以2×106/ml 密度注入去细胞肌肉支架中分装至24孔板中,在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养,隔天换液,培养1 w。掺入Brdu(终浓度为10 mg/L),继续培养1 d后,恒冷箱切片机切片(方法同前)。切片经PBS 洗后,3% H2O2灭活内源性过氧化物酶10 min,血清封闭20 min;一抗用BrdU(1∶1 000稀释)单克隆抗体,BDNF和NT3多克隆抗体(1∶100稀释)4℃孵育过夜,PBS 洗后,二抗37℃孵育30 min,PBS 洗后,SABC37℃孵育30 min,DAB显色。光镜下观察。
扫描电子显微镜鉴定羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架上的生长情况 取生长良好的人羊膜上皮细胞,80%细胞接近融合时,用上述方法消化下来后,把羊膜上皮细胞种植到去细胞肌肉支架中,放在24孔板中,在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养7 d后,用2%戊二醛固定后,梯度乙醇脱水,CO2临界点干燥,镀膜,采用扫描电子显微镜观察并拍照。
2 结 果
支架的组织结构与成分 去细胞肌肉外观呈乳白色,半透明,质地柔软。从大体上看,肌肉去细胞前后整体大小与形状无显著变化。支架纵切面的HE染色观察可见骨骼肌细胞成分消失,而纤维网架结构保持完整,支架内主要为平行管道。VG+ET染色证明支架成分主要为胶原纤维和弹力纤维等细胞外基质成分,胶原纤维为红色波浪状结构,弹性纤维为蓝色丝状结构,见图1。
羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架的兼容性 见图2,HE染色显示人羊膜上皮细胞在支架中生长良好,分布均匀(图
图1 去细胞肌肉支架大体与组织切片染色
图2 去细胞肌肉支架的病理图片2A)。免疫组化染色显示,BrdU阳性细胞数目多,提示支架中的人羊膜上皮细胞有增殖能力(图2B)。抗NT3和BDNF染色显示,支架中的人羊膜上皮细胞含有NT3、BDNF阳性颗粒,呈棕褐色分布在细胞质中(图2C,2D)。JSM5600LV扫描电子显微镜显示,在支架内部分布有大量细胞,细胞在支架中分布比较均匀,生长状态良好(图2E)。
3 讨 论
理想的支架材料应与细胞外基质类似,与活体细胞有良好的生物相容性〔7,8〕。去细胞肌肉作为治疗神经损伤的生物工程支架材料有如下优势:(1)去细胞肌肉的细胞外基质成分对组织细胞的'迁移、黏附、生长代谢都有重要作用,研究表明再生的轴突可以很好的黏附在去细胞肌肉支架上〔9〕。(2)去细胞肌肉的排列结构与神经膜管类似,仅在直径上略大于神经膜管〔10〕,它们提供了轴突可生长穿过的足够空间〔9〕,该结构对于诱导神经轴突再生是十分重要的。 Fansa等比较了接种施万细胞的不同去细胞生物材料(肌肉,静脉,神经外膜)桥接缺损的外周神经的结果,发现缺乏神经膜管样结构的去细胞肌肉支架(静脉和神经外膜支架)中的再生轴突是无序和排列混乱的,而有神经膜管样结构的去细胞肌肉支架中的再生轴突是有序排列的〔11〕。这种轴突再生的有序性对神经损伤的轴突再生同样也是十分重要的。(3)去细胞肌肉引起的免疫排斥反应较小〔9,12〕。这些优势都说明去细胞肌肉可作为治疗神经损伤的理想的材料。本研究采用的制作去细胞肌肉的方法主要用来减少异种移植材料的免疫排斥反应。该方法能有效的去除脂膜和膜相关抗原以及可溶性蛋白,并能有效的保留细胞外基质成分的原始空间结构。肌细胞正常呈平行分布,其细胞外基质成分也是平行分布的,从支架纵切面的结果看支架的纤维成分也是平行排布的,VG+ET染色结果显示细胞外基质的主要成分胶原纤维和弹性纤维保持完好。这些结果进一步证实此方法可成功制备去细胞肌肉支架。
由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限〔13〕,去细胞肌肉的生物相容性也有待验证。本研究用人羊膜上皮细胞作为种子细胞种入去细胞肌肉支架以探讨其相容性。研究表明,羊膜上皮细胞中含有多种生物活性因子,包括黏蛋白、转移生长因子、前列腺素E、表皮生长因子样物质,IL1,IL8 等因子,另外,还可分泌BDNF和NT3等重要的神经营养因子〔4〕。其中层黏蛋白、BDNF和NT3等生物活性因子对神经损伤的治疗具有十分重要的作用。羊膜上皮细胞可作为一种较理想的种子细胞,与去细胞肌肉支架结合可能成为治疗神经系统疾病的一个理想的组织工程材料。本实验观察到人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中分布均匀,抗BrdU、BDNF及NT3免疫组化显示去细胞肌肉支架中羊膜上皮细胞有良好的增殖能力,并能表达BDNF和NT3,说明羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中保持了良好的生物学活性。以上结果一方面证明了本研究制作的去细胞肌肉支架有良好的生物相容性,另一方面为应用羊膜上皮细胞和去细胞肌肉支架结合治疗神经系统疾病提供了理论和实验基础。
总之 ,本研究成功制备了去细胞肌肉支架,并证实人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中能分泌重要的神经营养因子,人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体为神经缺损再生提供了基底膜、神经营养因子等种种有利因素,构成了良好的神经再生微环境,有利于使神经缺损得到较好地修复,为进一步研究羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体治疗神经损伤奠定了一定的实验基础。
【参考文献】
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13 李培建,李兵仓,胥少汀.肌基膜管移植修复脊髓缺损的实验研究〔J〕.中华创伤杂志,2001;17(9):5258.
细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!
细胞因子的生物学活性
关键字: 细胞因子
细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。
一、免疫细胞的调节剂
免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)
二、免疫效应分子
在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。
三、造血细胞刺激剂
从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。
四、炎症反应的促进剂
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。
五、其它
许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。
细胞衰老的分子生物学机制
摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。
关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究
细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。
细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。
衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。
1 细胞衰老的特征
科学研究表明,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。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。
衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。
2 分子水平的变化
①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,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;②mRNA和tRNA含量降低;③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;④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;⑤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。
3 细胞衰老原因
迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。
差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。
自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。
英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。
生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。
遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。
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