マインドマップギャラリー 細胞生物学 - 細胞の老化と死のマインドマップ
これは、細胞生物学 - 細胞の老化と死に関するマインドマップです。時間が経つにつれて、細胞の増殖能力と生理的機能は徐々に低下し、不可逆的な成長の停滞につながり、最終的には死に至ります。
2024-01-19 01:19:48 に編集されました第16章 細胞の老化と細胞死
1. 細胞の老化
時間の経過とともに、細胞の増殖能力や生理機能は徐々に低下し、不可逆的な成長停滞に陥り、最終的には死に至ります。
1. 細胞老化理論
①遺伝子決定理論
乳児および幼児の早老症、常染色体劣性遺伝、核膜タンパク質をコードする遺伝子の変異
成人の早期老化では、DNA が正常に修復できません。
アンチエイジング遺伝子、長寿遺伝子とも呼ばれる
②フリーラジカル理論:活性酸素が細胞の損傷や老化を引き起こす
③テロメア理論:細胞分裂に伴ってテロメアが短縮し続けることが老化の主な原因であると考えられています。
④細胞の代謝老廃物の蓄積は細胞の老化を引き起こす可能性がある
⑤遺伝子の転写や翻訳のエラーは細胞の老化を引き起こす
2.細胞老化の特徴
① 細胞の老化と体の老化は両方とも異なり、関連しています: 単細胞生物: 細胞の老化は体の老化と死と同じです
②体内の細胞の種類によって寿命が異なる
寿命が近づく: N細胞、脂肪細胞、筋肉細胞
遅い再生: 肝細胞、胃壁細胞
迅速な更新: 皮膚表皮細胞、赤血球、白血球
③in vitro培養条件下での細胞の寿命:ヘイフリック限界
3. 細胞老化の症状
① 形態変化:細胞膜、細胞質、ミトコンドリア、ゴルジ体、封入体、核、核膜、クロマチン、ニッスル小体
②生体高分子の代謝変化
DNA: 複製と転写が阻害される
RNA: mRNA および TRNA レベルが減少します。
タンパク質:含有量の減少
酵素分子:活性中心が酸化される
脂質:不飽和脂肪酸が酸化され、膜の流動性が低下します。
4. 老化のメカニズム
G1-S 期は重要な制限制御点であり、増殖細胞が外部から増殖および阻害の情報を受け取ることができる唯一の制御点です。
① 細胞の複製老化の調節:テロメア末端の短縮によって引き起こされる DNA 損傷は p53 を活性化し、p21 の伝達と翻訳を促進し、サイクリン - Cdk2 複合体を阻害し、G1 期から S 期への移行を阻害します。
② 酸化ストレス誘発テロメア非依存性細胞老化、ERK、MAPK 経路、P16 は Rb リン酸化を阻害する
5. 細胞の老化と病気
早老症
2. 細胞死
1. 細胞はどのように死ぬのか
アポトーシス: アポトーシスとは、特定のシグナルの誘導下で細胞内死カスケードが引き起こされることによって引き起こされる生理学的または病理学的な活動的な死のプロセスを指します。
細胞壊死:細胞壊死とは、外来病原性因子の作用下での細胞生命活動の強制終了によって引き起こされる病理学的かつ受動的な死のプロセスを指します。
細胞炎症性壊死としても知られる細胞ピロトーシスは、細胞膜が破裂するまで細胞が継続的に増殖することで現れ、その結果、細胞内容物の放出が起こり、それによって強い炎症反応が活性化されます。これはプログラムされた細胞壊死、および細胞ピロトーシスの一種です。より頻繁に発生します。
2. 細胞アポトーシスの形態変化
① 核の変化:核DNA断片はヌクレオソーム接合部でヌクレオソーム断片に、ヘテロクロマチンは核膜下や核中心部で解離してクロマチンブロックに凝縮する。
② 細胞質の変化:顕著な濃度が発生し、細胞小器官が変化し、細胞骨格が緻密で無秩序になります。
③細胞膜の変化:特殊な構造は消失しますが、細胞膜はそのまま残り、選択的透過性を持ちます。
④アポトーシス体の形成
(a) 発芽と脱落のメカニズム: 細胞質、細胞小器官、核断片を含むさまざまなサイズの膜封入体とアポトーシス体の形成
(b) 分節化機構: ER は異なるサイズのコンパートメントに分割され、細胞膜の端近くのコンパートメント膜が細胞膜と融合して剥がれ落ち、アポトーシス体を形成します。
(c) オートファゴソーム形成機構:ミトコンドリア小胞体などの細胞小器官やその他の細胞質構成要素は小胞体膜に包まれてオートファゴソームを形成し、アポトーシスC膜と融合して細胞外に排出されてアポトーシス小体を形成します。
3. アポトーシスの生化学的特徴
① DNA 断片化: 内在性エンドヌクレアーゼが活性化され、DNA のはしご状の細片が形成されます。これはアポトーシスの最も典型的な生化学的特徴の 1 つとして知られています。
②細胞のアポトーシスにはさまざまなプロテアーゼが関与しています。
③細胞質カルシウムイオンとpH変化:カルシウムイオンは増加し続ける
④ ミトコンドリア: 呼吸鎖が損傷し、ROS が放出され、浸透圧遷移孔の透過性が増加します。
⑤ RNAタンパク質合成の増加
4. 細胞のアポトーシスに影響を与える要因
①発生要因
(a) 生理的誘導因子:腫瘍壊死因子とそのFasリガンド、カルシウムイオン、糖質コルチコイド
(b) 損傷関連要因
(c) 治療関連因子:放射線療法と化学療法
(d) 特定の細胞毒性物質
②阻害因子
(a) 生理学的阻害因子: bcl-2 癌原遺伝子、変異型 p53
(b) ウイルス遺伝子は感染と複製を促進します。
(c) その他
5. アポトーシスの分子機構
阻害: p53、ICE、FAS/FASL 遺伝子ファミリー
促進または阻害: Ced、Bcl-2、c-myc 遺伝子ファミリー
6. アポトーシスの検出
①形態検出
②生化学的特性検出:ゲル電気泳動
③フローサイトメーター:光散乱特性の変化
7. アポトーシスと病気
低アポトーシス
腫瘍、全身性エリテマトーデス
過剰なアポトーシス
神経変性疾患、エイズ疾患、心血管疾患
8. アノイキス:これはプログラムされた細胞死の別の形態であり、細胞と細胞外マトリックスおよび他の細胞との間の接触の喪失によって誘発されます。
重要性: 剥離した細胞が他の不適切な場所に植えられ、増殖するのを防ぎます。腫瘍細胞、特に遠隔転移しやすい一部の悪性腫瘍細胞は、アノイキスに対して非常に強い耐性を持っています。
3. オートファジー
細胞質内の高分子と膜小胞内の細胞小器官が大規模に分解される生物学的プロセス
1. 分類:マイクロオートファジー、マクロオートファジー(大部分)、分子シャペロン媒介オートファジー(小胞を必要としない)
2. 発生過程:基質によるオートファジー前駆体の形成、オートファゴソームの形成、オートファゴソームとリソソームの融合、オートファゴソーム内容物の分解
3. オートファジーの制御: III 型 PI3K、mTOR シグナル伝達経路、腫瘍抑制因子 PTEN、p53