3.1 细胞的发现

　　细胞并没有统一的 定义，近年来比较普遍的提法是：细胞是生物体结构和功能的基本单位。已知除病毒 之外的所有 生物 均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体 现。一般来说，细菌 等绝大部分 微生物 以及原生动物 由一个细胞组成，即单细胞生物；高等植物 与高等动物 则是多细胞 生物。细胞可分为两类： 原核细胞 、 真核细胞 。但也有人提出应分为三类，即把原属于原核细胞的古核细胞独立 出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学 。世界上现存最大的细胞为鸵鸟 的卵子。

　　发现细胞的人——罗伯特·虎克 人类在很长的时期内，都是依靠肉眼来观察世界上形形色色的事物的。但是，人眼能够看到的物体，极限只有0.1 mm。公元1世纪时，罗马学者曾谈到装有水的水晶器皿可以放大字母。16世纪中期，瑞士的一位博物学家用放大镜描述了蜗牛壳和原生动物。1610年，伽利略(G.Galilei，1564—1642)根据望远镜倒视时有放大物体的特点，制成了一台显微镜，并对昆虫进行了观察。以后，自制显微镜的人日益增多，英国物理学家罗伯特·虎克(Robter Hooke，1635—1703)就是其中的一个。

　　1665年，虎克从一小块清洁的软木上切下光滑的薄片。当他把它放到显微镜下观察时，似乎看到了一些小的空洞，但并不十分清楚。虎克切下的极薄的切片是白色的，他便把它的下面衬上一片黑色的木板，再用一个凸镜投光其上，于是他清楚地看到了薄片全部是多孔多洞的，像一个个蜂窝。虎克当时研究软木的目的，是为了阐明软木轻而具有弹性和疏水性等特点，结果却发现了很多的小孔或小室。虎克首先把这些小孔叫做细胞。细胞这个名词一直沿用至今。

　　1677～1678年，荷兰的显微镜学家雷文虎克(A.van Leeuwenhoek，1632—1723)，用自制的显微镜发现浸泡胡椒的水中有许多小动物。与雷文虎克同时期从事显微镜观察研究的，还有意大利和英国科学家。他们分别对植物细胞、原生动物、细菌、红细胞等进行了观察和描述。作为早期的显微镜学家，虎克和他们记录下许多重要的观察结果，第一次在一个新的水平上揭示出一个令人难以置信的、十分复杂的生物界。

　　细胞学说的建立 在罗伯特·虎克用自制的显微镜观察了软木的薄片以后，在很长的一段时间里，人们都误认为细胞壁是细胞的主要部分。1671年，英国和意大利的科学家同时发现了活细胞的内部充满了黏稠的物质，他们把这种黏稠的物质叫做“黏质”，但不知道这就是细胞的主要组成部分。1831年，英国科学家发现活的植物细胞内有一个由特别稠密的物质构成的结构，他把这个结构叫做细胞核，并认为细胞核是细胞的一个组成部分。这时候，细胞质和细胞核虽然都已发现，但是，人们仍然不知道它们的重要性，还是过高地估计细胞壁的作用。直到1838年，德国科学家才指出细胞壁是细胞质和细胞核活动的产物，而不是细胞的主要组成部分。

　　1838～1839年，德国植物学家施莱登(M.J.Scheiden，1804—1881)和解剖学家、生理学家施旺(T.Schwann，1810—1882)，通过各自的研究工作，指出细胞是动植物的基本结构和生命单位，从而建立了细胞学说。这是自1665年罗伯特·虎克发现细胞以来，人们对细胞进行的第一次理论性概括。细胞学说阐明了植物界和动物界在生命本质上的统一性，成为人们认识生物界的一次重大飞跃。

　　3.2 细胞的形状和大小

　　细胞的形状多种多样，有球体、多面体、纺锤体和柱状体等。由于细胞内在的结构和自身表面张力，以及外部的机械压力，各种细胞总是保持自己的一定形状。细胞的形状和功能之间有密切关系。例如，神经细胞会伸展几米，这是因为伸长的神经细胞有利于传导外界的刺激信息。高大的树木为什么能郁郁葱葱，这是因为植物内的导管、筛管细胞是管状的，有利于水分和营养的运输。细胞的形态多种多样，以适应不同的功能。例如，植物的纤维细胞起支持作用，呈长梭形，动物的神经细胞细长且有很多是分支或突起便于接受和传导刺激等。细胞的形状,也是多样的,有球状、多面体、纺锤体和柱状体等.

　　红细胞为红色无核的双凹(或单凹)圆盘形细胞,平均直径约8μm.

　　白细胞分 中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞.1.中性粒细胞 呈球形,核的形态多样,有的呈腊肠状,称杆状核；有的呈分叶状,叶间有细丝相连,称分叶核.2．嗜酸性粒细胞呈球形,核常为2叶,胞质内充满粗大、均匀、略带折光性的嗜酸性颗粒,染成桔红色.3．嗜碱性粒细胞呈球形,胞核分叶或呈S形或不规则形,着色较浅.胞质内含有嗜碱性颗粒,大小不等,分布不均,染成蓝紫色,可覆盖在核上.4．单核细胞它是白细胞中体积最大的细胞.呈圆形或椭圆形.胞核形态多样,呈卵圆形、肾形、马蹄形或不规则形等.核常偏位,染色质颗粒细而松散,故着色较浅.胞质较多,呈弱嗜碱性,含有许多细小的嗜天青颗粒,使胞质染成深浅不匀的灰蓝色5．淋巴细胞为圆形或椭圆形,大小不等.直径6～8μm的为小淋巴细胞,12μm的为中淋巴细胞,13～20μm的为大淋巴细胞.小淋巴细胞数量最多,细胞核圆形,一侧常有小凹陷,染色质致密呈块状,着色深,核占细胞的大部,胞质很少,在核周成一窄缘,嗜碱性,染成蔚蓝色,含少量嗜天青颗粒.中淋巴细胞和大淋巴细胞的核椭圆形,染色质较疏松,故着色较浅,胞质较多,胞质内也可见少量嗜天青颗粒.

　　上皮细胞层类似不规则的多边形,

　　植物细胞的形状是多样的,有球状体、多面体、纺锤形和柱状体等。

　　原核细胞直径平均： 1～10μm；

　　真核细胞直径平均： 3～30μm；

　　某些不同来源的细胞大小变化很大：

　　人卵细胞：直径0.1mm；鸵鸟卵细胞：直径5cm;

　　同类型细胞的体积一般是相近的，不依生物个体的大小而增大或缩小；

　　器官的大小主要决定于细胞的数量，与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种现象被称为“细胞体积的守恒定律”。

　　细胞一般很小，用显微镜才能观察到。例如，人的一滴血中有500万个红细胞，一只眼的瞳孔中有1.25亿个感光细胞。细胞靠表面接受外界的信息，并和外界进行物质交换。细胞体积小，则单位体积的表面积相对较大，有利于细胞的生命活动。不同种类的细胞间大小差距悬殊。现已知最小的细胞是支原体，直径仅约0.1μm，要用电镜才能看到。最大的细胞，如鸵鸟的蛋黄，细胞直径可达70mm，长颈鹿的神经细胞可长达3m以上。这些特殊细胞单位体积的表面积也很大，因此卵黄细胞的原生质只有极薄的一层，内部是非生命的贮存物质，而神经细胞则极细长。

　　3.3 细胞的结构

　　细胞壁：

　　分类在细菌、真菌、植物的生物，其组成的细胞都具有细胞壁（Cell Wall），而原生生物则有一部分的生物体具有此构造，但是动物没有。

　　植物细胞壁主要成分是纤维素，经过有系统的编织形成网状的外壁。可分为中胶层、初生细胞壁、次生细胞壁。中胶层是植物细胞刚分裂完成的子细胞之间，最先形成的间隔，主要成份是果胶质（一种多糖类），随后在中胶层两侧形成初生细胞壁，初生细胞壁主要由果胶质、木质素和少量的蛋白质构成。次生细胞壁主要由纤维素组成的纤维排列而成，如同一条一条的线以接近直角的方式排列，再以木质素等多糖类黏接。

　　真菌细胞壁则是由几丁质、纤维素等多糖类组成，其中几丁质是含有碳水化合物和氨，性柔软，有弹性，与钙盐混杂则硬化，形成节肢动物的外骨骼。几丁质不溶于水、酒精、弱酸和弱碱等液体，有保护功能。

　　细菌细胞壁组成以肽聚糖为主。

　　细胞膜：

　　细胞壁的内侧紧贴着一层极薄的膜，叫做细胞膜（Cell Membrane）。这层由蛋白质分子和磷脂双分子层组成的薄膜，水和氧气等小分子物质能够自由通过，而某些离子和大分子物质则不能自由通过。因此，它除了起着保护细胞内部的作用以外，还具有控制物质进出细胞的作用：既不让有用物质任意地渗出细胞，也不让有害物质轻易地进入细胞。此外，它能进行细胞间的信息交流。

　　细胞膜在光学显微镜下不易分辨。用电子显微镜观察，可以知道细胞膜主要由蛋白质分子和脂类分子构成。在细胞膜的中间，是磷脂双分子层，这是细胞膜的基本骨架。在磷脂双分子层的外侧和内侧，有许多球形的蛋白质分子，它们以不同深度镶嵌在磷脂分子层中，或者覆盖在磷脂分子层的表面。这些磷脂分子和蛋白质分子大都是可以流动的，可以说，细胞膜具有一定的流动性。细胞膜的这种结构特点，对于它完成各种生理功能是非常重要的。[4]

　　物质跨膜运输的方式分为被动运输和主动运输两种。

　　（1）

　　被动运输，是顺着膜两侧浓度梯度扩散，即由高浓度向低浓度。分为自由扩散和协助扩散。

　　①自由扩散：物质通过简单的扩散作用进入细胞。细胞膜两侧的浓度差以及扩散的物质的性质（如根据相似相溶原理，脂溶性物质更容易进出细胞）对自由扩散的速率有影响，常见的能进行自由扩散的物质有氧气、二氧化碳、甘油、乙醇、苯、尿素、胆固醇、水、氨等。

　　②协助扩散：进出细胞的物质借助载体蛋白扩散。细胞膜两侧的浓度差以及载体的种类和数目对协助扩散的速率有影响。红细胞吸收葡萄糖是依靠协助扩散。

　　（2）主动运输：物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。主动运输保证了活细胞能够按照生命活动的需要，主动选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。各种离子由低浓度到高浓度过膜都是依靠主动运输。

　　能进行跨膜运输的都是离子和小分子，当大分子进出细胞时，包裹大分子物质的囊泡从细胞膜上分离或者与细胞膜融合（胞吞和胞吐），大分子不需跨膜便可进出细胞。 [5]

　　细胞质：

　　细胞膜包着的黏稠透明的物质，叫做细胞质（Cytoplasm）。在细胞质中还可看到一些带折光性的颗粒，这些颗粒多数具有一定的结构和功能，类似生物体的各种器官，因此叫做细胞器。例如，在绿色植物的叶肉细胞中，能看到许多绿色的颗粒，这就是一种细胞器，叫做叶绿体。绿色植物的光合作用就是在叶绿体中进行的。在细胞质中，往往还能看到一个或几个液泡，其中充满着液体，叫做细胞液。在成熟的植物细胞中，液泡合并为一个中央大液泡，其体积占去整个细胞的大半。细胞质被挤压为一层。细胞膜以及液泡膜和两层膜之间的细胞质称为原生质层。

　　植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。当细胞液浓度小于外界浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层与细胞壁分离，也就是发生了质壁分离。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，外界溶液中的水分透过原生质层进入细胞液中使原生质层复原，逐渐发生质壁分离的复原。

　　细胞质不是凝固静止的，而是缓缓地运动着的。在只具有一个中央液泡的细胞内，细胞质往往围绕液泡循环流动，这样便促进了细胞内物质的转运，也加强了细胞器之间的相互联系。细胞质运动是一种消耗能量的生命现象。细胞的生命活动越旺盛，细胞质流动越快，反之，则越慢。细胞死亡后，其细胞质的流动也就停止了。

　　细胞骨架是指真核细胞中蛋白纤维的网络结构，由位于细胞质中的微丝、微管和中间纤维构成。微丝确定细胞表面特征，使细胞能够运动和收缩。微管确定膜性细胞器的位置和作为膜泡运输的轨道。中间纤维使细胞具有张力和抗剪切力。

　　细胞骨架不仅在维持细胞形态、承受外力、保持细胞内部结构有序性方面起重要作用，而且还参与许多重要的生命活动，如：在细胞分裂中细胞骨架牵引染色体分离；在细胞物质运输中，各类小泡和细胞器可沿着细胞骨架定向运转。

　　细胞骨架在20世纪60年代后期才被发现。主要因为早期电镜制样采用低温（0-4℃）固定，而细胞骨架会在低温下解聚。直到采用戊二醛常温固定，人们才逐渐认识到细胞骨架的客观存在。

　　细胞器：

　　细胞中还有一些细胞器，它们具有不同的结构，执行着不同的功能，共同完成细胞的生命活动。这些细胞器的结构需用电子显微镜观察。在电镜下观察到的细胞结构称为亚显微结构。

　　①线粒体

　　线粒体（Mitochondria/Mitochonrion）线粒体是一些线状、小杆状或颗粒状的结构，在活细胞中可用詹纳斯绿（Janus green）染成蓝绿色。在电子显微镜下观察，线粒体表面是由双层膜构成的。内膜向内形成一些隔，称为线粒体嵴（Cristae）。在线粒体内有丰富的酶系统。线粒体是细胞呼吸的中心，它是生物有机体借氧化作用产生能量的一个主要机构，它能将营养物质（如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等）氧化产生能量，储存在ATP（三磷酸腺苷）的高能磷酸键上，供给细胞其他生理活动的需要，因此有人说线粒体是细胞的“动力工厂”。

　　②叶绿体

　　紫色洋葱鳞片叶

　　紫色洋葱鳞片叶

　　叶绿体（Chloroplasts）是绿色植物细胞中重要的细胞器，其主要功能是进行光合作用。叶绿体由双层膜、基粒（类囊体）和基质三部分构成。类囊体是一种扁平的小囊状结构，在类囊体薄膜上，有进行光合作用必需的色素和酶。许多类囊体叠合而成基粒。基粒之间充满着基质，其中含有与光合作用有关的酶。基质中还含有DNA。[7]

　　③内质网

　　内质网（Endoplasmic Reticulum）是细胞质中由膜构成的网状管道系统广泛的分布在细胞质基质内。它与细胞膜及核膜相通连，对细胞内蛋白质及脂质等物质的合成和运输起着重要作用。 内质网根据其表面有无附着核糖体可分为粗面内质网和滑面内质网。粗面内质网表面有附着核糖体，具有运输蛋白质的功能，滑面内质网内含许多酶，与糖脂类和固醇类激素的合成与分泌有关。

　　④高尔基复合体

　　高尔基复合体（Golgi Apparatus/Golgi Body）位于细胞核附近的网状囊泡，是细胞内的运输和加工系统。能将粗面内质网运输的蛋白质进行加工、浓缩和包装成分泌泡和溶酶体。

　　⑤核糖体

　　核糖体（Ribosomes）是椭球形的粒状小体，有些附着在内质网膜的外表面（供给膜上及膜外蛋白质），有些游离在细胞质基质中（供给膜内蛋白质，不经过高尔基体，直接在细胞质基质内的酶的作用下形成空间构形），是合成蛋白质的重要基地。

　　⑥中心体

　　中心体（Centrosome）存在于动物细胞和某些低等植物细胞中，因为它的位置靠近细胞核，所以叫中心体。每个中心体由两个互相垂直排列的中心粒及其周围的物质组成，动物细胞的中心体与有丝分裂有密切关系。中心粒（Centriole）这种细胞器的位置是固定的，具有极性的结构。在间期细胞中，经固定、染色后所显示的中心粒仅仅是1或2个小颗粒。而在电子显微镜下观察，中心粒是一个柱状体，长度约为0.3μm～0.5μm，直径约为0.15μm，它是由9组小管状的亚单位组成的，每个亚单位一般由3个微管构成。这些管的排列方向与柱状体的纵轴平行。

　　⑦液泡

　　液泡（Vacuole）是植物细胞中的泡状结构。成熟的植物细胞中的液泡很大，可占整个细胞体积的90%。液泡的表面有液泡膜。液泡内有细胞液，其中含有糖类、无机盐、色素和蛋白质等物质，可以达到很高的浓度。因此，它对细胞内的环境起着调节作用，可以使细胞保持一定的渗透压，保持膨胀的状态。动物细胞也同样有小液泡。

　　⑧溶酶体

　　囊状小体或小泡，内含多种水解酶，具有自溶和异溶作用。自溶作用是指溶酶体消化分解细胞内损坏和衰老的细胞器的过程，异溶作用是指消化和分解被细胞吞噬的病原微生物及其细胞碎片的过程。溶酶体是细胞内具有单层膜囊状结构的细胞器。其内含有很多种水解酶类，能够分解很多物质。

　　⑨微丝及微管

　　在细胞质内除上述结构外，还有微丝（Microfilament）和微管（Microtubule）等结构，它们的主要机能不只是对细胞起骨架支持作用，以维持细胞的形状，如在红血细胞微管成束平行排列于盘形细胞的周缘，又如上皮细胞微绒毛中的微丝；它们也参加细胞的运动，如有丝分裂的纺锤丝，以及纤毛、鞭毛的微管。此外，细胞质内还有各种内含物，如糖原、脂类、结晶、色素等。

　　细胞核：

　　细胞质里含有一个近似球形的细胞核（Nucleus），是由更加黏稠的物质构成的。细胞核通常位于细胞的中央，成熟的植物细胞的细胞核，往往被中央液泡推挤到细胞的边缘。细胞核中有一种物质，易被洋红、苏木精、甲基绿、龙胆紫溶液等碱性染料染成深色，叫做染色质（Chromatin）。生物体用于传种接代的物质即遗传物质，就在染色质上。当细胞进行有丝分裂时，染色质在分裂间期螺旋缠绕成染色体。

　　多数细胞只有一个细胞核，有些细胞含有两个或多个细胞核，如肌细胞、肝细胞等。细胞核可分为核膜、染色质、核液和核仁四部分。核膜与内质网相通连，染色质位于核膜与核仁之间。染色质主要由蛋白质和DNA组成。DNA是一种有机物大分子，又叫脱氧核糖核酸，是生物的遗传物质。在有丝分裂时，染色体复制，DNA也随之复制为两份，平均分配到两个子细胞中，使得后代细胞染色体数目恒定，从而保证了后代遗传特性的稳定。还有RNA，RNA是DNA在复制时形成的单链，它传递信息，控制合成蛋白质，其中有转移核糖核酸（tRNA）、信使核糖核酸（mRNA）和核糖体核糖核酸（rRNA）。　细胞核的机能是保存遗传物质，控制生化合成和细胞代谢，决定细胞或机体的性状表现，把遗传物质从细胞（或个体）一代一代传下去。但细胞核不是孤立的起作用，而是和细胞质相互作用、相互依存而表现出细胞统一的生命过程。细胞核控制细胞质；细胞质对细胞的分化、发育和遗传也有重要的作用。

　　3.4 细胞的功能

　　细胞作为代谢与功能的基本单位，执行并完成生命有机体的各种特定的功能。这些功能主要包括细胞的物质运输、能量转换、信号转导、细胞识别、细胞支持与运动和细胞消化与防御等。 本节是这一章的重点，细胞的功能是建立在细胞的结构基础上的，因此学习本节应联系细胞的结构特点来理解，根据细胞各结构的化学成分、分子结构及形态特征，进而掌握该结构的功能。同时细胞膜相结构之间又是相互联系的，虽然细胞各部分的功能各不相同，但彼此相互联系、协调统一，构成一个统一的整体。因此学习本节内容还应结合细胞的整体性来理解，首先掌握各细胞器的功能，进而扩展到整个细胞的功能，切勿死记硬背。 一、细胞膜的物质运输 细胞膜是细胞与环境进行物质交换的通透性屏障，它能有选择性地摄取和排出某些物质，保证有机体的生命活动能够正常进行。细胞膜的物质运输主要包括两种形式：一是小分子和离子的穿膜运输；另一种是大分子和颗粒物质的膜泡运输。 （一）穿膜运输 穿膜运输是小分子物质和离子穿过细胞膜的运输方式，细胞膜允许某些物质穿过的性质称为膜的通透性（permeability）。 1．被动运输（passive transport） 是指物质从浓度较高的一侧，通过膜运输到浓度较低的一侧，即顺浓度梯度的穿膜扩散，不消耗细胞代谢能的运输方式，称为被动运输。这种运输方式基本上是一种物理现象。包括简单扩散和协助扩散。 （1）简单扩散（simple diffusion） 不消耗细胞本身的代谢能量和不依靠专一的膜蛋白分子，物质从浓度较高的一侧直接穿过膜的脂质双层向浓度较低的一侧扩散的运输方式称为简单扩散。 特点：①不消耗代谢能；②不依靠膜转运蛋白。 通过的物质：脂溶性物质如苯、醇、甾类激素以及O2、CO2、N2等。 决定因素：浓度梯度（物质透过细胞膜的速度，是与它在细胞内外的浓度差有关，即浓度梯度越大，扩散速度越快。物质扩散所需要的能量，是来自高浓度溶液本身所包含的势能。） （2）协助扩散（couple diffusion） 一些非脂溶性或亲水性的物质不容易透过膜的脂质双层，需借助于膜上的运输蛋白（transport protein）的帮助，才能由高浓度一侧向低浓度一侧扩散，这种运输方式称为协助扩散。

　　特点：①不消耗代谢能；②需借助于膜上的转运蛋白的帮助。 参与协助扩散的膜转运蛋白包括两类：①载体蛋白（carrier protein），它们可以与特定分子结合，通过载体蛋白的构象发生改变来进行物质运输，载体与转运物分离后，又恢复原有构象；②通道蛋白（channel protein），它形成亲水性的通道，允许一定大小和一定电荷的离子通过。其转运具有高度选择性，多数情况下通道呈关闭状态，只有膜电位或化学信号刺激后，才开启通道。 类型：包括闸门通道扩散和帮助扩散。 ①闸门通道扩散 小分子物质顺浓度梯度经细胞膜上的特异离子通道扩散到细胞膜的另一侧的运输方式称为闸门通道扩散。 通过的物质：极性很强的水化离子Na+、K+、Ca2+ 等。 决定因素：特定的膜电位或化学信号刺激。 ②帮助扩散（易化扩散或促进扩散） 非脂溶性物质或亲水性物质难以透过膜的脂质双层，需借助膜上特殊蛋白质（载体或导体）的帮助，才能从膜的高浓度侧向低浓度侧转移。此运输方式称为帮助扩散。 通过的物质：葡萄糖、氨基酸、核苷酸和金属离子等。 决定因素：载体或导体的饱和状态（帮助扩散的速率，在一定限度内同物质的浓度差呈正比，当载体达到饱和状态时，就不再受溶质浓度的影响。而简单扩散的溶质扩散速度，总是与溶质浓度成比例）。 2．主动运输（active transport） 是指物质从浓度较低的一侧通过膜运输到浓度较高的一侧，即逆浓度梯度方向的运输方式，这种运输方式除了需要有载体外，还需要消耗细胞代谢能，称为主动运输。 特点：①要消耗代谢能；②需要有载体的帮助。 决定因素：细胞代谢状态（主动运输所需的能量来源于细胞的代谢过程）。 类型：根据主动运输过程所需能量的来源不同，主动运输包括由ATP直接提供能量（离子泵）和间接提供能量（协同运输）两种类型。 （1）离子泵 在正常生理条件下，人红细胞中K+的浓度高于血浆，Na+的浓度低于血浆，但K+ 仍由血浆进 入细胞内，而Na+则由细胞内透入血浆。这种逆浓度梯度的运输方式就是通过Na+-K+ 泵来完成的。Na+-K+泵实际上是细胞膜上的Na+-K+ -ATP酶，通过水解ATP供给能量来完成主动转运。每水解一 个ATP分子所释放的能量，可把血浆中2个K+泵入红细胞膜内，同时又将3个Na+ 泵出红细胞膜 外，因而形成和保持了Na+、K+ 在膜两侧的正常浓度差。 离子泵是人体最重要的物质转运形式，除Na+-K+泵外，目前了解较多的还有Ca2+泵、H+-K+ 泵等。 特点：由ATP直接提供能量 （2）协同运输 协同运输是一类靠间接提供能量完成的主动运输方式。物质跨膜运输需同时伴随有Na+ 的顺浓度梯度运输，故命名为协同运输。 特点：间接提供能量（所需要的能量来自膜两侧的Na+ 浓度梯度）。 同向协同运输：是指物质运输方向与Na+ 转移方向相同。如小肠上皮细胞和肾小管上皮细 胞吸收葡萄糖或氨基酸等有机物时，就伴随Na+ 顺浓度梯度从细胞外流入细胞内。

　　反向协同运输：是指物质运输方向与Na+ 转移方向相反，如动物细胞调节细胞内PH值时，H+逆浓度梯度输出细胞同时伴随Na+ 顺浓度梯度从细胞外流入细胞内。 （二）膜泡运输 对于大分子和颗粒物质，细胞膜是不能渗透的，在转运过程中，物质是被包裹在脂质双层膜围绕的囊泡中形成膜囊泡，故称为膜泡运输。 特点：需要消耗细胞代谢能。 类型：包括胞吞作用和胞吐作用。 1．胞吞作用（入胞作用） 细胞表面发生内陷，由细胞膜把环境中的大分子或颗粒物质包围成小泡，脱离细胞膜进入细胞内的转运过程，称为胞吞作用（endocytosis）。 类型：吞噬作用、胞饮作用、受体介导的胞吞作用。 （1）吞噬作用 在胞吞作用中，如果细胞吞入的是固体颗粒或大分子复合物，则称为吞噬作用。如人巨噬细胞、多形核白细胞对侵入体内的细菌的吞噬，它是机体的一种防御手段。 （2）胞饮作用 在胞吞作用中，如果细胞吞入的是大分子溶液分子或极微小颗粒物质，则称为胞饮作用。 （3）受体介导的胞吞作用 细胞膜上的特异性受体可识别大分子物质，并与之结合，然后质膜内陷形成外表面覆盖有毛刺状结构的有被小泡，这种胞吞方式称为受体介导的胞吞作用，又称为有被小泡运输。 特点：细胞通过这种方式，大量摄入特定大分子而不需要带进过多的胞外液体，具有选择性的浓缩作用。即使某种溶质分子在细胞外的浓度很低，也能被捕获吸收。 运输的物质：胰岛素、去唾液酸血浆蛋白质、生长因子，某些病毒和低密度脂蛋白（LDL）等物质。 2．胞吐作用（出胞作用） 是细胞将分泌产生的激素、酶类及胞内外源性的颗粒物质或未消化的残渣排出细胞的过程，它是一种与胞吞作用方向相反的外排过程，称为胞吐作用（exocytosis）。 胞吞和胞吐作用都需要消耗能量。如果氧化磷酸化作用被抑制，那么巨噬细胞的吞噬作用就会被阻止。同样，如果分泌细胞中的ATP合成受阻，则胞吐作用也不能继续进行。 入胞和出胞不仅是一种物质转运形式，而且还是膜相结构生成、更新和移位等过程籍以进行的一种必不可少的中间环节。入胞作用可将细胞膜的一部分带入细胞内的细胞器中，出胞作用有可将细胞器的膜融合到细胞膜中，从而使细胞膜不断更新，但又保持膜总面积的相对稳定。 细胞膜的几种物质运输形式比较 转运方式 物质形式 运输方向 耗代谢能

　　简单扩散 高→低 －

　　闸门通道扩散 高→低 － 被动 运输 帮助扩散 高→低 － 主动运输 离子和小分子的运输 低→高 ＋ 胞吐作用 外→内 ＋ 胞吞作用 大分子和颗粒物质的运输 内→外 ＋

　　二、细胞内物质的运输

　　（一）细胞内蛋白质的运输与分选 细胞内新合成的蛋白质准确无误地被运送到有关膜结构和细胞器的过程，叫做细胞内蛋白质的分选。意义：它是细胞结构和生命活动有序性的基础。 1．蛋白质的分选与运输途径 （1）通过核孔复合体（物）的运输：核孔复合体具有选择控制功能，它能主动运输特异的大分子和大分子组装物。当然小分子也能自由扩散。 （2）跨膜运输：由膜上的蛋白转移装置（某种膜蛋白充当）运输特异的蛋白质跨膜从胞液拓扑上不同的空间。这样运输的蛋白质通常是不折叠的，运输过程常靠分子伴侣的帮助。如细胞质中的蛋白质到内质网腔或线粒体就是以这种方式进行的。 分子伴侣（molecular chaperones）是最近十几年来才发现的一类非常保守的蛋白家族。它与酶的作用方式类似，能和某些不同的多肽非特异性结合，催化介导蛋白质特定构象的形成，参与体内蛋白质的折叠、装配和转运。 （3）囊泡运输：从内质网到高尔基复合体蛋白质的运输是通过这种方式。 2．两种类型的分选信号 新合成的多肽链上有分选信号（sorting signal），同时相应的靶细胞膜和靶细胞器上有相应的受体，常见的分选信号有两种： （1）信号肽（signal peptide）：存在于氨基酸序列连续延伸的节段，有15~60个氨基酸残基，一旦完成了分选过程，常通过一种信号肽酶切除掉。信号肽常指导蛋白质从胞液到内质网、线粒体、过氧化氢体和核。 （2）信号斑（signal spot）：构成信号肽的氨基酸残基在线型氨基酸序列中彼此相距较远，在蛋白质折叠起来时，其表面的一些原子特异的三维排列构成的。信号斑一般是保留在已完成的蛋白质中。如溶酶体酶蛋白的信号斑在溶酶体酶蛋白的分拣与运输过程中发挥了重要作用。 （二）细胞内蛋白质的加工与分泌 1．蛋白质在内质网腔内的糖基化 糖蛋白是由短链寡糖与蛋白质肽链在糖基转移酶的作用下连接的一类结合蛋白。短链寡糖与蛋白质肽链的连接方式有N-连接和O-连接两种。N-连接糖蛋白在内质网内形成，由糖链近肽端N-乙酰葡萄糖胺残基的羟基与肽链天冬酰胺残基的氨基脱水形成。寡糖链主要由N-乙酰葡萄糖胺（GlcNac）、甘露糖（Man）和葡萄糖（Glc）组成，在内质网腔内新形成的N-连接糖蛋白有相同的寡糖分子，即有14个单糖分子，其中2个N-乙酰葡萄糖胺、9个甘露糖和3个葡萄糖分子。 2．高尔基复合体内糖蛋白的合成、加工与分泌 （1）糖蛋白的合成：O-连接的糖蛋白主要在高尔基复合体内合成，由寡糖链近肽端的N-乙酰半乳糖胺残基的羟基与肽链的酪氨酸（Tyr）、丝氨酸（Ser）或苏氨酸（Thr）残基的羟基脱水形成。 （2）糖蛋白的加工和分泌：分泌性糖蛋白和膜糖蛋白是N-连接的糖蛋白，其形成过程为：首先在内质网内形成含14个单糖分子的糖蛋白，再由内质网（ER）“出芽”形成的小囊泡，小囊泡与高尔基复合体的形成面（顺面）结合，在高尔基复合体内对糖蛋白的寡糖链进行加工，包括去除大部分甘露糖，再在寡糖链上再加上半乳糖和唾液酸。 3．蛋白原的水解 许多蛋白产物刚合成时是分子较大的蛋白原（有催化活性的蛋白质的前身），它们必须在高尔基复合体中切除部分肽段或修饰，才能成为有催化活性的分泌蛋白。如胰岛素的形成。 4．蛋白质的分拣与运输 （1）溶酶体酶蛋白的分拣运输与溶酶体的形成：（见课本P26页图2-15）粗面内质网膜上的核糖体合成溶酶体酶蛋白→穿过粗面内质网膜，进入粗面内质网的腔，同时被糖基化→粗面内质网“出芽”形成转运小泡→转运小泡与高尔基复合体顺面扁平囊的膜融合→溶酶体糖蛋白上的部分甘露糖在磷酸转移酶的催化下，成为6-磷酸甘露糖（M6P），甘露糖磷酸化后可避免在高尔基复合体内运输过程中被切除掉→在高尔基复合体反面扁平囊内腔的膜上有6-磷酸甘露糖受体，从而诱导溶酶体糖蛋白被选择性富集→富集的部位“出芽”形成小泡→小泡与内体融合形成内溶酶体→在内溶酶体内酸性环境下，6-磷酸甘露糖与其受体分离。分离后，6-磷酸甘露糖被去磷酸化成为甘露糖，受体被内溶酶体的膜包裹形成小泡与高尔基复合体反面扁平囊的膜或与细胞膜融合。 （2）分泌蛋白的分拣运输：分泌性糖蛋白和膜糖蛋白是N-连接的糖蛋白，其形成过程为：首先在内质网内形成含14个单糖分子的糖蛋白，再由内质网（ER）“出芽”形成的小囊泡，小囊泡与高尔基复合体的形成面（顺面）结合，在高尔基复合体内对糖蛋白的寡糖链进行加工，包括去除大部分甘露糖，再在寡糖链上再加上半乳糖和唾液酸。分泌蛋白的分泌方式有连续分泌和调节分泌两种。 （三）细胞质与细胞核之间通过核孔的物质交换 1．核孔的双向交换作用 核孔是核质与胞质之间分子及颗粒双向交换的重要通道，交换具有选择性。 亲核蛋白在核输入信号—核定位信号（nuclear location signal，NLS）的引导下通过核孔。第一个被证实的核定位信号是T抗原病毒蛋白中的核定位信号，T抗原病毒蛋白是复制病毒DNA所必须的。其氨基酸序列为：Pro(脯氨酸)–Pro–Lys（赖氨酸）–Lys–Lys–Arg（精氨酸）–Lys–Val（缬氨酸）。 2．核质生物大分子的运输 三、细胞的能量转换 （一）细胞的能量转换 细胞生命活动过程中所需的能量95%来自线粒体。细胞内的供能物质氧化、分解、释放能量，并且排出CO2和H2O，这一过程称为细胞氧化，又称细胞呼吸。 细胞氧化的基本过程由四个阶段完成：①糖酵解；②丙酮酸形成乙酰C0A；③三羧酸循环；④电子传递和氧化磷酸化。其中，①在细胞质中进行；②③④在线粒体中进行。 （二）细胞能量转化的分子基础 物质氧化是能量转换的前提。有氧氧化将储存在糖类、脂类、蛋白质等物质中的能量充分释放出来，通过电子传递和氧化磷酸化将这些能量以高能磷酸键的形式储存于ATP分子中以供细胞进行各种生命活动。 1． 糖酵解 在细胞质中不需氧的情况下，在酵解酶系的作用下，1分子葡萄糖生成2分子丙酮酸。即： 1分子葡萄糖+2NAD+ →2分子丙酮酸+2ATP+2NADH+2H+ 2．乙酰CoA的形成

　　丙酮酸进入线粒体后，在丙酮酸脱氢酶系的作用下，经脱氢、脱羧后与HSCoA生成乙酰CoA 。即： 丙酮酸+HSCoA+NAD+ →乙酰CoA+NADH+H+ +CO2 3． 三羧酸循环 乙酰COA的乙酰基与含四碳的草酰乙酸缩合成含三个酰基的柠檬酸，经三羧酸循环酶系的作用氧化脱氢、脱羧后，又回复形成草酰乙酸，再与另一个乙酰CoA结合，生成柠檬酸，这样，在线粒体基质中周而复始，故称为三羧酸循环。总反应为： 乙酰CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O→2CO2+3NADH+3H+ +FADH2+HSCOA+GTP 4． 电子传递和化学渗透偶联磷酸化作用 呼吸链：即电子传递系统，由辅酶Ⅰ（NAD）、黄素蛋白（FP）、辅酶Q、细胞色素b、c1、c、a、a3 等递氢和递电子体，按一定次序排列组成的氧化还原系统。 氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）：在电子传递过程中有能量的释放和ADP磷酸化为ATP，氧化和磷酸化偶联进行，这一过程在线粒体内膜紧连呼吸链的基本微粒上进行。 由于载氢体不同，电子进入呼吸链的部位也不同，所释放的自由能也有差异，产生的ATP 数量不同，以FAD+为载氢体，经过电子传递链后，可形成2分子ATP；以NAD+或NADP+ 为载氢体，可形成3分子ATP。 糖酵解过程产生的2对H以NAD+为载体，透过线粒体膜从细胞质进入线粒体基质后，在不 同的细胞可能转换为不同的载氢体。如在心肌和肝脏中，仍以NAD+ 为载氢体；而在骨骼肌等细胞中，则以FAD为载氢体，所以，1分子葡萄糖在糖酵解过程产生的H可形成2×2=4或2×3=6分子ATP。 除糖酵解外，其它过程形成的10对氢中，有8对以NAD+或NADP+ 为载氢体进入电子传递链，产生8×3=24分子ATP，另有2对氢以FAD为载氢体进入电子传递链，产生2×2=4分子ATP。 另外，直接底物水平磷酸化可以形成4分子ATP。 因此，1分子葡萄糖完全氧化共生成36或38分子ATP。即： C6H12O6+6O2+36/38ADP+36/38Pi→6CO2+6H20+36/38ATP （三）化学渗透假说 化学渗透假说是1961年Mitchell提出的，并获得1978年诺贝尔化学奖。其基本要点是 电子经呼吸链传递时，可将质子（H+ ）从线粒体内膜的基质侧泵到内膜外侧，产生膜内外质子 电化学梯度（H+ 浓度梯度和跨膜电位差），以此储存能量。当质子顺浓度梯度回流时驱动ADP与Pi生成ATP。 四、细胞的信号转导（signal transduction） 外界信号分子本身不介导任何细胞活性，也不具备酶活性，它们的唯一功能是与细胞受体结合，改变受体的结构才能刺激细胞产生一定的生理效应。 （一）细胞的信号分子及其受体 1．受体与信号分子 （1）受体（receptor）是指细胞膜上或细胞内能与特定的配体结合而传递生理效应的大分子物质，受体按其在细胞中存在的部位可分为细胞膜受体和细胞内受体； （2）信号分子（signaling molecule）：外界信号分子称为配体。根据溶解性信号分子可分

　　为： ①水溶性信号分子：不能穿过细胞膜，只能与膜受体结合，通过细胞膜受体的介导，在细胞内产生第二信使，而引发相应的生物学效应。如神经递质、大多数肽类激素。 ②脂溶性信号分子：可直接穿过靶细胞膜进入细胞内，与胞内受体结合成复合体与DNA特定区域结合调控基因的表达。如甾醇类激素：性激素、肾上腺皮质激素。 2．受体的结构 （1）识别部位 ：细胞膜受体大都是镶嵌在细胞膜上的糖蛋白，识别部位是糖蛋白的寡糖链 部分，不同的寡糖链可识别环境中不同的信号分子并与之结合。 （2）转换部位：是识别部位和效应部位相偶联的部位。 （3）效应部位：是受体向着细胞质的部位，有的受体的效应部位具有酶的活性。 3．受体与配体结合的特点：（1）特异性（2）高度亲合性（3）可饱和性（4）可逆性 （二）膜受体的类型与信号的跨膜传递 1．离子通道受体 这类受体由几个亚单位组成，亚单位上由配体结合部位，中间围成离子通道，离子 通道的“开”或“闭”受配体的调节 2．催化受体 这类受体胞质区的效应部位具有酪氨酸蛋白激酶活性，该部位活化后可使细胞内靶蛋白的酪氨酸残基磷酸化，引起相应的细胞学效应。 3．G蛋白偶联受体 这类受体7次跨膜，在受体与酶或离子通道之间有G蛋白介导。G蛋白是一大类蛋白质，因其发挥作用时要与GTP结合，故称为G蛋白。 （1）cAMP和cGMP信号通路：外界信号分子与受体结合→受体的构象发生改变→构象发生改变后的受体能与G蛋白结合→G蛋白活化→激活腺苷酸环化酶（或鸟苷酸环化酶）→催化ATP（或GTP）产生cAMP（或cGMP）→激活蛋白激酶A（环鸟苷酸依赖性蛋白激酶）→细胞内相应的蛋白质磷酸化→产生细胞效应。 （2）磷脂酰肌醇信号通路：外界信号分子与受体结合→受体的构象发生改变→受体的构象发生改变后能与G蛋白结合→G蛋白活化→激活磷酯酶C→催化磷脂酰肌醇产生两个第二信使，三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DG）。三磷酸肌醇与滑面内质网（细胞内Ca离子库）上的Ca通道受体结合→Ca通道打开，胞质Ca离子浓度增加→激活Ca离子依赖的蛋白激酶→细胞内相应的蛋白质磷酸化→产生细胞效应：甘油二酯→激活蛋白激酶C→细胞内相应的蛋白质磷酸化→产生细胞效应。 五、细胞识别 （一）膜受体与细胞识别 细胞识别（cell recognition）：是指细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（或配基）选择性相互作用，从而导致胞内一系列生理生化变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程。 由细胞识别引起的细胞效应，大致有三种类型： ① 导致配体进入细胞 ② 导致细胞间粘着③ 导致信息的跨膜传递 （二）细胞识别的分子基础 细胞识别的分子基础是细胞表面受体间或受体与大分子间互补形式的相互作用。目前发现的参与细胞识别的大分子几乎都是糖复合物，主要是糖蛋白，而且许多是以糖链为决定簇的。糖链中单糖的种类、数目、排列顺序和结合方式不同，使糖链具有多样性和复杂性，从而决定细胞之间识别的特异性。 细胞通过膜受体作用，认识自我非我，引起一系列细胞反应。细胞膜的信息传递、巨噬细胞的吞噬、受精（精与卵的识别、粘合和融合）、胚泡植入（胚泡同子宫内膜细胞相互识别、粘合及相互作用）、形态发生、器官形成乃至成体结构与功能的维持，莫不与细胞识别、粘合息息相关。 六、细胞消化与防御 溶酶体在细胞内有消化、防御和保护功能，可视为细胞内的消化装置。根据溶酶体不同的消化作用，可以分为： （一）异噬作用 溶酶体对进入细胞外源性物质的消化作用称为异噬作用。当吞噬泡进入细胞后，溶酶体逐渐和它靠近并接触，在接触处，双方的膜融合，形成一较大的囊泡，溶酶体内的酶便对外来物、细菌等进行分解、消化。溶酶体经过异噬作用后，分解的可溶性的小分子物质（如氨基酸等），供细胞重新利用；剩下未消化的残渣、称为残余体。残余体除小部分不能排出外，大部分能排出细胞外。 （二）自噬作用 溶酶体对细胞内的物质或一部分结构进行消化和分解作用，称为溶酶体的自噬作用。自噬作用主要出现在以下几种情况：①在细胞的新陈代谢中，一些衰老或变性的细胞器或剩余颗粒通过自体吞噬而被消除；②当机体饥饿时，经常会出现自体吞噬现象，.以细胞一些自身的大分子物质做营养，以避免整个细胞的伤亡；③细胞在衰老或病理状态下，也会发生自体吞噬。 自噬作用和异噬作用的过程一样，只是被消化和分解的物质不同。自噬作用形成自体吞噬泡，进而形成残余体。在人体心肌、神经、肌组织的细胞内常见有脂肪及色素物质的沉积，即脂褐质，就是自噬作用中残留在细胞内的残余体。 （三）自溶作用 细胞内溶酶体膜破裂，使整个细胞或组织被释放出来的酶消化分解的过程称溶酶体的自溶作用。在正常的个体发育中，常可见到某些细胞有规律地死去，这和溶酶体的自溶作用有关。例如：蝌蚪变成青蛙时尾部的退化、哺乳类动物子宫内膜的周期性萎缩等都是溶酶体进行自溶作用的结果。 溶酶体在执行消化功能的同时，消除了异物（或废物），保护了细胞，提供了营养，更新了细胞成分。 另外，某些疾病同溶酶体的功能状态密切相关，例如职业病矽肺。其病因是人吸入过多的二氧化硅粉尘，二氧化硅聚集在肺泡细胞内，使溶酶体的膜破坏，多种水解酶便流入细胞质将细胞杀死；散出的二氧化硅再度破坏肺泡的健康细胞，使肺弹性降低、肺功能受损，形成矽肺。

　　七、细胞的支持与运动 （一）细胞支持 在大多数真核细胞内，细胞骨架特别是微管参与决定、维持细胞的几何形状。另外，细胞骨架也可以在细胞游离面形成特殊结构，如微绒毛、鞭毛、纤毛等。 微绒毛是细胞游离面向外伸出的细小指突样突起，每一根微绒毛具有大约40根肌动蛋白纤维，形成微丝束。微丝自微绒毛的顶部下行，伸达根部，并与此处细胞质中的终末网相连，终末网对微丝起固定作用。微丝收缩可以使微绒毛缩短。微绒毛可以大大增加细胞的表面积，并参与物质的消化与吸收。 纤毛、鞭毛是以微管为主要结构成分的细胞表面特化结构，少而长的是鞭毛，多而短的是纤毛。鞭毛和纤毛的摆动可以使细胞运动，或使细胞表面液体流动，以摄取食物和清除细胞表面异物。 细胞骨架不仅给单个细胞以结构上的支持，中间纤维等还可以在多个细胞之间形成连续不断的网络，为一大片细胞的结合提供机械强度，使细胞获得结合到组织上的张力力量。 （二）细胞运动的形式 细胞运动的表现形式主要体现在细胞的位置移动、细胞的形态改变及细胞内运动。 1．细胞的位置移动 与位置移动有关的细胞运动方式可以分为局部性、近距离移动和整体性、远距离运动两种，具体有以下3种运动方式。 （1）鞭毛、纤毛摆动：单细胞生物的鞭毛、纤毛摆动可以引起细胞在液态环境中的移动，如精子的运动；在多细胞动物中，纤毛的摆动可以起到运送物质的作用，如输卵管内的纤毛摆动可以将卵细胞推向子宫方向。 （2）阿米巴样运动：原生动物阿米巴及高等动物中的巨噬细胞和白细胞等进行这种运动方式。具体过程为：细胞先附着于固体表面，在前进方向一端，细胞伸出一个或数个大小不等的伪足，一部分细胞质移入伪足，同时后面的原生质也随着收缩前进。 （3）褶皱运动：细胞运动时细胞表面变皱，形成若干波动式的褶皱和较长的突起，细胞靠这些褶皱和突起不断交替地与接触面接触，从而向前运动。 2．细胞的形态改变 体内大多数细胞的位置都是相对固定不变的，但它们能表现出十分活跃的形态改变。细胞骨架不断组装（聚合）和去组装（解聚），使细胞能适应其功能状态发生形状改变和其他运动方式。 3．细胞内运动 （1）细胞质流动：指细胞质以大约4.5mm/min的速率进行快速环流，这种胞质流动可以使细胞内代谢物实现细胞内的扩散。 （2）膜泡运输：指生物膜将所要运输的物质包装起来，形成膜泡在细胞内移行运输。膜泡运输一方面实现细胞内的物质运输，另一方面，体现了膜性结构的相互移行及细胞的整体性。 （3）轴突运输：神经元轴突内的物质运输称为轴突运输。轴突运输为双向运输，胞体内合成的蛋白质、神经递质、小分子物质及线粒体等膜性结构沿轴突运输到神经末梢；相反，轴突的代谢产物和吸收的物质，常以多泡体形式输送到胞体进行代谢。 （4）染色体分离：进入有丝分裂期的染色体，中期组装于赤道板上，后期姐妹染色单体分离，移向细胞两极，从而确保遗传物质的正确分离，保证遗传的稳定性。 （三）细胞运动的分子基础 细胞运动有两种机制：①动力蛋白：依靠水解ATP获得能量，沿微丝和微管移动。②微管蛋白或肌动蛋白：聚合、组装成束状或网状引起细胞运动。 1．动力蛋白及其介导运动的机制 动力蛋白能沿着细胞骨架铺就的“轨道”运动，所需能量由ATP提供。 （1）与微丝有关的动力蛋白是肌球蛋白，其头部结合在肌动蛋白丝（微丝）上，通过水解ATP，向微丝的（+）极移动。肌球蛋白Ⅱ为肌肉收缩和胞质分裂提供动力；肌球蛋白Ⅰ、Ⅴ则与骨架—膜的相互作用（如膜泡运输）有关。 （2）与微管有关的动力蛋白是驱动蛋白和动位蛋白，其运动机制和肌球蛋白相似。驱动蛋白的运动方向向微管（+）极，而动位蛋白则朝向微管（-）极移动。 2．纤毛和鞭毛的运动机制 纤毛和鞭毛的摆动通过基部动位蛋白臂水解ATP释放能量，促使动位蛋白沿相邻的B管朝（-）走动，从而引起二联管之间的相互滑动，并沿轴丝将弯曲传递到尾部。二联管之间的滑动转换为弯曲的机制，主要是由轴丝上任意两点的滑动速率不等造成。 3. 染色体分离 （1）有丝分裂器：指在有丝分裂时产生的由微管及其结合蛋白所组成的星体和纺锤体。 ①纺锤体：由大量微管同赤道面垂直排列形成中部宽阔、两极缩小的细胞器，形如纺锤，因而得名，由动粒微管、极微管和连续微管组成。 ②星体：指围绕中心体向外辐射状放射的一簇微管。 （2）染色体运动的分子机制 染色体后期的向极运动，分为两个阶段①后期A：动粒微管缩短，拉动染色体向细胞两极移动。②后期B：连续微管延长，纺锤体拉长，两极离得更远。 有关染色体运动的分子机制有两种学说：①动力平衡学说，认为染色体的运动同微管的装配—去装配有关。②滑行学说，认为染色体的运动与微管之间的相互滑动有关。 （3）胞质分裂 有丝分裂后期染色体分别到达细胞两极时，在细胞中央的两子代核之间微丝收缩形成收缩环，在肌球蛋白作用下，使细胞产生凹陷，形成分裂沟。分裂沟越陷越深，最后，将细胞一分为二。

　　3.5 细胞的分化与凋亡

　　分化：

　　正常情况下，细胞分化是稳定、不可逆的。一旦细胞受到某种刺激发生变化，开始向某一方向分化后，即使引起变化的刺激不再存在，分化仍能进行，并可通过细胞分裂不断继续下去。

　　胚胎细胞在显示特有的形态结构、生理功能和生化特征之前，需要经历一个称作决定的阶段。在这一阶段中，细胞虽然还没有显示出特定的形态特征，但是内部已经发生了向这一方向分化的特定变化。

　　细胞决定的早晚，因动物及组织的不同而有差异，但一般情况下都是渐进的过程。例如，在两栖类，把神经胚早期的体节从正常部位移植到同一胚胎的腹部还可改变分化的方向，不形成肌肉而形成肾管及红细胞等。但是到神经胚晚期移植体节，就不能改变体节分化的方向。可见，这时期体节的分化已稳定地决定了。

　　过程：受精卵（经过增殖）--细胞（分化）--组织--器官--系统--生物体

　　原因：各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传物质的执行情况不同

　　特点：1.持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度

　　2.稳定性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡

　　3.普遍性：是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础

　　4.不可逆性：细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。（即全能性逐渐减小）

　　细胞分化

　　概念：相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生的稳定性差异过程

　　时间：发生于整个生命过程，胚胎时间达到最大程度

　　结果：形成不同的细胞和组织

　　植物细胞全能型

　　1.已经分化的细胞仍然具有发育成完整植株的潜能

　　2.外植体→愈伤组织→胚状体→幼体

　　动物细胞全能性

　　克隆羊“多利”

　　植物组织的培养

　　造血干细胞的研究

　　植物细胞的全能性是指植物体中单个已经分化的细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质，在适宜的条件下，仍能够发育成完整新植株的潜能。

　　细胞具有全能型的原因

　　体细胞都是受精卵有丝分裂的后代细胞，有丝分裂前后细胞中染色体数、核DNA分子数不变，其遗传特性也不变。因此，每个体细胞（除有些细胞核已退化的细胞如：血红细胞）都具有同一个受精卵细胞中所含有的遗传信息，每个体细胞都具有单独发展为单个个体的潜能（例如：花粉离体培养），而且细胞具有全能型。

　　凋亡：

　　人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，已成为生物学、医学研究的一个热点。人们已经知道细胞的死亡起码有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡（apoptosis）。细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式，而细胞凋亡则是逐渐被认识的一种细胞死亡方式。

　　细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。

　　凋亡是多基因严格控制的过程。这些基因在种属之间非常保守，如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等，随着分子生物学技术的发展对多种细胞凋亡的过程有了相当的认识，但是迄今为止凋亡过程确切机制尚不完全清楚。而凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。如肿瘤、自身免疫性疾病等，能够诱发细胞凋亡的因素很多，如射线、药物等。

　　人的部分生理结构属于自然凋亡，如人的有尾阶段，尾部在发育过程中自动凋亡。

　　研究历史：1． 凋亡概念的形成 1965年澳大利亚科学家发现，结扎鼠门静脉后，电镜观察到肝实质组织中有一些散在的死亡细胞，这些细胞的溶酶体并未被破坏，显然不同于细胞坏死。这些细胞体积收缩、染色质凝集，从其周围的组织中脱落并被吞噬，机体无炎症反应。1972年Kerr等三位科学家首次提出了细胞凋亡的概念，宣告了对细胞凋亡的真正探索的开始，在此之前，关于胚胎发育生物学、免疫系统的研究，肝细胞死亡的研究都为这一概念的提出奠定了基础。

　　2．细胞凋亡的形态学及生物化学研究阶段（1972-1987)。

　　1)利用光镜和电镜对形态学特征进行了详细的研究。

　　2)染色体DNA的降解：细胞凋亡的一个显著特征就是细胞染色质的DNA降解，凋亡时DNA的断片大小规律是200bp的整数倍。

　　3)RNA/蛋白质大分子的合成。

　　4)钙离子变化，细胞内钙离子浓度的升高是细胞发生凋亡的一个重要条件。

　　5)内源性核酸内切酶：细胞发生凋亡是需要这种核酸内切酶参与的。

　　3．细胞凋亡的分子生物学研究阶段。

　　1）与细胞凋亡的相关基因及调控。

　　2)细胞凋亡的信号转导。

　　3)与细胞凋亡的各种分子及其相互作用及相互关系。

　　4．细胞凋亡的临床应用基础研究阶段 细胞凋亡的研究，其生命力在于最终能够有利于疾病机制的阐明，以及新疗法的探索及问世。

　　概念解释：细胞凋亡与程序性死亡

　　其实从严格的词学意义上来说，细胞程序性死亡（PCD）与细胞凋亡是有很大区别的。细胞程序性死亡的概念是1956年提出的，PCD是个功能性概念，描述在一个多细胞生物体中某些细胞死亡是个体发育中的一个预定的，并受到严格程序控制的正常组成部分。例如蝌蚪变成青蛙，其变态过程中尾部的消失伴随大量细胞死亡，高等哺乳类动物指间蹼的消失、颚融合、视网膜发育以及免疫系统的正常发育都必须有细胞死亡的参与。这些形形色色的在机体发育过程中出现的细胞死亡有一个共同特征：即散在的、逐个地从正常组织中死亡和消失，机体无炎症反应，而且对整个机体的发育是有利和必须的。因此认为动物发育过程中存在的细胞程序性死亡是一个发育学概念，而细胞凋亡则是一个形态学的概念，描述一件有着一整套形态学特征的与坏死完全不同的细胞死亡形式。但是一般认为凋亡和程序性死亡两个概念可以交互使用，具有同等意义。

　　细胞凋亡与坏死的区别

　　虽然凋亡与坏死的最终结果极为相似，但它们的过程与表现却有很大差别。

　　坏死（necrosis）：坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程。表现为细胞 胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，DNA降解不充分，引起局部严重的炎症反应。

　　凋亡是细胞对环境的生理性病理性刺激信号，环境条件的变化或缓和性损伤产生的应答有序变化的死亡过程。其细胞及组织的变化与坏死有明显的不同。

　　过程

　　1、凋亡起始

　　2、凋亡小体形成

　　3、凋亡小体逐渐被邻近的细胞或体内吞噬细胞所吞噬，凋亡细胞的残余物质被消化后重新利用。

　　形态学变化

　　形态学观察细胞凋亡的变化是多阶段的，细胞凋亡往往涉及单个细胞，即便是一小部分细胞也是非同步发生的。首先出现的是细胞体积缩小，连接消失，与周围的细胞脱离，然后是细胞质密度增加，线粒体膜电位消失，通透性改变，释放细胞色素C到胞浆，核质浓缩，核膜核仁破碎，DNA降解成为约180bp-200bp片段；胞膜有小泡状形成，膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面，胞膜结构仍然完整，最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体，无内容物外溢，因此不引起周围的炎症反应，凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。

　　生物化学变化

　　1)DNA的片段化

　　细胞凋亡的一个显著特点是细胞染色体的DNA降解，这是一个较普遍的现象。

　　这种降解非常特异并有规律，所产生的不同长度的DNA片段约为180-200bp的整倍数，而这正好是缠绕组蛋白寡聚体的长度，提示染色体DNA恰好是在核小体与核小体的连接部位被切断，产生不同长度的寡聚核小体片段，实验证明，这种DNA的有控降解是一种内源性核酸内切酶作用的结果，该酶在核小体连接部位切断染色体DNA，这种降解表现在琼脂糖凝胶电泳中就呈现特异的梯状Ladder图谱，而坏死呈弥漫的连续图谱。

　　2) 大分子合成

　　细胞凋亡的生化改变不仅仅是DNA的有控降解，在细胞凋亡的过程中往往还有新的基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。如我们实验室发现的TFAR-19就是在细胞凋亡时高表达一种分子，再如在糖皮质激素诱导鼠胸腺细胞凋亡过程中，加入RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂即能抑制细胞凋亡的发生。

　　过程机理

　　细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段：

　　接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化（Caspase）→进入连续反应过程

　　启动阶段

　　细胞凋亡的启动是细胞在感受到相应的信号刺激后胞内一系列控制开关的开启或关闭，不同的外界因素启动凋亡的方式不同，所引起的信号转导也不相同，客观上说对细胞凋亡过程中信号传递系统的认识还是不全面的，比较清楚的通路主要有：

　　1）细胞凋亡的膜受体通路：各种外界因素是细胞凋亡的启动剂，它们可以通过不同的信号传递系统传递凋亡信号，引起细胞凋亡，我们以Fas -FasL为例：

　　Fas是一种跨膜蛋白，属于肿瘤坏死因子受体超家族成员，它与FasL结合可以启动凋亡信号的转导引起细胞凋亡。它的活化包括一系列步骤：首先配体诱导受体三聚体化，然后在细胞膜上形成凋亡诱导复合物，这个复合物中包括带有死亡结构域的Fas相关蛋白FADD。Fas又称CD95，是由325个氨基酸组成的受体分子，Fas一旦和配体FasL结合，可通过Fas分子启动致死性信号转导，最终引起细胞一系列特征性变化，使细胞死亡。Fas作为一种普遍表达的受体分子，可出现于多种细胞表面，但FasL的表达却有其特点，通常只出现于活化的T细胞和NK细胞，因而已被活化的杀伤性免疫细胞，往往能够最有效地以凋亡途径置靶细胞于死地。Fas分子胞内段带有特殊的死亡结构域（DD,death domain）。三聚化的Fas和FasL结合后，使三个Fas分子的死亡结构域相聚成簇，吸引了胞浆中另一种带有相同死亡结构域的蛋白FADD。FADD是死亡信号转录中的一个连接蛋白，它由两部分组成：C端（DD结构域）和N端（DED）部分。DD结构域负责和Fas分子胞内段上的DD结构域结合，该蛋白再以DED连接另一个带有DED的后续成分，由此引起N段DED随即与无活性的半胱氨酸蛋白酶8（caspase8）酶原发生同嗜性交联，聚合多个caspase8的分子，caspase8分子遂由单链酶原转成有活性的双链蛋白，进而引起随后的级联反应，即Caspases，后者作为酶原而被激活，引起下面的级联反应。细胞发生凋亡。因而TNF诱导的细胞凋亡途径与此类似

　　2）细胞色素C释放和Caspases激活的生物化学途径

　　线粒体是细胞生命活动控制中心，它不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡调控中心。实验表明了细胞色素C从线粒体释放是细胞凋亡的关键步骤。释放到细胞浆的细胞色素C在dATP存在的条件下能与凋亡相关因子1（Apaf-1）结合，使其形成多聚体，并促使caspase-9与其结合形成凋亡小体，caspase-9被激活，被激活的caspase-9能激活其它的caspase如caspase-3等，从而诱导细胞凋亡。此外，线粒体还释放凋亡诱导因子，如AIF，参与激活caspase。可见，细胞凋亡小体的相关组份存在于正常细胞的不同部位。促凋亡因子能诱导细胞色素C释放和凋亡小体的形成。很显然，细胞色素C从线粒体释放的调节是细胞凋亡分子机理研究的关键问题。多数凋亡刺激因子通过线粒体激活细胞凋亡途经。有人认为受体介导的凋亡途经也有细胞色素C从线粒体的释放。如对Fas应答的细胞中，一类细胞（type1）中含有足够的胱解酶8 （caspase8）可被死亡受体活化从而导致细胞凋亡。在这类细胞中高表达Bcl-2并不能抑制Fas诱导的细胞凋亡。在另一类细胞（type2）如肝细胞中，Fas受体介导的胱解酶8活化不能达到很高的水平。因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途经来放大，而Bid -- 一种仅含有BH3结构域的Bcl-2家族蛋白是将凋亡信号从胱解酶8向线粒体传递的信使。

　　执行

　　尽管凋亡过程的详细机制尚不完全清楚，但是已经确定Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不可少的作用，细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程，到目前为止，至少已有14种Caspase被发现，Caspase分子间的同源性很高，结构相似，都是半胱氨酸家族蛋白酶，根据功能可把Caspase基本分为二类：一类参与细胞的加工，如Pro-IL-1β和Pro-IL-1δ，形成有活性的IL-1β和IL-1δ；第二类参与细胞凋亡，包括caspase2,3,6,7,8,9.10。Caspase家族一般具有以下特征：

　　1)C端同源区存在半胱氨酸激活位点，此激活位点结构域为QACR/QG。

　　2)通常以酶原的形式存在，相对分子质量29000-49000(29-49KD），在受到激活后其内部保守的天冬氨酸残基经水解形成大（P20）小（P10）两个亚单位，并进而形成两两组成的有活性的四聚体，其中，每个P20/P10异二聚体可来源于同一前体分子也可来源于两个不同的前体分子。

　　3)末端具有一个小的或大的原结构域。

　　参与诱导凋亡的Caspase分成两大类：启动酶（inititaor）和效应酶（effector）它们分别在死亡信号转导的上游和下游发挥作用。

　　Caspase活化机制

　　Caspase的活化是有顺序的多步水解的过程，Caspase分子各异，但是它们活化的过程相似。首先在caspase前体的N-端前肽和大亚基之间的特定位点被水解去除N-端前肽，然后再在大小亚基之间切割释放大小亚基，由大亚基和小亚基组成异源二聚体，再由两个二聚体形成有活性的四聚体。去除N-端前肽是Caspase的活化的第一步，也是必须的，但是Caspase-9的活化不需要去除N-端前肽，Caspase活化基本有两种机制，即同源活化和异源活化，这两种活化方式密切相关，一般来说后者是前者的结果，发生同源活化的Caspase又被称为启动caspase（initiator caspase），包括caspase-8,-10,-9，诱导凋亡后，起始Caspase通过adaptor被募集到特定的起始活化复合体，形成同源二聚体构像改变，导致同源分子之间的酶切而自身活化，通常caspase-8,10,2介导死亡受体通路的细胞凋亡，分别被募集到Fas和TNFR1死亡受体复合物，而Caspase-9参与线粒体通路的细胞凋亡，则被募集到Cyt c/d ATP/Apaf-1组成的凋亡体（apoptosome）。同源活化是细胞凋亡过程中最早发生的capases水解活化事件，启动Caspase活化后，即开启细胞内的死亡程序，通过异源活化方式水解下游Caspase将凋亡信号放大，同时将死亡信号向下传递。异源活化（hetero-activation）即由一种caspase活化另一种caspase是凋亡蛋白酶的酶原被活化的经典途径。被异源活化的Caspase又称为执行caspase(executioner caspase），包括Caspase-3,-6,-7。执行Caspase不象启动Caspase ，不能被募集到或结合起始活化复合体，它们必须依赖启动Caspase才能活化。

　　Caspase效应机制

　　凋亡细胞的特征性表现，包括DNA裂解为200bp左右的片段，染色质浓缩，细胞膜活化，细胞皱缩，最后形成由细胞膜包裹的凋亡小体，然后，这些凋亡小体被其他细胞所吞噬，这一过程大约经历30-60分钟，Caspase引起上述细胞凋亡相关变化的全过程尚不完全清楚，但至少包括以下三种机制：

　　凋亡抑制物

　　正常活细胞因为核酸酶处于无活性状态，而不出现DNA断裂，这是由于核酸酶和抑制物结合在一起，如果抑制物被破坏，核酸酶即可激活，引起DNA片段化（fragmentation）。现知caspase可以裂解这种抑制物而激活核酸酶，因而把这种酶称为Caspase激活的脱氧核糖核酸酶（caspase-activated deoxyribonuclease CAD），而把它的抑制物称为ICAD。因而，在正常情况下，CAD不显示活性是因为CAD-ICAD，以一种无活性的复合物形式存在。ICAD一旦被Caspase水解，即赋予CAD以核酸酶活性，DNA片段化即产生，有意义的是CAD只在ICAD存在时才能合成并显示活性，提示CAD-ICAD以一种共转录方式存在，因而ICAD对CAD的活化与抑制却是必需要的。

　　破坏细胞结构

　　Caspase可直接破坏细胞结构，如裂解核纤层，核纤层（Lamina）是由核纤层蛋白通过聚合作用而连成头尾相接的多聚体，由此形成核膜的骨架结构，使染色质（chromatin）得以形成并进行正常的排列。在细胞发生凋亡时，核纤层蛋白作为底物被Caspase在一个近中部的固定部位所裂解，从而使核纤层蛋白崩解，导致细胞染色质的固缩。

　　调节蛋白功能

　　Caspase可作用于几种与细胞骨架调节有关的酶或蛋白，改变细胞结构。其中包括凝胶原蛋白（gelsin）、聚合粘附激酶（focal adhesion kinase,FAK）、P21活化激酶α（PAKα）等。这些蛋白的裂解导致其活性下降。如Caspase可裂解凝胶原蛋白而产生片段，使之不能通过肌动蛋白（actin）纤维来调节细胞骨架。

　　除此之外，Caspase还能灭活或下调与DNA修复有关的酶、mRNA剪切蛋白和DNA交联蛋白。由于DNA的作用，这些蛋白功能被抑制，使细胞的增殖与复制受阻并发生凋亡。

　　所有这些都表明Caspase以一种有条不紊的方式进行"破坏"，它们切断细胞与周围的联系，拆散细胞骨架，阻断细胞DNA复制和修复，干扰mRNA剪切，损伤DNA与核结构，诱导细胞表达可被其他的细胞吞噬的信号，并进一步使之降解为凋亡小体。

　　调节

　　细胞凋亡受到严格调控，在正常细胞Caspase处于非活化的酶原状态，凋亡程序一旦开始，Caspase被活经随后发生凋亡蛋白酶的层叠级联反应，发生不可逆的凋亡——细胞调节细胞凋亡的举例如下。

　　凋亡抑制分子

　　迄今为止，人类已发现多种凋亡抑制分子，包括P53，CrmA,IAPs，FLIPs以及Bcl-2家族的凋亡抑制分子。

　　1)P53和CrmA是广谱凋亡抑制剂，体外研究结果表明P35以竞争性结合方式与靶分子形成稳定的具有空间位阻效应的复合体并且抑制Caspases活性，同时P53在位点DMQD！G被靶Caspases特异切割，切割后的P35与caspase的结合更强，CrmA（Cytokine response modfer A）是血清蛋白酶抑制剂，能够直接抑制多种蛋白酶的活性，但还未发现在哺乳动物中发现P35和CrmA的同源分子。

　　2)FLIPs(FLICE-imhibirory proterins）能抑制Fas/TNFR1介导的细胞凋亡。它有多种变异体，但其N-端功能前区（Prodomain）完全相同，C端长短不一。FLIPs通过DED功能区，与FADD和Caspase-8，10结合，拮抗它们之间的相互作用，从而抑制Caspase8，10募集到死亡受体复合体和它们的起始化。

　　3）凋亡抑制蛋白（IAPs,inhibitors of Apoptosisprotien）为一组具有抑制凋亡作用的蛋白质，首先是从杆状病毒基因组克隆到，发现能够抑制由病毒感染引起的宿主细胞死亡应答。其特性是有大约20氨基酸组成的功能区，这对IAPs抑制凋亡是必需要的，它们主要抑制Caspase3,-7，而不结合它的酶原，对Caspase则即可以结合活化的，又可结合酶原，进而抑制细胞凋亡。

　　Bcl-2家族

　　这一家族有众多成员，如Mcl-1、NR-B、A1 、Bcl-w、Bcl-x、Bax、Bak、Bad、Bim等，它们分别既有抗凋亡作用，也有促凋亡的作用。多数成员间有两个结构同源区域，在介导成员之间的二聚体化过程中起重要作用。Bcl-2成员之间的二聚体化是成员之间功能实现或功能调节的重要形式。Bcl-2生理功能是阻遏细胞凋亡，延长细胞寿命，在一些白血病中Bcl-2呈过度表达。

　　Bcl-2的亚细胞定位已经明确，它在不同的细胞类型可以定位于线粒体、内质网以及核膜上，并通过阻止线粒体细胞色素C的释放而发挥抗凋亡作用。此外， Bcl-2具有保护细胞的功能， Bcl-2的过度表达可引起细胞核谷胱苷肽（GSH）的积聚，导致核内氧化还原平衡的改变，从而降低了Caspase的活性。Bax是Bcl-2家族中参与细胞凋亡的一个成员，当诱导凋亡时，它从胞液迁移到线粒体和核膜。有人研究发现，细胞毒性药物诱发凋亡时，核膜Bax水平的上升与lamin及PARP两种核蛋白的降解呈正相关。用Bax寡核苷酸处理的细胞，只能特异地阻断Lamin的降解，对PARP的降解不起作用。这种效应的调控机制仍然不清楚。

　　总之，细胞凋亡的调节是非常复杂的，参与的分子也非常多，还有很多不为我们所知的机理需要我们一步的探索。

　　医学应用

　　免疫学

　　1)胸腺细胞成熟过程中的凋亡：胸腺细胞经过一系列的发育过程而成为各种类型的免疫活性细胞。在这一发展过程中，涉及了一系列的阳性细胞选择和阴性细胞选择过程。以形成CD4+的T淋巴细胞亚型及CD8+的T淋巴细胞亚型；同时，对识别自身抗原的T细胞克隆进行选择性地消除，其细胞克隆死亡的机制主要是通过程序性细胞死亡。因此，正常的免疫系统发育的结局，既形成了有免疫活性的淋巴细胞，又产生了对自身抗原的免疫耐受。耐受机制的形成，主要靠识别自身抗原的T淋巴细胞克隆的程序性细胞死亡机制的活化。

　　2）活化诱导的细胞死亡：（activation-induced cell death，AICD）是T淋巴细胞程序性死亡的又一个主要类型。正常的T淋巴细胞在受到入侵的抗原刺激后，

　　T淋巴细胞被激活，并诱导出一系列的免疫应答反应。机体为了防止过高的免疫应答，或防止这种免疫应答无限制地发展下去，便有AICD来控制激活T细胞的寿命。实际上：T淋巴细胞的增殖与T淋巴细胞AICD具有共同的信号通路。T淋巴细胞受到刺激后就开始活化，活化以后的T淋巴细胞如果有生长因子的存在，即发生生殖反应，如果没有或较少的生长因子的存在，则发生AICD。3）淋巴细胞对靶细胞的攻击：免疫活性细胞，特别是淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK），是过继性免疫治疗的一种重要形式。在抗肿瘤、抗病毒及免疫调节中具有重要作用。这些免疫活性细胞在攻击肿瘤细胞、病毒感染的细胞时，可诱导靶细胞发生程序性死亡。

　　临床医学

　　细胞凋亡之所以成为人们研究的一个热点，在很大程度上决定于细胞凋亡与临床病毒的密切关系。这种关系不仅表现在凋亡及其机制的研究，阐明了一大类免疫病的发病机制，而且由此可以导致疾病新疗法的出现，特别是细胞凋亡与肿瘤及艾滋病之间的密切关系倍受人们重视。

　　1) HIV病毒感染造成CD4+细胞减少是通过细胞凋亡机制

　　HIV感染引起艾滋病，其主要的发病机制是HIV感染后特异性地破坏CD4+细胞，使CD4+以及与其相关的免疫功能缺陷，易招致机会性感染及肿瘤，但HIV感染后怎样特异性破坏CD4+细胞呢？一般认为，CD4+T淋巴细胞绝对数显著减少的原因，主要是通过细胞凋亡机制造成的。这不仅阐明了AIDS时CD4+T细胞减少的主要原因，同时也为AIDS的治疗研究指明了一个重要的探索方向。

　　2)从细胞凋亡角度看，肿瘤的发生是由于凋亡受阻所致

　　一般认为恶性转化的肿瘤细胞是因为失控生长，过度增殖，从细胞凋亡的角度看则认为是肿瘤的凋亡机制受到抑制不能正常进行细胞死亡清除的结果。肿瘤细胞中有一系列的癌基因和原癌基因被激活，并呈过表达状态。这些基因的激活和肿瘤的发生发展之间有着极为密切的关系。癌基因中一大类属于生长因子家族，也有一大类属于生长因子受体家族，这些基因的激活与表达，直接刺激了肿瘤细胞的生长，这些癌基因及其表达产物也是细胞凋亡的重要调节因子许多种类的癌基因表达以后，即阻断了肿瘤细胞的凋亡过程，使肿瘤细胞数目增加，因此，从细胞凋亡角度来理解肿瘤的发生机制，是由于肿瘤细胞的凋亡机制，肿瘤细胞减少受阻所致。因此，通过细胞凋亡角度和机制来设计对肿瘤的治疗方法就是重建肿瘤细胞的凋亡信号转递系统，即抑制肿瘤细胞的生存基因的表达，激活死亡基因的表达。

　　3)细胞凋亡的研究将给自身免疫病带来真正的突破

　　自身免疫病包括一大类难治性的免疫紊乱而造成的疾病，自身反应性T淋巴细胞及产生抗体的B淋巴细胞是引起自身免疫病的主要免疫病理机制，正常情况下，免疫细胞的活化是一个极为复杂的过程。在自身抗原的刺激作用下，识别自身抗原的免疫细胞被活化，从而通过细胞凋亡的机制而得到清除。但如这一机制发生障碍，那么识别自身抗原的免疫活性细胞的清除就会产生障碍。有人观察到在淋巴增生突变小鼠中观察到Fas编码的基因异常，不能翻译正常的Fas跨膜蛋白分子，如Fas异常，由其介导的凋亡机制也同时受阻，便造成淋巴细胞增殖性的自身免疫疾患。

　　4)神经系统的退行性病变：老年性痴呆是神经细胞凋亡的加速而产生的。阿尔茨海默病（AD）是一种不可逆的退行性神经疾病，淀粉样前体蛋白（APP）早老蛋白-1（PS1）早老蛋白-2（PS2）的突变导致家族性阿尔茨海默病（FAD）。研究证明PS参与了神经细胞凋亡的调控PS1、PS2的过表达能增强细胞对凋亡信号的敏感性。Bcl-2基因家族两个成员Bcl-xl和Bcl-2参与对细胞凋亡的调节。

　　线粒体

　　线粒体是真核细胞的重要细胞器，是动物细胞生成ATP的主要地点。线粒体基质的三羧酸循环酶系通过底物脱氢氧化生成NADH。NADH通过线粒体内膜呼吸链氧化。与此同时，导致跨膜质子移位形成跨膜质子梯度和/或跨膜电位。线粒体内膜上的ATP合成酶利用跨膜质子梯度能量合成ATP。合成的ATP通过线粒体内膜ADP/ATP载体与细胞质中ADP交换进入细胞质，参与细胞的各种需能过程。

　　1951年，巴黎第八大学荣誉教授Glucksmann提出正常脊椎动物发育中的细胞死亡。1966年，Saunders提出在形态发生中细胞死亡。1972年，Kerr提出细胞凋亡（apoptosis），说明这是在组织动力学方面有广泛作用的一种基本生物学现象。1974年，Lockshin提出细胞程序性死亡。美国麻省理工学院教授Horvitz在研究线虫发育时发现线虫的每个细胞的位置、分裂与命运都是由遗传决定的程序所精确地预先确定的。在构成成虫体时有1090个细胞诞生，131个细胞死亡。1993年，哈佛大学医学院细胞生物学系终身教授袁钧瑛发现线虫的死亡基因ced-3的产物在结构和功能上与哺乳类白细胞介素1β转换酶有同源性。此后，属于同一家族的十几个相关基因陆续在哺乳动物基因组中被发现。统称为胱冬肽酶（caspases）。1994年，瑞士苏黎世大学分子生命科学研究所Hengartner发现线虫的存活基因ced-9的产物与哺乳动物原癌基因bcl-2的产物相似。

　　细胞凋亡的特征是细胞由于降解酶，主要是水解酶（蛋白酶与核酸酶）的作用，在近乎正常的细胞质膜内趋向死亡。这与坏死时细胞质膜早期破损不同。在细胞凋亡过程中，质膜脂双层丧失二侧不对称性，磷脂酰丝氨酸暴露于细胞表面，从而导致被吞噬。

　　线粒体跨膜电位的耗散与细胞凋亡的密切关系

　　有陆续报道说明线粒体跨膜电位的耗散早于核酸酶的激活，也早于磷酯酰丝氨酸暴露于细胞表面。而一旦线粒体跨膜电位耗散，细胞就会进入不可逆的凋亡过程。线粒体解联的呼吸链会产生大量活性氧，氧化线粒体内膜上的心磷脂。实验证明，用解偶联剂mClCCP会导致淋巴细胞凋亡。而如果能稳定线粒体跨膜电位就能防止细胞凋亡。

　　通透性转变

　　在细胞凋亡过程中线粒体跨膜电位的耗散主要是由于线粒体内膜的通透性转变，这是由于生成了动态的由多个蛋白质组成的位于线粒体内膜与外膜接触位点的通透性转变孔道（PT孔道）（图1）。PT孔道由线粒体各部分的蛋白质与细胞质中蛋白质联合构成。这包括细胞液蛋白：己糖激酶，线粒体外膜蛋白：外周苯并二嗪（benzodiazepine）受体与电压依赖阴离子通道，线粒体膜间间隙蛋白：肌酸激酶，线粒体内膜蛋白：ADP-ATP载体，线粒体基质蛋白：亲环蛋白D(cyclophilin D）等。凡是能够专一作用于线粒体诱导PT孔道生成的物质，例如苯并二嗪受体的配基原卟啉IX等都能引起细胞凋亡。

　　PT孔道的性质

　　通过一些实验室的研究，以下诸点值得指出：⑴线粒体内膜通透性转变既是细胞凋亡的必须条件，也是它的充足条件。⑵PT孔道打开后导致线粒体许多功能的致命性变化从而启动了死亡途径。⑶PT孔道作为许多生理效应的感受器（二价阳离子、ATP、ADP、NAD、ΔΨm、pH、巯基与多肽），整合了电生理、氧化还原与细胞代谢状态的信息。⑷PT孔道的组成成分ADP-ATP载体是能量代谢的重要分子，由于ADP-ATP载体是由一个基因家族的几个成员所编码，它的表达有严格的组织专一性。因此，PT孔道在不同细胞中的调节可能稍有不同。⑸PT孔道的作用有自放大的效应。PT诱导ΔΨm耗散，而反过来 mClCCP使ΔΨm去极化会导致PT。一些PT的结果例如ΔΨm 耗散，活性氧的生成本身也会导致PT。这就说明PT会有正反馈， 从而在细胞凋亡中有自摧毁的作用。反过来，如果能防止ΔΨm的耗散，就能避免氧化还原不平衡、磷酯酰丝氨酸的暴露与蛋白酶和核酸酶的激活。

　　PT孔道开关

　　PT孔道有开放与关闭二种构象。PT孔道开放导致细胞凋亡。而PT孔道关闭能防止细胞凋亡。当PT孔道与环孢菌素A(cyclosporin A）或SH，或米酵菌酸（bongkrek acid）结合时PT孔道被关闭。在PT孔道开放时线粒体释放细胞凋亡诱导因子（AIF）。AIF可能是一种蛋白水解酶，位于线粒体膜间间隙，它能被蛋白酶抑制剂如N-苄氧羰基-缬氨酰-丙氨酰-门冬氨酰氟甲基酮(N-benzyloxycarbonyl-Val-Ala-Asp-fluoromethylketone）所抑制。此外从线粒体释放的细胞色素C也是一种细胞凋亡诱导因子。虽然苍术苷与米酵菌酸都是ADP-ATP载体的抑制剂，但是它们对PT孔道的作用并不相同。苍术苷促进PT通道开放。这可能与二种抑制剂和ADP-ATP载体的结合部位不同有关。苍术苷只能与ADP-ATP载体的胞液侧结合而米酵菌酸可与ADP-ATP载体的胞液及基质二侧结合。

　　线粒体作用

　　⑴若将纯化的正常的线粒体与纯化的细胞核在一起保温，并不导致细胞核的变化。但若将诱导生成PT孔道的线粒体与纯化的细胞核一同保温，细胞核即开始凋亡变化。⑵细胞死亡调节蛋白不论是抑制死亡的bcl-2家族还是促进细胞死亡的Bax家族均以线粒体作为靶细胞器。bcl-2蛋白的C端的疏水肽段能插入线粒体外膜。事实上相当量的bcl-2位于线粒体内外膜的接触位点。⑶高表达bcl-2能防止ΔΨm的耗散，从而导致对苍术苷、原卟啉IX与mClCCP的不敏感与AIF释放的抑制；反之，高表达Bax则导致ΔΨm的耗散。

　　综上所述，细胞凋亡与线粒体的结构与功能有着密切的关系。如果线粒体有大量PT孔道形成，细胞ATP浓度很快下降，则在致凋亡的蛋白酶被活化前细胞就坏死了。而如果PT孔道的诱导生成是一种比较缓和与持续的状态，在细胞ATP浓度下降前专一的蛋白酶被激活；而另一方面ΔΨm的耗散产生的超氧阴离子则导致细胞死亡。细胞凋亡是一把双刃剑。一方面是机体发育的正常过程，另一方面如果细胞凋亡过速，则会导致慢性退行性病变；如果细胞不凋亡就有可能导致癌变或对化疗的不敏感。进一步研究线粒体在细胞凋亡中的作用，有助于深入了解细胞凋亡的机制与对疾病的防治。

　　细胞凋亡检测

　　细胞凋亡在胚胎发育、造血、免疫系统的成熟以及维护正常组织和器官的细胞恒定与生长平衡，乃至机体衰老方面都起着重要作用。因此，有关凋亡的研究在临床和基础等各个领域已经广泛开展,凋亡细胞的检测方法显得非常重要。流式细胞仪( Flow cytometry ,FCM) 将流体喷射技术、激光光学技术、电子技术和计算机技术等集于一体,较其它方法有不可比拟的优越性，既可定性又可定量,且具有简单、快速和敏感性高的特点,可进行多参数和活体细胞分析。在APO 的研究得到较为广泛的应用，开辟了新途径。

　　1 光散射法

　　在FCM 系统中，被检细胞在液流中通过仪器测量区时,经激光照射,细胞向空间360°立体角的所有方向散射光线,其中前向散射光( FSC) 的强度与细胞大小有关,而侧向散射光(SSC) 的强度与质膜和细胞内部的折射率有关。细胞凋亡时,细胞固缩,体积变小,核碎裂形成,细胞内颗粒往往增多,故凋亡细胞FSC 降低而SSC 增高。细胞坏死由于胞体肿胀,细胞核亦碎裂分解故FSC 和SCC 均增高。正常细胞FSC 高而SSC 低。根据光散射特性检测凋亡细胞最主要的优点是可以将光散射特性与细胞表面免疫荧光分析结合起来,用以区别辩认经这些特殊处理发生选择凋亡的淋巴细胞亚型,也可用于活细胞分类。值得注意的是,根据FSC 和SSC 判断凋亡细胞的可靠性受被测细胞形态上的均一性和核细胞浆比率影响很大,因此在某些淋巴细胞凋亡中,用光散射特性检测凋亡的可靠性较好而在肿瘤细胞凋亡中其可靠性较差。

　　2 　细胞DNA 含量的测定

　　细胞凋亡时,核酸内切酶激活,导致DNA 断裂,这是凋亡的特征性表现,也为FCM 鉴别凋亡细胞奠定了基础。而检测细胞凋亡DNA 断裂的方法中,最常用、最简便的就是细胞DNA 含量分析。当细胞用乙醇、TrtionX—100 处理后细胞膜上出现漏洞,小片段DNA 从细胞内释放出来,使其DNA 含量低于正常细胞的二倍体。用碘化丙啶( PI) 染色后分析,可在二倍体C0/ G1 ,峰前出现“亚二倍体”峰,即细胞凋亡峰(APO峰) ,根据APO 峰可测出凋亡细胞百分率,该法简单易行,可大批定量检测凋亡标本,亦可同时分析细胞的细胞周期位置。另外,应用FCM 方法通过对DNA 和RNA 的联合检测可以鉴别出G0 期细胞,因此,可分析细胞凋亡与G1 或G0 细胸的关系。DNA 降解的程度取决于凋亡的阶段、细胞的类型和凋亡诱发因子的特性。染色过程中DNA 的逸出量变化也影响FCM 检测结果。据研究,将高浓度的磷酸盐———枸椽酸盐缓冲液加入漂洗液中,可增高降解DNA 的逸出量,从而提高鉴别凋亡细胞与正常细胞的能力。

　　DNA 含量测定在检测细胞凋亡中的局限性在于其特异性和敏感性均不高。特异性不高是因为APO 峰代表了一组细胞群体,包括凋亡细胞、机械损伤细胞、低DNA 含量的细胞或不同染色体结构的细胞,在上述情况下,DNA 与荧光染料的结合量均小。另外,非固定的细胞在低渗溶液中被溶解时,可导致大量的核碎片出现,此时APO 峰的细胞数目只代表了核碎片的数目,并不代表凋亡细胞数目。敏感性较差的原因是细胞凋亡早期只有DNA 断裂点出现,但尚未出现DNA 片段的大量丢失,所以该法不能检出早期凋亡细胞和发生于S 期或G2/ M 期的凋亡细胞,因为其实际含量不低于二倍体细胞所含的DNA ,因此该法进行凋亡细胞分析时应结合其它形态或生化方法,以期更准确地分析细胞的凋亡状态。

　　3 　Y 啶橙染色法( Acridine Orange ,AO)

　　AO 可将细胞或细胞核中的双链DNA 和变性DNA 染成不同颜色的荧光。AO 插入双链DNA 中时,发绿色荧光;AO也可与单链或通过变性而产生的DNA 单链发生作用,这时发出红色荧光,因此,通过FCM 检测不同的荧光,可判断凋亡的发生。在测定被标准化后,绿色和红色荧光强度的量与总DNA 含量成比例,红色荧光与总体细胞(红色加绿色) 荧光的比率表示细胞中变性DNA 的比例,因此,这种方法可用于评价DNA 对原位变性的敏感性。有时候,凋亡细胞DNA 降解不明显,依赖于DNA 降解来检测细胞凋亡的方法如细胞DNA含量测定、DNA 末端标记等就难以检测到细胞凋亡变化。AO法检测凋亡的原理不依赖于DNA 片断的产生,因此其最主要的优点是可应用于寡核小体片段与凋亡不相平衡等情况,但AO 染色法不能有效区分有丝分裂细胞和凋亡细胞。

　　4 　若丹明( Rh123) 染色法

　　细胞生活状态下,胞膜上的钠- 钾泵、钙泵等的作用,使细胞膜内外维持着不同离子的浓度梯度,包括Na + , K+ ,Cl - ,Ca2 + 等,形成细胞膜电位。FCM 可以检测亲脂性离子荧光染料在胞膜内外的分布,来测量膜电位的高低,以评价细胞的活力。Rh123 是一种亲脂性阳离子荧光染料,对细胞膜具有通透性,线粒体膜尤敏感。细胞存活状态时,若丹明123 通过细胞膜,积聚于线粒体发出绿色荧光。在细胞凋亡时,线粒体膜的转运能力下降,电负性降低,故细胞线粒体积聚Rh123 的能力也丧失,荧光强度降低,据此检测细胞的凋亡变化。但应指出,在凋亡的早期阶段,由于胞膜尚完整,大多数细胞器和细胞功能相对较好,因此,Rh123 法对于早期凋亡细胞和活细胞的鉴别比较困难。

　　5 　原位末端标记技术

　　细胞凋亡时,DNA 断裂早于形态学改变及DNA 含量减少,原位末端标记( ISEL) 是将渗入到凋亡细胞中的外源性核苷酸在酶和DNA 的催化下与凋亡细胞因内源性核酸酶的激活而产生的单股或双股断裂相结合,较前述方面具更高灵敏性。通常有两种方法: ①DNA 聚合酶I 或klenow 大片段介导的单位缺口平移( INST) ; ②末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP 缺口末端标记( TUNEL) 。

　　INST 是利用DNA 多聚酶将核苷酸整合到凋亡细胞内断裂的DNA 处的3’末端,同时水解5’末端,以修复DNA ,若使用已标记的核苷酸即可显示出有断裂DNA 的细胞。1993 年,Gorczyca 等提出了末端脱氧核糖核酸转移酶( TdT) 标记法采检测凋亡细胞的DNA 断裂,此种方法已得到广泛应用。由于内源性核酸内切酶激活,细胞自身的染色质或DNA 被切割,并产生与DNA 断点数目相同的3’2 羟基末端, TdT 可以将生物素化的dUTP 标记至3’2 羟基末端,通过卵白素2FITC 系统,使DNA 的断点部位发生特异荧光而签别出凋亡细胞,TdT 末端标记法是鉴别凋亡细胞比较特异的一种方法。脑组织中的凋亡细胞很少,因此基因组DNA 片断需要更灵敏的检测技术。将TUNEL 法与FCM 结合起来可以提高检测凋亡细胞中DNA 片断的灵敏度。经凋亡诱导因子处理一定时间后的细胞,原位末端标记的凋亡比Hoechst33342 染色显示的要多,提示TUNEL 可检测出尚未出现明显凋亡形态学特征但已发生DNA 裂解的核,从而使检测的灵敏度提高。对比研究表明, TUNEL 的敏感性远远高于ISNT ,尤其在APO早期TUNEL 法阳性率较高,可能是APO 发生时DNA 多数为双链同时断裂,单链少见的原因。后者是依赖DNA 多聚酶介导的修复反应,故ISNT 的阳性率相对较低。TUNEL 还可结合细胞同期的分析,可同时了解凋亡细胞DNA 断裂和细胞周期分布之间的关系,近来已成为鉴别和定量凋亡细胞的最常用方法之一。但由于断裂DNA 的标记过程比较复杂,涉及多种因素,所以末端标记的阴性结果并不一定代表DNA链的完整,应排除方法上的问题,如TdT 酶活力的丧失等诸多影响因素。因此应用TdT 末端标记法鉴别凋亡细胞必须同时设阳性及阴性对照组,以便得到可靠结果。

　　6 　Annexin V/ PI 法

　　1992 年Fadok 报道在APO 早期位于细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserin ,PS) 迁移至细胞外侧,这一现象出现在核染色质变性与核体积缩小之前。AnnexinV 是一种具有很强的抗凝血特性的血管蛋白,和磷脂有高亲合力,尤其与带负电荷的磷脂如PS 具极强的结合力,利用其特性可以检测细胞凋亡。但坏死细胞PS 亦暴露于外表使Annexin V 结合阳性,因此使用Annexin V 这一参数不能区分坏死或凋亡,必须同时采用PI 这一参数将坏死细胆区分开来。FCM 通过Annexin V —FITC 标志暴露于细胞膜上的PS 结合PI 进入损伤细胞膜标记降解DNA 分析凋亡与坏死细胞。在检测时有4个亚群包括机械性损伤细胞(Annexin - / P1 + ) 、正常细胞(An2nexin - / PI - ) 、凋亡细胞(Annexin + / PI - ) 和继发性坏死细胞(Annexin + / PI + ) 被区分。Boersma 等应用Ampexin V2FITE染色法检测细胞毒药物处理后的中国仓鼠细胞凋亡变化,FCM 检测发现荧光信号强弱不同的两种细胞亚群。进一步形态学等证实弱荧光细胞亚群代表早期凋亡细胞,强荧光亚群代表晚期凋亡细胞,可见其是检测和定量凋亡细胞的一种较为可靠的方法。细胞凋亡时膜上PS 外露早于DNA 断裂发生,因此该法检测早期凋亡更为灵敏,且该法不需要固定细胞,避免了PI 法因固定造成的细胞碎片过多及TUNEL 法因固定出现的DNA 片段丢失,因此更加省时,结果亦更可靠,是目前最为理想的凋亡定量检测方法。

　　7 　其　他

　　7.1 　ssDNA 单抗法　把抗单链DNA(ssDNA) 单克隆抗体用于细胞凋亡的检测,是一种偶然发现,因为在应用ssDNA 单抗(荧光法) 检测细胞毒性药物诱导DNA 损伤中,观察到凋亡的白血病细胞(MOL T24) 有较强的荧光,后来经过适当的改进,证明ssDNA 单抗可以特异地识别凋亡细胞。与TUNEL法相比,ssDNA 具有更强的灵敏性。TUNEL 法检测的凋亡细胞可能只是单抗法检测的凋亡细胞中的一个亚类。ssDNA法检测APO 一般用免疫荧光法。但也可和FCM 结合应用。单抗法使用简便、成本低、应用广泛。ssDNA 单抗可以区别坏死和凋亡、甚至能检测前期凋亡,凋亡后坏亡和一些特殊的凋亡形式(如无片段化的细胞凋亡) 。因此, ssDNA 单抗法可望成为一种新的特异灵敏检测细胞凋亡的方法。

　　7.2 　细胞凋亡的相关蛋白分析　研究发现,有不少基因参加凋亡调控,这些基因产物可参与促进或抑制APO 的发生、发展,因此检测凋亡调节基因蛋白对研究APO 及其调控有重要作用。迄今为止,已可对大量细胞凋亡调节基因的蛋白产物分析,如P53 蛋白、caspases、C2myc、Fas 抗原、TNF、bcl22 家族蛋白、cyclin、ras 等。FCM 用荧光标记的各种调控蛋白单抗染色,收集不同波长的荧光信号,检测细胞膜表面或细胞内荧光分子数量,可以了解每个细胞的变化,而且所需样品少,方法简便、快捷、准确。

　　8 　展　望

　　近几年来,随着FCM 技术的不断发展和APO 研究的逐渐深入,FCM 在细胞凋亡研究中日益广泛。应用FCM 定量检测凋亡细胞简便、快速、客观,并可进行多参数检测,因此,可同时对APO 及其相关的癌基因表达、细胞周期分布等诸多因素进行相关分析,可以比较深入地了解凋亡的调节机制。尽管应用FCM 进行细胞凋亡研究的方法较多,但FCM检测凋亡细胞的方法一般基于细胞凋亡过程中形态、生化等某一方面的特性,因而难于了解凋亡过程中发生的各种变化的相互关系,也使该类方法缺乏特异性,所以,联合应用多种针对不同特性的FCM 检测方法,才能更为有效地鉴别凋亡细胞。同时,FCM 研究结果尚需同时结合形态学观察或生物化学方法,才能更加深入地了解凋亡细胞的生物学特性。随着生物技术的发展及人们对APO 本质认识的深入,相信在不久的将来,定会有更为特异和敏感的方法问世,有助于细胞凋亡取得突破性进展。

　　意义：细胞凋亡和细胞增殖都是生命的基本现象，是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞，保证了胚胎的正常发育；在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞，保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程。