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对于某些白细胞,如嗜中性粒细胞而言,其寿命可能不超过几个小时,而红细胞的寿命则可能长达120天。
斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所(KarolinskaInstitute)的乔纳斯·弗里森(JonasFrisen)认为,我们体内的大多数细胞在整个生命周期中均会被替换,其平均替换时间为7~10年。
然而,有三种细胞将陪伴我们一生,它们是大脑皮层的神经元、眼球晶状体内部的细胞,以及可能令人惊讶的——心肌细胞。
对于活到100岁的老人,他的心肌细胞竟已收缩了30亿次!
眼球晶状体内部的细胞在结构上与角质化皮肤细胞非常相似,细胞内几乎充满了角蛋白纤维,但这些纤维以高度组织化的晶体排列形式沉积在细胞内,从而使得透光率达到最大。
随着时间的流逝,这种晶体结构可能受到破坏,晶状体的细胞变得不再透明,这将导致白内障的发生。
细胞死亡
正如前文所述,人体内细胞的具体寿命可能存在数小时至数十年之间的差异。
事实上,细胞的死亡可能是由多种原因引起的。
直接的创伤(如机械损伤),或极热、极冷的刺激,均会对细胞产生直接的影响,导致细胞膜破裂或蛋白质变性。
这些变化将不可逆转地打破细胞的内在平衡,导致细胞死亡。
这有点像一个人突然遭受暴力而死亡,例如在交通事故或战争中丧生。
在细胞中,这种死亡被称为坏死。
另一种更为有趣的细胞死亡现象是所有多细胞生物必须经历的过程。
这一现象最初在发育生物学研究中被观察到,但随后人们发现,所有未能正常分裂的细胞均可能触发这种“自杀通路”
,从而及时制止“流氓”
细胞持续性复制所带来的威胁。
这一现象被称为程序性细胞死亡或“细胞凋亡”
(apoptosis,源自希腊语,意为“落叶”
),由阿伯丁大学的病理学家阿拉斯泰尔·库里(AlastairCurrie)、约翰·克尔(JohnKerr)与安德鲁·威利(AndrewWylie)于20世纪70年代首次发现。
他们通过电子显微镜观察到导致细胞死亡的一系列特征性变化。
经过十多年的时间,“细胞凋亡是维持组织内细胞状态的主要生物学机制”
这一观点才被广泛接受。
细胞凋亡不会触发免疫反应(而坏死则可能会触发),因为凋亡细胞的残骸可被邻近的健康细胞吸收(吞噬),也就是说,这些凋亡细胞内的物质均被有效地“回收”
了。
细胞凋亡在发育过程中常常会发生。
例如,人类手指之间的带状组织、两栖动物的尾巴均需要被去除,昆虫的变态发育过程也涉及了细胞凋亡。
在发育过程中,不再被需要的细胞首先会开始萎缩,它们的表面会产生球状突起的膜泡(如图12a所示)。
通过缩时显微技术可以观察到细胞凋亡是一个非常活跃的变化过程。
在此期间,细胞表面就如同火山沸腾的泥浆池一般。
而在细胞内部,细胞核内容物将全部瓦解,染色质聚集成特征性致密团块(这也是凋亡细胞的特征性外观,如图12A也将断裂成小的片段。
当认识到凋亡是细胞死亡的普遍过程后,研究人员便开始认真探索“细胞自杀”
这一过程究竟是如何启动的。
细胞凋亡包括两条通路,通常取决于触发来源是外部因素还是内部因素。
外源性细胞凋亡由外部信号所触发,这些刺激信号能够与细胞膜上的“死亡受体”
相结合,进而引发细胞自杀。
这种类型的细胞凋亡通常发生于免疫反应中,可作为一种细胞杀伤的手段。
内源性细胞凋亡发生于胚胎发育过程中的特定阶段,或因DNA的广泛破坏(例如电离辐射)而触发。
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