植物细胞为什么自噬(植物细胞为什么能发育成完整植株)
定义
细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程.该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物 )中进行降解并得以循环利用.
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形式
细胞自噬主要有两种形式:微自噬(microautophagy)和巨自噬(macroautophagy).
微自噬
定义:指溶酶体或者液泡内膜直接内陷将底物包裹并降解的过程.
作用时间:多在种子成熟时储藏蛋白的沉积或萌发时储存蛋白的降解中起作用.
巨自噬
定义:在其过程中,底物蛋白将一种双层膜的结构包裹后形成直径约400~900纳米大小的自噬小泡(autophagosome),接着自噬小泡的外膜与溶酶体膜或者液泡膜融合,释放包裹底物蛋白的泡状结构到溶酶体或者液泡中,并最终在一系列水解酶的作用下将其降解,我们将这种进入溶酶体或者液泡腔中的泡状结构称为自噬小体.
作用时间:营养缺乏条件下培养的细胞、植物的免疫反应、叶片衰老及环境胁迫应答.
细胞自噬的意义细胞自噬是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。
细胞自噬与细胞凋亡、细胞衰老一样,是十分重要的生物学现象,参与生物的发育、生长等多种过程。细胞自噬的异常导致癌细胞的出现。
当时研究者们首次观察到,细胞会胞内成分包裹在膜中形成囊状结构,并运输到一个负责回收利用的小隔间(名叫“溶酶体”)里,从而降解这些成分。研究这种现象困难重重,人们对其一直所知甚少,直到20世纪90年代早期,大隅良典做了一系列精妙的实验。在实验中,他利用面包酵母定位了细胞自噬的关键基因。之后,他进一步阐释了酵母细胞自噬背后的机理,并证明人类细胞也遵循类似的巧妙机制。
大隅良典的发现是人类理解细胞如何循环利用自身物质的典范。他的发现为理解诸多生化过程——例如适应饥饿以及对感染的免疫应答——中细胞自噬的重要性打开了一扇窗。细胞自噬基因突变会导致疾病,在严重的疾病包括癌症以及神经系统疾病中都包含了细胞自噬过程。
除了改良苯酚品红染色,还有哪些染色方法可以检测植物细胞程序性死亡,其原理是用台盼蓝染色,死细胞会被染成蓝色,而活细胞不着色,从而判断细胞死活
死细胞的鉴别一般通过DNA结合染料排除,利用死细胞膜通透性增大、不破膜的情况下DNA染料即可进入的特点区分出死细胞,但所用染料浓度、时间远远低于细胞周期所用的浓度,并且不需要固定。
常用的核酸结合死活鉴别染料包括:
碘化丙啶(propidium iodide,PI)
4',6-二脒基-2-苯基吲哚二盐酸盐(4',6-Diamidino-2-phenylindole dihydrochloride,DAPI)
7-氨基 - 放线菌素D(7-amino-actinomycin D ,7-AAD)
DRAQ7
SYTOX
不过对于一些胞内抗原(细胞因子、转录因子),由于需要固定、破膜,所以上述染料中,除了一些胺类染料(如Live/Dead、Ghost等)和新型蒽醌类染料CyTRAK Orange外,其它染料不再适合此类标本的细胞死活鉴别。
这里,只向大家讲解一下用PI、7-AAD、DAPI的染色方法,其它商品化死活染料请按照说明书操作:
1. 用0.5ml 1×PBS重悬细胞。
2. 加入PI或DAPI或7-AAD,终浓度分别为PI(5 µg/ml)、DAPI(500-1000 ng/ml)、7-AAD(2.5 µM)
3. 加入上述染料后,尽快上机,一般不要超过5分钟(有些厂家说明书写着10分钟,可能与浓度有关,可按照说明书操作)。
PI检测通道:使用488 nm激发,用610/20 BP收集
DAPI检测通道:最好用355nm激发,用440/40BP收集;也可以用405nm激发,450/50BP收集
7-AAD检测通道:用488nm激发,用670/14BP收集
下图是用PI检测细胞死活的结果图:
1、细胞死亡:细胞死亡作为生物体的一种常见现象,在动物细胞中有三种方式:凋亡(apoptosis),自噬(autophagy)和坏死(necrosis)。前两种类型属于细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)。细胞坏死是细胞在遭受极度刺激时引起的细胞死亡,以细胞质膜的破裂为特征,造成内含物的炎性泄露,是一种非正常死亡。细胞的PCD是细胞的一种“主动性”死亡行为,从形态上和功能上都与细胞坏死有很大的不同。
2、植物中细胞程序性死亡(PCD):目前可依据液泡膜破裂后,是否在细胞质中发生快速降解将PCD分为两个大类。第一类为自溶性(autolytic)PCD,与液泡中的水解酶的释放有关,在液泡破裂后,导致细胞质的快速清除。第二种为非自溶PCD,(non-autolytic),即液泡膜破裂但是没有出现快速的细胞质的清除。目前鉴定细胞的PCD类型,还是以细胞形态学为主。
3、动植物细胞凋亡标准:动物:凋亡:凋亡小体,或者在细胞表面的水泡,感染病原体后在其他细胞中的降解。自噬:自噬小体,自溶酶体,和小的促进细胞溶解的液泡数目的增加坏死:没有上面的定义的标准。植物:自溶:植物膜破裂之后对细胞质的快速清理。非自溶:没有对细胞质的快速清理。其他:染色质浓缩细胞核破裂自我标记信号自食信号细胞膨胀,细胞器膨胀,质膜破裂染色质浓缩。液泡体积增加(细胞质体积减小)需要Ca2+的内流,细胞质皱缩,细胞器膨胀,小泡增多但体积不增加。
液泡参与植物细胞的自噬作用是的。液泡参与了植物细胞的自噬作用,作用途径为:内质网衍生的吞噬泡包裹自身损伤的蛋白质或细胞器,并将其运送到液泡降解。研究发现拟南芥中ATG1/ATG13蛋白激酶复合体为自噬作用的核心组分,在吞噬泡转运到液泡的过程中发挥重要的作用。
什么叫细胞自噬有什么生物学意义细胞自噬(autophagy)是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。
简单的来说就是细胞将细胞内损坏、衰老、死亡的细胞器分解掉的过程。
生物学意义:细胞自噬与细胞凋亡、细胞衰老一样,是十分重要的生物学现象,参与生物的发育、生长等多种过程。细胞自噬的异常导致癌细胞的出现。