衰老生物学【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

衰老生物学PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第1章 衰老生物学中的基本概念1

生物老年学：对生物学衰老的研究1

随着人类寿命的延长，生物学家开始研究衰老1

20世纪40年代，生物老年学成为独立的研究学科3

衰老研究着眼于人的整体健康3

非人类物种的生物衰老与人类的衰老有很多共同特点4

衰老研究是一个复杂的过程4

生物学衰老的定义5

生物学衰老的最初定义基于死亡率6

基于功能的定义有助于描述特定时期的生物学衰老7

本书中衰老的定义7

发育、成熟、衰老用于描述衰老相关事件的不同阶段8

生物学衰老不同于老年病9

生物老年学家如何研究衰老：使用实验室生物研究人类衰老10

研究分离的细胞系统以描述衰老与长寿的基本生物化学过程12

真菌是研究影响衰老与寿命的环境因素的良好模型14

原始的无脊椎动物可能为延长细胞寿命、细胞信号转导，以及全身衰老提供线索14

昆虫能够用于研究全身和胞内信号如何影响生活史15

小鼠和大鼠是研究营养、遗传及生理学问题的常用对象15

非人类灵长类动物显示许多与人类相同的时间依赖性变化16

人类早老症能够作为正常衰老的模型17

生物老年学家如何研究衰老：比较生物老年学18

物种的体型与最大寿命相关18

对外在危险易受性的降低解释了寿命的延长20

高度组织化的社会结构延长野生动物的寿命20

少数水生动物极端长寿21

核心概念22

讨论问题22

补充阅读23

第2章 测量生物学衰老25

在个体中测定生物学衰老25

年龄相关的表型差异影响在个体中对衰老的测量27

生活方式的选择显著影响表型29

表观基因组也影响衰老的速率和寿命30

横向研究比较在单个时间点不同年龄组别的变化32

纵向研究观察单一个体随时间的变化33

个人基因组学或将成为确定和应用衰老生物标志物的关键37

在群体中测量生物学衰老38

通过死亡率估计群体中的死亡数量38

生命表包含死亡率、期望寿命和死亡概率的信息39

年龄别死亡率呈指数上升40

非年龄相关性死亡能够影响死亡率42

死亡率倍增时间用以校正初始死亡率的差异44

存活曲线近似于死亡率45

生命末期死亡率的降低暗示着长寿基因存在的可能性48

核心概念49

讨论问题49

补充阅读50

第3章 寿命与衰老的进化理论53

寿命与衰老的进化理论基础53

魏斯曼使体细胞与生殖细胞得以区分53

魏斯曼提出衰老是一个非适应性特征54

种群生物学家开发出计算种群增长的逻辑方程57

种群年龄结构描述了复杂真核生物的达尔文式适应性59

种群繁殖速率描述了年龄特异性的适应性59

Fisher描述了种群繁殖潜力和达尔文式适应性的关系60

进化与寿命62

衰老的非固有速率导致自然选择力的下降62

Medawar认为衰老的出现是遗传漂变的结果63

Medawar提出衰老和长寿在繁殖后群体中分别出现64

Hamilton提出的自然选择对死亡率的作用力巩固了Medawar学说65

检验长寿的进化模型66

晚育生物体具有更低的固有死亡率67

遗传漂变使寿命和繁殖发生联系67

长寿进化理论的验证结果改变了生物老年学研究69

进化与衰老69

对抗多效性是一般多效性的一个特例70

一次性体细胞理论基于有限的资源分配71

核心概念72

讨论问题73

补充阅读74

第4章 细胞衰老77

细胞周期与细胞分裂77

细胞周期包括4＋1个阶段77

DNA复制发生在S期78

细胞分裂发生在M期78

细胞周期的调控80

S细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶启动DNA的复制80

p53信号通路在G1期到S期过渡时阻止DNA复制81

许多蛋白质参与DNA的复制82

黏连蛋白和凝缩蛋白有助于染色体的分离83

分裂中期到后期的过渡标志着细胞周期最后的检查点84

功能完善的细胞能够在G0期退出细胞周期84

复制衰老85

一个错误使得细胞衰老的发现推迟了50年85

Hayflick和Moorhead的研究成果创建了细胞老年学领域86

体外培养细胞的三个生长阶段87

衰老细胞有若干共同特点90

复制衰老能够用来描述生物学衰老91

细胞衰老的原因：损伤的生物分子的积累92

生物分子服从热力学定律92

生命需要持续地保持秩序与自由能的稳定92

衰老的基本机制是分子保真度的丧失94

衰老反映了细胞内受损伤的生物分子的积累94

氧化应激与细胞衰老95

氧化代谢产生活性氧96

线粒体ATP合成产生大多数的超氧离子97

酶将超氧自由基催化还原为水101

细胞质还原也产生自由基101

氧自由基导致损伤的生物分子的积累102

细胞膜容易受到活性氧的伤害103

活性氧能够发挥有利作用106

端粒长度缩短与复制衰老107

端粒阻止后随链去除关键DNA序列108

端粒的缩短可能导致体细胞衰老110

核心概念111

讨论问题112

补充阅读113

第5章 寿命的遗传学115

真核生物基因表达概述115

DNA的转录产生互补RNA116

真核细胞在转录后对RNA进行修饰119

翻译是RNA介导的蛋白质合成120

翻译后蛋白质能够被修饰或降解123

基因表达的调控124

核小体结构的改变可以调控基因的表达124

蛋白质与DNA的结合调控基因的表达125

转录后的机制也能调控基因表达128

在生物老年学研究中分析基因的表达129

生物老年学中的遗传分析始于突变体的筛选130

鉴定基因功能需要进行DNA克隆130

可以由基因序列确定该基因的部分功能132

原位杂交能够揭示基因功能132

转基因生物有助于评估一个基因对人类长寿的影响133

DNA微阵列技术用于评估不同年龄的基因表达谱133

酿酒酵母寿命的基因调控135

酿酒酵母既进行无性繁殖，也进行有性繁殖136

环境条件影响繁殖与寿命137

DNA结构的改变影响寿命138

SIR2途径与寿命相关139

营养应答信号通路中的功能失活突变可能会延长寿命140

线虫寿命的基因调控140

Dauer形成的调控延长寿命141

调控Dauer形成的遗传途径141

DAF-2受体基因的弱突变延长寿命144

寿命的延长与神经内分泌的调控相关联144

线粒体蛋白可能连接着寿命延长与代谢144

果蝇寿命的基因调控145

果蝇在遗传学研究中的应用历史悠久146

延长寿命的基因与抗逆性的增加相关146

调控果蝇生长的基因也能够延长寿命148

小鼠寿命的基因调控149

许多小鼠基因已被报道影响寿命150

胰岛素信号的降低将生长缓慢与寿命联系起来151

生长激素信号的降低将胰岛素样信号通路与寿命延长联系起来152

小鼠中证实寿命的基因调控对人类衰老有一定意义154

核心概念154

讨论问题156

补充阅读156

第6章 植物衰老161

基础植物生物学161

植物细胞有细胞壁、中央液泡及色素体162

叶绿体——光合作用场所164

植物激素调节植物的生长和发育166

植物衰老生物学167

有丝分裂衰老发生在顶端分生组织细胞168

分裂后植物衰老包含程序化过程和随机过程171

植物衰老的模型——拟南芥叶片171

叶片衰老三部曲172

单糖在叶片衰老中扮演重要角色174

叶绿体的解体为植物其他器官提供了氮和矿物质175

参与细胞器降解过程的基因的表达可能由分解代谢副产物诱导177

叶片衰老过程中植物细胞膜的降解177

启动植物衰老178

光照强度影响植物衰老的启动179

细胞丝裂原可以延缓衰老180

启动衰老的其他植物激素182

核心概念183

讨论问题183

补充阅读184

第7章 人类的长寿185

人类长寿的起源185

人类的死亡率是兼性的186

遗传因素使人类死亡率具有显著的可塑性187

长寿人群的死亡率不尽相同188

智能改变了人类的死亡率189

高等智能使人类具有独特的长寿轨迹189

遗传对人类寿命的影响较小191

20世纪人类寿命的延长加快192

在人类历史的大部分时间里，平均寿命都小于45岁192

控制传染性疾病使人口的平均寿命延长194

婴儿死亡率的下降增加了寿命期望值195

医疗水平的提高使寿命期望值继续增加197

女性的期望寿命比男性长199

核心概念200

问题讨论201

补充阅读202

第8章 人类衰老的生理机制203

身体组成的改变和能量代谢203

能量平衡是摄入与消耗之差204

脂肪在成年后持续积累206

在生命周期的末期，体重的过度减少引起死亡率的增加210

肌肉减少症是指骨骼肌质量随着年龄增加而减少的现象210

皮肤的变化212

皮肤由三层组成213

皱纹是由于皮肤弹性及皮下脂肪的缺失造成的214

长时间的紫外线照射对皮肤造成明显的损害214

感觉的变化：听觉、视觉、味觉及嗅觉218

声学是听觉的基础218

声音通过人耳传递需要三个步骤219

静纤毛的丢失导致年龄相关性听力障碍220

视觉的基础是光学221

晶状体折射力随年龄发生的变化可以解释老视形成的原因222

晶状体细胞终末分化导致白内障形成222

嗅觉与味觉功能随年龄的改变很小224

消化系统的变化225

口腔和食道内与年龄相关的变化不会影响消化226

胃功能退行多与萎缩性胃炎有关226

小肠变化会影响消化和营养吸收228

泌尿系统的变化231

肾脏将代谢废物从血液中清除231

肾脏与血压调控233

肾血流量和功能随着衰老而减少或退行233

免疫系统的变化234

天然免疫是抵抗感染的第一道防线234

获得性免疫依赖于淋巴细胞对抗原进行反应236

中性粒细胞和巨噬细胞的吞噬功能会随年龄的增长而减弱236

初始T细胞的形成能力、B细胞的数量及抗体的有效性都会随着年龄的增长而降低238

生殖系统的变化238

绝经由性腺分泌性激素的减少引起239

男性生育能力随年龄的增加略有下降241

老年不是性行为的障碍241

核心概念242

讨论问题243

补充读物243

第9章 年龄相关性疾病247

神经系统和神经信号247

神经系统由神经元和辅助细胞共同组成248

膜电位是神经元信号传递的基础249

突触神经递质以化学作用的方式将神经元联系起来251

人类的大脑是由多个相对独立结构和多种不同类型细胞组成的集合252

与年龄有关的中枢神经系统疾病：阿尔茨海默病和帕金森病254

衰老大脑的结构和神经传递变化很小254

衰老的大脑存在淀粉样斑块和神经原纤维缠结255

阿尔茨海默病是一种与年龄相关的、不可逆转的神经系统疾病258

阿尔茨海默病的发病部位由内嗅皮层逐渐进展到皮层259

载脂蛋白Eε4等位基因上的遗传变异是迟发性阿尔茨海默病的危险因素260

靶向神经传递，防止淀粉样斑块形成和促使淀粉样斑块降解是治疗阿尔茨海默病的主要方法260

帕金森病与多巴胺能神经元的退行有关261

增加脑内多巴胺的浓度是治疗帕金森病的主要目标262

路易小体是帕金森病的病理标志262

多个基因与早发性帕金森病相关263

增加帕金森病患病风险的因素263

心血管系统264

心血管系统是流体输送的一个封闭系统264

心脏和动脉都是可兴奋组织265

心脏通过调节输出量控制血流和压力267

流体动力学原理主宰全身的血流267

年龄相关的心血管系统疾病268

影响心血管系统随年龄而退行的环境因素269

动脉斑块会导致粥样硬化和缺血269

遗传与环境共同影响动脉粥样硬化的患病风险272

他汀类药物可以减少肝脏胆固醇合成，从而降低血液胆固醇水平272

高血压是老年人最常见的慢性疾病273

心脏衰竭导致心输出量下降274

发病率可以比死亡率更好地描述心血管疾病274

内分泌系统和血糖调节276

血糖浓度必须控制在一个很窄的范围内278

胰岛素促进肝脏、肌肉和脂肪细胞摄取葡萄糖278

与年龄相关的内分泌系统疾病——2型糖尿病280

胰岛素抵抗是2型糖尿病的前体病变280

2型糖尿病会损害微血管血流281

糖代谢的改变可能增加2型糖尿病患者的细胞损伤282

糖尿病的危险因素包括年龄、肥胖和遗传背景283

骨骼系统和骨钙代谢286

甲状腺和甲状旁腺激素调控血钙的平衡286

激素调节骨矿物质沉积与再吸收之间的平衡286

与年龄相关的骨骼疾病——骨质疏松症288

绝经期骨矿物质丢失增加可导致骨质疏松症289

环境因素对骨质疏松症的影响289

药物治疗可以减缓绝经后妇女的骨质流失291

核心概念292

讨论问题293

扩展阅读294

第10章 调控人体衰老与长寿297

调控生物衰老297

衰老无法改变298

导致分子保真度丢失的原因在未来可能受到调控299

调控长寿：热量限制300

热量限制能够延长啮齿类动物的寿命，减缓其衰老速度300

低等生物可用于研究热量限制的遗传和分子机制302

对非人灵长类动物进行热量限制能够延缓年龄相关性疾病的发生303

热量限制对人类的效果还不明确，存在争议304

调节衰老的速度：体力活动304

体育锻炼增加肌肉的需氧量309

细胞氧化途径的适度过载使ATP合成能力增强311

规律性的体力活动可以预防细胞储备能力的下降311

展望未来：调控衰老与长寿的意义313

青春延长和发病期缩短将成为未来衰老的特征314

长寿可能改变我们对个人成就和社会进步的看法315

寿命的延长可能改变我们对于延续物种责任的看法315

出生率低和寿命的增加可能会改变几代人的生命周期316

生物老年学的未来317

核心概念318

讨论问题319

扩展阅读319

附录323

词汇表337

索引359