细胞凋亡（apoptosis）是由基因控制的细胞自主的有序死亡,它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用,是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。细胞凋亡的分子机制、起始途径及生化过程等的研究是当前生命科学的研究热点。线粒体是真核生物细胞中进行能量代谢的重要细胞器,它是细胞生命活动的控制中心。线粒体不仅是能量代谢的中心,还是细胞凋亡的参与者。许多研究结果表明线粒体中的Cyt c释放到细胞浆是细胞凋亡的共同表现。激光光镊拉曼光谱技术（LTRS）是将激光镊子技术和拉曼光谱技术结合起来并应用于悬浮细胞、细胞器、大分子颗粒研究的一项生物光子技术,具有非破坏性,非标记性,检测速度快等优点,LTRS可以实时、无损伤测定细胞受胁迫后单个细胞以及胞外线粒体动态的生理生化变化过程。在酵母发酵过程中,产生的代谢产物如乙酸、乙醇、甲酸、甘油等对酵母菌的生理活性产生毒害作用,抑制酵母发酵,若代谢产物进一步积累就会诱发酵母细胞大量死亡,但到目前为止,酵母的代谢产物如何诱导细胞死亡的过程仍不完全清楚。初步研究表明,其代谢产物可通过诱导线粒体中包括Cyt c在内的内含物的释放来启动细胞不可逆的凋亡程序。铝毒害严重影响着酸性土壤中农作物的产量,铝胁植物细胞后,线粒体和Cyt c在Caspase激活、细胞死亡起重要作用,但是铝诱导植物细胞凋亡机制、铝胁迫与细胞内信号转导之间有何联系还不十分清楚。本研究利用LTRS技术实时监测乙酸胁迫酵母细胞凋亡和铝胁迫植物细胞凋亡的动态过程及其胞外线粒体生理生化变化过程,以深化对线粒体及其Cyt c在细胞凋亡调控作用中的认识。主要研究结果如下:（1）以酵母为研究材料,运用LTRS技术研究分析乙酸诱导单个酵母细胞凋亡的细胞内生物大分子的信息变化过程。结果显示,在300 mM乙酸处理下,归属于核酸的拉曼峰（721,1083,1301 cm-1）、归属于蛋白质的拉曼峰（721,858,1001,1301,1445,1608,1657 cm-1）和归属于脂类（1301,1445 cm-1）拉曼峰的峰强度都随处理时间的延长而显著降低,说明酵母凋亡过程细胞内的核酸、蛋白质和脂类的含量均减少。通过1,608 cm-1的强度变化,可以得到线粒体功能降低造成细胞的能量代谢受阻的信息。乙酸诱导酵母细胞凋亡过程中,LTRS可以对单个的酵母细胞生理变化过程实时记录下来,得到细胞凋亡过程胞内生物大分子变化的实时信息,这些信息真实地反映了其个体凋亡过程的生理生化过程,能够克服基于群体细胞水平上研究细胞动态过程中某些生物大分子变化信息被掩盖的缺点,是一种在单个细胞水平上实时监测细胞凋亡过程的有效方法。（2）乙酸胁迫酵母细胞凋亡后提取其线粒体,运用LTRS实时监测线粒体拉曼光谱,并结合常规方法测量线粒体生理生化变化相互验证,分析乙酸胁迫酵母时线粒体内生物大分子的信息变化过程。结果显示,与脂类相关的谱峰（1301、1445和1657 cm-1）的峰强度随乙酸处理浓度增大和处理时间的延长而显著降低,而用常规法测定酵母线粒体丙二醛（MDA）含量也随着乙酸处理浓度的增加和处理时间的延长而增加,这说明了不饱和脂肪酸不断被氧化降解,导致了线粒体内的脂类含量减少,线粒体质膜受损,通透性增加。内含物外泄。线粒体内与Cyt c相关的特征峰（750和1125 cm-1）的强度随乙酸处理浓度增大和处理时间的延长而显著降低,其Cytc的含量减少,与常规法测定线粒体Cytc/a和Cyt c的含量结果是相似的,说明酵母线粒体膜因为乙酸的胁迫发生肿胀,导致膜破裂,Cytc释放到线粒体外。1604 cm-1是线粒体的呼吸峰,乙酸浓度的增加,处理时间的延长,1604 cm-1这个呼吸峰随之降低,其线粒体的活性不断减弱,能量代谢不断受到阻碍,与常规法测定线粒体Cyt c氧化酶的活性、线粒体呼吸率与磷氧比的结果一致。归属于核酸的谱峰（1081和1301 cm-1）和蛋白质谱峰（872、1445、1604和1657 cm-1）的强度随着乙酸浓度增大处理时间延长而显著降低。这些结果说明了细胞凋亡过程中线粒体膜的受损,导致核酸、蛋白质和脂类的释放,引起含量均减少。（3）以蚕豆为研究材料,运用LTRS实时监测铝胁迫处理蚕豆根尖细胞其线粒体拉曼光谱,并结合常规方法测量线粒体生理生化变化,分析铝胁迫处理蚕豆根尖时线粒体内生物大分子的信息变化过程。结果显示,不同浓度铝胁迫蚕豆根尖时,根尖线粒体MDA含量随着铝处理浓度的增加增加,而线粒体Cytc/a的比值、线粒体Cytc的含量、线粒体Cyt c氧化酶的活性和线粒体呼吸率与磷氧比呈下降趋势,这说明了线粒体活性氧的升高,Cyt c/a、Cytc的含量和线粒体Cyt c氧化酶的活性均与细胞凋亡相关;线粒体膜通透性转换孔MPTP的增大,膜电位的降低,导致线粒体呼吸率与P/O下降,这说明铝诱导凋亡过程,线粒体膜结构和功能受到破坏。从线粒体的拉曼光谱数据显示了,核酸的谱峰（825、1262cm-1）、蛋白质谱峰（930、1330、1360、1457和1602 cm-1）和线粒体脂类谱峰（1065、1457cm-1）的峰强度都随铝处理浓度增大而显著降低。说明蚕豆根尖凋亡过程细胞内的核酸、蛋白质和脂类的含量均减少。线粒体脂类谱峰强度的降低可能由于线粒体中的不饱和脂肪酸被氧化降解。1602 cm-1是线粒体的呼吸峰,铝浓度的增加,1602 cm-1这个呼吸峰随之降低。750和1127 cm-1是细胞色素C的特征峰,其谱峰的强度随着铝处理浓度增大显著降低。这些实验结果说明LTRS是一种实时监测线粒体变化过程的有效方法。