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發生凋亡的細胞，其表面的微絨毛消失，并逐步脫離與周圍細胞的接觸。形態上，凋亡細胞首先變圓，與鄰近細胞脫離，失去微絨毛，胞質脫水濃縮，胞膜迅速發生空泡化（bleb-bing），細胞體積逐漸縮小，出現固縮（condensation），內質網擴張呈泡狀并與細胞膜融合，形成膜表面的芽狀突起，稱為出芽（buding）。晚期，核染色質高度濃縮融合成團狀，核染色質密度增高呈半月形或馬蹄形分布，并凝集在核膜周邊，稱為染色質邊集（margination）。核仁裂解，進而胞膜皺縮內陷，自行分割為多個外部有膜包裹的、內含物不外泄的泡狀小體，稱為凋亡小體（apoptosis body），最終被鄰近細胞所識別、吞噬消化，或自然脫落而離開生物體。

其DNA迅速被核酶所降解，產生若干個大小不同的寡核苷酸碎片，在瓊脂糖凝膠電泳上呈現階梯狀核蛋白區帶圖譜。由于酶切的位點在核小體處，而核小體的核苷酸為180bp，所以產生不同倍數的180~200個堿基對的核酸片段電泳區帶。但在整個過程中，線粒體內的 DNA并不發生斷裂。

由于這種死亡過程沒有溶酶體酶及胞膜破裂，所以，細胞內涵物不外泄。近年來的研究發現，凋亡細胞表面有糖蛋白的末端唾液酸殘基發生丟失，膜磷脂層不對稱性被破壞﹑磷脂酰絲-氨-酸暴露等改變，均可以促使吞噬細胞對凋亡細胞的識別，凋亡時常常無炎癥反應也正是因為這個緣故，因此長期以來凋亡一直未引起人們的重視。

通過流式細胞儀等方法觀察發現，凋亡與死亡有明顯的差異（表21-1），凋亡細胞具有以下特征：①由于細胞核酸內切酶激活，使DNA特征性熒光染色減少。②細胞質膜保持一定的完整性。③線粒體跨膜電位下降。④保留ATP依賴的溶酶體質子泵。⑤細胞蛋白含量明顯減少，系由內源性蛋白酶被激活，蛋白質酶解增加所致.⑥在胸腺細胞，凋亡發生在G。期。⑦光吸收減少，直角散射不變（HL-60細胞）或增加（胸腺細胞）。

細胞凋亡的發展包括兩個不同時期：

（1）致死前期（prelethal stage）：是凋亡時細胞損傷的早期，具有可逆性，此時出現細胞皺縮、核染色質固縮、胞質中含空泡等變化，最后出現線粒體腫脹。

（2）致死期（lethal stage）：凋亡細胞進入死亡階段，此時變化不可逆，出現質膜連續性破壞和染色質嚴重固縮、融化及腫脹的線粒體中絮狀集結和（或）鈣化。這常常見于脫落的凋亡細胞中，或吞噬了致死前期空泡片段的鄰近細胞的溶酶體中。