凋亡，也称为“定制细胞死亡”，是细胞通过传递某些酶来指导自身死亡的过程。 这些酶引起核和细胞质物质的降解，细胞分裂成称为凋亡小体的碎片。然后这些吞噬细胞被吞噬细胞吞噬。细胞凋亡可能由多种因素触发，例如感染，尤其是病毒感染，由于突变引起的蛋白质错误折叠以及由于突变，辐射，缺氧和自由基引起的DNA损伤。除诱发程序性细胞死亡的病理因素外，细胞凋亡也是一种稳态机制，其中不需要的细胞被杀死，从而维持细胞的稳态种群。在细胞凋亡期间，细胞经历某些形态变化，这可以在光学和电子显微镜下看到。单元缩小并变小。细胞质和细胞器变得紧密堆积。核染色质收缩并在中心或外围凝结，此过程称为缩密。此后，染色质物质发生核溢漏，即崩解并破碎。
在显微镜下，经历凋亡的细胞会显得萎缩，具有浓厚的嗜酸性细胞质和小块嗜血染色质物质。此外，细胞开始在其表面上形成气泡，并开始分裂成称为凋亡小体的小碎片。这些凋亡小体具有部分细胞质，细胞器和细胞核片段。重要的是要了解凋亡不引起炎症，这不同于另一种称为坏死的细胞死亡形式。这是因为;凋亡小体具有完整的质膜，可防止任何内容物泄漏到间隙中。此外，吞噬细胞会迅速识别凋亡小体，并将其从环境中清除。由于多种原因，细胞可能会发生凋亡，具体取决于病因，可能有3种不同的引发细胞死亡的途径。凋亡可通过内在途径，外在途径和穿孔素/粒酶途径的信号引发。在内在途径中，线粒体渗漏并渗出称为细胞色素C的蛋白质，从而启动细胞凋亡。通常，细胞质和线粒体膜带有被称为Bcl-2和Bcl-x的蛋白，它们具有抗凋亡作用，并保持线粒体膜的完整性，从而防止凋亡蛋白（如细胞色素C）泄漏到细胞质中。然而，在没有生长信号或因辐射或蛋白质错误折叠而造成的侮辱的情况下，称为“BH3 only”蛋白质被刺激。包括Bim，Bid和Bad蛋白在内的“ BH3 just”蛋白阻碍了Bcl-2和Bcl-x的能力。
这些蛋白质进一步激活了两个称为Bax和Bak的促凋亡效应子，它们在线粒体膜上形成通道，从而使线粒体内的蛋白（如细胞色素C）泄漏到细胞质中。细胞质中的细胞色素C与称为Apaf-1（凋亡激活因子1）的蛋白质结合，形成称为“apoptosome”。该复合物与Caspase 9结合并开始切割和激活相邻的Caspase-9分子。半胱天冬酶9是启动子半胱天冬酶，活化的半胱天冬酶9分子激活像3和6这样的执行者Caspases，导致细胞凋亡。细胞毒性T淋巴细胞或CD8 T细胞通过FasL和Fas /死亡受体相互作用，引起感染细胞或肿瘤细胞凋亡。许多细胞类型表达一种称为Fas受体的受体，而细胞毒性T细胞表达FasL。细胞毒性T细胞通过其FasL与肿瘤细胞或受感染细胞上的Fas受体结合。这种相互作用可能通过两种途径产生凋亡信号–外在途径或颗粒酶/穿孔素途径。外在途径涉及称为Fas相关死亡结构域（FADD）的衔接蛋白与至少3-4个Fas配体的细胞质末端的结合。然后，它与胱天蛋白酶8结合，后者启动子胱天蛋白酶被切割成活性。活性胱天蛋白酶8进一步激活其他胱天蛋白酶8分子。这些反过来激活execution子手3和6，导致细胞凋亡。
有时，FasL / Fas受体相互作用会启动Granzyme / Perforin途径。 T细胞释放穿孔素，在细胞上形成跨膜孔，粒酶（T细胞分泌的另一种蛋白质）通过该孔进入。颗粒酶可能直接激活execution子手半胱天冬酶分子或引起DNA裂解，导致细胞凋亡。执行子胱天蛋白酶3和6引起染色体DNA的降解以及细胞骨架蛋白的降解，这分别引起形态变化，例如核碎裂和细胞收缩。然而，尚不清楚是什么原因引起了细胞泡和凋亡小体的改变。凋亡小体被称为磷脂酰丝氨酸的磷脂包被，被吞噬细胞受体识别。同样，凋亡小体可以被吞噬细胞识别的调理素如抗体IgG或补体蛋白如C3b包被，从而被吞噬细胞快速吞噬。
