1．形态学变化
首先出现的是细胞体积缩小,连接消失,与周围的细胞脱离,然后是细胞质密度增加,线粒体膜电位消失,通透性改变,释放细胞色素C到胞浆,核质浓缩,核膜核仁破碎,DNA降解成为约180bp-200bp片段；胞膜有小泡状形成,膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面,胞膜结构仍然完整,最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体,无内容物外溢,因此不引起周围的炎症反应,凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬.
2．生物化学变化
1）DNA的片段化 细胞凋亡的一个显著特点是细胞染色体的DNA降解,这是一个较普遍的现象.细胞凋亡这种降解非常特异并有规律,所产生的不同长度的DNA片段约为180-200bp的整倍数,而这正好是缠绕组蛋白寡聚体的长度,提示染色体DNA恰好是在核小体与核小体的连接部位被切断,产生不同长度的寡聚核小体片段,实验证明,这种DNA的有控降解是一种内源性核酸内切酶作用的结果,该酶在核小体连接部位切断染色体DNA,这种降解表现在琼脂糖凝胶电泳中就呈现特异的梯状Ladder图谱,而坏死呈弥漫的连续图谱.
2） 大分子合成 细胞凋亡的生化改变不仅仅是DNA的有控降解,在细胞凋亡的过程中往往还有新的基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子.如我们实验室发现的TFAR-19就是在细胞凋亡时高表达一种分子,再如在糖皮质激素诱导鼠胸腺细胞凋亡过程中,加入RNA合成抑制剂或蛋白质合成抑制剂即能抑制细胞凋亡的发生.