1．形態學變化

形態學觀察細胞凋亡的變化是多階段的,細胞凋亡往往涉及單個細胞,即便是一小部分細胞也是非同步發生的.首先出現的是細胞體積縮小,連接消失,與周圍的細胞脫離,然后是細胞質密度增加,線粒體膜電位消失,通透性改變,釋放細胞色素C到胞漿,核質濃縮,核膜核仁破碎,DNA降解成為約180bp-200bp片段；胞膜有小泡狀形成,膜內側磷脂酰絲氨酸外翻到膜表面,胞膜結構仍然完整,最終可將凋亡細胞遺骸分割包裹為幾個凋亡小體,無內容物外溢,因此不引起周圍的炎癥反應,凋亡小體可迅速被周圍專職或非專職吞噬細胞吞噬.

2．生物化學變化

1）DNA的片段化

細胞凋亡的一個顯著特點是細胞染色體的DNA降解,這是一個較普遍的現象.細胞凋亡這種降解非常特異并有規律,所產生的不同長度的DNA片段約為180-200bp的整倍數,而這正好是纏繞組蛋白寡聚體的長度,提示染色體DNA恰好是在核小體與核小體的連接部位被切斷,產生不同長度的寡聚核小體片段,實驗證明,這種DNA的有控降解是一種內源性核酸內切酶作用的結果,該酶在核小體連接部位切斷染色體DNA,這種降解表現在瓊脂糖凝膠電泳中就呈現特異的梯狀Ladder圖譜,而壞死呈彌漫的連續圖譜.

2）大分子合成

細胞凋亡的生化改變不僅僅是DNA的有控降解,在細胞凋亡的過程中往往還有新的基因的表達和某些生物大分子的合成作為調控因子.如我們實驗室發現的TFAR-19就是在細胞凋亡時高表達一種分子,再如在糖皮質激素誘導鼠胸腺細胞凋亡過程中,加入RNA合成抑制劑或蛋白質合成抑制劑即能抑制細胞凋亡的發生.