高中生物 第六章 第四節(jié) 細胞的癌變素材 新人教版必修1

1、第6章第4節(jié)素材1.腫瘤的概念腫瘤（tumor,neoplasm）是一種基因病，但并非是遺傳的。它是指細胞在致瘤因素作用下，基因發(fā)生了改變，失去對其生長的正常調(diào)控，導致異常增生。腫瘤可分為良性腫瘤和惡性腫瘤兩大類。前者生長緩慢，與周圍組織界限清楚，不發(fā)生轉(zhuǎn)移，對人體健康危害不大。后者生長迅速，可轉(zhuǎn)移到身體其他部位，還會產(chǎn)生有害物質(zhì)，破壞正常器官結(jié)構(gòu)，使機體功能失調(diào)，威脅生命。惡性腫瘤也叫癌癥，是目前危害人類健康最嚴重的一類疾病。在美國，惡性腫瘤的死亡率僅次于心血管疾病而居第二位。據(jù)我國2000年衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展情況統(tǒng)計公報，城市地區(qū)居民死因第一位為惡性腫瘤，其次為腦血管病、心臟病。我國最為常見和危

2、害性嚴重的腫瘤為肺癌、鼻咽癌、食管癌、胃癌、大腸癌、肝癌、乳腺癌、宮頸癌、白血病及淋巴瘤等。2.癌癥癌癥不同于各類病原體入侵機體所引起的傳染病，它是由機體內(nèi)的正常細胞因為基因突變而完全改變了原有性質(zhì)而發(fā)生的。癌細胞總是無視自己與周圍細胞的關(guān)系以及所屬組織、器官的生理功能，只管“我行我素”。正常細胞僅在需要新細胞時才進行細胞分裂，而癌細胞則通常以每24小時一次的頻率活躍地分裂，并且會在無度的繁殖過程中逐漸獲得新的性質(zhì)，“轉(zhuǎn)移能力”便是其中之一。如果癌細胞不轉(zhuǎn)移，即使腫瘤長得很大，仍然可以通過手術(shù)切除挽救患者的生命。然而，一旦部分癌細胞脫離原發(fā)病部位，通過血管或淋巴管轉(zhuǎn)移至其他部位繼續(xù)生長，治療就

3、非常困難了。3.癌細胞的特征癌細胞有三個顯著的基本特征：不死性，遷移性和失去接觸抑制。除此之外，癌細胞還有許多不同于正常細胞的生理、生化和形態(tài)特征。（1）癌細胞的形態(tài)特征癌細胞大小、形態(tài)不一，通常比它的源細胞體積要大，核質(zhì)比顯著高于正常細胞，可達11，正常的分化細胞核質(zhì)比僅為146。核形態(tài)不一，并可出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內(nèi)染色體呈非整倍態(tài)，某些染色體缺失，而有些染色體數(shù)目增加。正常細胞染色體的不正常變化，會啟動細胞凋亡過程，但是在癌細胞中，細胞凋亡相關(guān)的信號通路出現(xiàn)障礙，也就是說癌細胞具有不死性。線粒體表現(xiàn)為不同的多型性、腫脹、增生，細胞骨架紊亂，某些成分減少，骨架組裝不正常。細胞表面特

4、征改變，產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗體。（2）癌細胞的生理特征細胞周期失控。就像寄生在體內(nèi)的微生物，不受正常生長調(diào)控系統(tǒng)的控制，能持續(xù)地分裂與增殖。具有遷移性。與細胞黏著和連接相關(guān)的成分發(fā)生變異或缺失，相關(guān)信號通路受阻，細胞失去與細胞間和細胞外基質(zhì)間的連接，易于從腫瘤上脫落。許多癌細胞具有變形運動能力，并且能產(chǎn)生酶類，使血管基底層和結(jié)締組織穿孔，便于向其他組織遷移。接觸抑制喪失。正常細胞在體外培養(yǎng)時表現(xiàn)為貼壁生長和匯合成單層后停止生長的特點，即接觸抑制現(xiàn)象，而癌細胞即使堆積成群，仍然可以生長。定著依賴性喪失。正常真核細胞，除成熟血細胞外，大多須黏附于特定的細胞外基質(zhì)上才能抑制凋亡而存活，稱為定著依賴性。癌細

5、胞失去定著依賴性，可以在瓊脂、甲基纖維素等支撐物上生長。去分化現(xiàn)象。已知癌細胞中表達的胎兒同功酶達20余種。胎兒甲種球蛋白是胎兒所特有的，但在肝癌細胞中表達，因此可作為肝癌早期鑒定的標志特征。對生長因子需要量降低。體外培養(yǎng)的癌細胞對生長因子的需要量顯著低于正常細胞。某些癌細胞還能釋放血管生成因子，促進血管向腫瘤生長，使癌細胞能獲取大量繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)。代謝旺盛。腫瘤組織的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常組織，核酸分解過程明顯降低，DNA和RNA的含量均明顯增高。蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強，但合成代謝超過分解代謝，甚至可奪取正常組織的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物，結(jié)果可使機體處于嚴重消耗的惡病質(zhì)狀態(tài)。線粒

6、體功能障礙。即使在氧供應(yīng)充分的條件下也主要是糖酵解途徑獲取能量?？梢浦残?。正常細胞移植到宿主體內(nèi)后，由于免疫反應(yīng)而被排斥，多不易存活。但是癌細胞具有可移植性，如人的癌細胞可移植到鼠類體內(nèi)，形成移植瘤。4.癌基因的概念癌基因的概念，最初來自于人們對有致癌作用的病毒腫瘤病毒的研究和認識。早在1908年，兩位荷蘭科學家便發(fā)現(xiàn)了一種可以使家雞白細胞變成癌細胞的病毒，后稱為雞白血病病毒。三年后，美國科學家勞斯發(fā)現(xiàn)了另外一種引起家雞惡性肉瘤的病毒，后命名為勞斯肉瘤病毒。雖然腫瘤病毒所攜帶的基因數(shù)目并不很多，但是，確定并找出其中有致癌作用的基因非常困難。直至1976年，科學家才成功地從勞斯肉瘤病毒中分離得到

7、了第一個能使細胞癌變的基因（取肉瘤sarcoma的縮寫，sac基因），人們稱這種基因為癌基因（oncogene）。有趣的是，首次分離病毒癌基因的科學家隨后竟然從正常的家雞細胞中找到了和勞斯病毒癌基因序列幾乎一模一樣的基因。人類的第一個癌基因是1982年美國科學家從人膀胱癌細胞中找到的，因為它和先前已經(jīng)獲得的鼠肉瘤病毒的癌基因完全相同，故命名為ras基因（取鼠肉瘤rat sarcoma的縮寫）。正常細胞中的癌基因可以看做是腫瘤病毒中的癌基因和癌細胞中的癌基因的原型。為了區(qū)別起見，我們通常將正常細胞的癌基因稱為原癌基因（proto-oncogene）。各種致癌物誘發(fā)的DNA損傷很容易導致原癌基因發(fā)

8、生變異而成為癌基因，并使正常細胞轉(zhuǎn)變?yōu)榘┘毎?.原癌基因原癌基因（oncogene）是細胞內(nèi)與細胞增殖相關(guān)的基因，是維持機體正常生命活動所必須的，在進化上高度保守。當原癌基因的結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強時，細胞就會過度增殖，形成腫瘤。6.抑癌基因抑癌基因也稱為抗癌基因。早在20世紀60年代，有人將癌細胞與同種正常成纖維細胞融合，所獲雜種細胞的后代只要保留某些正常親本染色體時就可表現(xiàn)為正常表型，但是隨著染色體的丟失又可重新出現(xiàn)惡變細胞。這一現(xiàn)象表明，正常染色體內(nèi)可能存在某些抑制腫瘤發(fā)生的基因，它們的丟失、突變或失去功能，使激活的癌基因發(fā)揮作用而致癌。抑癌基因的功能是抑制細胞增

9、殖，促進細胞分化和抑制細胞遷移，因此起負調(diào)控作用，抑癌基因的突變是隱性的。7.環(huán)境中的致癌因子有些致癌物的作用很強，兼具啟動和促進作用，單獨作用即可致癌，稱為完全致癌物，如多環(huán)芳香烴、芳香胺、亞硝胺、致癌病毒等。（1）化學致癌物亞硝胺類  這是一類致癌性較強，能引起動物多種癌癥的化學致癌物質(zhì)。在變質(zhì)的蔬菜及食品中含量較高，能引起消化系統(tǒng)、腎臟等多種器官的腫瘤。多環(huán)芳香烴類  這類致癌物以苯并芘為代表，將它涂抹在動物皮膚上，可引起皮膚癌，皮下注射則可誘發(fā)肉瘤。這類物質(zhì)廣泛存在于瀝青、汽車廢氣、煤煙、香煙及熏制食品中。芳香胺類  如乙萘胺、聯(lián)苯胺、4-氨基聯(lián)苯等，可誘

10、發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥。烷化劑類  如芥子氣、環(huán)磷酰胺等，可引起白血病、肺癌、乳腺癌等。氨基偶氮類  如用二甲基氨基偶氮苯（即奶油黃，可將人工奶油染成黃色的染料）摻入飼料中長期喂養(yǎng)大白鼠，可引起肝癌。堿基類似物  如5-溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶、2-氨基腺嘌呤等，由于其結(jié)構(gòu)與正常的堿基相似，進入細胞能替代正常的堿基參入到DNA鏈中而干擾DNA復制合成。氯乙烯  目前應(yīng)用最廣的一種塑料聚氯乙烯，是由氯乙烯單體聚合而成的。大鼠長期吸入氯乙烯氣體后，可誘發(fā)肺、皮膚及骨等處的腫瘤。通過塑料工廠工人流行病學調(diào)查已證實氯乙烯能引起肝血管肉瘤，潛伏期一般在15年以上。某些金屬

11、  如鉻、鎳、砷等也可致癌。化學致癌物引起人體細胞癌變的作用機制很復雜。少數(shù)致癌物質(zhì)進入人體后可以直接誘發(fā)細胞癌變，這種物質(zhì)稱為直接致癌物；而大多數(shù)化學致癌物進入人體后，需要經(jīng)過體內(nèi)代謝活化或生物轉(zhuǎn)化，成為具有致癌活性的最終致癌物，方可引起細胞癌變，這種物質(zhì)稱為間接致癌物。（2）生物性致癌因素生物性致癌因素包括病毒、細菌、霉菌等。其中以病毒與人體細胞癌變的關(guān)系最為重要，研究也最深入。與人類細胞癌變關(guān)系密切的有4類病毒：逆轉(zhuǎn)錄病毒、乙型肝炎病毒、乳頭狀瘤病毒和Epstein-Bars病毒（簡稱EB病毒），后三類都是DNA病毒。引起人類T淋巴細胞白血病的人T淋巴細胞白血病病毒、成人T細胞

12、白血病病毒和艾滋病病毒等都屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒。逆轉(zhuǎn)錄病毒感染機體后，病毒的遺傳信息整合到宿主細胞的染色體中，成為細胞的組成部分。一般情況下受到正常細胞的調(diào)節(jié)控制，病毒處于靜止狀態(tài)，但受到化學致癌物、輻射等因素的作用后，可能被激活而表達，在體內(nèi)誘發(fā)細胞癌變。人乳頭瘤狀病毒與生殖道癌的發(fā)生有密切關(guān)系，并與口腔、咽、喉、氣管等處的乳頭狀瘤和皮膚疣等良性病變有關(guān)。EB病毒是一種皰疹病毒，與兒童的一種淋巴瘤和成人的鼻咽癌發(fā)生有關(guān)。霉菌與癌也有關(guān)系。目前已知有數(shù)十種霉菌毒素對動物有致癌性。但除黃曲霉毒素外，對其他霉菌毒素研究都較少。黃曲霉菌廣泛存在于污染的食品中，尤以霉變的花生、玉米及谷類中含量最多。黃曲霉毒

13、素有許多種，是一類雜環(huán)化合物，其中黃曲霉毒素B1是已知最強的化學致癌物之一，可引起人和嚙齒類、魚類、鳥類等多種動物的肝癌。（3）物理因素電離輻射  電離輻射可以引起人體各部位發(fā)生癌變，但據(jù)估計在所有癌癥的總病例數(shù)中只占2%3%。居里夫人的去世，日本原子彈爆炸后引起白血病的發(fā)病率增高，都是著名的例子。輻射可引起染色體變異，DNA突變，或激活潛伏的致癌病毒。放射線引起的癌癥有：白血病、乳腺癌、甲狀腺腫瘤、肺癌、骨腫瘤、皮膚癌、多發(fā)性骨髓瘤、淋巴瘤等。紫外線  紫外線照射可引起細胞DNA斷裂、交聯(lián)和染色體畸變，紫外線還可抑制皮膚的免疫功能，使突變細胞容易逃脫機體的免疫監(jiān)視，這些都有利于皮膚癌和基底細胞癌的發(fā)生。近年來由于環(huán)境惡化，大氣層的臭氧減少，出現(xiàn)地球臭氧空洞，地表紫外線的輻照強度急劇增高，誘發(fā)人體皮膚癌的潛在危險性大為增加。據(jù)估計，大氣臭氧減少1%，皮膚癌就要增加2%6%，美國每年就會增加10 00020 000名皮膚癌患者。8.癌癥的治療目前，常用的治療方法仍然是手術(shù)切除。這就需要盡可能在早期發(fā)現(xiàn)癌組織，用外科手術(shù)完全清除。然而，這種方法對癌病灶已有多處轉(zhuǎn)移的患者顯然很難實施。遇到這種情形，必須采取“化學療法”和“放射線療法”輔助治療。首先使用抗癌藥物和放射線照射縮小轉(zhuǎn)