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1、第4节细胞的癌变 1知识：说出癌细胞的主要特征和致癌因子的种类。2情感态度与价值观：讨论恶性肿瘤的防治，选择健康的生活方式。3能力：运用资料分析的方法，讨论健康的生活方式与癌症防治的关系。4重点与难点：(1)癌细胞的主要特征；(2)致癌因子；(3)原癌基因与抑癌基因的区别。(一)问题探讨1提示：日光浴使皮肤生发层细胞中的胆固醇在紫外线照射下转化成维生素D。可以预防佝偻病、骨质疏松症；同时在紫外线的照射下，表皮细胞可以产生黑色素，保护内部组织和器官。2提示：(1)尽量不在紫外线强烈辐射的时间和地点长时间进行日光浴。不同的地区由于经纬度不同，因而日照强度过强的时间长短不同。可以引导学生调查当地的紫
2、外线辐射的情况。(2)涂上防晒霜，可以在一定程度上减弱紫外线辐射对皮肤的伤害。(3)使用防紫外线遮阳伞，可以适当减少紫外线辐射。3提示：臭氧层可以部分吸收紫外线。当臭氧层被破坏时，过多的紫外线辐射有可能伤及表皮细胞中的遗传物质，严重时可能导致皮肤癌。(二)资料分析1“病从口入”以适用于癌症。发霉的、熏制的、烧烤的以及高脂肪的食品中含有较多的致癌物质，如黄曲霉素、亚硝酸盐、苯并()芘等。2物理的，化学的，生物的。一、癌细胞概念有的细胞受到_的作用，细胞中的_发生变化，就变成不受机体控制的_进行分裂的恶性增殖细胞。二、主要特征1适宜条件下，无限_。2_发生显著变化。3癌细胞的_发生了变化。三、致癌
3、因子1_致癌因子，主要指辐射，如紫外线、X射线等。2_致癌因子，如亚硝胺、黄曲霉素等。3_致癌因子，如Rous肉瘤病毒等。四、细胞癌变的原因1致癌因子使_基因和_基因发生突变。2原癌基因主要负责调节_，控制细胞的_的进程，抑癌基因主要是阻止细胞_。答案：一、致癌因子遗传物质连续二、1.增殖2.形态结构3.表面三、1.物理2.化学3.生物四、1.原癌抑癌2.细胞周期生长和分裂不正常的增殖1.癌细胞有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。2癌细胞的主要特征(1)在适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖在人的一生中，体细胞一
4、般能够分裂5060次，而癌细胞却不受限制，它们迅速地生长、分裂，无限增殖。(2)癌细胞的形态结构发生显著变化例如，体外培养的正常的成纤维细胞呈扁平梭形，当这种细胞转变成癌细胞后就变成球形了。(3)癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。1下列叙述中不属于癌细胞特征的是()A癌细胞在适宜的条件下只能分裂5060次B癌细胞能够无限增殖C癌细胞的形态结构发生了变化D癌细胞彼此之间的黏着性减小，导致在机体内分散和转移解析：癌细胞与正常细胞相比，它的特征主要是，癌细胞能够无限增殖，因此A项中说癌细胞只能分裂5060次是错误的。癌细
5、胞的特征还有：癌细胞的形态结构发生了改变；癌细胞的表面也发生了变化，由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得细胞彼此之间的黏着性减少，导致癌细胞在有机体内易分散和转移。答案：A癌细胞与正常细胞相比有哪些主要特征(多选)()A癌细胞的分裂常有“多极分裂”的现象B癌细胞对不良的环境，一般都有较强的抵抗力C能够无限增殖D癌细胞是畸形分化的细胞答案：ABC解析：考查癌细胞的特征。A、B、C三项均为癌细胞的特征。细胞的畸形分化与癌细胞的产生有直接关系，但不是癌细胞的特征。1.物理致癌因子主要指辐射，如紫外线、X射线等。例如，居里夫人在研究工作中长期被放射线损伤，导致白血病；氟氯碳化合物的排放，使大气平流层中
6、臭氧层变薄，照到地面的紫外线增强，使全球皮肤癌患者增加。2化学致癌因子有数千种之多，无机化合物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等，有机化合物如联苯胺、烯环烃、亚硝胺、黄曲霉素等都是化学致癌因子。吸烟是人体摄入化学致癌物的主要途径之一，从香烟的烟雾中可分离出20多种化学致癌因子。3病毒致癌因子是指能使细胞发生癌变的病毒。致癌病毒能够引起细胞发生癌变，主要是因为它们含有病毒癌基因以及与致癌有关的核酸序列。它们通过感染人的细胞后，将其基因组整合进人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变，如Rous肉瘤病毒等。人和动物细胞的染色体上本来就存在着与癌有关的基因：原癌基因和抑癌基因。原癌基因主要负责调节细胞周期，
7、控制细胞生长和分裂的进程；抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。根据大量的病例分析，癌症的发生并不是单一基因突变的结果，至少在一个细胞中发生56个基因突变，才能赋予癌细胞所有的特征，这是一种累积效应。因此，生活中的致癌因子很多，但是癌症发生的频率并不是很高，而且易患癌症的多为老年人。癌症是威胁人类健康的最严重疾病之一。据统计，目前世界上因病死亡的总死亡率中，癌症居第二位，仅次于心血管病。由于癌症发生的早期，往往不表现出任何症状，难以及时发现；而对于癌症晚期的病人，目前还缺少有效的治疗
8、手段。因此，在个人日常生活中注重科学的生活方式，注意远离致癌因子，尽量规避罹患癌症的风险，就显得尤为重要。2鼻咽癌是种族差异非常明显的恶性肿瘤，我国南方几省特别是珠江三角洲地区的鼻咽癌发病率居全球首位。下列关于鼻咽癌发病诱因及防治方法的叙述，不正确的是()A食用咸鱼过多有可能是诱发鼻咽癌的重要因素B致癌相关基因在家庭中的稳定遗传可能是鼻咽癌高危家族存在的原因C细胞膜上糖蛋白增加，导致癌细胞易发生转移D鼻咽癌的化疗主要是利用药物作用于癌细胞周期的间期解析：本题考查细胞的分化，结合现实生活的实际问题，体现了高考题的命题趋势，但要结合教材中细胞的致癌因子才能正确求解。答案：C人和动物细胞的染色体上普
9、遍存在着原癌基因，但是大多数人不患癌症，只有少数人患癌症，其原因是()A在正常情况下，原癌基因处于受抑制状态B原癌基因不能被激活C大多数人有抗癌能力D癌细胞是细胞畸形分化造成的答案：A解析：在正常情况下，人和动物细胞染色体上的原癌基因被抑制，但是在许多理化因素及病毒等作用下，原癌基因可被激活，从而使细胞发生癌变。基因活动异常是细胞癌变的根本原因。在人类的染色体上，与癌变有关的基因有2类：一类称癌基因，其表达可导致癌症的发生；另一类称抑癌基因，其表达可抑制癌症的发生和发展。本文从基因、基因产生及其作用3个环节介绍癌基因和抑癌基因对细胞癌变过程的调控作用。1癌基因、癌基因产物及其作用。目前，世界上
10、已发现癌基因100多个，其中一些存在于病毒中，称病毒癌基因；另一些则存在于细胞中，称细胞癌基因。人体细胞内的癌基因是由原癌基因转化而来的。据估计，人体的每一个细胞中都有大约1 000个原癌基因，存在于每一个染色体中。原癌基因实质上是具有重要功能的正常细胞基因，是细胞固有的基因成分，可由亲代垂直传给子代。正常情况下，它们不但对细胞无害，而且对维持细胞正常的生理功能，控制细胞正常的生长、分化等具有重要作用。只有在致癌因素作用下，通过各种激活途径，转化为癌基因，才引起细胞癌变。简单地讲，原癌基因的激活通过以下途径实现：一是病毒癌基因整合到正常人体基因组，激活原癌基因；二是原癌基因DNA顺序中发生一个
11、碱基改变，使其变为癌基因，这种方式称点突变；三是原癌基因随着染色体易位，由原来基因不活跃区易位到基因活跃区；四是在细胞基因组中“游动”的外源或内源DNA片断，插入原癌基因附近并将其激活。原癌基因激活后形成一处异常的DNA序列，即形成具有致癌性的DNA序列。癌基因为显性基因，一旦形成就立即能通过其基因产物显示致癌作用。癌基因编码的产物为癌蛋白。癌蛋白与正常蛋白质的氨基酸组份差异不大，可根据它们在细胞中的定位分为两类：一类分布在细胞膜和细胞质中，并在那里发挥作用，包括酪氨酸激酶类、生长因子样作用类和ras族类，另一类在细胞核中起作用，称细胞核癌蛋白。人们对前一类癌蛋白的生物特性已进行了大量研究，认
12、为基因突变是导致其生化活性改变并使细胞转化，产生致癌性的原因。其中，酪氨酸激酶类的作用是活化细胞第一信号系统，使细胞外界信号传递到细胞内；生长因子样作用类的作用是破坏细胞调控，促使其向肿瘤细胞转化；ras族类的作用是使细胞内cAMP浓度升高，CTP浓度下降，干扰DNA合成和细胞分化对于细胞核癌蛋白的研究较少，有人提出其转化活性可能来自转录水平的调控，即在转录水平激活控制细胞生长的基因。其根据是近年来对细胞核癌蛋白，尤其是对腺癌病毒EIA蛋白和SV40T抗原的研究结果。腺病毒EIA蛋白含有3段保守序列，分别称1区、2区和3区，每一段的长度均在1816个氨基酸之间。突变分析的结果表明，1区和2区的
13、突变，可影响EIA蛋白促使未建株细胞不死的特殊性以及与ras蛋白共同转化细胞的能力，还能干扰细胞中的DNA的合成。这说明这两个区的功能可能参与细胞转化和DNA合成。其他的细胞核癌蛋白，包括SV40T抗原、HPV16E蛋白、myc蛋白等，都含有EIA蛋白2区相似的序列。2抑癌基因、抑癌基因产物及其作用60年代末，人们发现将小鼠癌变细胞与正常细胞融合，其杂交细胞并不能形成癌瘤。显然，是正常亲本细胞中的基因抑制了癌变过程。这类具有抑制癌变发生，对细胞生长具有正常调节作用的基因就是抑癌基因。抑癌基因属显性基因，通常认为，必须有两个等位基因都失活或缺失才能导致癌症的发生。第一个被克隆出来的人类抑癌基因是
14、视网膜母细胞瘤RB基因。遗传学分析揭示，当视网膜母细胞瘤RB基因2个副本都缺失或失活，即呈纯合化时，就会失去控制细胞繁殖的能力，导致癌症发生。抑癌基因的抑癌作用，在体细胞杂交中的表现最典型：当肿瘤细胞的发生是由于某一特殊的基因缺失所致时，体细胞杂交可使正常亲本的基因弥补缺失的基因，从而使抑癌基因的活性得以重新恢复；当肿瘤细胞的发生是因成熟障碍所致时，如一些显性癌基因诱导的肿瘤的发生和发展，通过体细胞杂交，杂交体可通过正常亲本的分化诱导功能，使肿瘤细胞的发生受到抑制。抑癌基因编码的产物是抑癌蛋白。目前研究最多的是视网膜母细胞瘤RB基因。其编码的基因产物称P ，这种蛋白质具有以下特点：是位于核中的
15、磷酸化蛋白；可与DNA纤维柱结合，表明它可能有DNA结合活性；含有1个金属结合点，可与许多转录因子结合。因此可以看出，这种蛋白质是通过调节细胞控制生长的基因转录而控制细胞繁殖的。而在视网膜母细胞瘤RB基因都缺失或失活时，恰恰会缺乏这种抑癌蛋白，导致癌瘤发生。3致癌机理随着对癌基因、抑癌基因以及其基因产物研究的深入，人们对致癌机理的认识越来越清楚：癌变是由于生理过程发生偏差所致，亦即癌基因和抑癌基因之间的平衡关系破坏所致，是以原癌基因的激活和抑癌基因的失活和缺失为基础的。在人体内，癌基因与抑癌基因的功能相互拮抗，在细胞繁殖的调节中，共同保持正负信号相互作用的相对恒定。癌症的发生是一个多步骤、多阶
16、段的过程，人们对其中的一些细节还不清楚。目前在癌症治疗中往往采取以外力抑制癌细胞生长或杀灭细胞的方法，副作用大，疗效差。对癌基因和抑癌基因的研究，使人类有可能真正从根本上治疗癌症。生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖，为探究该调控基因是存在于细胞质内还是细胞核内，科研人员做了以下实验调计。请将下面的实验调计方案补充完整：(1)实验方案：(实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态，不作实验设计要求)用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏，使之分散成单个细胞。分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。_。取2只培养瓶编号
17、甲、乙，各加入等量的培养液。_。_。(2)预期实验结果及结论：_。解析：本实验的目的是探究调控基因是存在于细胞质内还是细胞核内，因此利用细胞工程实现细胞重组就可以将癌细胞的细胞核和细胞质的作用相互分开来研究，而不会相互干扰。因为癌细胞的形态结构发生了显著变化，所以可以从细胞形态上来区分正常细胞和癌细胞。答案：(1)取癌细胞的细胞核和肝细胞的细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞的细胞质和肝细胞的细胞核形成重组细胞乙分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两只培养瓶中，进行细胞培养分别观察甲、乙培养瓶中的细胞形态(2)若甲瓶的细胞(或重组细胞甲分裂产生的细胞)形态发生明显变化，则调控基因存在于细
18、胞核中。若乙瓶中的细胞(或重组细胞乙分裂产生的细胞)形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞质中。若甲、乙两瓶中的细胞(或重组细胞甲、重组细胞乙分裂产生的细胞)形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在于细胞核和细胞质中(其他答案合理也可)1下列与癌症产生有关的叙述是()受到电离辐射作用受到黄曲霉素的毒害受到肿瘤病毒的感染骨髓恢复细胞分裂根瘤菌侵入生物组织A BC D答案：A解析：电离辐射是物理致癌因子之一，黄曲霉素是化学致癌因子之一，肿瘤病毒是生物致癌因子之一。2第二次世界大战后，在日本广岛生活的人癌症发病率很高，其致癌因子是()A核辐射 B煤焦油毒害C苯的毒害 D病毒致癌因子答案：A解析：主
19、要受到当年美国投放的原子弹中含有核物质的影响所致。3癌症患者晚期发生癌细胞扩散，主要原因是()A癌细胞能够无限增殖B癌细胞的形态结构发生了变化C癌细胞的表面发生了变化，使细胞彼此之间黏着性减小D以上三项都对答案：C解析：癌症患者晚期，癌细胞的表面发生明显的变化，是糖蛋白减少，使细胞彼此之间明显的黏着性减小，癌细胞易扩散。4我们研究细胞癌变与解决当今世界严重威胁人类生存的_有关；研究细胞分化与生物_有密切关系；研究细胞衰老与人类及动植物的_有关。答案：癌症发育寿命解析：关于细胞的分化，癌变和衰老的研究，已经成为细胞生物学的重要课题。这是因为细胞分化与生物发育有密切关系，细胞癌变与当今世界严重威胁人类生存的癌症有关，细胞衰老与人类及动植物的寿命有关。