细胞生物学课件:第十六章 肿瘤细胞
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肿瘤分子细胞生物学肿瘤分子细胞生物学起源与演进、细胞分化与肿瘤、肿瘤生长的细胞生物学、肿瘤的侵袭与转移、血管生成与肿瘤、肿瘤的超微结构、肿瘤标记物、端粒和端粒酶与肿瘤、细胞凋亡与肿瘤、化学致癌因素及其致癌机制、物理性致癌因素及其致癌机制、病毒致癌因素及其致癌机制、免疫与肿瘤、激素与肿瘤、遗传与肿瘤、微卫星DNA与肿瘤、肿瘤基因及其调控机制、细胞周期与肿瘤、细胞信号转导与肿瘤和转基因动物技术一、肿瘤细胞的物质代谢肿瘤细胞的最基本的生物学特征就是恶性增殖、分化不良、浸润和转移等。
这些恶性行为与肿瘤的特殊生化代谢过程密切相关。
细胞癌变是从致癌因素引起靶细胞的基因突变开始的,基因突变引起基因表达异常,导致细胞中蛋白质和酶谱及其功能的改变,酶是物质代谢的催化剂,当酶功能和活性发生重大变化时,必然引起物质代谢的改变。
(一)糖代谢的改变肿瘤细胞糖代谢的改变主要表现为酵解明显增强。
正常肝组织在有氧条件下由氧化供能约占99%,而酵解供能仅占1%,但肝癌组织中糖酵解供能可高达50%。
(二)核酸代谢的改变肿瘤组织中RNA及DNA合成速率皆比正常组织高,而分解速率则下降。
(三)蛋白质代谢的改变肿瘤相关的标志酶或蛋白,如胚胎性蛋白质合成速率增快。
相反,与细胞分化相关的酶或蛋白合成则会减少或几乎消失。
总之,与肿瘤细胞恶性增殖相关的生物化学代谢特点是:合成细胞结构成分的代谢途径明显增加;细胞成分及合成原料的分解代谢途径明显降低,酵解增加。
二、肿瘤细胞酶学的改变肿瘤组织中某些酶活性增高,可能与生长旺盛有关;有些酶活性降低,可能与分化不良有关。
例如肝癌病人在血中γ-谷氨酰转肽酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶和碱性磷酸酶的同功异构酶均可升高;骨肉瘤的碱性磷酸酶活性增强而酸性磷酸酶活性弱;前列腺癌的酸性磷酸酶可升高;肺鳞状细胞癌的脂酶活性随分化程度降低而减弱。
由于癌细胞的新陈代谢与化学组成都和正常细胞不同,可以出现新的抗原物质。
有些恶性肿瘤组织细胞的抗原组成与胎儿时期相似,如原发性肝癌病人血清中出现的甲种胎儿球蛋白(AFP),AFP的特异性免疫检查测定方法是肝癌最有诊断价值的指标。
第十六章细胞衰老与细胞死亡细胞衰老:指随着时间的推移,细胞的增殖能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程。
机体衰老:指绝大多数生物性成熟以后,机体形态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程,是一个受发育程序、环境因子等多种因素控制的、不可逆的生物学现象。
Hayflick界限:细胞停止分裂是由细胞自身决定,正常的体外培养的细胞寿命不是无限的,只能进行有限次数的增殖。
细胞衰老的形态学变化:主要表现在细胞皱缩、膜通透性和脆性增加、核膜内陷和细胞器数量特别是线粒体数量减少、胞内出现褐脂素等异常物质沉积,最终出现细胞凋亡或坏死。
细胞衰老在生化方面的改变:①DNA:复制与转录受抑制,个别基因异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低。
②RNA:mRNA和tRNA含量降低。
③蛋白质含量下降,发生糖基化、脱氨基等修饰反应导致蛋白质稳定性、抗原性和可降解性下降,自由基使肽链断裂,交联而变性。
氨基酸左旋变右旋。
④酶分子:活性中心被氧化,金属离子丢失,二级结构、溶解度和等电点发生改变,总效应是酶失活,但β-半乳糖苷酶活性增强。
⑤脂类:不饱和脂肪酸被氧化,膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。
遗传决定学说:认为衰老是遗传上的程序化过程,其推动力和决定因素是遗传的基因组,控制生长发育和衰老的基因都在特定时期有序地开启和关闭。
自由基学说:认为活性氧基团导致细胞损伤和衰老。
自由基:指那些在原子核外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团。
是一类高度活化的分子,当它与其他物质反应时力图得到电子,而对细胞及组织产生十分有害的生物效应。
未成对电子:指在原子或分子轨道中未与其他电子配对而独占一个轨道的电子。
内源性自由基:环境中的高温、辐射、光解、化学物质等引起的外源性自由基。
外源性自由基:体内各种代谢反应产生的自由基,主要途径有①线粒体呼吸链电子泄露产生②由经过氧化物酶体的多功能氧化酶(MFO)等催化底物羟化产生③机体血红蛋白、肌红蛋白中可通过非酶促反应产生自由基。
细胞生物学与肿瘤发生细胞生物学是探究组成生物体的基本单位——细胞的一门学科,而肿瘤则是一种疾病,是机体细胞异常增生所带来的结果。
细胞生物学与肿瘤发生有着密不可分的联系,本文将从细胞生物学的角度,探讨肿瘤的发生及其与细胞生物学之间的关系。
一、细胞增殖及其调控细胞增殖是细胞生物学中的重要过程,细胞增殖主要由两个过程组成:DNA复制和细胞分裂。
在正常情况下,新形成的细胞代替老旧的或因定期维护而死亡的细胞,从而保持器官和组织的健康运转。
但是,细胞增殖是非常复杂的过程,其中的许多步骤需要受到调控。
许多胚胎发育或组织修复、再生的过程,都需要密切控制。
这种控制可通过许多不同机制来完成,包括细胞周期调控、凋亡等,其中细胞周期是细胞分裂过程中最重要的控制机制之一。
细胞周期是指一个细胞从一个分裂周期的开始,到下一个分裂周期开始的这一过程。
细胞周期分为四个阶段:G1期、S期、G2期以及M期。
这些阶段按照特定顺序发生,每个阶段的开始和结束与不同的细胞周期调控机制有关,包括多种信号通路、转录因子、抑制因子等。
例如,p53和pRb等基因的活化和静默,会对细胞周期的进程产生影响。
二、肿瘤的起源肿瘤是机体内某些细胞所引起的异常增生现象,分为良性肿瘤和恶性肿瘤。
肿瘤的起源一般有两种常见的途径:1.细胞自身的DNA损伤,如紫外光、化学物质、电离辐射等所致的损伤,以及内源性损伤(如代谢失调、热休克等);2.遗传突变,包括点突变、结构变异和染色体失调等。
DNA损伤或遗传缺陷,可能导致细胞周期失控。
这样,细胞就可能会在正常的生长调控机制下失去控制,继续分裂或不死,并形成肿瘤。
在一定程度上,肿瘤的发展与细胞周期失控的根源有关。
三、细胞周期失控与肿瘤在正常情况下,细胞接受多种信号调控,包括生长因子的刺激、凋亡信号的抑制、负细胞循环调控基因的状态及其他因素的影响。
在这种情况下,细胞周期会正常进行。
然而,在某些情况下,这种正常调控可能会被破坏,导致细胞失去了自我控制的能力。
细胞生物学与肿瘤治疗细胞生物学是现代生物学的一个重要分支,探索细胞的结构、功能及生命活动的规律,为认识生物学的本质提供了基础。
肿瘤治疗是细胞生物学的一个重要应用领域,其重点是利用细胞生物学的知识和技术,研究肿瘤的形成、发展、转移机制,探索肿瘤治疗新途径和方法,以期有效地控制和治疗肿瘤。
一、细胞生物学与肿瘤形成细胞生物学研究表明,癌症的起源是因为细胞遭到了一些损害,从而导致了异常的增殖和分化,最终形成了肿瘤。
肿瘤细胞的增殖除了与正常组织相似的MITOSE过程外,还包括了一些特殊的机制,如DNA损伤的修复、凋亡等。
肿瘤发生的机制非常复杂,除了遗传和暴露于致癌环境下的因素之外,还包括了免疫调节、生长因子、细胞周期等方面的调控。
二、1. 化学治疗化学治疗是利用化疗药物对癌症细胞进行破坏的治疗方式。
化疗药物在细胞生物学层面上作用于肿瘤细胞,通过抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、扰乱细胞周期等机制,且化疗药几乎能够进入全身,因此是一种全身性的治疗方式。
2. 放疗放疗是利用高能射线对癌症细胞进行杀伤的一种治疗方式。
其生物学效应与化疗药物类似,放疗的目标是通过射线对肿瘤器官进行直接杀伤,并使肿瘤区域增殖停滞、凋亡和失去活性。
3. 免疫治疗免疫治疗是利用调节机体免疫系统功能的新技术,以增强或恢复免疫系统对癌症细胞的清除作用。
这一治疗方法常用于那些有着肿瘤抗原表达的癌症,通过增强人体免疫系统抗体水平,达到对癌症细胞的杀伤作用。
4. 基因治疗基因治疗是一种引入外源基因或干预内源基因调节表达的治疗方法,是一种富有前途的治疗手段,它能够针对肿瘤细胞的具体基因结构进行精准治疗,目前在肿瘤治疗研究中已经取得了一定进展。
5. 细胞治疗细胞治疗是利用细胞生物学技术,抽取免疫细胞进行体外扩增,再经过某种方式进入患者体内,从而对癌症细胞进行作用并发挥治疗作用。
这种治疗方法的优点在于能够几乎精准治疗患者体内的癌症细胞,而不会对正常组织造成影响。