第14章+细胞增殖调控与癌细胞

细胞周期调控与癌细胞增殖的联系细胞周期调控是维持正常细胞生长和分裂的关键机制之一。

准确无误的细胞周期调控是细胞代谢和生长的基础，也是细胞增殖的关键步骤。

然而，当某些异常事件发生，例如遗传突变或外部因素的侵袭，细胞周期调控可能失去平衡，导致癌细胞的不受控制的增殖。

本文将探讨细胞周期调控与癌细胞增殖之间的联系，并着重介绍几种常见的调控机制。

细胞周期分为四个主要阶段：G1阶段（细胞增长阶段）、S阶段（DNA 复制阶段）、G2阶段（前期）和M阶段（有丝分裂）。

这些阶段由多个调控因子和分子互相配合，确保细胞在合适的时间和环境下进行一系列的代谢和分裂过程。

一个重要的细胞周期调控机制是Rb蛋白（Retinoblastoma，遗传疾病）的功能。

在G1阶段，Rb蛋白与转录因子E2F结合，阻止细胞进入S阶段。

一旦细胞接受到外部刺激或内部信号，Rb蛋白被磷酸化并失去抑制E2F的作用，细胞便进入S阶段开始DNA的复制。

然而，在某些癌症中，Rb基因发生突变或功能缺陷，导致Rb蛋白无法正常发挥阻止细胞增殖的作用，进而使癌细胞无法受约束地增殖。

另一个重要的调控因子是p53蛋白。

p53蛋白作为一种转录因子，在细胞受到DNA损伤或其他压力时被激活。

一旦激活，p53蛋白能够抑制细胞周期的进展，通过调控相关基因的表达，如p21，从而启动细胞凋亡或修复受损的DNA。

然而，在许多癌症中，p53基因发生突变，导致p53蛋白功能失常。

这使得癌细胞能够逃避受损DNA的修复和凋亡信号，进而继续不受控制地增殖。

除了Rb蛋白和p53蛋白，细胞周期调控中还涉及一系列激活和抑制蛋白质的变化。

这些蛋白质包括细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）和其配体细胞周期蛋白（Cyclin）。

CDK与Cyclin结合形成复合物，通过相互作用和磷酸化调节细胞周期的进行。

当细胞准备进入下一个阶段时，特定的Cyclin将被合成并与CDK结合，促进细胞周期的进展。

然而，在某些癌症中，CDK或Cyclin的功能受到突变或异常表达的影响，导致细胞周期的失调和癌细胞的无限增殖。

一、简述p34^cdc2/cyclin B蛋白激酶的发现过程。

Tim Hunt 为代表的科学家以海胆卵为材料，对细胞周期调控进行了深入研究。

JR.Evans 等人于1983年报道，在海胆卵细胞中含有两种特殊蛋白，它们的含量随周期过程变化而变化，一般在细胞间期内积累，在细胞分裂期内消失，在下一个周期有重复这一过程，因而它们将其命名为周期蛋白。

随后的研究证明：周期蛋白为诱导蛋白进入M期所必须。

各种生物之间的周期蛋白在功能上有着广泛的互补性。

将海胆cyclin B的mrna引入到非洲爪蟾卵非细胞系中，其翻译产物可诱导该非细胞体系进行多种细胞周期循环。

接下来的一系列实验提示周期蛋白可能参与MPF的功能调节。

二、举例说明CDK在细胞周期中是如何执行调节功能的？细胞周期调控包括正调控、负调控和信号反应。

CDK激酶是正调控因子，它是细胞沿周期运行的引擎蛋白。

以MPF为例阐述：MPF是一种使多种底物磷酸化的蛋白激酶，即CDK1激酶，由p34蛋白和周期蛋白B结合而成。

CDK1激酶活性首先依赖于周期蛋白B含量的积累。

周期蛋白B一般在G1期的晚期开始合成，通过S期，其含量不断增加，达到G2期，其含量达到最大值，CDK1激酶的活性随着周期蛋白B浓度变化而变化。

CDK1激酶的活化还受到激酶与磷酸酶的调节。

活化的CDK1激酶可使更多的CDK1激酶活化。

随着周期蛋白B 含量达到一定程度，CDK1激酶活性开始出现，到G2晚期阶段，CDK1激酶活性达到最大值并一直维持到M期的中期阶段。

活化的CDK1激酶促使分裂期细胞在分裂前期执行下列生化事件：（1）染色质开始浓缩形成有丝分裂染色体；（2）细胞骨架解聚，有丝分裂纺锤体开始组装；（3）高尔基复合体、内质网等细胞器解体，形成小的膜泡。

在有丝分裂的后期，活化的后期促进因子APC主要介导两类蛋白降解：后期抑制因子和有死分裂周期蛋白。

前者维持姐妹染色单体粘连，抑制后期启动；后者的降解意味着CDK1激酶失去活性，有死分裂即将结束，即染色体开始去凝集，核膜重建。

细胞的增殖与癌症细胞是构成生物体的基本组成单位，它们通过增殖和分化来保持正常的生命活动。

然而，当细胞的增殖失去控制时，就会导致异常细胞的增加，最终形成肿瘤，这就是癌症的发生机制。

本文将探讨细胞的增殖过程以及与癌症的关系。

一、细胞的增殖过程细胞的增殖是生物体发育和修复组织的基础过程。

正常情况下，细胞增殖是严格受控的。

增殖过程主要包括以下几个重要步骤。

1.细胞周期细胞周期是指细胞从一个完整分裂到下一次分裂的整个过程。

它分为四个阶段：G1期、S期、G2期和M期（有的细胞还存在G0期）。

在细胞周期中，细胞完成对DNA的复制和准备分裂所需的其他细胞器和物质的合成。

2.有丝分裂和无丝分裂细胞的增殖可以通过有丝分裂和无丝分裂进行。

有丝分裂是指细胞按照一定的步骤进行核分裂和胞质分裂的过程，最终生成两个具有相同遗传信息的子细胞。

无丝分裂是指细胞直接通过核分裂和胞质分裂，形成两个细胞。

3.生长因子和信号通路细胞增殖过程中，生长因子和细胞外信号通过信号传导通路调控细胞的增殖。

生长因子可以刺激细胞进入细胞周期，促进DNA合成和细胞分裂。

二、癌症的发生机制癌症是细胞增殖失控的结果，它与细胞的增殖紊乱和遗传变异密切相关。

以下是癌症发生的几个重要机制。

1.基因突变癌症的发生往往涉及关键基因的突变。

突变可以使细胞失去正常的生长调控机制，导致细胞异常增殖。

癌症相关基因的突变可以分为激活突变和抑制突变，它们在细胞增殖调控中扮演重要角色。

2.肿瘤抑制基因和癌基因的失控活化肿瘤抑制基因和癌基因在细胞增殖调控中起着互补作用。

肿瘤抑制基因通过抑制细胞增殖来保持正常的生长状态，而癌基因则促进细胞的增殖。

当肿瘤抑制基因失去功能，或癌基因活化时，细胞的增殖将受到不受控制的刺激，从而导致癌症的发生。

3.血管新生肿瘤组织的生长和扩散需要大量的营养供给，这就需要血管的形成来满足其需求。

血管新生是一种抗癌疗法的重要靶点，通过抑制血管新生可以阻止肿瘤的营养供给和生长。

细胞增殖与癌症的关系细胞增殖是生命的基本特征之一，对于我们人体内的生长、发育、修复和代谢过程都有着极其重要的作用。

然而，当细胞增殖失控时，就会引发许多疾病，其中最危险的便是癌症。

1、癌症的起源在进一步探讨细胞增殖与癌症的关系前，先来了解一下什么是癌症。

癌症是因癌细胞在体内无限制地增殖和扩散而引起的一类恶性肿瘤。

癌细胞是指在遗传信息的控制下，由正常细胞向恶变方向发展而来的，它们与正常细胞相比，存在着许多明显的生物学和生化学特征。

癌细胞的起源主要有两种方式：一方面，癌细胞可以从本身已经存在的肿瘤细胞分化而来，这种情况被称为“同种型”或“同类癌”的癌症。

另一方面，癌细胞也可以从体内正常的细胞中突然发生变异而来，这种情况被称为“异种型”或“异类癌”的癌症。

这些变异细胞具有不正常的增殖与分化能力，它们不仅无法承担起正常细胞的功能，而且容易发生突变，引发癌症。

2、细胞增殖的本质细胞增殖是指生物体内新细胞和组织的形成过程，这个过程由两个相互联系的基本过程组成：细胞分裂和细胞增长。

细胞分裂是指一种生物活动，由一个细胞分裂为两个或更多与母亲细胞具有相同信息的女儿细胞，是细胞增殖过程的基础。

细胞分裂有两种方式：有丝分裂和无丝分裂。

细胞增长是指细胞体积和质量的增加，是细胞增殖的过程中不可缺少的环节，与细胞分裂相互关联，使细胞完成新的代谢和生理功能。

细胞增殖的本质是一项精细的过程，在这个过程中需要参与大量的蛋白质、酶、信号和其他物质的调控，如果这些调控机制出现问题，便可能引发癌症。

3、癌症的发生机制细胞增殖的失控是导致癌症发生的重要原因。

在癌症发生的过程中，常常会有以下问题：（1）基因突变癌症的病因通常是由于基因的突变所引起的，而这些基因突变可以发生在任何阶段，可能是由环境因素的影响（如辐射、化学物质等）或者遗传基因缺陷所引起的。

基因突变可以改变一个细胞的性质，让它变成恶性肿瘤。

（2）细胞增殖信号通路的失调正常的细胞生长和分化需要在细胞增殖信号通路的调控下进行，然而，在癌症中，这些信号通路往往出现了失调，导致细胞无法正确地分化和模拟，最终使得癌细胞毫无限制地增殖。

细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系概述一个成年人由数万亿个细胞组成，这些细胞不断增殖、更新，以维持身体正常功能。

细胞增殖一定程度上受调控，过度的细胞增殖可能导致癌症。

了解细胞增殖的调控机制及其与癌症的关系，对癌症的预防、诊断和治疗都有重要意义。

细胞增殖的调控机制细胞增殖可以分为两个阶段：有丝分裂和无丝分裂。

在有丝分裂中，细胞核分裂成两个细胞核。

在无丝分裂过程中，细胞核不会分裂，但是细胞质会增加，从而导致细胞的数量增加。

细胞增殖的调控是一个非常复杂的过程，包括许多分子、信号通路和细胞周期调控蛋白。

细胞周期调控蛋白具有非常重要的调控作用，它们能够促进或抑制细胞增殖，从而参与细胞周期的调节。

其中最为关键的分子是细胞周期蛋白和其配体细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）。

在细胞周期不同的阶段，CDK与不同的配体结合，从而促进或抑制细胞增殖。

此外，细胞周期调控蛋白还包括细胞周期抑制蛋白（CDKIs），它们通过抑制CDK的活性从而调节细胞增殖。

除了细胞周期调控蛋白，许多信号通路也能对细胞增殖进行调控。

比如，胞内信号分子WNT/β-catenin通路是一个重要的调控途径，通过激活β-catenin来促进细胞增殖，抑制蛋白素激活剂蛋白激酶（PKA）信号路径可抑制细胞增殖。

与癌症的关系癌症是指由于基因突变或遗传变异等原因导致细胞增殖过度、失控的一类疾病。

在正常情况下，细胞增殖是受调控的，但某些基因的突变，或者其他调控机制的失常，可能导致细胞无法停止增殖。

这些细胞不断分裂，形成肿瘤。

这些由于基因突变或遗传变异导致的异常细胞增殖和分化，可以是肿瘤的早期阶段。

正常细胞的增殖通常是有限和受到紧密的控制，但是在癌细胞中，细胞增殖的调控机制被破坏，使癌细胞能够无限制地增殖和扩散，形成恶性肿瘤。

癌症研究者已经发现，许多与细胞周期调控相关的基因在肿瘤中被突变或失活。

这些基因包括肿瘤抑制基因和肿瘤促进基因，它们可以通过不同的方式影响细胞周期的进程。

细胞周期调控与癌细胞增殖抑制细胞是生命的基本单位，具有自我复制和分化的能力。

正常细胞的增殖受到严格的调控，以保持组织和器官的稳态。

然而，在癌症中，这种调控机制发生了异常变化，导致癌细胞无限增殖并形成恶性肿瘤。

了解细胞周期调控与癌细胞增殖抑制之间的关系对于癌症治疗非常重要。

一、细胞周期调控的概述1. 细胞周期是指一个完整的细胞生命周期，包括从某个特定时刻开始直到其分裂为两个新生物体。

2. 细胞周期包括四个阶段：G1期（第一次生长期）、S期（DNA复制期）、G2期（第二次生长期）和M期（有丝分裂期）。

3. 细胞周期调控主要由多个蛋白激酶、蛋白激酶抑制剂和转录因子等调节因子共同作用完成。

4. 关键调控点包括G1/S转变处、G2/M转变处和M期的控制点，通过这些关键调控点，细胞周期得以严格控制。

二、癌细胞增殖过程中的异常细胞周期调控1. 高度失控的增殖：癌症细胞通过无限增殖、忽略外界信号和形成肿瘤来表现出对细胞周期调控失效。

2. 细胞周期检查点缺陷：某些癌症类型存在着与特定阶段检查点相关的突变，导致DNA损伤未能引发阻滞性减数分裂，使异常细胞得以存活和扩张。

3. 增强正常通路活性：研究表明，一些关键细胞周期调节蛋白在肿瘤中被过度表达或激活，从而促进异常增殖。

同时，异常信号传导也可以通过上调这些蛋白来促进癌症发展。

三、抑制癌细胞增殖的策略1. 靶向关键维持恶性转化所需功能的基因和蛋白质：如靶向TGF-beta信号通路、EGFR、HER2等相关分子，可以有效阻断癌细胞的生长和扩散。

2. 激活抗癌免疫应答：通过激发机体自身免疫系统，以克服肿瘤组织对宿主的免疫逃避和耐受性。

3. 抑制血管生成：肿瘤细胞通常具有促进血管生成的能力，靶向这些信号通路可以阻断癌细胞对氧气和营养物质的供应，限制其生长和扩散能力。

4. 抑制癌基因表达：通过RNA干扰技术或药物靶向转录因子等方式来阻断或降低癌基因在癌细胞中的表达。

四、细胞周期调控与治疗创新1. 组合治疗策略：针对多个调控位点同时使用治疗手段，可以增加治愈概率并减少药物抵抗性。

第14章细胞增殖及其调控14.1名校考研真题一、选择题1．有活性的CDK1激酶符合下列何种描述？（）[南开大学2011研]A．与周期蛋白以复合物形式存在B．Thr161去磷酸化C．Thr14和Tyr15磷酸化D．与之结合的周期蛋白泛素化【答案】A【解析】CDK激酶激活的途径：①CDK蛋白本身不具有蛋白激酶活性；②当周期蛋白B/A含量积累到一定值时，二者相互结合形成复合体，但不表现出激酶活性；周期蛋白与CDK 的结合是CDK激酶活性表现的先决条件；③在wee1/mik1和CAK激酶的催化下CDK的Thr14、Tyr15、Thr161磷酸化，形成高度磷酸化的周期蛋白CDK复合体，但仍不具备激酶活性；④在磷酸酶Cdc25的催化下，Thr14和Tyr15去磷酸化，CDK激酶活性才能表现出来。

Thr161位点保持磷酸化状态是CDK1激酶活性表现所必需的前提。

2．癌细胞的主要特点之一是（）。

[军事医学科学院2006研]A．细胞间黏附性增强B．缺少接触抑制作用C．对生长因子的需求量上升D．增殖力下降【答案】B【解析】A项，癌细胞几乎丧失细胞间的黏着，相互之间不产生抑制作用，更有利于快速繁殖。

C项，由于癌细胞的增殖能力增强，其对生长因子的需求量下降。

D项，癌细胞的一个典型特征就是增殖力增强。

3．调节细胞进出S期所必需的蛋白激酶是（）。

[复旦大学2004研]A．MPFB．SPFC．CDCD．ACE．PKC【答案】B【解析】A项，MPF是M期促进因子，能够调控细胞周期从G2到M期。

B项，SPF是S期促进因子，能够调控细胞周期从G1到S期。

C项，CDC是蛋白激酶催化亚基。

D项，AC 即腺苷酸环化酶，是膜整合蛋白，能够将ATP转变成cAMP引起细胞的信号应答，是G蛋白偶联系统中的效应物。

E项，PKC是信号调节系统中的蛋白激酶，主要起到激活下游级联反应的作用。

二、填空题1．让M期的细胞与间期的细胞融合，诱导间期细胞产生PCC。