第14章细胞增殖调控与癌细胞
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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。
《细胞生物学》复习资料名词解释:原生质体、细胞质膜、脂质体、水孔蛋白、血影、被动运输、主动运输、ATP驱动泵、胞吞作用、胞饮作用、胞吐作用、吞噬作用、线粒体片段化、氧化磷酸化、电子传递链、细胞内区室化、细胞质基质、内膜系统、分子伴侣、微粒体、内质网应激、残质体、过氧化物酶体、蛋白质分选、共翻译转运、翻译后转运、膜泡运输、细胞通信、细胞信号转导、配体、细胞内受体、第二信使、分子开关、细胞因子、细胞骨架、踏车行为(微丝和微管)、核小体、染色质、染色体、细胞周期、染色体凝缩、接触抑制、癌基因、细胞分化、干细胞、细胞衰老、细胞程序性死亡、细胞凋亡、细胞连接、细胞外基质、桥粒、黏着斑复习重点:1、细胞分为原核细胞、古核细胞与真核细胞三大类。
2、细胞的基本共性。
3、原核细胞和真核细胞共有的基本的特征。
4、病毒是细胞吗?病毒与细胞的关系。
5、细胞质膜的结构模型和基本特征。
6、细胞质膜的基本功能。
7、膜的流动性影响因素。
8、细胞质膜与其他生物膜一样都是由膜脂与膜蛋白构成的。
膜蛋白可分为周边膜蛋白(或外在膜蛋白)、整合膜蛋白(或膜内在蛋白)和脂锚定膜蛋白。
9、生物膜的基本特征是流动性和不对称性,这也是完成其生理功能的必要保证。
10、膜脂的运动方式包括侧向运动、钟摆运动、自转运动、翻转运动。
11、红细胞膜骨架包括:血影蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白、带 4.1 蛋白、锚蛋白。
12、小分子物质跨膜运输有3种类型,即简单扩散、被动运输与主动运输。
13、膜转运蛋白可分为两类:一类称载体蛋白,另一类称通道蛋白。
14、载体蛋白能通过一系列构象改变介导溶质分子的跨膜转运,而通道蛋白形成跨膜亲水性通道,有离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白三大类型。
15、根据激活信号的不同,离子通道可分为电压门控通道、配体门控通道和应力激活通道。
16、真核细胞通过胞吞作用和胞吐作用完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。
17、胞吞作用可分为两种类型:胞饮作用和吞噬作用。
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。