备课素材：癌症产生的机理 高一下学期生物人教版必修2.docx

癌症产生的机理最近有学生物提问：哪样的人容易得癌症？癌症是可以预防吗？当然，这种问题只能是专家来回答，但为什么有这么多诺贝尔奖，就是对付不了这样的细胞性疾病？癌症是一大类恶性肿瘤的统称。癌细胞的特点是无限制、无止境地增生，使患者体内的营养物质被大量消耗；癌细胞释放出多种毒素，使人体产生一系列症状；癌细胞还可转移到全身各处生长繁殖，导致人体消瘦、无力、贫血、食欲不振、发热以及严重的脏器功能受损等等。癌症产生的机理学说 1体细胞突变学说1868年，病理学先驱Virchow根据细胞学说和显微镜技术并结合对肿瘤患者尸检结果，首先提出肿瘤发生的细胞学说，指出"癌（肿瘤）是细胞的疾病"，并据此建立了肿瘤分类、瘤与非瘤的鉴别标准。这些观点和方法是沿用至今的经典。 20世纪初，随着孟德尔、摩尔根遗传规律相继被证实，人们认识肿瘤的视野转向遗传学领域。 1914年，Bovri根据遗传学知识和观察到的事实，提出了体细胞突变学说,认为人和哺乳类动物的体细胞突变是由某些染色体异常所致。 最后，科学证实X射线可以引起体细胞突变而导致肿瘤的发生，发现许多化合物的致癌与致突变有关，并在肿瘤内陆续发现各种染色体畸变、数目异常和标记染色体。 1953年，DNA双螺旋结构的发现成为生命科学进入分子水平的标志。 1971年，Knudson根据慢性粒细胞白血病患者的ph染色体（一般指费城染色体，费城染色体指22号染色体长臂与9号染色体发生易位形成新的染色体）的发现以及视网膜母细胞瘤、肾母细胞瘤均为细胞基因突变的事实，提出了肿瘤的基因突变假说，发展了Bovri的体细胞突变假说。 该学说认为DNA/RNA肿瘤病毒和化学、物理等致癌因子都可以通过整合、插入、直接结合等方式，改变宿主细胞的大分子结构，使宿主DNA发生突变。 突变学说深入到分子水平以探讨癌变问题，的确非常诱人，但是有些事实无法用突变来解释：实验证明，癌基因具有可逆转性，如蛙的腺癌细胞移至受精卵中可发育成正常的蛙；临床实践也证明某些肿瘤可以自然消退或发展成熟为良性肿瘤，如神经母细胞瘤、恶性黑色素瘤等。2基因外癌变学说1973年，Comings根据基因表达与蛋白合成的认识，结合突变学说所不能解释的一些现象，提出了基因外癌变学说，指出肿瘤发生可能源于基因表达、蛋白合成等多个环节的调控失常。 该学说认为每个细胞都具备原受精卵整套基因，并保持着基因表现的全能性。在整个生命过程中，这些基因繁荣表现受着开动和关闭的复杂而精确的调节以完成正常的发育、分化。 因此，基因外癌变就是指癌细胞基因的完整性、全能性并未受到破坏，而是基因表达过程中出现了障碍，即癌变的原因不是基因结构的改变，而是由于致癌物质的作用引起基因的表达失控（如DNA的转录和RNA的翻译过程发生差错），从而使细胞的分裂和分化失去调控，导致细胞的癌变。由于调节基因的开关的部位在细胞质和细胞核，所以叫基因外癌变，即基因表达失常学说。3癌干细胞学说一种恶变模型是这样的，干细胞中的突变使它们失去了对自我更新的控制，从而产生了一群易于恶变的干细胞，后续的突变则使干细胞或其后代祖代细胞恶变为肿瘤。第二种模型则认为，突变开始于干细胞，但最终致癌只发生在祖代细胞中，但是这种模型需要假设祖代细胞恢复了自我更新的能力。现在，已经确认了癌症是属于基因异常引起的疾病。在19世纪80年代初，高度发展的分子生物学使癌症发生机理的研究有了飞跃性的进步。可以说我们已经达到了对癌症基本了解的程度，也到达了可喜的阶段。 研究者们在对癌症治疗法不断地摸索当中，主要还是着重于探求其发病原因。并且发现了一种持有将细胞癌化的酶病毒，这种病毒叫做逆病毒。当时因为这个发现，曾有人认为癌症是一种由于体外病毒侵入导致的病毒感染性疾病，而非现在所认识到的是自身细胞突变导致的由内部发展的疾病。 但是，1976年我们弄明白了逆病毒的癌基因全是由正常细胞而来，正常细胞受到病毒影响后突变，得到了增长繁殖的能力，成为癌细胞。癌基因的前身是存在于正常细胞中的基因“原癌基因”。这种基因与细胞的增长繁殖和分化有关，它的突变使它拥有了致癌性，也就是让细胞无休止的繁殖的能力。 正常细胞中的原癌基因则是癌基因的原型。因此，我们为了区别，将没有发生癌变的正常细胞中的基因叫做“原癌基因”，将已经发生癌变的基因叫做“癌基因”。 至今为止已经发现了100多种原癌基因的种类。癌基因在正常细胞中本来是关系着细胞增长繁殖的重要基因。但是因为发生了稍微的突变，就致使细胞的分裂繁殖失去控制。这就是癌症。在这里，作为代表性的原癌基因，我们特别就ras 基因来说明一下。Ras 基因与人体癌症有着深切的关联，平均看癌症中20%的癌基因是ras基因突变而来的。 并且，人体肿瘤当中ras基因的突变频度相当高，大肠癌、肺癌、甲状腺癌中大约占30%，肝癌中占80%之多，胰脏癌中竟占90%。作为癌基因来说是病例中最为多见的一种。 那么，ras基因要怎样突变才会导致癌变呢？实际上，以膀胱癌为例来说，原癌基因和突变癌基因的不同之处，在拥有30亿个碱基排列的染色体DNA当中只有一处。 容易成为原癌基因的基因主要有以下几种：支配细胞增殖因子（促进细胞分裂、繁殖的物质）的基因、与增殖因子结合将增殖的信息传递给核内DNA 的受体基因、处于细胞膜内侧，将受体信息传递到细胞内的制作蛋白质的基因、处于细胞核内，接收到信息后关系到增殖基因转录的蛋白质基因、关系到DNA复制调整的基因等。全部都是与细胞的分裂、增殖有关的部分。 不过，基因的变异并不会立刻成为癌症，必须要有30-40回的分裂才能够成长到临床检查能够查出的1cm3。之后再经过10回左右的细胞分裂，才可以成为体积10cm3 左右的进行性癌肿瘤。在那30-40回的分裂过程中，基因差异不断的积累，恶性度增高，最终被诊断为癌症。 但是，基因的一点点突变和突变的不断积累，是造成细胞无法停止增殖的原因这一点确是不变的事实。以此为开端，肿瘤成长后破坏力达到减弱体力、使身体器官丧失功能的程度。例、如图为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化，下列叙述正确的是（）A. 图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因B. 结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果C. 图中染色体上的基因变化说明基因突变是随机和定向的D. 突变基因必将传递给子代个体解析：由图可知，细胞在1处、2处、3处基因发生突变时都未形成癌变，在4处基因突变时才形成癌细胞，因此细胞癌变是多个基因突变积累的结果，B正确；等位基因是位于一对同源染色体的相同位置上控制某一性状的不同形态的基因，图中与直肠癌有关的基因分布于染色体的不同位置上，不是等位基因，A错误；基因突变是随机的和不定向的（多方向的），C错误；体细胞的基因突变不可遗传，性细胞的基因突变才可能遗传给下一代，而且只有在突变基因被分配到结合成为受精卵的配子中时，才会遗传给下一代，D错误。故正确答案为B。学科网（北京）股份有限公司