細胞的分裂分化衰老死亡和癌變

1、第三章 細胞分裂、分化、 衰老、死亡和癌變細胞的分裂分化衰老死亡和癌變 教學(xué)目的與要求:掌握細胞的分裂、衰老與死亡的一般規(guī)律。了解細胞培養(yǎng)和單克隆抗體技術(shù)等細胞工程的內(nèi)容。 教學(xué)重點與難點:細胞的分裂、衰老與死亡的一般規(guī)律。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變主要內(nèi)容細胞的分裂、分化、衰老和死亡細胞工程癌細胞細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞工程細胞培養(yǎng)微生物細胞培養(yǎng)植物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)細胞融合單克隆抗體技術(shù)核移植技術(shù)克隆動物細胞分化控制技術(shù)干細胞組織培養(yǎng)胚胎技術(shù)試管嬰兒細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞培養(yǎng)大規(guī)模培養(yǎng)細胞獲得發(fā)酵產(chǎn)品（細胞產(chǎn)物）部分微生物發(fā)酵產(chǎn)物傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品白酒、葡萄酒、醬油、醋、乳

2、酸飲料現(xiàn)代發(fā)酵產(chǎn)品抗生素、氨基酸、有機酸、酒精、維生素、酶、生物制品、核苷酸、微生物農(nóng)藥、單細胞蛋白細胞的分裂分化衰老死亡和癌變部分植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的次生物質(zhì)次生物質(zhì)植物占細胞干重培養(yǎng)物 親本人參糖苷人參27根 4.5蛇根堿長春花0.50.5咖啡堿咖啡1.61.6小蘗堿日本黃連10根24迷迭香酸洋子蘇153紫草寧紫草121.5蒽醌海巴戟182.2細胞的分裂分化衰老死亡和癌變動物細胞產(chǎn)生的物質(zhì)病毒疫苗：乙肝疫苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗、狂犬疫苗細胞因子：干擾素、白細胞介素、B細胞生長因子、神經(jīng)細胞生長因子、表皮生長因子激素：促紅細胞生成素、促黃體生成素單克隆抗體細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞融合示意圖

3、 親本選擇 原生質(zhì)體化 融合 篩選融合子細胞的分裂分化衰老死亡和癌變幾種細胞融合成功的例子生物種類細胞來源成功年代煙草種間葉-葉1972大豆-馬唐草愈傷組織-葉1972大麥-花生種子-種子1974大麥-大豆葉-懸浮細胞1974玉米-大豆葉-懸浮細胞1974酵母菌-雞原生質(zhì)體-血紅細胞1975人-胡蘿卜腹水癌細胞-原生質(zhì)體1978番茄-馬鈴薯葉-根尖1978人-小鼠纖維肉瘤細胞-畸胎瘤細胞1978細胞的分裂分化衰老死亡和癌變單克隆抗體技術(shù)1975年，美國兩位科學(xué)家，Milstein和Kohler，發(fā)明了單克隆抗體技術(shù)，被認為是細胞工程技術(shù)發(fā)展的一項典范。 給小鼠注射抗原培養(yǎng)的 骨髓瘤細胞從脾臟取

4、B細胞 骨髓瘤細胞 每個雜交瘤細胞單獨培養(yǎng) 產(chǎn)生單抗 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變B細胞特征：能產(chǎn)生抗體不能體外培養(yǎng)骨髓瘤細胞特征：不能產(chǎn)生抗體能體外培養(yǎng)能無限增殖雜交瘤細胞的特征：產(chǎn)生抗體體外培養(yǎng)細胞的分裂分化衰老死亡和癌變克隆克隆的定義是獨立細胞繁殖系，指后代完全由一個細胞復(fù)制，具有完全相同的遺傳物質(zhì)?？寺∈菬o性繁殖，但無性繁殖不一定就是克隆。 為什么說英國羅斯林研究所克隆的多利羊是突破？過去的看法認為，高等動物的成熟個體的細胞已經(jīng)高度分化，已經(jīng)不能夠再像最開始的胚胎細胞那樣繼續(xù)分化。但是多利羊的獲得改變了這一看法。當(dāng)然，他們采取了一定技術(shù)措施使分化后的體細胞核休眠。 細胞的分裂分化衰老死

5、亡和癌變克隆有什么實際意義？克隆出來的動物個體具有完全相同的遺傳結(jié)構(gòu)，他的意義在于：A生物學(xué)和醫(yī)藥研究。B獲得更多的優(yōu)秀動物個體用于生產(chǎn)。C成體細胞核移植的意義在于，他可以復(fù)制生產(chǎn)高價藥物的動物。這也是克隆技術(shù)發(fā)展動力所在。英國科學(xué)家找到了羊、牛、兔子等動物產(chǎn)的奶中含有非常值錢的藥物的方法。但是他們的后代卻不在有這樣的能力，因為遺傳物質(zhì)發(fā)生了變化?，F(xiàn)在看來，克隆-成體細胞的核移植是一個很好的解決問題的方法?？梢钥寺∪藛幔?細胞的分裂分化衰老死亡和癌變clone大事記1996年7月5日第一個用成年體細胞克隆產(chǎn)生的哺乳動物-綿羊多莉（Dolly）誕生 1997年3月4日鑒于多莉誕生引起的對人類克隆

6、問題的爭論，克林頓政府宣布美國聯(lián)邦政府在5年內(nèi)將不會投資與人類克隆相關(guān)的研究，同時要求國家生物倫理顧問委員會對相關(guān)的研究項目作出評估。1997年12月5日哈佛大學(xué)Richard Seed宣布他將在禁止克隆人類的聯(lián)邦法律出臺以前完成人類的克隆。此舉對于已呈白熱化的有關(guān)人類克隆和倫理的討論無異火上澆油。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變1998年7月夏威夷大學(xué)Ryuzo Yanagimachi, Toni Perry, 和Teruhiko Wakayama 宣布自 1997年10以來他們已經(jīng)成功運用成年體細胞克隆出了50只小鼠。他們運用的由Wakayama業(yè)余時間發(fā)明的Honolulu技術(shù)比用于克隆多莉

7、的技術(shù)更加先進和有效。1999年9月美國A&M大學(xué)研究人員用來自一頭21歲公牛的體細胞作為供體克隆出一頭小牛1999年英國PPL公司獲得批準(zhǔn)在新西蘭培育含有人類基因的克隆羊2000年3月PPL公司宣布成功培育只克隆豬2000年8月英國政府允許克隆人類胚胎供醫(yī)學(xué)研究2000年8月日本科學(xué)家宣布培育出克隆豬Xena 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變dolly434277 29 1成功率：0.23%細胞的分裂分化衰老死亡和癌變干細胞相關(guān)術(shù)語體細胞： 除卵子或精子之外的細胞。體細胞核轉(zhuǎn)移： 將體細胞的細胞核轉(zhuǎn)移到去核卵細胞的過程。干細胞: 一種經(jīng)培養(yǎng)可進行不定期分化并產(chǎn)生特化細胞的細胞。多能性：可分化出一

8、種器官的多種組織的潛能全能性：具有無限分化潛能。全能細胞能夠?qū)ｉT化外胚膜和組織，胚胎和所有胚后期組織和器官。 專能干細胞:多能干細胞進一步分化成專能干細胞，專能干細胞只能分化成某一類型的細胞，比如神經(jīng)干細胞，可以分化成各類神經(jīng)細胞；造血干細胞，可以分化成紅細胞、白細胞等各類血細胞。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變四代“試管嬰兒” 第一代“試管嬰兒” 是體外受精和胚胎移植，“試管嬰兒”只是俗稱。是將卵子和精子先分別在玻璃器皿中培育兩天，讓卵子受精，待受精卵分裂成有4-8個細胞的早期胚胎，再移植入子宮內(nèi)繼續(xù)生長發(fā)育直至分娩。第一代“試管嬰兒”應(yīng)用最多，目前全球已誕生了數(shù)十萬“試管嬰兒”。第一例“試管

9、嬰兒”是1978年英國專家定制了世界上第一個試管嬰兒名叫露易絲-布朗，第一代“試管嬰兒”主要適合于輸卵管堵塞，子宮內(nèi)膜異位癥等引起的不孕癥患者。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變 第二代“試管嬰兒”正確的稱呼是胞質(zhì)內(nèi)單精子注射。這是一種精確而細巧的技術(shù)，需要在顯微鏡下操作。1992年由比利時Palermo醫(yī)師及劉家恩博士等首次在人體成功應(yīng)用卵漿內(nèi)單精子注射（ICSI），使試管嬰兒技術(shù)的成功率得到很大的提高。國內(nèi)醫(yī)學(xué)界將ICSI稱為第二代試管嬰兒技術(shù)。ICSI不僅提高了成功率，而且使試管嬰兒技術(shù)適應(yīng)癥大為擴大.細胞的分裂分化衰老死亡和癌變 第三代“試管嬰兒”實際上側(cè)重于胚胎著床前的遺傳診斷。當(dāng)胚胎發(fā)

10、育到4-8個細胞的小胚胎時，在顯微鏡下取出1或2個細胞（醫(yī)學(xué)上通常稱為分裂球）進行遺傳學(xué)檢查，并保持其完整性。如果明確胚胎沒有遺傳病，再將它移植到人的子宮內(nèi)，使之繼續(xù)生長發(fā)育。此法在1989年已取得成功。人群中有1/5-1/4患有遺傳性疾病，平均每人攜帶5-6個隱性基因，若能夠在胚胎移植前就明確有無遺傳性疾病，將會大大提高出生后嬰兒的質(zhì)量。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變 第四代“試管嬰兒”是卵漿置換技術(shù)的簡稱。2003年6月5日，武漢大學(xué)人民醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心為40歲的李女士成功進行卵漿置換手術(shù)，標(biāo)志第四代“試管嬰兒”首次在我國成功運用。手術(shù)中醫(yī)生通過顯微鏡將李女士卵子內(nèi)的卵漿與另一健康女性的卵漿

11、置換，增強其卵子活力，與其丈夫的精子體外結(jié)合，受精卵再移入體內(nèi)。此項技術(shù)在國內(nèi)外已有100余例。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變癌細胞 癌細胞的主要特征 致癌因子致癌病毒、癌基因和抑癌基因癌癥 抑制和消滅癌細胞 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變癌癥癌癥是一組疾病，其病變的最基本單位是癌細胞，癌細胞的特征有三點：癌細胞喪失原有的功能和形態(tài)特征，細胞的大小、形態(tài)很不一致；癌細胞本身無休止無秩序的分裂和繁殖，過度增生，形成腫塊。它的增生既不在機體的控制之下進行，又不按機體的需要進行，還消耗機體的營養(yǎng)，產(chǎn)生有害物質(zhì)；癌細胞具有向周圍組織侵襲和向遠處組織轉(zhuǎn)移的能力，并在這些臟器繼續(xù)生長繁殖，破壞臟器的功能，引起

12、衰竭，最后導(dǎo)致死亡。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變腫瘤腫瘤是一種細胞異常增生而形成的新生物。腫瘤細胞在結(jié)構(gòu)和功能上與正常細胞不同，它們具有超過正常的增生能力。 根據(jù)腫瘤對人體的危害程度將其分成兩大類：良性腫瘤惡性腫瘤 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變良性腫瘤良性腫瘤的瘤細胞在形態(tài)和功能上接近于相應(yīng)組織的正常細胞。腫瘤多呈緩慢、膨脹性生長，壓迫周圍的正常組織，形成包膜，分界清楚。腫瘤在局部生長，產(chǎn)生壓迫和阻塞等癥狀，但瘤細胞不會從原發(fā)部位脫落、轉(zhuǎn)移到其他部位而形成新的轉(zhuǎn)移瘤。良性腫瘤大多數(shù)可被完全切除而不復(fù)發(fā)，能完全治愈，對人體危害較小。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變惡性腫瘤惡性腫瘤是一種細胞性疾病

13、，其主要特點是遺傳基因突發(fā)變異，致使細胞持續(xù)性異常過度增生形成腫塊。向周圍組織侵犯和向其他臟器轉(zhuǎn)移是它危害人體的主要形式。它的臨床表現(xiàn)是以局部腫塊為特征的一組全身性疾病。惡性腫瘤生長的速度快，常侵入周圍的正常組織，分界不清。瘤細胞很容易從瘤體上脫落下來，通過淋巴管、血管或其他腔道運行他處形成新的轉(zhuǎn)移瘤。惡性腫瘤除了引起壓迫和阻塞癥狀外， 還可能合并出血、壞死、發(fā)熱等。由于惡性腫瘤呈浸潤性生長，難以完全切除，術(shù)后容易復(fù)發(fā)，而且腫瘤常常轉(zhuǎn)移到局部淋巴結(jié)或向全身播散，難以徹底治愈，最終往往可導(dǎo)致患者死亡。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變常見而又嚴重威脅著人類生命健康的惡性腫瘤有：肺癌、胃癌、食管癌、腸

14、癌、肝癌、宮頸癌、乳腺癌、白血病、惡性淋巴瘤、鼻咽癌等十大腫瘤。 估計，80%-90%的人類腫瘤是外界環(huán)境因素引起的。這里的環(huán)境是泛指直接接觸某些特定的致癌物質(zhì)（化學(xué)性、物理性、生物性）和不良生活方式（飲食、吸煙、生育）對致癌的影響。因此，避免接觸致癌物質(zhì)和改變不良生活方式，就可能有效地預(yù)防癌癥的發(fā)生。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變癌細胞的主要特征脫分化無限增殖 失去接觸抑制現(xiàn)象 對生長因子需求降低 細胞骨架紊亂 細胞表面和黏附性質(zhì)改變 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變致癌因子：引起細胞癌變的因素 物理致癌因子 輻射致癌。紫外線、電離射線。大氣中臭氧層的破壞使照到地面的紫外線增強，增加全球皮膚癌的

15、病人。 化學(xué)致癌因子 無機物，石棉、砷化物、鉻化物、鎘化物；有機物，亞硝胺、黃曲霉素。煙霧中20多種為化學(xué)致癌物。病毒致癌因子 致癌病毒 致癌因子：引起細胞癌變的因素 物理致癌因子 輻射致癌。紫外線、電離射線。大氣中臭氧層的破壞使照到地面的紫外線增強，增加全球皮膚癌的病人。 化學(xué)致癌因子 無機物，石棉、砷化物、鉻化物、鎘化物；有機物，亞硝胺、黃曲霉素。煙霧中20多種為化學(xué)致癌物。病毒致癌因子 致癌病毒 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變致癌病毒、癌基因和抑癌基因 致癌病毒 1911年發(fā)現(xiàn)RSV，勞氏肉瘤病毒，使鳥類結(jié)締組織長出腫瘤的病毒 病毒癌基因和細胞癌基因 與致癌直接相關(guān)的基因癌基因，來自病毒的

16、癌基因為病毒癌基因。 寄主細胞中與病毒癌基因相近的核苷酸序列為細胞癌基因。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變癌基因及其編碼蛋白質(zhì) 細胞癌基因正常表達產(chǎn)物是細胞正常發(fā)育必不可少的，因此稱為原癌基因。 原癌基因突變、擴增或重排等原因造成過度表達或表達出來的蛋白質(zhì)產(chǎn)物活性失控，導(dǎo)致細胞癌化。 癌基因的表達產(chǎn)物：生長因子或生長因子受體；細胞信號傳遞中的一些物質(zhì)；轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子。 抑癌基因 RB，編碼視網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白的基因。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變抑制和消滅癌細胞 放射療法 化學(xué)療法，使藥物直接送到癌細胞周圍。 提高免疫力，使化放療減少的細胞得以提升。 手術(shù) 對細胞凋亡的研究尋求促使癌細胞凋亡的辦法

17、端粒酶的研究 抑癌基因的研究 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變手術(shù)治療手術(shù)治療是癌癥治療中最古老的方法，目前仍是對許多癌癥的最有效的治療方法，約60%的癌癥以手術(shù)為主要治療手段。放射治療用高能量粒子或射線，例如x射線或射線，來殺傷癌細胞。 化學(xué)治療化學(xué)治療指運用化學(xué)藥物來治療癌癥。激素治療激素治療指用藥物抑制激素生成和激素反應(yīng)，或用手術(shù)切除產(chǎn)生激素的腺來殺死癌細胞或抑制癌細胞的生長。 生物治療基因治療 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變癌癥能否自然消退？ 癌癥的自然消退必須符合三個條件：經(jīng)病理診斷確診為惡性腫瘤；確診后未給予特效治療；癌癥病灶確實縮小或消失。迄今為止，符合自然消退的癌癥病例很少。據(jù)估計，

18、發(fā)生自然消退的癌癥患者僅占全部癌癥患者的1/10萬，猶如抽獎中大獎那樣機會極小。因此，得了癌癥的患者和家屬切不可期望癌癥自然消退而放棄積極治療，以免自吞苦果。 細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞的分化定義：一個或一種細胞其分裂增殖的后代細胞，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上相互間不同并與親代細胞也不同，這個過程就稱為細胞分化。細胞分化的內(nèi)涵：細胞分化起始于基因表達的調(diào)控，一部分基因關(guān)閉，另一部分基因打開。分化細胞之間的差異歸根到底在于不同蛋白質(zhì)的表達。分化過程通常是不可逆的。一般認為達到成年階段，個體發(fā)育完成。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞分化發(fā)育潛能隨著發(fā)育過程向前推進，細胞的分化發(fā)育潛能愈來愈窄。達到

19、分化終端的成熟細胞，已沒有分化發(fā)育潛能可言。全能性，具有使后代細胞分化出各種組織細胞并建成完整個體的潛能。受精卵多能性，具有使后代細胞分化出多種組織或細胞的潛能，但已不能建成完整個體。多能造血干細胞。單能性，只能使后代細胞發(fā)育成為一種細胞。單能造血干細胞。舉例，血細胞的分化過程簡圖細胞的分裂分化衰老死亡和癌變多能造血干細胞單能干細胞 單能干細胞 單能干細胞 單能干細胞原始巨核細胞 原紅細胞 原淋巴細胞 原粒細胞 血小板 紅細胞 淋巴細胞 粒細胞細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞分化過程中細胞質(zhì)的作用高度分化的植物細胞仍具有全能性核移植實驗說明：動物細胞分化發(fā)育過程中，發(fā)育潛能的變窄并不是由于細胞

20、核中基因的丟失決定潛能能否發(fā)揮出來的因子在細胞質(zhì)中。細胞質(zhì)中決定細胞分化發(fā)育的因子是RNA。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞的衰老個體衰老：人體衰老過程具有以下特征：衰老受遺傳控制，個體衰老快慢不同衰老受中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響衰老受環(huán)境條件的影響運動使身體機制的衰老減慢個體各部分組織的衰老、機能的減退不是均衡的。細胞的衰老是個體衰老的基礎(chǔ)。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞衰老的特征：細胞核體積增大，核膜呈現(xiàn)內(nèi)折，染色質(zhì)凝集程度增加。線粒體數(shù)量減少，線粒體體積膨脹細胞膜結(jié)構(gòu)從液晶變?yōu)槟z相或固相，膜的滲透增加。細胞骨架體系改變。蛋白質(zhì)合成發(fā)生改變。細胞的分裂分化衰老死亡和癌變細胞衰老的原因：細胞核的遺傳控制在細胞衰老中起決定作用自由基危害細胞攻擊和破壞細胞內(nèi)各種執(zhí)行正常功能的生物分子攻擊生物膜時，產(chǎn)物是自由基引發(fā)雪崩式的反應(yīng)。攻擊