備課素材：癌癥產(chǎn)生的機(jī)理 高一下學(xué)期生物人教版必修2

癌癥產(chǎn)生的機(jī)理最近有學(xué)生物提問：哪樣的人容易得癌癥？癌癥是可以預(yù)防嗎？當(dāng)然，這種問題只能是專家來回答，但為什么有這么多諾貝爾獎(jiǎng)，就是對(duì)付不了這樣的細(xì)胞性疾病？癌癥是一大類惡性腫瘤的統(tǒng)稱。癌細(xì)胞的特點(diǎn)是無限制、無止境地增生，使患者體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗；癌細(xì)胞釋放出多種毒素，使人體產(chǎn)生一系列癥狀；癌細(xì)胞還可轉(zhuǎn)移到全身各處生長繁殖，導(dǎo)致人體消瘦、無力、貧血、食欲不振、發(fā)熱以及嚴(yán)重的臟器功能受損等等。癌癥產(chǎn)生的機(jī)理學(xué)說

1．體細(xì)胞突變學(xué)說

1868年，病理學(xué)先驅(qū)Virchow根據(jù)細(xì)胞學(xué)說和顯微鏡技術(shù)并結(jié)合對(duì)腫瘤患者尸檢結(jié)果，首先提出腫瘤發(fā)生的細(xì)胞學(xué)說，指出"癌（腫瘤）是細(xì)胞的疾病"，并據(jù)此建立了腫瘤分類、瘤與非瘤的鑒別標(biāo)準(zhǔn)。這些觀點(diǎn)和方法是沿用至今的經(jīng)典。

20世紀(jì)初，隨著孟德爾、摩爾根遺傳規(guī)律相繼被證實(shí)，人們認(rèn)識(shí)腫瘤的視野轉(zhuǎn)向遺傳學(xué)領(lǐng)域。

1914年，Bovri根據(jù)遺傳學(xué)知識(shí)和觀察到的事實(shí)，提出了體細(xì)胞突變學(xué)說,認(rèn)為人和哺乳類動(dòng)物的體細(xì)胞突變是由某些染色體異常所致。

最后，科學(xué)證實(shí)X射線可以引起體細(xì)胞突變而導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)許多化合物的致癌與致突變有關(guān)，并在腫瘤內(nèi)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)各種染色體畸變、數(shù)目異常和標(biāo)記染色體。

1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)成為生命科學(xué)進(jìn)入分子水平的標(biāo)志。

1971年，Knudson根據(jù)慢性粒細(xì)胞白血病患者的ph染色體（一般指費(fèi)城染色體，費(fèi)城染色體指22號(hào)染色體長臂與9號(hào)染色體發(fā)生易位形成新的染色體）的發(fā)現(xiàn)以及視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤、腎母細(xì)胞瘤均為細(xì)胞基因突變的事實(shí)，提出了腫瘤的基因突變假說，發(fā)展了Bovri的體細(xì)胞突變假說。

該學(xué)說認(rèn)為DNA/RNA腫瘤病毒和化學(xué)、物理等致癌因子都可以通過整合、插入、直接結(jié)合等方式，改變宿主細(xì)胞的大分子結(jié)構(gòu)，使宿主DNA發(fā)生突變。

突變學(xué)說深入到分子水平以探討癌變問題，的確非常誘人，但是有些事實(shí)無法用突變來解釋：實(shí)驗(yàn)證明，癌基因具有可逆轉(zhuǎn)性，如蛙的腺癌細(xì)胞移至受精卵中可發(fā)育成正常的蛙；臨床實(shí)踐也證明某些腫瘤可以自然消退或發(fā)展成熟為良性腫瘤，如神經(jīng)母細(xì)胞瘤、惡性黑色素瘤等。

2．基因外癌變學(xué)說

1973年，Comings根據(jù)基因表達(dá)與蛋白合成的認(rèn)識(shí)，結(jié)合突變學(xué)說所不能解釋的一些現(xiàn)象，提出了基因外癌變學(xué)說，指出腫瘤發(fā)生可能源于基因表達(dá)、蛋白合成等多個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)控失常。

該學(xué)說認(rèn)為每個(gè)細(xì)胞都具備原受精卵整套基因，并保持著基因表現(xiàn)的全能性。在整個(gè)生命過程中，這些基因繁榮表現(xiàn)受著開動(dòng)和關(guān)閉的復(fù)雜而精確的調(diào)節(jié)以完成正常的發(fā)育、分化。

因此，基因外癌變就是指癌細(xì)胞基因的完整性、全能性并未受到破壞，而是基因表達(dá)過程中出現(xiàn)了障礙，即癌變的原因不是基因結(jié)構(gòu)的改變，而是由于致癌物質(zhì)的作用引起基因的表達(dá)失控（如DNA的轉(zhuǎn)錄和RNA的翻譯過程發(fā)生差錯(cuò)），從而使細(xì)胞的分裂和分化失去調(diào)控，導(dǎo)致細(xì)胞的癌變。由于調(diào)節(jié)基因的開關(guān)的部位在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核，所以叫基因外癌變，即基因表達(dá)失常學(xué)說。

3．癌干細(xì)胞學(xué)說

一種惡變模型是這樣的，干細(xì)胞中的突變使它們失去了對(duì)自我更新的控制，從而產(chǎn)生了一群易于惡變的干細(xì)胞，后續(xù)的突變則使干細(xì)胞或其后代——祖代細(xì)胞惡變?yōu)槟[瘤。第二種模型則認(rèn)為，突變開始于干細(xì)胞，但最終致癌只發(fā)生在祖代細(xì)胞中，但是這種模型需要假設(shè)祖代細(xì)胞恢復(fù)了自我更新的能力。現(xiàn)在，已經(jīng)確認(rèn)了癌癥是屬于基因異常引起的疾病。

在19世紀(jì)80年代初，高度發(fā)展的分子生物學(xué)使癌癥發(fā)生機(jī)理的研究有了飛躍性的進(jìn)步?？梢哉f我們已經(jīng)達(dá)到了對(duì)癌癥基本了解的程度，也到達(dá)了可喜的階段。

研究者們?cè)趯?duì)癌癥治療法不斷地摸索當(dāng)中，主要還是著重于探求其發(fā)病原因。并且發(fā)現(xiàn)了一種持有將細(xì)胞癌化的酶病毒，這種病毒叫做逆病毒。當(dāng)時(shí)因?yàn)檫@個(gè)發(fā)現(xiàn)，曾有人認(rèn)為癌癥是一種由于體外病毒侵入導(dǎo)致的病毒感染性疾病，而非現(xiàn)在所認(rèn)識(shí)到的是自身細(xì)胞突變導(dǎo)致的由內(nèi)部發(fā)展的疾病。

但是，1976年我們弄明白了逆病毒的癌基因全是由正常細(xì)胞而來，正常細(xì)胞受到病毒影響后突變，得到了增長繁殖的能力，成為癌細(xì)胞。癌基因的前身是存在于正常細(xì)胞中的基因“原癌基因”。這種基因與細(xì)胞的增長繁殖和分化有關(guān)，它的突變使它擁有了致癌性，也就是讓細(xì)胞無休止的繁殖的能力。

正常細(xì)胞中的原癌基因則是癌基因的原型。因此，我們?yōu)榱藚^(qū)別，將沒有發(fā)生癌變的正常細(xì)胞中的基因叫做“原癌基因”，將已經(jīng)發(fā)生癌變的基因叫做“癌基因”。

至今為止已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多種原癌基因的種類。癌基因在正常細(xì)胞中本來是關(guān)系著細(xì)胞增長繁殖的重要基因。但是因?yàn)榘l(fā)生了稍微的突變，就致使細(xì)胞的分裂繁殖失去控制。這就是癌癥。在這里，作為代表性的原癌基因，我們特別就ras

基因來說明一下。Ras

基因與人體癌癥有著深切的關(guān)聯(lián)，平均看癌癥中20%的癌基因是ras基因突變而來的。

并且，人體腫瘤當(dāng)中ras基因的突變頻度相當(dāng)高，大腸癌、肺癌、甲狀腺癌中大約占30%，肝癌中占80%之多，胰臟癌中竟占90%。作為癌基因來說是病例中最為多見的一種。

那么，ras基因要怎樣突變才會(huì)導(dǎo)致癌變呢？實(shí)際上，以膀胱癌為例來說，原癌基因和突變癌基因的不同之處，在擁有30億個(gè)堿基排列的染色體DNA當(dāng)中只有一處。

容易成為原癌基因的基因主要有以下幾種：支配細(xì)胞增殖因子（促進(jìn)細(xì)胞分裂、繁殖的物質(zhì)）的基因、與增殖因子結(jié)合將增殖的信息傳遞給核內(nèi)DNA

的受體基因、處于細(xì)胞膜內(nèi)側(cè)，將受體信息傳遞到細(xì)胞內(nèi)的制作蛋白質(zhì)的基因、處于細(xì)胞核內(nèi)，接收到信息后關(guān)系到增殖基因轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)基因、關(guān)系到DNA復(fù)制調(diào)整的基因等。全部都是與細(xì)胞的分裂、增殖有關(guān)的部分。

不過，基因的變異并不會(huì)立刻成為癌癥，必須要有30-40回的分裂才能夠成長到臨床檢查能夠查出的1cm3。之后再經(jīng)過10回左右的細(xì)胞分裂，才可以成為體積10cm3

左右的進(jìn)行性癌腫瘤。在那30-40回的分裂過程中，基因差異不斷的積累，惡性度增高，最終被診斷為癌癥。

但是，基因的一點(diǎn)點(diǎn)突變和突變的不斷積累，是造成細(xì)胞無法停止增殖的原因這一點(diǎn)確是不變的事實(shí)。以此為開端，腫瘤成長后破壞力達(dá)到減弱體力、使身體器官喪失功能的程度。例、如圖為結(jié)腸癌發(fā)病過程中細(xì)胞形態(tài)和部分染色體上基因的變化，下列敘述正確的是（）A.圖示中與結(jié)腸癌有關(guān)的基因互為等位基因B.結(jié)腸癌的發(fā)生是多個(gè)基因突變累積的結(jié)果C.圖中染色體上的基因變化說明基因突變是隨機(jī)和定向的D.突變基因必將傳遞給子代個(gè)體解析：由圖可知，細(xì)胞在1處、2處、3處基因發(fā)生突變時(shí)都未形成癌變，在4處基因突變時(shí)才形成癌細(xì)胞，因此細(xì)胞癌變是多個(gè)基因突變積累的結(jié)果，B正確；等位基因是位于一對(duì)同源染色體的相同位置上控制某一性狀