细胞分化衰老凋亡和癌变教案

第九讲细胞分化、衰老、凋亡和癌变

课时安排：1课时

教学目标：

1.说明细胞的分化、细胞衰老的特征、

2.举例说明细胞的全能性。

3. 简述细胞凋亡与细胞坏死的区别。

4．说出癌细胞的主要特征和致癌因子。

5．讨论：细胞的衰老和凋亡与人体健康的关系，关注老年人的健康状况；恶性肿瘤的防治，选择健康的生活方式。

6．资料的搜集和分析：有关干细胞研究进展与人类健康的资料、与社会老龄化相关的问题的资料

本讲重点：

1．细胞分化的概念和意义。

2．细胞全能性、细胞凋亡的概念。

3．个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。

4．癌细胞的主要特征。

本讲难点：

1．细胞全能性的概念及实例

2．细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别

3．原癌基因与抑癌基因的区别。

考点点拨：

一、相关知识

（一）基本概念

细胞的分化、细胞的全能性、干细胞、造血干细胞、胚胎干细胞；衰老细胞；细胞凋亡、细胞编程性死亡、细胞坏死；癌细胞、致癌因子、原癌基因、抑癌基因

（二）知识网络

细胞分化

概念：个体发育过程中，由一个或一种细胞增殖产生后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程内因：不同细胞中遗传信息的执行情况不同

结果：形成形态结构和生理功能不同的细胞群

意义：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础；有利于提高各种生理功能的效率。

（三）疑难解析

1．细胞在形态结构和生理功能上发生变化的过程，叫做细胞分化。分化一般发生在分裂间期，即两次细胞分裂之间，或是发生在细胞永久停止分裂以后。细胞分化是质变，而细胞分裂则是量变，但二者也并非截然分开，因为细胞在增殖过程中，也有分化，而在分化过程中也能继续增殖。通常，分化程度高的细胞，增殖能力较差或失去增殖能力。神经细胞达到高度分化的地步，因此它们不再能转变为其他类型的细胞，而且也失去了分裂的能力。在这种发育下，分化是永久的，而且是不可逆转的。但在另一些情况下，分化又是暂时和可逆转的，这些细胞分化程度较低，如造血器官中的网状细胞，能形成血细胞或结缔组织中的各种细胞。细胞分化过程中主要是受亲本的遗传性所控制，同时也受它所处的周围环境条件的影响。人体发育是通过细胞分裂过程实现的。

实验证明，细胞内的环腺苷酸（CAMP）和环鸟苷酸的浓度对细胞分裂和分化具有调控作用。当CAMP的含量增高时，则抑制细胞分裂，而CGMP的作用与此相反，含量高则会导致细胞分裂。

2．细胞“程序性死亡”

20XX年诺贝尔医学奖分别授予了英国科学家悉尼·布雷尔、约翰·苏尔斯顿和美国科学家罗伯特·霍维茨，以表彰他们在发现“器官发育和细胞程序性死亡过程中的基因调节作用”上的贡献。那么，什么是“程序性细胞死亡”？基因在其中又发挥了什么作用呢？

我们都知道，人是从一个受精卵发育而来，细胞分裂和分化在这个过程中起了重要作用。

另一方面，某些细胞按照事先“编好的程序”，在基因的控制之下主动死亡，这对正常的发育也是必不可少的。细胞的这种死亡方式就称作“程序性死亡”（Programmed Cell Death PCD），又名“凋亡”。细胞的这种死亡，是在特殊基因的控制下主动进行的。“程序性死亡”有着重要的生物学意义。

“程序性死亡”不仅对正常发育至关重要，对成年个体机体的稳定也必不可少。我们的骨髓和肠上皮中，每小时都有约10亿个细胞“程序性死亡”；具有免疫功能的T淋巴细胞，有95％通过细胞凋亡死去，以保证机体的免疫系统行使正常功能。细胞的“程序性死亡”如果不能正常发生，会导致严重的疾病。一些常见的非传染性慢性病，与细胞凋亡关系密切。因遗传物质突变而癌化的细胞，如果不进入凋亡程序，而是继续分裂，则会形成肿瘤；乳腺上皮细胞如果在停止哺乳后不“程序性死亡”，则有导致乳腺癌的危险；自身免疫病的发生，也是免疫系统的淋巴细胞不正常凋亡的结果。总之，为了机体的健康，细胞不但要有计划地“生”，也要有计划地“死”。

病毒性传染病对生物体的危害，同样与细胞凋亡有关。令人谈虎色变的艾滋病（AIDS）就是如此，它是由人类免疫缺陷病毒（HIV）侵染淋巴细胞引起的。这种病毒本身会直接杀死一部分细胞，它还会诱导更多的淋巴细胞发生凋亡，使人体免疫功能遭受重创，极易受到病原体感染。

细胞凋亡与细胞分裂、分化、衰老和细胞信号传导一样，是现代生命科学研究的热点。这3位获奖者的成果，不但有重大的理论意义，还具有重要的应用价值，将为某些重要疾病，如艾滋病、神经退行性疾病、中风、心血管病、自身免疫病和癌症等疾病的病理了解和治疗起极大的作用。我国科学家在这一领域也作出了极大的贡献，中国科学院院士翟中和教授领导的科研小组从1996年起进行这方面的研究，取得了很有意义的成果，他们的论文已经发表在国际重要杂志J. Byol. Chem上。

细胞死亡有正常凋亡和异常死亡两类。正常的细胞死亡是在细胞遗传物质的控制下进行的主动过程，它有一套严格的程序。

它对于生物体的正常发育具有重要的影响。比如胚胎发育期手的发育如果没有细胞的凋亡就不会有纤细的手指；如果没有正常的细胞凋亡，蝌蚪的尾部就不会消失，它将永远不能变成青蛙……正常的细胞凋亡肩负着维持各种组织器官固有体积和形态的功能；还会使机体内异常的细胞得到及时清除，去除潜在的隐患，例如癌症就是异常的细胞没有及时死亡的结果……因此细胞的正常死亡是生物体的一种非常重要的调节机制，是机体平衡细胞增殖，调节机体细胞数目恒定的方式，是必不可少的生命过程。

3．细胞分裂、细胞分化和细胞癌变的区别

细胞的有丝分裂具有周期性，连续分裂的细胞在分裂间期染色体复制，通过分裂期染色体精确地平均分配到两个子细胞中去，保证了亲子代细胞染色数目的恒定性。细胞分裂产生的子细胞有的继续保持正常的分裂能力，继续分裂；有的逐渐失去分裂能力，开始正常的细胞分化而形成具有一定形态功能的细胞和组织。

但有的细胞受到致癌因子的作用，不能正常地完成细胞分化，而变成不受有机体控制的连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞，它能够无限增殖。正常的细胞都有一定的最高分裂次数，如人的细胞一生只能分裂50～60次。然而癌细胞失去了最高分裂次数，成为无限增殖的“不死”细胞，而且癌细胞形态结构发生变化，细胞表面也发生了变化，由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得细胞彼此间黏着性减少，导致癌细胞在有机体内扩散和转移。

4．细胞、组织器官的培养：利用细胞进行有丝分裂，细胞具有全能性，即一个细胞含有生物的全部遗传信息，细胞有丝分裂的特点是通过染色体复制，再平均分配到两个子细胞，使每一个子细胞含有相同的遗传物质，保证了前后遗传性状的稳定性。培养时需要在培养基里加入一定矿质营养、促进细胞分裂生长的一些激素。当发现某种优良性状，通过此方法可以较为稳定，如具有杂种优势的杂合体也不会出现性状分离。在低等生物、高等植物应用非