《生命的基本单位》PPT课件.ppt

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1、细胞细胞生物体的基本结构单位生物体的基本结构单位学习目的：学习目的： 了解和掌握了解和掌握 细胞的结构与功能细胞的结构与功能细胞的结构与功能细胞的结构与功能 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期 细胞分化、衰老与死亡细胞分化、衰老与死亡细胞分化、衰老与死亡细胞分化、衰老与死亡一、细胞学说的建立一、细胞学说的建立1、 细胞学说的主要的内容 17世纪中叶，显微镜被用于生物学研究，用显微镜观察来自树皮的木栓，看到一个个“小室”结构，称之谓“Cell”（细胞）。 人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：各种生物

2、都是由细胞组成的。 英国科学家霍克（R.Hook,1635-1703),27岁成为英国皇家学会领导成员, 发表对木栓的观察,命名Cell。 荷兰人列文虎克（Antoni von Leeuwenhoek,1623-1723）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。 20世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出： 细胞是植物体和动物体的基本结构单位。 这个观点，经过后来的丰富和发展，形成公认的细胞学说：（1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。（2）每个细胞相对独立，一个生物体内各细 胞之间协同配合。（3）新细胞由老细胞繁殖产生。2、细胞学说的科学意义 细胞学说的提出先于进化论约

3、20年，它与进化论一起，奠定了生物科学的基础。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。细胞学说被认为是19世纪自然科学的重大发现之一。 值得注意的是，从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的构造，也关系到生物体的生长与发育。最初提出细胞学说观点的 两篇论文是: 德国植物学家施莱登 1838 年发表的论文 : 论植物发现; 德国动物学家施旺 1839 年发表的论文: 动、植物结构与生长相似性的显微研究。有没有非细胞生命？有没有非细胞生命？19 世纪末，人们逐渐发现比细菌还小的“传染性的活性成份”，称为病毒。1930s1940s 期间弄清病毒的化学本质和电镜结构

4、。看来，病毒是一类不具细胞结构的生命形态。 最简单的病毒仅由核酸大分子和蛋白质大分子组成。但是，病毒颗粒必需进入寄主活细胞才能表现出生命的各方面特性。 类病毒、朊病毒、卫星病毒、卫星类病毒、朊病毒、卫星病毒、卫星RNARNA、卫星卫星DNADNA！ 形形态态多多样样 大大小小各各异异二、细胞的结构和功能1、 动物细胞的典型结构 细胞膜(plasmamembrane)和生物膜 磷脂分子具有一个共同的特征一个极性的头两个非极性的尾巴。在水环境中，这类分子会自发形成脂双层微囊。在水中的脂双层微囊 细胞膜的框架，就是脂双层(lipid bilayer)，还有蛋白质“镶嵌”其中。 1970s 提出的流动

5、镶嵌学说(Fluid mosaic model), 强调了生物膜中脂分子和蛋白质分子的运动。 这样的膜结构不但用以组成细胞膜，还用以分割形成各种细胞器，所以, 统称生物膜(biological membrane)。Extrinsic proteinIntrinsic protein流动镶嵌模型流动镶嵌模型, 1972, 1972年年, Singer, Singer和和NicolsonNicolsonglycocalyx人们建立了50多种结构模型：1972年，Singer、Nicolson 提出流动镶嵌模型1975年，Wallach 提出晶格镶嵌模型1977年，Jain、White 提出板块镶嵌

6、模型动物细胞模式图细胞膜的作用控制物质的出入扩散：扩散：简单扩散、易化简单扩散、易化( (协助协助) )扩散扩散主动转运：主动转运：需要载体和耗能需要载体和耗能胞吞作用：胞吞作用：吞噬、胞饮吞噬、胞饮胞吐作用：胞吐作用：分泌作用，排除渣滓分泌作用，排除渣滓胞吞作用胞吞作用 endocytosisendocytosis 细胞核(nucleus) 由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是 DNA 复制和 RNA 的合成场所。核被膜：核孔染色质：核小体核仁核基质细胞核结构核小体结构示意图核小体结构示意图 内质网(endoplasmic reticulum) 由单层生物膜围成。是蛋白质合成、脂类合成的

7、场所。 粗面内质网 滑面内质网内质网结构 高尔基体(golgi apparatus)由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。 溶酶体( lysosomes )由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。溶酶体的功能溶酶体的功能 1 1、消化食物泡、消化食物泡 2 2、消化衰老细胞器、消化衰老细胞器溶酶体与人类疾病溶酶体与人类疾病庞帕氏病（Pompes disease）： -糖甘酶，遗传性糖原储积病（储积在肝脏和肌肉中）台-萨氏病（Tay-sachs）： -氨基己糖酯酶缺乏病，造成神经节苷脂储积在脑神经细胞内。 砂肺病 微体（microbody) 过氧化物酶体(peroxisome) 乙醛酸循环

8、体（glyoxisome) 线粒体(mitochondria)由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。 细胞骨架 (Cytoskeleton)由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。微管微丝中间纤维细胞骨架结构 核糖体 (Ribosome) 由 RNA 和蛋白质形成的大颗粒，是 蛋白质合成的场所。核糖体 23S，5S rRNA 50S 34种肽70S 16SrRNA 30S 21种肽 28S，7S，3SrRNA 60S 50种肽80S 18SrRNA 40S 30种肽 核糖体Ribosome 细胞质( cytoplasm ) 及细胞溶胶（cytosol) 有多种蛋白质和酶，

9、是糖酶解和糖元合成等反应的场所。 在细胞内的物质运输、能量转换和信息传递中也起着非常重要的作用。2、植物细胞的典型结构 与动物细胞相比, 有几点不同: 植物细胞 动物细胞 有细胞壁 没有细胞壁 有叶绿体 没有叶绿体 有中央液泡 没有中央液泡植物细胞模式图植物细胞之植物细胞之细胞壁：细胞壁：细胞膜外具有一定硬度和弹性的固体结构。细胞膜外具有一定硬度和弹性的固体结构。 (1)(1)细胞壁的结构：细胞壁的结构： * * 胞间层胞间层细胞壁的最外层，位于相邻两细胞之间。细胞壁的最外层，位于相邻两细胞之间。 化学成分为果胶质。化学成分为果胶质。 具粘性和可塑性，使细胞相互粘连。具粘性和可塑性，使细胞相互

10、粘连。 胞间层的内侧。胞间层的内侧。* * 初生壁初生壁化学成分为纤维素、半纤维素和果胶质。化学成分为纤维素、半纤维素和果胶质。壁薄，有弹性，透性好，能随细胞生长而生长。壁薄，有弹性，透性好，能随细胞生长而生长。* * 次生壁次生壁初生壁内侧；细胞停止生长后形成的细胞壁层。初生壁内侧；细胞停止生长后形成的细胞壁层。化学成分为纤维素、半纤维素和木质素。化学成分为纤维素、半纤维素和木质素。不断增厚并硬化，成熟时细胞原生质体消失。不断增厚并硬化，成熟时细胞原生质体消失。植物细胞之植物细胞之质体：质体：成熟质体可分为：叶绿体；有色体；成熟质体可分为：叶绿体；有色体；白色体。白色体。 叶绿体：叶绿体：叶

11、肉细胞内叶肉细胞内多为球状椭圆形；由双层膜、基质（多为球状椭圆形；由双层膜、基质（DNADNA，核，核糖体，蛋白质，酶等）、基粒（由类囊体叠合糖体，蛋白质，酶等）、基粒（由类囊体叠合而成）和基质片层组成；含叶绿素而成）和基质片层组成；含叶绿素a,ba,b，胡萝，胡萝卜素和叶黄素。卜素和叶黄素。光合作用。光合作用。有色体（杂色体）有色体（杂色体）成熟果实、花瓣及胡萝卜根中。成熟果实、花瓣及胡萝卜根中。多种形状；含胡萝卜素、叶黄素。多种形状；含胡萝卜素、叶黄素。贮藏淀粉和脂肪；帮助传粉和有利于种子传播。贮藏淀粉和脂肪；帮助传粉和有利于种子传播。 无色体无色体多在贮藏细胞内。多在贮藏细胞内。 不含色

12、素。不含色素。贮藏营养物质。贮藏营养物质。植物细胞之植物细胞之液泡液泡单层膜的泡状结构，内为含有复杂单层膜的泡状结构，内为含有复杂物质成份的液体，称细胞液（溶于水物质成份的液体，称细胞液（溶于水的糖类、单宁、有机酸、植物碱、色的糖类、单宁、有机酸、植物碱、色素、盐类等）素、盐类等）功能：功能：-调节细胞渗透压与膨压。细胞液高浓度，保持高渗透调节细胞渗透压与膨压。细胞液高浓度，保持高渗透压。压。-参与细胞内物质的积累和移动。参与细胞内物质的积累和移动。-具水解酶，参与大分子物质更新和降解。具水解酶，参与大分子物质更新和降解。( (动物细胞中也有液泡（空泡），由内质网泡或高尔基动物细胞中也有液泡（

13、空泡），由内质网泡或高尔基体囊泡形成的不含内含物或含内含物的大小不等的泡体囊泡形成的不含内含物或含内含物的大小不等的泡) )。3、真核细胞和原核细胞 细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，核物质DNA还是有的，形成类核区(又称拟核)。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。原核生物与真核生物原核生物与真核生物真核细胞与原核细胞基本特征的比较真核细胞与原核细胞基本特征的比较有（行使多种功能）有（行使多种功能） 有有 无无 有有裸露裸露DNA，无组蛋白，无组蛋白 DNA与组蛋白结合与组蛋白结合 含有质粒含有质粒DNA 线粒体与叶绿体线粒体与叶绿体DNA 简单（无细

14、胞器）简单（无细胞器） 复杂有各种细胞器复杂有各种细胞器 无无 有（有（MT、MF、IF） 70S型（型（30S和和50S） 80S型（型（40S和和60S） 无丝分裂无丝分裂 有丝分裂、减数分裂有丝分裂、减数分裂细胞膜细胞膜核膜核膜染色体染色体核外核外DNA胞质区域化胞质区域化细胞骨架细胞骨架核糖体核糖体细胞增殖细胞增殖 原核细胞原核细胞 真核细胞真核细胞特征特征真核细胞与原核细胞基本特征的比较真核细胞与原核细胞基本特征的比较 依据有无细胞核，整个生命世界可以区分为两大类： 原核生物 真核生物 细 菌 植 物 放线菌 动 物 蓝 藻 真 菌（霉菌、酵母) 等 等 原生动物 藻 类细胞连接 (

15、cell junction) 桥粒(desmosome) 紧密连接(tight junction) 间隙连接(gap junction) 胞间连丝 (plasmodesma)三、细胞分裂和细胞周期1、为什么会有细胞分裂？ 随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积和体积之比(表面积/体积)却在变小。 活细胞不断进行新陈代谢，细胞表面担负着输入养分，排出废物的重任。 表面积/体积 比值的下降， 意味着代谢速率的受限和下降。所以，细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。 随着体积增大, 表面积/体积 比值下降半径增大 4倍体积增大 64倍表面积增大 16倍表面积/体积从

16、 3/1下降到 0.7/1表面积/体积 比值 老鼠 大象老鼠重 25 克,大象重 4 吨表面积/体积 老鼠是大象的 24 倍所以, 老鼠的代谢速率大于大象细胞分裂的意义细胞分裂的意义： 随着生长的进行，为满足代谢的需要，通过随着生长的进行，为满足代谢的需要，通过细胞分裂增大表面积与体积的比例。细胞分裂增大表面积与体积的比例。 细胞分裂是细胞繁殖的方式，是生命延续的细胞分裂是细胞繁殖的方式，是生命延续的需要。需要。 细胞分裂的方式细胞分裂的方式： 无丝分裂：无丝分裂： 较原始，但研究发现其具有简单、分裂迅速、耗能较原始，但研究发现其具有简单、分裂迅速、耗能少、在分裂过程中可继续执行细胞功能的特点

17、，因而具少、在分裂过程中可继续执行细胞功能的特点，因而具有适应意义。存在于原核生物及高等生物的多种组织器有适应意义。存在于原核生物及高等生物的多种组织器官中：动物上皮组织、疏松结缔组织、肌组织、肝细胞；官中：动物上皮组织、疏松结缔组织、肌组织、肝细胞；植物的薄壁组织、表皮、生长点、胚乳细胞等。植物的薄壁组织、表皮、生长点、胚乳细胞等。 有丝分裂：有丝分裂： 染色质与染色体染色质与染色体 有丝分裂的各个时期：有丝分裂的各个时期： 减数分裂：特殊的有丝分裂：减数分裂：特殊的有丝分裂： DNADNA复制一次，细胞连续分裂两次；复制一次，细胞连续分裂两次； 减数第一次分裂的前期发生同源染色减数第一次分

18、裂的前期发生同源染色体的配对体的配对- -联会联会 非姊妹染色单体的交叉互换非姊妹染色单体的交叉互换基因基因重组重组2 2、原核生物的细胞分裂、原核生物的细胞分裂 原核生物以细菌为例，细胞分裂比较简单。 细胞生长增大到一定程度，DNA 复制，形成两个 DNA 分子，分别移到拉长了的细胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。这个过程称为二分分裂。细菌细胞分裂3 3、真核细胞的有丝分裂、真核细胞的有丝分裂 大多数真核生物是多细胞生物。体细胞的分裂称为有丝分裂；生殖细胞形成过程中，则有与之不同的减数分裂。 细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个:细胞周期。（1 1

19、） 细胞分裂周期细胞分裂周期细胞周期 通常, 细胞周期可以区分为四个阶段： M 期 分裂期，在这个阶段可以在显微镜下看到细胞分裂过程。 G1期 S 期 DNA 合成期 G2期 G1 期，S 期和 G2 期又总称为: 分裂间期(interphase)。（2）有丝分裂过程： 前期: 染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体，每条染色体含两条染色单体。 中期: 核膜消失，染色体排列在赤道板上。 后期: 姐妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧。 末期: 重新形成核膜，染色体消失。 细胞质分裂: 胞质形成间隔，最终分开为两个细胞。 细胞一细胞一 分为二分为二有丝分裂：有丝分裂：有丝分裂：有丝分裂：F

20、rom one cell to two identical cellsFrom one cell to two identical cellsFrom one cell to two identical cellsFrom one cell to two identical cells植物细胞胞质分裂时所形成的细胞板有丝分裂中期形成有丝分裂器的组成 有丝分裂期的重要事件有丝分裂期的重要事件 . .核被的裂解与再生核被的裂解与再生 * * 核被的核被的裂解裂解： 发生时间：有丝分裂前期发生时间：有丝分裂前期 成因：是由于核被膜内面的核纤层（蛋白成因：是由于核被膜内面的核纤层（蛋白质构成）蛋白的高

21、度磷酸化而解体。质构成）蛋白的高度磷酸化而解体。 * * 核被膜的核被膜的建成建成： 发生时间：有丝分裂末期发生时间：有丝分裂末期 成因：核纤层蛋白的去磷酸化作用，使核纤成因：核纤层蛋白的去磷酸化作用，使核纤层蛋白重新聚合并与膜泡结合。层蛋白重新聚合并与膜泡结合。 . .纺锤体的形成纺锤体的形成 纺锤体纤维是由成束的微管和与微管相结合的蛋白质纺锤体纤维是由成束的微管和与微管相结合的蛋白质组成。组成。分为分为 极纤维：由纺锤体的一极延伸到另一极。极纤维：由纺锤体的一极延伸到另一极。 动粒纤维：是附着在染色体着丝粒两侧的动粒上。动粒纤维：是附着在染色体着丝粒两侧的动粒上。 . .染色质和染色体染色

22、质和染色体 处于分裂间期的细胞，细胞核内的处于分裂间期的细胞，细胞核内的 DNA DNA 分子，在一分子，在一些蛋白质的帮助下，有一定程度的盘绕，形成核小体，多些蛋白质的帮助下，有一定程度的盘绕，形成核小体，多个核小体串在一起形成染色质。所以，染色质是在细胞分个核小体串在一起形成染色质。所以，染色质是在细胞分裂间期遗传物质存在的形式。裂间期遗传物质存在的形式。细胞周期与不同的检验点（3 3）染色质和染色体）染色质和染色体 人体细胞内染色质长约1.8-2.2米，能够组装到直径不到10m的核中。处于分裂间期的细胞，细胞核内的 DNA 分子，在一些蛋白质的帮助下，有一定程度的盘绕，形成核小体。多个核

23、小体串在一起形成染色质。所以，染色质是在细胞分裂间期遗传物质存在的形式。染色质为4级折叠结构1 核小体模型2 螺线管模型3 超螺线管模型4 染色单体核小体和染色质 核小体直径 10 nm，光镜下看不到。当细胞进入 M 期时， 染色质折叠包装，大约压缩 8400 倍，形成光镜下可以看到的染色体。染 色 体 通常把体细胞称为双倍体细胞，体细胞的遗传物质的总含量为 2n。在细胞分裂中，在光镜下可以看到染色体时，已经过 DNA 复制，这时遗传物质的总量已经是 4n 了。细胞分裂完成时，出现的两个子细胞又都回复为 2n。 不同物种的细胞，染色体数目不同。所以，染色体数目也是不同物种细胞的特征。因为，对大

24、多数物种来说，体细胞是 2n 的，所以染色体数目通常为偶数。 物种物种 染色体数目染色体数目 物种物种 染色体数目染色体数目 人 46 豌豆 14 小鼠 40 玉米 20 爪蟾 36 小麦 42 果蝇 8 酵母 32染色体的分类染色体的分类根据着丝粒的位置将染色体分为4类：中着丝粒染色体（metacentric chromosome）。亚 中 着 丝 粒 染 色 体 （ submetacentric chromosome）亚 端 着 丝 粒 染 色 体 （ subtelocentric chromosome）端着丝粒染色体（telocentric chromosome）划分的标准有：臂比值r（

25、长臂长/短臂长）着丝粒指数i(短臂长/染色体长)100% 短臂长臂比等3种染色体的组型和带（核）型染色体的组型和带（核）型用吉姆萨染液处理分裂期染色体G带（加热或蛋白水解酶处理） R带 （热碱处理）组型：染色体的形态、大小及着丝粒的位置等。带型：细胞有丝分裂中的特例：细胞有丝分裂中的特例：关于核膜消失：甲藻、硅藻甲藻、硅藻核膜不消失。关于染色体的凝缩： 甲藻甲藻染色质不凝缩成染色体； 隐藻隐藻核间期也呈染色体状态。4、真核细胞的减数分裂 （1）减数分裂发生在产生生殖细胞的过程中。生殖细胞包括卵细胞和精子细胞。它们的遗传物质总量仅为体细胞的一半，称为 n 细胞。 由 2n 的体细胞产生 n 的生

26、殖细胞，需要经过减数分裂。第一次减数分裂第一次减数分裂同源染色体遗传同源染色体遗传物质重组；物质重组；同源染色体分离同源染色体分离第二次减数分裂第二次减数分裂姐妹染色体分离姐妹染色体分离 （2）、 减数分裂后，细胞中染色体数目减少一半。 减数分裂可以分为两个阶段： 第一次减数分裂：DNA复制一次，细胞分裂一次。 第二次减数分裂：DNA不复制,细胞再分裂一次。 结果，子细胞染色体数目减半，遗传物质总量由 2n 变为 n。 总之，减数分裂就是 DNA 复制一次，细胞连续分裂两次，结果由一个 2n 细胞分出 4 个 n 细胞。（3）、减数分裂丰富基因组合 减数分裂的特点: 一是子细胞染色体数减半;

27、二是子细胞基因组合大为丰富。 基因组合的丰富由两个原因造成。首先，体细胞的染色体实际上是由两套同源染色体组成。人的细胞有 4 条染色体，实际上可以看作 2 对同源染色体加上两条性染色体。哺乳动物生殖细胞成熟过程哺乳动物生殖细胞成熟过程哺乳动物生殖细胞成熟过程哺乳动物生殖细胞成熟过程 在减数分裂的第一次分裂时，每对同源染色体分别分配至两个子细胞。于是父源的同源染色体和母源的同源染色体以不同组合，分配到两个子细胞中去。这样，产生不同染色体组合的配子种型大增。 其次，在第一次减数分裂中，还发生同源染色体配对，配对后还发生同源染色体之间的染色体交叉和基因重组。这使基因组合状况更为复杂化。同源染色体配对

28、和染色体交叉,造成基因重组 所以，经由减数分裂产生的生殖细胞，其基因组合表现极大的丰富和多样化。结果是, 有性生殖的后代具有更丰富的基因组合，具有更强的适应性和进化潜能。四、细胞的分化成年人 全身细胞总数约 1012个。 细胞种类有200 多种。这么多种类细胞均来自一个受精卵细胞。 细胞分化的定义：发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。上皮细胞平滑肌细胞心肌细胞神经元细胞 细胞分化不但发生在胚胎阶段和发育过程中，亦发生在成人阶段。如：人体血细胞的产生。 分化以后不同种类的细胞， 形态不同， 功能不同， 基因表达不同， 代谢活动也不同。细胞分化的内涵：细胞分化的内涵：

29、 1 1、一部分基因关闭，另一部分基因打开、也包括、一部分基因关闭，另一部分基因打开、也包括基因表达强度的改变。基因表达强度的改变。 2 2、分化细胞之间的差异归根到底在于不同蛋白质、分化细胞之间的差异归根到底在于不同蛋白质的表达。的表达。 3 3、分化过程通常不可逆。、分化过程通常不可逆。 4 4、分化大量出现在成年阶段以前的发育过程中。、分化大量出现在成年阶段以前的发育过程中。细胞分化的意义： 个体发育通过细胞分化来实现不同细胞功个体发育通过细胞分化来实现不同细胞功能的差异。能的差异。细胞分化发育潜能：细胞分化发育潜能：1 1、全能性：受精卵、全能性：受精卵2 2、多能性：骨髓、脐血中的多

30、能生血干细胞、多能性：骨髓、脐血中的多能生血干细胞3 3、单能性：单能生血干细胞、单能性：单能生血干细胞造血干细胞的分化黄禹锡黄禹锡(韩韩)提取出人类胚胎干细胞提取出人类胚胎干细胞轰动新闻治治疗疗性性克克隆隆细胞分化的调控： 管家基因与组织特异性基因组合调控方式。影响细胞分化的因素：五、细胞的衰老 衰老是人们永恒的议题，至今仍是一个迷。 人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老。早衰症是人体衰老中的一种病症一名男子从 36 岁到 75 岁味觉丧失 64肾小球减少 44肾小球过滤率减少 31脊神经元减少 37神经传导速度减慢 10脑供血量减少 20肺活量减少 44体外培养体外培养成纤维细胞成纤维细胞

31、来自胎儿来自胎儿 可传代可传代 50 50 次次 （与供体年龄（与供体年龄 来自成人来自成人 可传代可传代 20 20 次次 有关）有关）来自小鼠来自小鼠 可传代可传代 141428 28 次次 （与供体物种（与供体物种来自乌龟来自乌龟 可传代可传代 9090125 125 次次 特性有关）特性有关）细胞核遗传控制细胞核遗传控制在细胞衰老中起决定作用在细胞衰老中起决定作用在细胞衰老中起决定作用在细胞衰老中起决定作用 实验：实验：实验：实验：去核衰老细胞去核衰老细胞去核衰老细胞去核衰老细胞+ + + +年轻细胞年轻细胞年轻细胞年轻细胞 新的年轻细胞新的年轻细胞新的年轻细胞新的年轻细胞去核年轻细胞

32、去核年轻细胞去核年轻细胞去核年轻细胞+ + + +衰老细胞衰老细胞衰老细胞衰老细胞 新的衰老细胞新的衰老细胞新的衰老细胞新的衰老细胞 端粒端粒端粒端粒DNADNADNADNA序列序列序列序列的缩短可能是细胞衰老的重要原因。控制的缩短可能是细胞衰老的重要原因。控制的缩短可能是细胞衰老的重要原因。控制的缩短可能是细胞衰老的重要原因。控制细胞分裂次数的就是细胞分裂次数的就是细胞分裂次数的就是细胞分裂次数的就是端粒体。端粒体。端粒体。端粒体。 端粒体是在染色体末端由端粒体是在染色体末端由端粒体是在染色体末端由端粒体是在染色体末端由TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG起始的起始的起始的起始的

33、单链重复的单链重复的单链重复的单链重复的DNADNADNADNA序列序列序列序列在至少两种在至少两种在至少两种在至少两种蛋白（蛋白（蛋白（蛋白（TRF1TRF1TRF1TRF1、TRF2TRF2TRF2TRF2）的帮助下构成，这的帮助下构成，这的帮助下构成，这的帮助下构成，这种特异性序列种特异性序列种特异性序列种特异性序列重复数千次重复数千次重复数千次重复数千次。 端粒的长度与细胞的寿命有关：端粒的长度与细胞的寿命有关：端粒的长度与细胞的寿命有关：端粒的长度与细胞的寿命有关：正常细胞每分裂一正常细胞每分裂一正常细胞每分裂一正常细胞每分裂一次，端粒就缩短约次，端粒就缩短约次，端粒就缩短约次，端粒

34、就缩短约100bp100bp100bp100bp，一旦端粒长度缩短到只有，一旦端粒长度缩短到只有，一旦端粒长度缩短到只有，一旦端粒长度缩短到只有30003000300030005000bp5000bp5000bp5000bp时细胞就停止分裂而死亡时细胞就停止分裂而死亡时细胞就停止分裂而死亡时细胞就停止分裂而死亡。 端粒的修复依赖端粒的修复依赖端粒的修复依赖端粒的修复依赖端粒酶端粒酶端粒酶端粒酶的作用。的作用。的作用。的作用。 正常细胞是将正常细胞是将正常细胞是将正常细胞是将端粒酶端粒酶端粒酶端粒酶限制在细胞核里的一个特定区域，限制在细胞核里的一个特定区域，限制在细胞核里的一个特定区域，限制在细

35、胞核里的一个特定区域，只有在细胞分裂、只有在细胞分裂、只有在细胞分裂、只有在细胞分裂、DNADNADNADNA端粒需要修补时才把它释放出来。与端粒需要修补时才把它释放出来。与端粒需要修补时才把它释放出来。与端粒需要修补时才把它释放出来。与之相反，在癌细胞里，之相反，在癌细胞里，之相反，在癌细胞里，之相反，在癌细胞里，端粒酶端粒酶端粒酶端粒酶有很大的自由度。有很大的自由度。有很大的自由度。有很大的自由度。 80%80%80%80%的的的的癌症癌症癌症癌症与与与与端粒酶端粒酶端粒酶端粒酶过多密切相关。过多密切相关。过多密切相关。过多密切相关。 生物氧化中产生自由基，自由基破坏生物大分子蛋白质、核酸

36、、脂类等。使得细胞结构破坏，基因突变，导致细胞衰老。 人体存在着清除自由基机制，这些淬灭自由基机制受遗传控制。氧化损伤：自由基理论（氧化损伤：自由基理论（氧化损伤：自由基理论（氧化损伤：自由基理论（OHOHOHOH）、衰老的随机学说）、衰老的随机学说）、衰老的随机学说）、衰老的随机学说带有不成对电子的基团称为自由基自由基的反应活泼性特别强六、细胞的死亡：六、细胞的死亡：细胞坏死、细胞凋亡细胞坏死、细胞凋亡细胞坏死、细胞凋亡细胞坏死、细胞凋亡（细胞程序性死亡（细胞程序性死亡PCDPCD） 发生凋亡的细胞：发生凋亡的细胞：发生凋亡的细胞：发生凋亡的细胞：正常发育中多余细胞、无用细正常发育中多余细胞

37、、无用细胞、突变细胞、有害细胞或衰老细胞。胞、突变细胞、有害细胞或衰老细胞。 生物学意义：生物学意义：生物学意义：生物学意义：维持组织、器官细胞数目相对平衡，维持组织、器官细胞数目相对平衡，保证个体正常发育保证个体正常发育 线虫发育中产生线虫发育中产生10901090个细胞，有个细胞，有131131个细胞必个细胞必定死亡。动植物都有细胞凋亡现象。定死亡。动植物都有细胞凋亡现象。细胞凋亡是普遍存在的 变态： 蝌蚪 青蛙 昆虫 、卵 幼虫 成虫 哺乳类: 皮肤，指（趾）甲 红细胞： 分化成熟 失去细胞核 凋亡 淋巴细胞： 95% 以上在成熟之前死去，不到 5% 成熟后只存活一至几天 T细胞杀伤靶细

38、胞的机制之一， 就是诱使靶细胞凋亡 癌细胞亦可看作是凋亡(programmed cell death,cell death clock)失控了的细胞。保证胚胎正常发育保证胚胎正常发育保证个体功能正常保证个体功能正常细胞凋亡和细胞坏死有明显区别细胞凋亡和细胞坏死有明显区别: : 细胞凋亡 细胞坏死 Apoptosis NecrosisApoptosis Necrosis细胞变圆,与周围细胞脱开 细胞外形不规则变化核染色质凝聚 溶酶体破坏细胞膜内陷 细胞膜破裂细胞分为一个个小体 胞浆外溢被周围细胞吞噬 引起周围炎症反应 细胞凋亡受基因控制。线虫是研究细胞凋亡的理想材料。 每条线虫具有1090个细胞

39、，其中131个细胞在发育过程中凋亡。从线虫中找到若干控制细胞凋亡的基因。秀丽隐杆线虫 (Caenorbabditis Elegans) 1090个细胞 ，131个细胞凋亡 找到一系列与细胞凋亡有关的基因 ced-3、ced-4 诱发、启动凋亡 ced-9 抑制凋亡 ced-3、ced-4 基因突变或缺失，使凋亡受阻 移入 ced-9 使凋亡受阻 失去 ced-9 使细胞凋亡秀丽隐杆线虫癌细胞癌细胞1 1、肿瘤与癌、肿瘤与癌 肿瘤：良性肿瘤肿瘤：良性肿瘤 恶性肿瘤恶性肿瘤2 2、癌细胞的主要特征：、癌细胞的主要特征： 脱分化脱分化脱分化脱分化 接触抑制丧失接触抑制丧失接触抑制丧失接触抑制丧失 对

40、生长因子要求降低：对生长因子要求降低：对生长因子要求降低：对生长因子要求降低：对生长因子的需求不高对生长因子的需求不高对生长因子的需求不高对生长因子的需求不高（正常细胞培养需添加（正常细胞培养需添加（正常细胞培养需添加（正常细胞培养需添加10%10%10%10%血清）血清）血清）血清） 细胞骨架紊乱：细胞骨架紊乱：细胞骨架紊乱：细胞骨架紊乱：细胞形态发生改变细胞形态发生改变细胞形态发生改变细胞形态发生改变 细胞表面黏附性质改变：细胞表面黏附性质改变：细胞表面黏附性质改变：细胞表面黏附性质改变：易发生易发生易发生易发生迁移扩散迁移扩散迁移扩散迁移扩散 无限增殖：无限增殖：无限增殖：无限增殖：适宜

41、培养条件下成为永生细胞适宜培养条件下成为永生细胞适宜培养条件下成为永生细胞适宜培养条件下成为永生细胞( ( ( (1951195119511951年年年年, , , ,由黑人妇女海拉的宫颈细胞癌分离建立的由黑人妇女海拉的宫颈细胞癌分离建立的由黑人妇女海拉的宫颈细胞癌分离建立的由黑人妇女海拉的宫颈细胞癌分离建立的海拉细胞系海拉细胞系海拉细胞系海拉细胞系至今仍在世界上许多实验室广泛地传代使用至今仍在世界上许多实验室广泛地传代使用至今仍在世界上许多实验室广泛地传代使用至今仍在世界上许多实验室广泛地传代使用 ) ) ) ) 细胞核非整倍性改变细胞核非整倍性改变细胞核非整倍性改变细胞核非整倍性改变肿肿瘤

42、瘤细细胞胞在在生生长长过过程程中中丧丧失失接接触触抑抑制制 培养中的正常的培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭形成纤维细胞呈扁平梭形转化成癌细胞的转化成癌细胞的成纤维细胞变成球形成纤维细胞变成球形癌转移与扩散癌转移与扩散癌转移与扩散癌转移与扩散染色体出现大量畸变、非整倍性染色体出现大量畸变、非整倍性癌症患者核型癌症患者核型3 3、致癌因子：、致癌因子：（1 1）物理致癌因子：）物理致癌因子：X X射线、电离辐射、紫外线射线、电离辐射、紫外线（2 2）化学致癌因子：数千种）化学致癌因子：数千种（3 3）生物致癌因子：）生物致癌因子：病毒：劳氏肉瘤病毒使鸟类结缔组织产生肿瘤。病毒：劳氏肉瘤病毒使鸟类结

43、缔组织产生肿瘤。癌基因：病毒癌基因的同源序列癌基因：病毒癌基因的同源序列细胞癌基因（原癌基细胞癌基因（原癌基因），特殊情况下（基因突变、基因重排），因），特殊情况下（基因突变、基因重排），原癌基因原癌基因被被激活激活肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因：其突变导致癌变：其突变导致癌变物理的、化学的、生物的三大类致癌因子物理的、化学的、生物的三大类致癌因子物理的、化学的、生物的三大类致癌因子物理的、化学的、生物的三大类致癌因子肿瘤肿瘤抑制抑制基因基因的突的突变可变可能导能导致癌致癌的发的发生生癌癌细胞细胞的致死原因的致死原因 （1 1）癌细胞由于不能成熟（即分化障碍），故癌细胞由于不能成熟（即分化障碍），故

44、不具备对身体有任何益处功能，但却由于无休止地不具备对身体有任何益处功能，但却由于无休止地增殖而增殖而消耗消耗大量的养分。大量的养分。 （2 2）癌细胞大多呈侵袭性生长，癌细胞大多呈侵袭性生长，破坏破坏附近组织、器附近组织、器官的正常结构和功能，造成不同程度的功能障碍。官的正常结构和功能，造成不同程度的功能障碍。 （3 3）有的癌细胞却表现出不具备的功能，后者与整有的癌细胞却表现出不具备的功能，后者与整体功能极不协调。严重地体功能极不协调。严重地扰乱扰乱了正常生命活动和秩了正常生命活动和秩序，从而出现一系列病态。序，从而出现一系列病态。 4 4、抑制和消灭癌细胞、抑制和消灭癌细胞手术切除手术切除

45、放射性疗法放射性疗法化学治疗方法化学治疗方法基因疗法基因疗法(1)(1)传统疗法传统疗法手术切除手术切除放射性疗法放射性疗法化学治疗方法：不断发展化学治疗方法：不断发展, ,集中性化疗及截血集中性化疗及截血 法法用于某些晚期癌症，副作用小；英国癌用于某些晚期癌症，副作用小；英国癌症研究所通过生物学家与化学家共同攻关研制症研究所通过生物学家与化学家共同攻关研制成成“17AAG17AAG”这种新药，用于阻碍癌基因发挥这种新药，用于阻碍癌基因发挥作用作用 （2 2）治疗癌症新疗法）治疗癌症新疗法生物疗法：生物疗法：癌症的生物疗法是随着人体免疫学、分子生物学与癌症的生物疗法是随着人体免疫学、分子生物学

46、与基因工程技术发展而出现的新方法，生物疗法的基础是免疫学。基因工程技术发展而出现的新方法，生物疗法的基础是免疫学。肿瘤生物治疗包括：细胞因子抗肿瘤治疗，抗肿瘤免疫疫苗治肿瘤生物治疗包括：细胞因子抗肿瘤治疗，抗肿瘤免疫疫苗治疗和基因治疗。临床资料显示，肿瘤的发生和发展主要是由于疗和基因治疗。临床资料显示，肿瘤的发生和发展主要是由于宿主防御系统对癌细胞失去调节和控制，导致机体和肿瘤之间宿主防御系统对癌细胞失去调节和控制，导致机体和肿瘤之间失去抗体平衡所致，因此，调动机体固有的免疫功能去抵御、失去抗体平衡所致，因此，调动机体固有的免疫功能去抵御、杀伤并最终彻底消灭癌细胞。癌症的生物疗法就是通过补充或

47、杀伤并最终彻底消灭癌细胞。癌症的生物疗法就是通过补充或者刺激体内自身的特异反应调节物质去调动、完善和增强宿主者刺激体内自身的特异反应调节物质去调动、完善和增强宿主免疫机能，以便消除肿瘤细胞并防止其复发和转移。免疫机能，以便消除肿瘤细胞并防止其复发和转移。 细胞因子细胞因子主要是体内免疫细胞分泌产生的一大类调节细主要是体内免疫细胞分泌产生的一大类调节细胞功能的蛋白质小分子多肽，具有多种生理功能，如介导细胞的相胞功能的蛋白质小分子多肽，具有多种生理功能，如介导细胞的相互作用，促进和调节细胞活化、增殖、分化和效应功能，有些细胞互作用，促进和调节细胞活化、增殖、分化和效应功能，有些细胞因子具有广泛的免

48、疫调节、抗肿瘤增殖和抗病毒作用。因子具有广泛的免疫调节、抗肿瘤增殖和抗病毒作用。主要有干扰主要有干扰素（）、白细胞介素及其系列、肿瘤坏死因子（）素（）、白细胞介素及其系列、肿瘤坏死因子（）、肿瘤浸润淋巴细胞（）、肿瘤浸润淋巴细胞（）等。等。另一类造血生长因子，粒细胞另一类造血生长因子，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（、）、红细巨噬细胞集落刺激因子（、）、红细胞生成素（）和血小板生成素（）。胞生成素（）和血小板生成素（）。这些造血生长因这些造血生长因子的发现已经改善了化疗相关骨髓抑制的支持疗法，对癌症化疗的子的发现已经改善了化疗相关骨髓抑制的支持疗法，对癌症化疗的进步起到积极的作用。进步起到积极的

49、作用。 将将树突状细胞（树突状细胞（DendricDendric Cell Cell）类疫苗）类疫苗应用于肿瘤病人，应用于肿瘤病人，获得较好的疗效。实验证明，树突状细胞是一种功能强大的抗获得较好的疗效。实验证明，树突状细胞是一种功能强大的抗原递呈细胞，能够吞噬、处理肿瘤抗原并把抗原信号传递给淋原递呈细胞，能够吞噬、处理肿瘤抗原并把抗原信号传递给淋巴细胞。巴细胞。 树突状细胞倡导的特异性免疫治疗方法，就是在体外树突状细胞倡导的特异性免疫治疗方法，就是在体外培养造血干细胞，诱导其分化为树突细胞，在此过程中用自身培养造血干细胞，诱导其分化为树突细胞，在此过程中用自身肿瘤组织作为抗原刺激，这种经抗原刺

50、激的进入人体肿瘤组织作为抗原刺激，这种经抗原刺激的进入人体后，即能诱导细胞产生特异性肿瘤杀伤作用，通过检查病人后，即能诱导细胞产生特异性肿瘤杀伤作用，通过检查病人淋巴细胞亚群发现，经免疫治疗后，外周血中杀伤型淋巴细淋巴细胞亚群发现，经免疫治疗后，外周血中杀伤型淋巴细胞比例增高。这种疗法没有明显的毒副作用。胞比例增高。这种疗法没有明显的毒副作用。肿瘤的肿瘤的生长与生长与治疗治疗（血管（血管内皮抑内皮抑制因子制因子的抗肿的抗肿瘤作用）瘤作用）基因疗法：基因疗法：19911991年，医生第一次把基因治疗用于治疗癌年，医生第一次把基因治疗用于治疗癌症，一种可能就是用正常基因替代缺损基因，从而反转癌细胞

51、的症，一种可能就是用正常基因替代缺损基因，从而反转癌细胞的扩散，恢复正常细胞功能。另外，某些癌症是由于缺少某种基因扩散，恢复正常细胞功能。另外，某些癌症是由于缺少某种基因而引起的，补给这种基因就可以治愈。目前为止，基因治疗在临而引起的，补给这种基因就可以治愈。目前为止，基因治疗在临床上还应用很少，尚需进一步完善。床上还应用很少，尚需进一步完善。癌症的基因治疗癌症的基因治疗（Gene Therapy of CancerGene Therapy of Cancer） Edmund C. Edmund C. LattimeLattime和和Stanton L Stanton L GersonGers

52、on 编著，编著，19991999年年Academic PressAcademic Press出版，出版，406406页。页。本书描述了一个迅速发展的领域，阐述了癌症治疗的基础研本书描述了一个迅速发展的领域，阐述了癌症治疗的基础研究。讨论了癌症的基础生物学和免役学以及癌靶、癌基因和细胞究。讨论了癌症的基础生物学和免役学以及癌靶、癌基因和细胞周期，介绍了细胞凋亡、抗药通道和肿瘤特殊的抗原。治疗方法周期，介绍了细胞凋亡、抗药通道和肿瘤特殊的抗原。治疗方法包括基因取代治疗、核酶和反义寡核苷酸治疗、反转录病毒因子包括基因取代治疗、核酶和反义寡核苷酸治疗、反转录病毒因子基因转移、腺病毒基因转移、非病毒方

53、法、肿瘤疫苗、基因工程基因转移、腺病毒基因转移、非病毒方法、肿瘤疫苗、基因工程的免疫活性细胞和细胞因子基因治疗。的免疫活性细胞和细胞因子基因治疗。 大量临床研究资料提示，肿瘤的发生和发展主要是由于宿主大量临床研究资料提示，肿瘤的发生和发展主要是由于宿主防御系统对癌细胞失去调节和控制，导致机体和肿瘤之间失去抗菌防御系统对癌细胞失去调节和控制，导致机体和肿瘤之间失去抗菌平衡所致，因此，调动机体固有的免疫功能去抵御、杀伤并最终彻平衡所致，因此，调动机体固有的免疫功能去抵御、杀伤并最终彻底消灭癌细胞。底消灭癌细胞。 癌症的生物疗法就是通过补充或者刺激体内自身的生化反癌症的生物疗法就是通过补充或者刺激体内自身的生化反应调节物质去调动、完善和增强宿主免疫机能，以便消除肿瘤细胞应调节物质去调动、完善和增强宿主免疫机能，以便消除肿瘤细胞并防止其复发和转移。生物治疗应用的适宜时机，最好是先通过手并防止其复发和转移。生物治疗应用的适宜时机，最好是先通过手术、放疗或化疗大量消灭癌细胞，使残存的癌细胞数降到最低程度，术、放疗或化疗大量消灭癌细胞，使残存的癌细胞数降到最低程度，通过激活免疫系统的生物效应，对肿瘤进行杀伤或抑制，达到根治通过激活免疫系统的生物效应，对肿瘤进行杀伤或抑制，达到根治的目的。的目的。