1、CELL BIOLOGY,細 胞 生 物 學,C,第一章 緒論 第二章 細胞基本知識概要 第三章 細胞生物學研究方法 第四章 細胞質(zhì)膜與細胞表面 第五章 物質(zhì)跨膜運輸與信號傳遞 第六章 細胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng) 第七章 細胞的能量轉(zhuǎn)換 第八章 細胞核與染色體 第九章 核糖體 第 十 章 細胞骨架 第十一章 細胞增殖及其調(diào)控 第十二章 細胞分化與基因表達調(diào)控 第十三章細胞衰老與凋亡,第十二章,細胞分化與基因表達調(diào)控,細胞分化(cell differentiation)：在個體發(fā)育（ontogeny）中，由一 種相同的 細胞類型經(jīng)細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生 各不相同的細胞類

2、群的過程。 每個人的一生中都在進行著細胞分化。 細胞分裂的不對稱性和細胞間的相互作用是細胞分化的兩個基本機制。 細胞分化是多細胞生物發(fā)育的基礎(chǔ)與核心； 細胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)合成； 合成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于組織特異性基因在時間和空間上的差異性表達 差異性表達的機制是由于基因表達的組合調(diào)控。 細胞癌變是正常細胞分化機制失控的表現(xiàn),第一節(jié) 細胞分化,（一）細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果,分子雜交技術(shù)檢測基因及其表達,一、細胞分化的基本概念,所以細胞分化的實質(zhì)是基因的差別表達（differential expression）。,（二）組織特異性基因與管家基因,管家基因(house-keepi

3、ng genes)： 是指所有細胞中均要表達的一類基因， 其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。 組織特異性基因(tissue-specific genes)，或稱奢侈基因(luxury genes)：是 指不同的細胞類型進行特異性表達的基因，其產(chǎn) 物賦予各種類型細胞特 異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的功能； 調(diào)節(jié)基因（regulatory gene）：產(chǎn)物用于調(diào)節(jié)組織特異性基因的表達，起 激活或者起阻遏作用。 細胞分化的實質(zhì)：是組織特異性基因在時間和空間上的差別表達（differential expression）。,（三）組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達,組合調(diào)控（combinational c

4、ontrol）： 有限的少量調(diào)控蛋白啟動為數(shù)眾多的特異細胞類型的分化 的調(diào)控機制。即每種類型的細胞分化是由多種調(diào)控蛋白共同調(diào)節(jié)完成的。 生物學作用： 借助于組合調(diào)控，一旦某種關(guān)鍵性基因調(diào)控蛋白與其它調(diào)控蛋白形成適當?shù)恼{(diào)控蛋白組合，可以將一種類型的細胞轉(zhuǎn)化成另一種類型的細胞，而且遵循類似的機制，甚至可以誘發(fā)整個器官的形成（如眼的發(fā)育）。 分化啟動機制： 靠一種關(guān)鍵性調(diào)節(jié)蛋白通過對其他調(diào)節(jié)蛋白的級聯(lián)啟動。,組合式調(diào)控作用,（四）單細胞有機體的細胞分化, 單細胞與多細胞有機體細胞分化的不同之處： 前者多為適應不同的生活環(huán)境，而后者則通過細胞分化構(gòu)建執(zhí)行不同功能的組織與器官。 多細胞有機體在其分化程序

5、與調(diào)節(jié)機制方面顯得更為復雜。,（五）轉(zhuǎn)分化與再生, 轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）：一種類型分化的細胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細胞現(xiàn)象。 轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）的過程。 去分化（脫分化）：指分化細胞失去其特有的結(jié)構(gòu)與功能變成具有 未分化細胞特征的過程。 再生（regeneration）：再生是指生物體缺失一部分后重建的過程，廣義的再生包括分子水平、細胞水平、組織與器官水平及整體水平的再生。 分： -生理性再生：即細胞更新，如人的紅細胞。 -修復性再生：用這種方式來形成失去的器官壁虎的尾、蠑螈的斷肢、

6、 螃蟹的肢。 -無性繁殖： 不同的細胞有機體，其再生能力有明顯的差異。,細胞全能性：是指細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機體的潛能或特性。如受精卵、早期的胚胎細胞、植物細胞。 成熟動物細胞不具備全能性。 60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖，90年代末多利羊的誕生都證明了分化細胞具有完整的DNA。,（一）細胞全能性(totipotency),二、 影響細胞分化的因素,1、植物細胞具有全能性，在適宜的條件下可培育成正常的植株,植物細胞的全能性,植物的枝、葉、根都有可能長成一株完整的植株，細胞培養(yǎng)的結(jié)果也證明即使高度分化的植物細胞也可以培養(yǎng)成一個完整的植株，因此可以說絕多數(shù)植物細胞具有全能性。,

7、Animal cloning,Transplantation of frog red cell nucleus indicated the nucleus of animal is totipotency（全能性）,2、動物細胞核移植（Nuclear transfer） 實驗證明細胞核具有發(fā)育全能性,如蛙紅細胞核移植后發(fā)育成蝌蚪,Dolly: A lamb with no father,The sheep star: Dolly,Dolly 羊的誕生說明高度分化的哺乳動物體細胞核也具有發(fā)育全能性,3、干細胞（Stem cell）與細胞發(fā)育潛能,干細胞：是一類具有分裂和分化能力的細胞。 干細胞具

8、有以下生物學特點： 終生保持未分化或低分化特征； 在機體的中的數(shù)目、位置相對恒定； 具有自我更新能力； 能無限制的分裂增殖； 具有多向分化潛能，能分化成不同類型的組織細胞，造血干細胞、骨 髓間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞等成體干細胞具有一定的跨系、甚至跨 胚層分化的潛能； 分裂的慢周期性，絕大多數(shù)干細胞處于G0期； 通過兩種方式分裂，對成分裂和不對稱分裂前者形成兩個相同的干細胞， 后者形成一個干細胞和一個祖細胞(是能成長為具有專門功能的細胞的未成熟細胞)。,根據(jù)干細胞的分化能力，可分為全能干細胞、多能干細胞和單能干細胞。 -全能干細胞（totipotential stell cell）：可以分化為機

9、體內(nèi)的任何一種細 胞，直至形成一個復雜的有機體。 -多能干細胞（pluripotential stem cell） ：可以分化為多種類型的細胞， 但它不可能分化出足以構(gòu)成完整個體的所有細胞，所以多能干細胞的 分化潛能稱為多能性。如造血干細胞可以分化為12種血細胞。 -單能干細胞（monopotential stem cell） ：只能分化為一種類型的細胞， 而且自我更新能力有限。來源于多能干細胞，具有向特定細胞系分化的 能力，也稱為祖細胞（progenitor）。 根據(jù)個體發(fā)育過程中出現(xiàn)的先后次序不同，干細胞又可分為胚胎干細胞和 成體干細胞。 -胚胎干細胞（embryonic stem cel

10、ls，ESC）：是指從胚胎內(nèi)細胞團或原 始生殖細胞篩選分離出的具有多能性或全能性的細胞，此外也可以通過 體細胞核移植技術(shù)獲得。,干細胞的分化潛能,定型細胞,ESC的用途主要有： 克隆動物：由體細胞作為核供體進行克隆動物生產(chǎn)，雖然易于取材，但克隆動物個體中表現(xiàn)出嚴重的生理或免疫缺陷，而且多為致命性的 轉(zhuǎn)基因動物：以ESC細胞作為載體，可大大加快轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)的速度，提高成功率； 組織工程：人工誘導ESC定向分化，培育出特定的組織和器官，用于醫(yī)學治療的目的。,Embryonic stem cells,胎兒,原（始）生殖細胞,多能干細胞（造血干細胞）,單能干細胞（monopotential cell

11、）,1、胞外信號分子對 細胞分化的影響, 如眼的發(fā)生,（二）影響細胞分化的因素,近端組織的相互作用 視泡可誘導其外面的外胚層 形成晶體，而晶體又可誘導 外胚層形成角膜。 遠距離細胞間的相互作用,外層,視杯,視泡,晶狀體泡,發(fā)育的角膜,2、細胞記憶與決定：,果蠅成蟲盤(imaginal disc)： 初級分化的細胞群。在幼蟲的變態(tài)過過程中，不同的成蟲盤發(fā)育成不同的器官。 決定（determination）： 隨著細胞的分裂和分化，細胞的發(fā)育方向逐漸被限定，當尚未定向的細胞不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N定向細胞的時刻，細胞的命運就被固定了。如哺乳動物桑椹胚的內(nèi)細胞團和外圍細胞，前者形成胚胎、后者形成滋養(yǎng)層。,

12、克隆能給人類帶來什么？,克隆動物是未來的制藥廠,克隆的愛因斯坦會懂“相對論”嗎,4、染色質(zhì)變化與基因重排對細胞分化的影響 1）基因刪除：當個體發(fā)育到一定階段時在將要分化為體細胞的那些細胞中， 染色體破裂為碎片，有些含有著絲粒，在細胞分裂中保留，有的不具有著絲粒，而在分裂中丟失，但是將形成生殖細胞的那些細胞中不發(fā)生染 色體的斷裂和丟失現(xiàn)象。 原生動物、昆蟲、馬蛔蟲、甲殼動物。 2）基因擴增：基因擴增是指細胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性地大量 增加的現(xiàn)象，如果蠅多線染色體。 3）基因重排：基因重排是基因區(qū)別表達的一種調(diào)控方式。免疫球蛋白基因 （106108種抗體）。 4）DNA的甲基化與異染色質(zhì)化

13、：胞嘧啶的甲基化使基因失活。,3、環(huán)境對性別決定的影響,外因通過影響細胞的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用，外因是分化的條件，內(nèi)因是分化的基礎(chǔ)。,動物卵細胞中貯存有大量 mRNA，呈非均勻分布； 用轉(zhuǎn)錄抑制劑放線菌素 D 處理海膽受精卵，胚胎發(fā)育仍能進行至囊胚期。 用蛋白質(zhì)翻譯抑制劑嘌呤霉素處理受精卵，受精卵停止發(fā)育。 卵裂后的細胞質(zhì)的特性決定了子細胞核的分化命運。 昆蟲以表面卵裂的方式形成胚層細胞的。遷入卵的后端極質(zhì)部的細胞發(fā)育為原始生殖細胞，用紫外線照射這一區(qū)域，破壞極質(zhì)，卵將發(fā)育為無生殖細胞的不育個體。,5、受精卵細胞質(zhì)的不均一性對細胞分化的影響,（1）胚胎誘導（embryonic induction）

14、 ：胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞影響相鄰細胞向一定方向分化的作用。 誘導者（inductor） ：對其它細胞起誘導作用的細胞： 脊索可誘導其頂部的外胚層發(fā)育成神經(jīng)板，神經(jīng)溝和神經(jīng)管； 視泡可誘導其外面的外胚層形成晶體，而晶體又可誘導外胚層形成角膜。,6、細胞間的相互作用,（2）分化抑制：分化成熟的細胞可以產(chǎn)生抑素，抑制相鄰細胞發(fā)生同樣的分化。 如含有成蛙心組織的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚，則蛙胚不能發(fā)育出正常的心臟。 （3）細胞數(shù)量效應 小鼠胚胎胰腺原基在體外進行組織培養(yǎng)時，可發(fā)育成具有功能的胰腺組織，但如果把胰原基切成8小塊分別培養(yǎng)，則都不能形成胰腺組織，如果再把分開的小塊合起來，又可形成胰腺組織。,（4

15、）細胞外基質(zhì)的影響 干細胞在 IV 型膠原和層粘連蛋白上分化為上皮細胞； 在 I 型膠原和纖粘連蛋白上形成纖維細胞； 在 II 型膠原及軟骨粘連蛋白上發(fā)育為軟骨細胞。 （5）激素的作用 如昆蟲的保幼激素和脫皮激素。,三、細胞分化與胚胎發(fā)育,同源異型基因（homeotic selector gene，Hox gene）： 在發(fā)育中起關(guān)鍵作用的基因群。 果蠅體節(jié)發(fā)育中起關(guān)鍵作用的基因群。 含有高度保守的 180 bp 組成的 DNA 序列，稱同源框。編碼 60 個氨基酸，形成 螺旋-轉(zhuǎn)角- 螺旋結(jié)構(gòu)，與 DNA 序列大溝相互作用，啟動基因表達。 同源異型基因在染色體上的排列與胚胎發(fā)育在時、空序列上

16、是一 致的。,HOX mutant Antennaleg,左、正常果蠅的觸角為具芒觸角，右、突變果蠅的觸角發(fā)育為足,Bithorax mutant,果蠅的雙胸突變（兩節(jié)中胸，沒有后胸，因而沒有平衡棒）,THE CANCER CELL,Breast Epithelial Tumor Cell,第二節(jié) 癌細胞,腫瘤（tumor）：是一種基因病，但并非是遺傳的；它是指細胞在致瘤因素作用下，基因發(fā)生了改變，失去對其生長的正常調(diào)控，導致異常增生。 腫瘤細胞(tumor cell)：指動物體內(nèi)細胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞。具有轉(zhuǎn)移能力的腫瘤稱為惡性腫瘤（malignancy）。惡性腫瘤常稱之為癌（ca

17、ncer）。 良性腫瘤：生長緩慢，與周圍組織邊界明顯。不發(fā)生轉(zhuǎn)移，對人體健康危害不大。 惡性腫瘤（癌癥）：生長迅速，可轉(zhuǎn)移到身體其它部位，還會產(chǎn)生有害物質(zhì)，破壞正常器官結(jié)構(gòu)，使機體功能失調(diào)，威脅生命。 據(jù)2001年衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展情況統(tǒng)計公報，惡性腫瘤為城市居民死因第一位。 腫瘤組織由實質(zhì)和間質(zhì)兩部分構(gòu)成，腫瘤實質(zhì)是腫瘤細胞，是腫瘤的主要成分，具有組織來源特異性。腫瘤的間質(zhì)起支持和營養(yǎng)腫瘤實質(zhì)的作用，不具特異性，一般由結(jié)締組織和血管組成，有時還可有淋巴管。,Benign tumor（良性腫瘤）,Malignant tumor（惡性腫瘤）,（一）癌細胞的形態(tài)特征,核質(zhì)比顯著高于正常細胞，可達1:1；

18、 核形態(tài)不一，并可出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內(nèi)染色體呈非整倍態(tài)（aneuploidy），某些染色體缺失，而有些染色體數(shù)目增加。正常細胞染色體的不正常變化，會啟動細胞凋亡過程，但是癌細胞中，細胞凋亡相關(guān)的信號通路產(chǎn)生障礙，也就是說癌細胞具有不死性。 線粒體表現(xiàn)為不同的多型性、腫脹、增生； 細胞骨架紊亂，某些成分減少，骨架組裝不正常。細胞表面特征改變，產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗體（tumor associated antigen）,一、 癌細胞的主要特征,（二）基本生物學特征,1、細胞生長與分裂失去控制，具有無限增殖能力，成為“永生”細胞。 2、具有擴散性 -癌細胞的細胞間粘著性下降，具有侵潤性和擴散性，這

19、是癌細胞的基本特征。 -在分化程度上癌細胞低于良性腫瘤細胞，且失去了許多原組織細胞的結(jié)構(gòu)和功能 3、細胞間相互作用改變（識別改變；表達水解酶類；產(chǎn)生新的表面抗原） 4、蛋白表達譜系或蛋白活性改變（胚胎細胞蛋白、端粒酶活性升高） 5、mRNA轉(zhuǎn)錄譜系的改變（少數(shù)基因表達不同；突變位點不同，表型多變） 6、染色體非整倍性,補充內(nèi)容 接觸抑制喪失，正常細胞在體外培養(yǎng)時表現(xiàn)為貼壁生長和匯合成單層后停止生長的特點，即接觸抑制現(xiàn)象，而腫瘤細胞即使堆積成群，仍然可以生長。 定著依賴性喪失，正常真核細胞，除成熟血細胞外，大多須粘附于特定的細胞外基質(zhì)上才能抑制凋亡而存活，稱為定著依賴性（anchorage de

20、pendence）。腫瘤細胞失去定著依賴性，可以在瓊脂、甲基纖維素等支撐物上生長。 去分化現(xiàn)象，已知腫瘤細胞中表達的胎兒同功酶達20余種。胎兒甲種球蛋白（甲胎蛋白）是胎兒所特有的。但在肝癌細胞中表達，因此可做肝癌早期檢定的標志特征。 對生長因子需要量降低，體外培養(yǎng)的癌細胞對生長因子的需要量顯著低于正常細胞，是因為自分泌或其細胞增殖的信號途徑不依賴于生長因素。某些固體瘤細胞還能釋放血管生成因子，促進血管向腫瘤生長。獲取大量繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)。 代謝旺盛，腫瘤組織的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常組織，核酸分解過程明顯降低，DNA和RNA的含量均明顯增高。 蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強，但合成代謝

21、超過分解代謝，甚至可奪取正常組織的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物，結(jié)果可使機體處于嚴重消耗的惡病質(zhì)（cachexia）狀態(tài)。 線粒體功能障礙，即使在氧供應充分的條件下也主要是糖酵解途徑獲取能量。與三個糖酵解關(guān)鍵酶（己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶）活性增加和同工酶譜的改變，以及糖原異生關(guān)鍵酶活性降低有關(guān)。 可移植性，正常細胞移植到宿主體內(nèi)后，由于免疫反應而被排斥，多不易存活。但是腫瘤細胞具有可移植性，如人的腫瘤細胞可移植到鼠類體內(nèi)，形成移植瘤。,侵潤性和擴散性（Invade and metastasize）,轉(zhuǎn)移（Metastasis）,毛細血管,Have highly aberrant（異常） chrom

22、osome complements Aneuploidy（非正倍）,Pancreas cancer （胰腺癌）,Lose Contact inhibition in vitro,7、體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細胞的特征,惡性轉(zhuǎn)化細胞同癌細胞一樣具有無限增殖的潛能 在體外培養(yǎng)時貼壁性下降 失去接觸抑制 培養(yǎng)時對血清依賴性降低 當將惡性轉(zhuǎn)化細胞注入易感動物體內(nèi)，往往會形成腫瘤,是細胞內(nèi)與細胞增殖相關(guān)的基因，在進化上高等保守。當原癌基因的結(jié)構(gòu)或調(diào)控區(qū)發(fā)生變異，基因產(chǎn)物增多或活性增強時，使細胞過度增殖，從而形成腫瘤。 原癌基因的產(chǎn)物主要包括： 生長因子，如sis； 生長因子受體，如fms、erbB； 信號轉(zhuǎn)導

23、組分，如src、ras、raf； 細胞周期蛋白，如cyclin D； 細胞凋亡調(diào)控因子，如bcl-2； 轉(zhuǎn)錄因子，如myc、fos、jun。,二、原癌基因（oncogene）與抑癌 基因（tumor-suppressor gene）,（一）原癌基因,惡性腫瘤的形成往往涉及多個基因的改變，與原癌基因、抑癌基因突變的逐漸積累有關(guān)。,原癌基因產(chǎn)物： 生長因子 生長因子受體 信號轉(zhuǎn)導組分 細胞周期蛋白 細胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白 轉(zhuǎn)錄因子,原癌基因的類型和功能,抑癌基因的作用：抑制細胞增殖、促進細胞分化和抑制細胞遷移。 抑癌基因的突變是隱性的。 抑癌基因的產(chǎn)物主要包括： 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子：如Rb、p53； 負調(diào)控轉(zhuǎn)

24、錄因子：如WT； 周期蛋白依賴性激酶抑制因子（CKI），如p21； ras GTP酶活化蛋白：如NF-1； DNA修復因子：如BRCA1、BRCA2； 磷酸脂酶：如PTEN； 細胞粘附分子：如DCC。,（二）抑癌基因,抑癌基因的類型,Rb bind with E2F transcription factor,Rb基因的作用,RB gene,散發(fā)性和遺傳性Rb功能喪失的機理,視網(wǎng)膜,p53 gene,三、癌癥產(chǎn)生是基因突變積累和自然選擇的結(jié)果,癌癥主要是體細胞突變產(chǎn)生的遺傳病，涉及到兩大類與細胞增殖相關(guān)的基因的突變。 細胞癌變是基因突變累積和自然選擇的結(jié)果，所以患者多為年長者。,1、原癌基因與腫

25、瘤抑制基因產(chǎn)物協(xié)調(diào)作用，避免細胞癌變,DNA修復因子,2、促進細胞增殖相關(guān)基因突變：原癌基因突變形成癌基因,惡性腫瘤的發(fā)生是因為原癌基因的激活和抑癌基因的功能喪失，常涉及多個基因的改變。原癌基因的激活方式多種多樣，但概括來說是基因本身或其調(diào)控區(qū)發(fā)生了變異，導致基因的過表達，或產(chǎn)物蛋白活性增強，使細胞過度增殖，形成腫瘤。 （1）點突變：ras 基因家族，如膀胱癌中的 c-Ha-ras 基因僅有一個核苷酸的變異。 （2）基因擴增：存在于某些造血系統(tǒng)惡性腫瘤中，如前髓細胞性白血病中，c-myc 擴增832倍。,（3）DNA重排：染色體的易位，使原癌基因處于活躍轉(zhuǎn)錄基因強啟動子的下游，將產(chǎn)生過度表達。

26、如 Burkitt 淋巴瘤細胞的染色體易位，使 c-myc 與 IG 重鏈基因的調(diào)控區(qū)為鄰。 -染色體易位與脆性位點有關(guān)。 （4）插入激活：某些不含 v-onc 的弱轉(zhuǎn)化逆轉(zhuǎn)錄病毒，具有冗長末端重復序列(LTR)，含有啟動子、增強子，插入基因組后引起下游基因過表達。,原癌基因激活的可能途徑,Chart of the major signaling pathways relevant to cancer in human cells, indicating the cellular locations of some of the proteins modified by mutation in

27、 cancers.,(1) Proto-oncogens: Gain-of-function mutations,Ras oncogene: Retain bind GTP,Bcl-2 oncogene: Prevent apoptosis,顯性突變,抑癌基因是正常細胞增殖過程中的負調(diào)控因子。抑癌基因編碼的蛋白抑制細胞增殖，使細胞停留于檢驗點上阻止周期進程。 抑癌基因發(fā)生功能喪失性突變（隱性突變），則導致細胞周期失控而過度增殖。 Rb 基因突變導致視網(wǎng)膜母細胞瘤形成。 pRb 對細胞周期運轉(zhuǎn)作用。 P53 基因突變將導致細胞癌變或凋亡.,3、抑制細胞增殖相關(guān)基因突變：腫瘤抑制基因,(2) Tu

28、mor suppressor genes: Loss-of-function mutations,四、腫瘤形成的外因,根據(jù)其性質(zhì)分為：化學、生物和物理致癌物三大類 根據(jù)它們在致癌過程中的作用，可分為； -啟動劑：可直接改變DNA的成分或結(jié)構(gòu)。 -促進劑：本身不能誘發(fā)腫瘤，但有促進作用。如糖精可促進 膀胱癌的發(fā)生，苯巴比妥促進肝癌的發(fā)生。 -完全致癌物：兼具啟動和促進兩種作用。,化學致癌物的種類： 亞硝胺類，能引起消化系統(tǒng)腫瘤； 多環(huán)芳香烴類，如苯并芘。 芳香胺類，如乙萘胺、誘發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥； 烷化劑類，如芥子氣、環(huán)磷酰胺等； 氨基偶氮類，如奶油黃，可引起肝癌； 堿基類似物，如5-溴尿嘧啶、5

29、-氟尿嘧啶； 氯乙烯，與塑料工人的肝血管肉瘤有關(guān)。 元素，如鉻、鎳、砷。 化學致癌物的作用機理： -可與 DNA、RNA、蛋白質(zhì)等生物大分子中的親核基團發(fā)生作用，引起堿基顛換、缺失，DNA交聯(lián)、斷裂，染色體畸變等。 -引起細胞中胞嘧啶的甲基化水平降低。,（一）化學致癌物,1、腫瘤病毒 逆轉(zhuǎn)錄病毒，如：人T淋巴細胞白血病病毒（HTLV）、ATLV、HIV、RSV等病毒； 乙型肝炎病毒（HBV）：原發(fā)性肝癌（PLC）。 人乳頭瘤狀病毒（HPV）：生殖道腫瘤。 EpsteinBars病毒（EBV）；與兒童的 Burkitt淋巴瘤和成人的鼻咽癌發(fā)生有關(guān)。 后三類都是DNA病毒。 2、霉菌 目前已知有數(shù)

30、十種霉菌毒素對動物有致癌性。 黃曲霉菌廣泛存在于污染的食品中，尤以霉變的花生、玉米及谷類含量最多。 黃曲霉毒素（aflatoxin）有許多種，是一類雜環(huán)化合物，其中黃曲霉毒素B1是已知最強的化學致癌物之一，可引起肝癌。,（二）生物性致癌因素,HIV,Herpes Virus,Adenovirus,Mouse Leukemia Virus,愛滋病毒,皰疹病毒,腺病毒,白血病毒,（三）物理因素,1、電離輻射 輻射致癌的機制： 染色體或基因的突變； 基因表達改變； 激活潛伏的致癌病毒。 2、紫外線 可引起細胞DNA斷裂、交聯(lián)和染色體畸變，抑制皮膚的免疫功能，誘發(fā)皮膚癌、基底細胞癌和黑色素瘤。,脫氨基

31、作用,治療腫瘤有兩種觀點，其一是將患者體內(nèi)的腫瘤細胞全部清除或至少消滅足夠的量，使患者在生存期內(nèi)腫瘤不再復發(fā)；其二是改變癌細胞的特性，使病程減慢甚至完全停止。 傳統(tǒng)思路是手術(shù)、放療、化療 - 手術(shù)切除腫瘤的治愈率，取決于腫瘤的位置、大小和性質(zhì)，有些腫瘤長在深部無法觸及，或位于要害部位則不能用手術(shù)方法治療。 -放療就是用放射線（如X、射線）殺死腫瘤細胞，可以對腫瘤細胞進行外照射，也可以置入放射源進行體內(nèi)照射，放療也會殺上正常的增殖較快的細胞，引起感染、出血、粘膜炎、脫發(fā)等。 -化療主要是使用DNA合成抑制劑（如5-氟尿嘧啶）或細胞分裂抑制劑（如長春新堿、紫杉酚）之類的細胞毒制劑物來抑制腫瘤細胞，

32、同樣對所有分裂細胞具有殺傷作用，因而也會引起上述副作用。 目前還有一些新的治療措施正在研究之中，如抑制血管生成、促進腫瘤細胞分化、免疫治療、基因治療等。,五、癌癥能治療嗎,癌癥治療新方案 免疫治療(Immunotherapy) 基因治療(Gene therapy) -Tumor cells lack functional tumor-suppressor genes - p53-bearing viruses - Engineered adenovirusImmune response 抑制癌癥促進蛋白的活性 抑制腫瘤血管形成,Angiogenesis: Cancer cells growth

33、 factors endothelial （內(nèi)皮）cells form new vessels,生長因子是一種蛋白質(zhì)，主要作用是與細胞表面的接受器結(jié)合后，刺激細胞產(chǎn)生一連串的細胞增殖與分化,第三節(jié) 真核細胞基因表達的調(diào)控,真核細胞基因表達的調(diào)控是多級調(diào)控系統(tǒng)，主要 發(fā)生在三個彼此相對獨立的水平上： 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 加工水平的調(diào)控 翻譯水平的調(diào)控,一、轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控,（一）真核生物的轉(zhuǎn)錄激活,基因轉(zhuǎn)錄水平的控制錯綜復雜，受多種因素影響 TATA盒、CAAT盒和GC盒，TATA盒決定轉(zhuǎn)錄起始的位點，CAAT 盒和GC盒決定RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄基因的效率。這三種普遍的啟動子元 件的位置見圖第1行。 缺失

34、作圖法（deletion mapping）與DNA足跡技術(shù)（DNA footprinting） 是鑒定啟動子區(qū)域特殊位點功能的普遍采用的方法。 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)錄因子與DNA序列相互作用最常見的幾種結(jié)構(gòu)模式,皮質(zhì)醇,糖皮質(zhì)激素,啟動子元件,轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)模式,（二）基因表達阻遏,DNA甲基化（DNA methylation）與基因表達阻遏有關(guān)。 基因組印記（genomic imprinting） 是指來自父方和母方的等位基因在通過精子和卵子傳遞給子代時發(fā)生了修飾，使帶有親代印記的等位基因具有不同的表達特性，這種修飾常為DNA甲基化修飾，也包括組蛋白乙?；?、甲基化等修飾。在生殖細胞形成早期，

35、來自父方和母方的印記將全部被消除，父方等位基因在精母細胞形成精子時產(chǎn)生新的甲基化模式，但在受精時這種甲基化模式還將發(fā)生改變；母方等位基因甲基化模式在卵子發(fā)生時形成，因此在受精前來自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。 基因組印記是說明甲基化作用在基因表達中具有重要意義的最好例證，也是哺乳動物所特有的現(xiàn)象。,二氫葉酸,次黃嘌呤核苷,二、加工水平的調(diào)控,選擇性拼接是一種廣泛存在的RNA加工機制，通過這種方式，一個基因能編碼兩個或多個相關(guān)的蛋白質(zhì)。有兩種類型： 1、組成型剪接(constitutive splicing)：大多數(shù)前體mRNA都含有多 個內(nèi)含子， 他們常被有序的逐一切除，形成一個

36、由各外顯子連 接而成的成熟mRNA，這種剪接方式稱。一個基因只產(chǎn)生一 種成熟的 mRNA，一般也只產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)產(chǎn)物。,2、選擇性剪接（alternative splicing)：來自同一個基因的前體mRNA 中某個內(nèi)含子5端供點又可在特定條件下與另一個內(nèi)含子的3端受 點進行剪接，從而刪除這兩個內(nèi)含子及其中間的全部外顯子和內(nèi)含 子。這樣，一個前體mRNA就可因剪接方式不同產(chǎn)生多種mRNA， 轉(zhuǎn)譯出多個不同蛋白質(zhì)，這樣的剪接方式稱之。 但這些蛋白質(zhì)是一套結(jié)構(gòu)相關(guān)、功能相似的蛋白質(zhì)異形體， 如纖粘蛋白 的合成。 某一特定的外顯子是否被包括在成熟 mRNA 內(nèi)，主要取決于它 的3和5 端剪接位點是否

37、被拼接機器選擇為切割位點。,纖粘蛋白（fibronectin）,拼接位點,三、翻譯水平的調(diào)控, 非翻譯區(qū)（unstranslation regions，UTRs）：細胞質(zhì)中成熟的mRNA在5 和3端都含有非編碼片段，稱之。 5UTR從起點的 7-甲基鳥苷酸Cap延伸到起始密碼子，而3UTR從編碼區(qū)末端的終止密碼子延伸到多聚腺苷酸化尾巴末端。 啟動一個動物受精卵形成胚胎所需要的信息預存在卵子發(fā)生期的卵母細胞里。 控制m RNA在細胞質(zhì)中定位的信息位于3UTR。 微管和微絲對細胞中特定部位的 m RNA 的 聚集有一定關(guān)系。,（一）m RNA的細胞質(zhì)定位,Drosophila 卵細胞細胞質(zhì)中mRNA的定位,（二）mRNA 翻譯的調(diào)控,“隱蔽”mRNA（masked mRNA）： 未受精卵細胞質(zhì)中貯存許多m RNA，它們在卵細胞質(zhì)中與抑制蛋白結(jié)合而失去活性，這些貯存在卵細胞中沒有翻譯活性的 m RNA 稱之。 未受精海膽卵細胞放射性標記的氨基酸摻入到蛋白質(zhì)中的放射性活性很少。 受精的海膽卵細胞放射性標記的氨基酸摻入到蛋白質(zhì)中放射性活性逐漸增加。 “隱蔽”m RNA從無活性到有活性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變發(fā)生得相當快，受精后蛋白質(zhì)的合成不能依靠新 m RNA 的合成。表明在受精之后，馬上就被翻譯的m RNA，在和精子接觸之前就已經(jīng)存在于卵細胞中。 用 RNA 合成