好細胞如何變壞了
Good Cells gone bad
姜聯合 編譯
細胞是所有生命體結構和功能的基本單位,細胞通過生長和分裂,在我們體內以有序的狀態構成了不同的且具有特定功能的組織。“癌癥”是一類細胞增殖和擴散不受控制的疾病的統稱,這些細胞與正常細胞的行為以及功能都有了很大差異。細胞變壞了,細胞的結構和功能到底發生了怎樣的變化?又是什么原因促使細胞產生變異呢?讓我們來做個實驗模擬組裝細胞,一看究竟。
1 實驗目的
1)觀察正常細胞與癌細胞的結構和功能;
2) 理解正常細胞發生癌變的原因。
2 背景知識
細胞的功能: 細胞是所有生命體結構和功能的基本單位。細胞通過生長和分裂,在我們體內以有序的狀態構成了不同的且具有特定功能的組織。
一個正常的健康細胞具有以下幾項特征:
1) 能夠制造蛋白質或是其他機體需要的“功能分子”;
2) 通過消耗氧氣提供自身代謝所需的能量;
通過自分裂產生新的細胞;
能夠接受機體內的信號并作出應答;
正常細胞的生長和分裂以及定位受機體的嚴格調控;
分裂有限的次數后死亡。
癌細胞的變化:當細胞功能不正常的時候,癌癥就發生了。癌細胞的生長和分裂都不受機體的控制。這些癌細胞所具有的新特性對機體是有害的。癌細胞的特征如下:
1)一些蛋白質以及“功能分子”在癌細胞中不表達或是表達量異常。同時它們的功能也受到影響,使得某些細胞生長過度,而有些本應快速增殖的細胞無法迅速生長;
增殖不依賴于機體的信號;
可以不依賴于氧氣供能,而依靠無氧呼吸途徑來提供能量;
癌生長快速并且不受機體控制。細胞不會長到正常大小;
會在機體內遷移,對其他地方造成損害;
具有一種“永生”的特性使得它們比正常細胞的壽命要長。
正常細胞和癌細胞的細胞結構發生了變化,見表 和圖1.
表1 正常細胞和癌細胞的結構 | |
正常細胞 | 癌細胞 |
細胞質多 | 細胞質少 |
單細胞核 | 多細胞核 |
單核仁 | 多個大核仁 |
染色質呈細絲狀 | 染色質呈粗線狀 |
圖1 正常細胞和癌細胞的結構比較
癌癥的發生:“癌癥”是一類細胞增殖和擴散不受控制的疾病的統稱。這些細胞與正常細胞的行為以及功能都有很大差異。正常細胞的增殖和生長往往是用于替換以及補充衰老或是死亡的細胞,該過程受機體的嚴格控制。癌細胞的增殖和生長則不受機體控制,它們不斷的生長,分裂出新的細胞而不論機體是否需要這些新細胞。這種不受控制的癌細胞將導致惡性腫瘤。這些腫瘤生長或快或慢,但都能侵入并遷移到其他組織和器官,并且對正常細胞造成破壞。這種轉移了的癌癥在醫學上被稱為“metastasis”,轉移癌。
世界上有超過100種的癌癥,往往依據癌細胞來源的機體組織來命名。
當正常細胞不正常的時候,癌癥就發生了。但是導致細胞變得不正常的因素還有待進一步的研究。迄今為止,人們已經發現了許多致癌因素,煙草制品,或者是接觸到某些化學物質,甚至是過度的暴曬都算是致癌因素。
3 實驗材料
材料 | 所代表的事物 |
帶拉鏈的包(小、中、大) | 細胞膜 |
彩帶 | DNA |
小容器 | 細胞核 |
不同大小的珠子 | 核仁 |
回形針 | 蛋白質或是“功能分子” |
郵票 | 信號傳遞網絡 |
蠟燭 | 有限的生命 |
火柴 | 能量來源,通過有氧呼吸消耗氧氣來提供能量 |
小糖盒 | 糖酵解途徑 |
4. 實驗步驟
根據背景知識和實驗材料分別組合一個正常健康的細胞和一個癌癥細胞。
5 組裝一個正常細胞
正常細胞內容物 | 所代表的事物 |
帶拉鏈的包-大 | 同類型的正常細胞都具有同樣的大小 |
1個小容器 | 單個細胞核 |
1個小球(放在小容器中) | 單個核仁 |
彩帶(放在小容器中) | DNA或是“攜帶信息的分子” |
圖釘/回形針 | 蛋白質或是“功能分子” |
郵票 | 正常細胞對于機體的信號作出應答,由機體決定細胞分裂或是死亡的時間 |
蠟燭 | 正常細胞的生命是有限的 |
火柴 | 細胞的能量來源,正常細胞通過消耗氧氣進行有氧呼吸來提供能量 |
6 組裝一個癌細胞
癌細胞內容物 | 所代表的事物 |
帶拉鏈的包(各種大小) | 癌細胞的大小不一,并且由于沒有充足的時間生長到正常大小就開始分裂,因此癌細胞往往比較小。 |
多個容器 | 多個細胞核 |
多個較大的球 | 多個且大的核仁 |
彩帶(放在代表細胞核的容器中) | DNA或是“攜帶信號的分子”上有兩條黑線,代表所發生的突變 |
圖釘/回形針(發生扭曲) | DNA上的突變導致所表達蛋白質的改變 |
無郵票 | 沒有郵票代表癌細胞需要信號來保持分裂,并且對機體的死亡信號不予應答。 |
無蠟燭 | 代表癌細胞的永生特性 |
無火柴 糖 | 癌細胞通常不依賴于氧氣,而是采用效率較低的糖酵解途徑來提供能量(無氧呼吸) |
主要參考文獻
[1] 亞利桑那癌癥中心(Arizona Cancer Centre)2004. 好細胞變壞了(Good Cells gone bad. )
http://coep.pharmacy.arizona.edu/curriculum/goodcells/good_cells.html. (accessed 27/03/08).