簡介:教學內容一、細胞的結構與功能細胞的統(tǒng)一性和多樣性;真核細胞的結構(主要細胞器、細胞骨架)二、細胞的生活和調控細胞的增殖、分化、衰老和死亡;細胞信號轉導三、基因組的維持真核基因組的結構、染色質結構及其調控;DNA的復制、修復和轉座四、基因組的表達和調控轉錄、翻譯的機制;原核和真核生物的基因調控;調控RNA五、分子及細胞生物學研究技術,基因組的維持,真核基因組的結構染色質結構及其調控DNA的復制、修復和轉座,真核基因組的結構,4,1,3,5,DNA的結構與功能核小體基因與基因組,核酸(NUCLEICACID是以核苷酸為基本組成單位的生物大分子。天然存在的核酸有兩類,一類為脫氧核糖核酸(DEOXYRIBONUCLEICACID,DNA,另一類為核糖核酸(RIBONULEICACID,RNA。DNA存在細胞核和線粒體內,攜帶和傳遞遺傳信息,決定細胞和個體的基因型(GENETYPE。RNA存在于細胞質和細胞核內,參入細胞內DNA遺傳信息的表達。病毒中,RNA也可作為遺傳信息的載體。,SECTION1DNA的結構與功能,一、DNA的一級結構,4種核苷酸的連接及排列順序四種脫氧核糖核苷酸分別表示為DAMP、DGMP、DTMP、DCMP,,,,NUCLEOSIDE,DNA是雙螺旋的生物大分子。生物信息絕大部分都貯存在DNA分子中。這些信息以核苷酸不同的排列順序編碼在DNA分子上,核苷酸排列順序變了,它的生物學含義也就不同了。DNA的一級結構就是指核苷酸在DNA分子中的排列順序。因此測定DNA的堿基排列順序是分子生物學的基本課題之一。,1DNA一級結構中貯存的生物遺傳信息,DNA分子的多樣性堿基的排列順序,而構成了DNA分子的多樣性100BPDNA分子可能排列方式就是4100DNA中的堿基排列順序是DNA分子的重要屬性,4種DNTP以3’、5’磷酸二酯鍵相連構成一個沒有分枝的線性大分子。(與蛋白質比觸覺不靈)。它們的兩個末端分別稱5’末端(游離磷酸基)和3’末端(游離羥基)。,2、DNA一級結構的基本特點,二、DNA的二級結構,1)主鏈脫氧核糖和磷酸基相互連接構成DNA的主鏈。從化學鍵的方向來看,雙螺旋中兩條多核苷酸鏈是反向平行的。二條主鏈處于螺旋的外側,堿基處于螺旋的內部,由于糖和磷酸根的化學性質,主鏈是親水的。兩條鏈形成右手螺旋,有共同的螺旋軸,螺旋的直徑是20A。,1雙螺旋的基本特征,,SCHEMATICMODEL,SPACEFILLINGMODEL,右手雙螺旋構象是DNA最為常見的結構B型DNA。DNA二級結構可分為兩大類一類是右手螺旋,如BDNA、CDNA、DDNA、EDNA、ADNA;另一類是局部的左手螺旋,即ZDNA。,WATSON和CRICK于1953年根據(jù)DNA纖維X射線晶體衍射圖,提出了DNA為右手雙螺旋結構的科學假設,,A,B,Z,在AT豐富的區(qū)段,DNA常呈現(xiàn)BDNA。在轉錄狀態(tài),DNA與RNA的雜合鏈呈現(xiàn)ADNA。雖然BDNA是最常見的構象,但是ADNA和ZDNA似乎具有不同的生物活性。,,,PROPELLERTWIST,,,BUCKLE,,TEXTBOOK,REALLIFE,2)堿基對,,這兩種堿基對(A/T,G/C)有一個重要的特征,就是它們具有二次旋轉對稱性,即一對堿基對旋轉180O,并不影響雙螺旋的對稱性,因此雙螺旋結構只限定了配對的方式,并不限定堿基的順序。堿基環(huán)是一個共軛環(huán),本身構成一個平面分子。在雙螺旋中這個平面垂直于螺旋軸,相鄰的兩個堿基上下間隔34A,每十對堿基組成一節(jié)螺旋,因此雙螺旋的螺距是34A。一條鏈中每個相鄰的堿基方向相差360。堿基之間的疏水作用可導致堿基堆集,這個引力同堿基對之間氫鍵一起穩(wěn)定了雙螺旋結構。,沿螺旋軸方向觀察,配對的堿基并不充滿雙螺旋的空間。由于堿基對的方向性,使得堿基對占據(jù)的空間是不對稱的,因此在雙螺旋的表面形成二個凹下去的槽,一個槽大些,一個槽小些分別稱為大溝和小溝。雙螺旋表面的溝對DNA和蛋白質的相互識別是很重要的,因為在溝內才能覺察到堿基的順序,而在雙螺旋的表面,是脫氧核糖和磷酸重復結構,沒有信息可言。,3)大溝和小溝,決定DNA雙螺旋結構狀態(tài)的因素主要有以下幾點氫鍵堿基堆積力帶負電荷的磷酸基的靜電斥力堿基分子內能,DNA三股螺旋構型稱為HDNA,是在DNA雙螺旋結構基堿上形成的。它是雙螺旋DNA分子中一條鏈的某一節(jié)段,通過鏈的折疊與同一分子中DNA結合而形成。三條鏈均為同型嘌呤或同型嘧啶,即整段的堿基均為嘌呤或嘧啶,其中兩條鏈為正常雙螺旋,第三條鏈位于雙螺旋的大溝中。HDNA可在轉錄水平上阻止基因的轉錄,這就是反基因策略,或稱反基因技術。,2三股螺旋DNA(HDNA),當DNA雙鏈中含有H回文序列時,即某區(qū)段DNA兩條鏈分別為HPU和HPY,并且各自為回文結構時,任一條回文結構的5’和3’部分都可以形成分了子內三股螺旋結構及剩余的半條回文結構游離單鏈。真核生物基因組中存在大量可形成HDNA的多聚嘌呤核苷酸和多聚嘧啶核苷序列。它們位于調控區(qū)DNA復制起點或終點染色體重組位點,提示它們可能與基因表達調控DNA復制及染色體的重組有關。,DNA的三級結構指雙螺旋鏈的扭曲。超螺旋是DNA三級結構的一種形式,DNA在核小體中的扭曲方式也是一種超螺旋結構。超螺旋的生物學意義可能是1使DNA分子體積變小,對其在細胞的包裝過程有利。2影響雙螺旋的解鏈過程,從而影響DNA分子與其它分子如酶、蛋白質、核酸之間的相互作用。,三、DNA的三級結構,,,,線狀DNA形成的超螺旋,,環(huán)狀DNA形成的超螺旋,,拓撲異構酶OR溴化乙錠,拓撲異構酶OR溴化乙錠,,,,DNA扭曲與雙螺旋相同(擰緊),,DNA扭曲與雙螺旋相反(松開),負超螺旋,松弛DNA,正超螺旋,在不同類型的拓撲異構酶作用下,DNA的可以在超螺旋和松弛DNA形式之間轉變。,拓撲異構酶可以催化DNA產生瞬時單鏈或雙鏈的斷裂,從而改變連環(huán)數(shù)(使環(huán)狀DNA兩條鏈完全分開時,一條鏈必須穿過另一條鏈的次數(shù)),使超螺旋DNA解旋。在原核和真核生物中都存在去除超螺旋的拓撲異構酶I和II。,拓撲異構酶(TOPOISOMERASES),,拓撲異構酶I通過一步改變DNA的連環(huán)數(shù),不需要ATP。使DNA暫時產生單鏈缺口,讓未被切割的一條單鏈在切口結合之前穿過這一切口。,拓撲異構酶II通過兩步改變DNA的連環(huán)數(shù),需要ATP提供能量。在DNA上產生瞬時的雙鏈缺口,并在缺口閉合以前使一小段未被切割的雙鏈DNA穿越這一缺口。,DNA的拓撲異構體可以通過電泳分離,長度相同而連環(huán)數(shù)不同的共價閉合環(huán)狀DNA分子叫做DNA的拓撲異構體。通過瓊脂糖凝膠電泳可以將它們彼此分開。,松弛或有缺口的環(huán)狀,線狀,超螺旋,溴乙錠(EB)可以嵌入核酸分子的堿基對平面之間,在紫外光照射下發(fā)出橙黃色的熒光,常作為染料檢測核酸的存在。,1信息量大,可以縮微;2表面互補,電荷互補,雙螺旋結構說明了精確復制機理;3核糖的2’脫氧,在水溶液中穩(wěn)定性好;4可以突變,以求進化(突變對個體是不幸的,進化對群體是有利的);5有T無U,基因組得以增大,而無C脫氨基成U帶來的潛在危險。(尿嘧啶DNA糖苷酶可以靈敏識別DNA中的U而隨時將其剔除)。,四、DNA作為遺傳物質的主要優(yōu)點,五、DNA的變性、復性和分子雜交,1、DNA的變性(DENATURATION)DNA溶液溫度在高于生理溫度或者PH較高時,互補的兩條鏈就可以分開,這一過程叫做DENATURATION變性。DNA變性紫外吸收增加;DNA的熱變性稱為DNA的“融解”,50DNA分子解鏈的溫度稱為融點TM表示;不同種類DNA有不同的TM值;TM隨(GC)含量呈線性增加。,2、DNA的復性DNA回復成雙鏈結構,稱為復性(RENATURATION)熱變性經冷卻后即可復性,稱為退火ANNEALING,來源不同的兩條DNA鏈經變性后,通過緩慢降溫形成的人工雜交的DNA分子的過程?;パa的DNA和RNA鏈也可以形成雜交分子。雜交是分子雜交技術的基礎,包括SOUTHERN雜交、NORTHERN雜交、DNA芯片等。,3、DNA分子雜交HYBRIDIZATION,,,,SECTION2核小體,核小體是染色質包裝的基本結構單位,一、主要實驗證據(jù),ISOLATEDFROMINTERPHASENUCLEUS30NMTHICK,CHROMATINUNPACKED,SHOWTHENUCLESOME,(1)鋪展染色質的電鏡觀察,2用非特異性微球菌核酸酶消化染色質,部分酶解片段檢測結果,由X射線晶體衍射28A所揭示的核小體三維結構(引自KLUGER等,1997),(3)應用X射線衍射、中子散射和電鏡三維重建技術研究染色質結晶顆粒,(4)SV40微小染色體分析與電鏡觀察,二、核小體結構要點,1每個核小體單位包括200BP左右的DNA超螺旋和一個組蛋白八聚體及一個分子H1。,2組蛋白八聚體構成核小體的盤狀核心結構。,3146BP的DNA分子超螺旋盤繞組蛋白八聚體175圈,組蛋白H1在核心顆粒外結合額外20BPDNA,鎖住核小體DNA的進出端,起穩(wěn)定核小體的作用。包括組蛋白H1和166BPDNA的核小體結構又稱染色質小體。4兩個相鄰核小體之間以連接DNA相連,典型長度60BP,不同物種變化值為0~80BP。,5組蛋白與DNA之間的相互作用主要是結構性的,基本不依賴于核苷酸的特異序列,實驗表明,核小體具有自組裝(SELFASSEMBLE)的性質。6核小體沿DNA的定位受不同因素的影響,進而通過核小體相位改變影響基因表達。,核小體的性質及結構要點示意圖(引自BALBERTS等)在用微球菌核酸酶降解染色質時,反應早期可得到166BP的片段,但不穩(wěn)定;進一步降解則得到146BP片段,比較穩(wěn)定。推測可能原因是失去H1后,DNA兩端各有10BP的DNA,易被核酸酶作用而降解。,CHROMATINPACKING,CHROMATINPACKING,SECTION3基因與基因組,基因表達一種蛋白質或功能RNA的基本單位?;蚪M是指某種生物所包含的全套基因。人類基因組的C值在3*109BP;病毒含103105BP;細菌含105107BP;,基因與蛋白質1000BP1KB編碼一個蛋白質;病毒含45個基因;大腸桿菌含30004000個基因;人類應有200300萬個基因(3*109BP,實際只有10萬個左右;病毒的基因數(shù)要比計算所得的大,因為有基因重疊現(xiàn)象。,結構簡練,DNA分子的絕大部分用來編碼蛋白質,不轉錄部分所占比例較小。存在轉錄單元,功能相關的RNA和蛋白質基因往往形成功能單位或轉錄單元,一起轉錄成多順反子的MRNA。在一些細菌和病毒中有重疊基因,同一段的DNA能攜帶兩種不同蛋白質的編碼信息。,原核生物基因組,最大的特點是含有大量的重復序列,而且功能DNA序列大多被不編碼蛋白質的非功能DNA隔開。,真核生物基因組,基因組龐大存在大量重復序列基因組序列90以上的部分是非編碼序列轉錄產物是單順反子真核基因一般都含有內含子存在大量的順式元件存在大量的DNA多態(tài)性具有端粒結構,真核生物基因組的結構特點,染色質結構及其調控,染色質DNA與蛋白質染色質組裝的模型常染色質和異染色質染色質結構與基因活化染色體,◆染色質(CHROMATIN)在核內可以被堿性染料強烈著色的物質。指間期細胞核內由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合結構,是間期細胞遺傳物質存在的形式。DNA、組蛋白是染色質的穩(wěn)定成分。,◆染色體CHROMOSOME指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中,由染色質聚縮而成的棒狀結構。?染色質與染色體是在細胞周期不同的功能階段可以相互轉變的的形態(tài)結構?染色質與染色體具有基本相同的化學組成,但包裝程度不同,構象不同。,SECTION1染色質DNA與蛋白質,一、染色質DNA在真核細胞中,每條未復制的染色體包含一條DNA分子,一個生物貯存在單倍染色體組中的總遺傳信息,稱為該生物的基因組(GENOME)?;蚪M大小通常隨物種的復雜性而增加。,SPECIESGENOMESIZESV405103BPECOLI46106BPYEAST2107BPFRUITFLY2108BPHUMAN3109BP,SOMEAMPHIBIANANDPLANTSHAVELARGERGENOMESIZETHANHUMAN,C值與C值矛盾,染色質DNA的類型按序列在基因組中的拷貝數(shù)劃分非重復序列(單拷貝序列)拷貝數(shù)1-5中度重復序列拷貝數(shù)102-105高度重復序列拷貝數(shù)105以上,,,按照序列的功能分蛋白質編碼序列可編碼的中度重復序列重復序列DNA不編碼的中度重復序列高度重復序列間隔DNA,,,(1)蛋白質編碼序列所占比例隨生物復雜程度的不同而異。主要是非重復的單一DNA序列;也有多個拷貝的情況。,(2)串聯(lián)重復序列(可編碼的中度重復序列)一般的拷貝數(shù)是20-300個。編碼產物包括TRNA,RRNA,SNRNA和組蛋白。,TANDEMLYREPEATEDGENESENCODEIDENTICALORNEARLYIDENTICALPROTEINSORFUNCTIONALRNAS,THESEGENESARENEEDEDTOMEETTHEGREATCELLULARDEMANDFORTHEIRTRANSCRIPTS,(3)不編碼的中度重復序列DNA散在重復序列INTERSPERSEDREPEATSDNA轉座子假基因LTR反轉座子非LTR反轉座子短散在元件長散在元件,,,(4)高度重復序列DNA簡單序列DNA(SIMPLESEQUENCEDNA)衛(wèi)星DNA(SATELLITEDNA)重復單位5-100BP,主要分布在著絲粒部位小衛(wèi)星DNA(MINISATELLITEDNA)重復單位12-100BP,常用于DNA指紋分析微衛(wèi)星DNA(MICROSATELLITEDNA)重復單位1-5BP,用于遺傳圖譜構建和個體鑒定,二、染色質蛋白,負責DNA分子遺傳信息的組織、復制和閱讀分類組蛋白HISTONE與DNA非特異性結合非組蛋白NONHISTONE與特定的DNA序列或組蛋白結合,,(一)組蛋白HISTONE,真核生物染色體的基本結構蛋白,富含帶正電荷的ARG和LYS等堿性氨基酸,屬堿性蛋白質,可以和酸性的DNA緊密結合(非特異性結合)。聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)可以區(qū)分出5種不同的組蛋白H1,H2A,H2B,H3,H4。,(1)核小體組蛋白NUCLEOSOMALHISTONEH2B、H2A、H3和H4,幫助DNA卷曲形成核小體的穩(wěn)定結構。沒有種屬及組織特異性,在進化上十分保守;,組蛋白在功能上分成兩組,(2)H1組蛋白在構成核小體時,起連接作用,它賦予染色質以極性。有一定的種屬及組織特異性,保守性低于核小體組蛋白。,(二)非組蛋白,主要指和特異DNA序列結合的蛋白,又稱序列特異性DNA結合蛋白SEQUENCESPECIFICDNABINDINGPROTEINS,可以通過凝膠阻滯實驗檢測。,A非組蛋白的特性非組蛋白具有多樣性,不同組織細胞中其種類和數(shù)量都不同,代謝周轉快。包括核酸代謝和修飾的酶類,骨架蛋白,基因表達的調控蛋白等。識別DNA具有特異性識別信息來自于DNA序列自身,識別位點在DNA雙螺旋的大溝部分。具有多種功能,包括基因表達的調控和染色質高級結構的形成。,B非組蛋白的結構模式,?Α螺旋轉角Α螺旋模式HELIXTURNHELIXMOTIF?鋅指模式ZINCFINGERMOTIF?亮氨酸拉鏈模式LEUCINEZIPPERMOTIF,ZIP?螺旋環(huán)螺旋結構模式HELIXLOOPHELIXMOTIF,HLH?HMG盒結構模式(HMGBOXMOTIF),SECTION2、染色質組裝的模型,1染色質組裝的前期過程,組裝過程(圖5-19)解決高度壓縮結構與轉錄要求的矛盾通過染色質修飾酶的作用,使染色質更接近轉錄機器。包括對組蛋白尾部共價修飾,以及破壞組蛋白-DNA接觸。,2染色質包裝的多級螺旋模型MULTIPLECOILINGMODEL,一級結構核小體NUCLEOSOME二級結構螺線管SOLENOID三級結構超螺線管SUPERSOLENOID四級結構染色單體(CHROMATID)壓縮7倍壓縮6倍壓縮40倍壓縮5倍DNA核小體螺線管超螺線管染色單體,,,,,,◆非組蛋白構成的染色體骨架CHROMSOMALSCAFFOLD和由骨架伸出的無數(shù)的DNA側環(huán)◆30NM的染色線折疊成環(huán),沿染色體縱軸,由中央向四周伸出,構成放射環(huán)。,3染色體的骨架-放射環(huán)結構模型SCAFFOLDRADIALLOOPSTRUCTUREMODEL,EVIDENCEFORSCAFFOLDRADIALLOOPMODEL,由螺線管形成DNA復制環(huán),每18個復制環(huán)呈放射狀平面排列,結合在核基質上形成微帶MINIBAND。微帶是染色體高級結構的單位,大約106個微帶沿縱軸構建成子染色體。,,,SECTION3、常染色質和異染色質,?常染色質EUCHROMATIN?異染色質HETEROCHROMATIN,常染色質EUCHROMATIN,概念指間期核內染色質纖維折疊壓縮程度低,處于伸展狀態(tài)(典型包裝率750倍),用堿性染料染色時著色淺的那些染色質。主要是單一序列DNA和中度重復序列DNA如組蛋白基因和TRNA基因常染色質狀態(tài)只是基因轉錄的必要條件而非充分條件。,異染色質HETEROCHROMATIN,概念指間期細胞核中,折疊壓縮程度高,處于聚縮狀態(tài)的染色質組分。類型?結構異染色質(或組成型異染色質)CONSTITUTIVEHETEROCHROMATIN?兼性異染色質FACULTATIVEHETEROCHROMATIN,結構異染色質的特點,除復制期以外,在整個細胞周期均處于聚縮狀態(tài),形成多個染色中心。①多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕等處;②由相對簡單、高度重復的DNA序列構成;③具有顯著的遺傳惰性,不轉錄也不編碼蛋白質;,④與常染色質相比,復制上表現(xiàn)為晚復制早聚縮;⑤在功能上參與染色質高級結構的形成,導致染色質區(qū)間性,作為核DNA的轉座元件,引起遺傳變異。,兼性異染色質,?在某些細胞類型或一定的發(fā)育階段,原來的常染色質聚縮,并喪失基因轉錄活性,變?yōu)楫惾旧|,如X染色體隨機失活?異染色質化可能是關閉基因活性的一種途徑。,常染色質與異染色質之間的轉變,常染色質與異染色質之間的轉變常常伴隨著一些組蛋白和DNA的修飾。,對不同LYS位點甲基化產生不同的染色質狀態(tài)A代表轉錄激活R代表轉錄抑制,四種核心組蛋白的修飾發(fā)生在N端。組蛋白修飾的位點甲基化LYS和ARG乙?;疞YS磷酸化SER,,不同組蛋白或同一個組蛋白在不同氨基酸殘基上的修飾決定了染色質所處的狀態(tài)。例如H3K4、H3K36該位點甲基化激活基因轉錄,是活性染色質的標志。H3K9、H3K27、H4K20該位點甲基化調節(jié)染色質結構,是異染色質的標志。,SECTION4染色質結構與基因活化,根據(jù)功能狀態(tài)的不同,染色質可以分為活性染色質(ACTIVECHROMATIN)非活性染色質(INACTIVECHROMATIN),,活性染色質是具有轉錄活性的染色質,這是由于核小體的構型發(fā)生構象的變化,往往具有疏松的染色質結構,從而便于轉錄因子與順式作用元件的結合、RNA聚合酶在轉錄模板上的滑動。大多數(shù)情況下,轉錄中染色質的DNA基本保持著同組蛋白的結合,只是隨著轉錄的進行相應的核小體結構出現(xiàn)一系列的變化。,(1)活性染色質的結構特點,①活性染色質具有DNASEI超敏感位點(DNASEⅠHYPERSENSITIVESITE)活化染色質對DNASEⅠ的優(yōu)先敏感性是可轉錄染色質的一個基本特征。,DNASEI超敏感位點是染色質上無核小體的DNA區(qū)段,通常位于5‘啟動子區(qū),長度幾百BP。超敏感位點與啟動子功能有關,可能為RNA聚合酶、轉錄因子、蛋白調控因子提供結合位點。,②活性染色質在生化上具有特殊性,活性染色質很少有組蛋白H1與其結合;活性染色質的組蛋白乙?;潭雀?;活性染色質的核小體組蛋白H2B很少被磷酸化;活性染色質中核小體組蛋白H2A在許多物種很少有變異形式;組蛋白H3的變種H33只在活躍轉錄的染色質中出現(xiàn);HMG14和HMG17只存在于活性染色質中。,③活性染色質在組蛋白修飾上的特異性,組蛋白的修飾,包括甲基化、乙?;土姿峄苯佑绊懭旧|的活性。乙?;话闶腔钚匀旧|的標志,而甲基化和磷酸化則在兩類染色質中都存在。,(2)染色質活化與基因激活,疏松染色質結構的形成是基因活化的前提。,①核小體相位的影響當調控蛋白與染色質DNA的特定位點結合時,染色質易被引發(fā)二級結構的改變,進而影響其它的一些結合位點與調控蛋白的結合。拓撲異構酶可以調整DNA雙螺旋的局部構象和高級結構的變化,使其超螺旋化或松弛。,核小體通常定位在DNA特殊位點而利于轉錄,基因的關鍵調控元件(增強子和啟動子)位于核小體顆粒之外,便于和轉錄因子的結合。基因調控元件位于盤繞核心組蛋白的DNA上,通過轉錄因子將增強子和啟動子聯(lián)系起來。,②組蛋白的修飾意義組蛋白的修飾可以改變染色質的結構,影響轉錄活性。組蛋白修飾使核小體的表面發(fā)生改變,使其他的調控蛋白易于和染色質相互接觸,間接影響轉錄活性。,染色質的乙?;癄顟B(tài)是一動態(tài)過程,存在乙酰基轉移酶(如轉錄輔激活子)和去乙?;福ㄈ甾D錄輔阻抑物),分別促進和抑制轉錄的進行。許多輔激活子(COACTIVATOR)具有組蛋白乙酰轉移酶功能,自身作為接頭蛋白,在基因的上游位點將轉錄因子和基礎轉錄裝置連接起來。,輔激活子通過乙?;{節(jié)基因轉錄的模型,糖皮質激素受體,轉錄抑制的模型,③HMG結構域蛋白的影響可識別某些異型的DNA結構,與DNA彎折和DNA蛋白質復合體高級結構的形成有關。(染色質變構因子),SECTION5染色體,一染色體的主要結構,著絲粒(CENTROMERE)與著絲點(動粒,KINETOCHORE)次縊痕SECONDARYCONSTRICTION核仁組織區(qū)NUCLEOLARORGANIZINGREGION,NOR隨體SATELLITE端粒TELOMERE,著絲粒與著絲點動粒,著絲粒區(qū)也叫主縊痕,是一個高度有序的整合結構,在結構和組成上非均一,至少包括三個結構域。它們的整合功能,確保分裂中染色體和紡錘體整合,發(fā)生有序的染色體分離。,(1)動粒結構域KINETOCHOREDOMAIN在著絲粒的外表面?內板INNERPLATE?中間間隙MIDDLESPACE?外板OUTERPLATE?纖維冠FIBROUSCORONA微管蛋白構成,,(2)中央結構域CENTRALDOMAIN著絲粒區(qū)的主體,由串聯(lián)重復的衛(wèi)星DNA組成。如有CENPB盒可與動粒蛋白結合,(3)配對結構域PAIRINGDOMAIN代表中期姐妹染色單體相互作用的位點如內部著絲粒蛋白INCENPINNERCENTROMEREPROTEIN和染色單體連接蛋白CLIPSCHROMATIDLINKINGPROTEINS和染色體配對有關。,染色體的復制和穩(wěn)定遺傳,至少應具備以下關鍵序列(功能元件)(1)確保自我復制的DNA復制起點(2)使復制后的染色體能夠平均分配到子細胞中去的著絲粒(3)保持染色體獨立性和穩(wěn)定性的端粒,二染色體DNA的3種功能元件,,,(1)自主復制DNA序列AUTONOMOUSLYREPLICATINGDNASEQUENCE,ARS具有一段1114BP的同源性很高的富含AT的共有序列,該共有序列上下游各200BP左右的區(qū)域也是維持ARS功能所必需的。,,,2著絲粒DNA序列CENTROMEREDNASEQUENCE,CEN兩個相鄰的核心區(qū)組成,包括8090BP的AT區(qū)和11BP的保守區(qū)。,(3)端粒DNA序列TELOMEREDNASEQUENCE,TEL線性染色體末端復制問題的解決。端粒序列的復制由端粒酶合成后添加到染色體上的,有細胞分裂計數(shù)器的作用。,三巨大染色體,在某些生物的細胞中,特別是在發(fā)育的某些階段,可以觀察到一些特殊的、體積很大的染色體,叫做巨大染色體(GIANTCHROMOSOME)。多線染色體(POLYTENECHROMOSOME)燈刷染色體(LAMPBRUSHCHROMOSOME),,多線染
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簡介:腫瘤的細胞生物學,山東大學醫(yī)學院細胞生物學研究所李霞2011年9月,當代癌癥已成為威脅人類健康的第一位疾病。每年新出現(xiàn)的癌癥病人全世界為500-750萬,中國為180-200萬。人類對腫瘤的研究經歷了一個漫長的過程。,一、腫瘤的概述,良性增生,惡性增生,,良性與惡性增生對照示意圖,BENIGNTUMORSARISEWITHGREATFREQUENCYBUTPOSELITTLERISKBECAUSETHEYARELOCALIZEDANDSMALL,良性腫瘤局限在包膜中生長與正常組織有清楚的分界線,MALIGNANTTUMORSGENERALLYINVADESURROUNDINGTISSUEANDSPREADTHROUGHOUTTHEBODY,ALTERATIONSINCELLCELLINTERACTIONSANDTHEFORMATIONOFNEWBLOODVESSELSAREASSOCIATEDWITHMALIGNANCY惡性腫瘤呈侵襲性生長與正常組織無分界線,腫瘤是一種細胞病。腫瘤發(fā)生的本質是細胞的遺傳物質基因組DNA,所攜帶的遺傳信息發(fā)生病理改變而造成的細胞病。亦即由于多個基因的結構或功能改變的積累而導致細胞的增殖失控和分化異常,以致突變細胞獲得兩種基本特性1不衰老、不凋亡、不斷增殖,即不該增長仍不停的增長,該死而不死;2侵襲到不該到的部位。這兩個特性相結合造成腫瘤細胞的轉移、播散。腫瘤細胞可將上述特性遺傳給其子代細胞,即在細胞水平進行遺傳。但不在個體水平遺傳。,腫瘤是什么樣的疾病,腫瘤與一般的遺傳病不同它并不在一個家族中代代相傳腫瘤遺傳病__________________________________________________________遺傳學改變體細胞體細胞及生殖細胞家族遺傳性無有遺傳學素質有環(huán)境影響對腫瘤發(fā)生具有關鍵性作用不由環(huán)境決定__________________________________________________________存在先天性腫瘤相關的遺傳學改變,為腫瘤的發(fā)生奠定了一定的基礎,使后代具有易于發(fā)生腫瘤的傾向,有些腫瘤具有家族聚集現(xiàn)象。,,腫瘤細胞分子生物學的早期實驗研究(20世紀60年代中晚期)DNA轉染實驗小鼠的正常成纖維細胞系3T3細胞,被人類腫瘤細胞的DNA轉染后,發(fā)生惡性轉化,接種于小鼠而成瘤。此實驗證明了遺傳物質的致瘤性。,◆腫瘤學的主要研究方法1光鏡觀察2組織化學、細胞化學、免疫組織化學3超微結構觀察4分子生物學技術PCR、核酸分子雜交、DNA測序、雜合性缺失、染色體組型檢測等,,,致癌過程是機體內在因素及外界因素聯(lián)合作用,體細胞中基因改變并積累的多階段過程的結果。,ENVIRONMENTALVSHEREDITARYCANCER,CELLSINMULTICELLULARORGANISMSARECONTINUALLYRECEIVINGSIGNALSFROMEACHOTHERANDTHEIRENVIRONMENT,THISLEADSTOPROLIFERATION,DIFFERENTIATIONOREVENCELLDEATHAPOPTOSISASAPPROPRIATETOTHENEEDSOFTHEORGANISMASAWHOLEINCANCER,THISNORMALBALANCEGOESAWRY?CANCERGENES,(一)外界因素1、化學因素有些化學致癌物可直接致癌;有些則在體內發(fā)生轉變后才具有致癌作用。它們都可引起DNA序列的局部改變,如點突變。(1)烷化劑如有機農藥、硫芥、乙酯雜螨醇等,可致肺癌及造血器官腫瘤等。(2)多環(huán)芳香烴類化合物如煤焦油中的3,4苯并芘。與煤煙垢、煤焦油、瀝青等石油物質經常接觸的工人易患皮膚癌與肺癌。(3)氨基偶氮類為染料類,易誘發(fā)膀胱癌、肝癌。其致癌性是由于其體內代謝產物。(4)亞硝胺類與食管癌、胃癌和肝癌的發(fā)生有關。(5)真菌毒素和植物毒素如黃曲霉易污染糧食可致肝癌,也可致腎、胃與結腸的腺癌。蘇鐵素、黃樟素及蕨類毒素也可致肝癌。(6)其他金屬(鎳、鉻、砷)可致肺癌等。氯乙烯能誘發(fā)人肝血管肉瘤。二氯二苯基、三氮乙烷(DDT)、苯均可致肝癌。,2、物理因素通常引起染色體的斷裂或部分染色體的易位及基因突變。(1)電離輻射由于X線防護不當所致的皮膚癌、白血病等。此外,吸入放射污染污染粉塵可致骨肉瘤和甲狀腺腫瘤等。(2)紫外線可引起皮膚癌,尤對易感性個體(著色性干皮?。┳饔妹黠@。(3)其他燒傷深瘢痕長期存在易癌變,皮膚慢性潰瘍可能致皮膚鱗癌。石棉纖維與肺癌有關。滑石粉與胃癌有關。這些可能與局部物理刺激有關。,很多致癌因素都可引起DNA損傷。腫瘤發(fā)生的幾率與暴露于致癌物時間的遲早和長短相關。,3、生物因素一些腫瘤與病毒、細菌及寄生物的感染相關。已知的致癌病毒有DNA病毒HBV(肝癌)HPV(宮頸癌、陰莖癌、食管癌)EBV(鼻煙癌亞洲、BURKITT’S淋巴瘤非洲)HIV(KAPOSI‘SSARCOMA)RNA(逆轉錄)病毒HCV(肝癌),HIVEBV卡玻氏肉瘤此外寄生蟲與腫瘤有關幽門螺桿菌與人胃MALT淋巴瘤和胃腺癌的發(fā)生有關如埃及血吸蟲可致膀胱癌、華枝睪吸蟲與肝癌有關,日本血吸蟲病對大腸癌有促癌作用。,RNA腫瘤病毒是通過激活細胞的原癌基因來起作用的。RNA病毒原癌基因結構異常癌變,1病毒復制,細胞死亡。2致癌病毒的慢性感染與其他致癌因素聯(lián)合作用導致癌變。機制(1)病毒DNA整合到宿主細胞的基因組引起插入性突變,活化原癌基因,引起細胞轉化、癌變。2DNA病毒在宿主細胞內的表達產物,與抑癌基因產物通過蛋白質-蛋白質分子間的相互作用相結合而使抑癌基因失活。不同致癌病毒的作用機制不同。,,,,病毒感染細胞的兩種后果,(二)內在因素1、遺傳因素遺傳素質GENETICPREDISPOSITION,例如,染色體雜合性丟失LOH,某抑癌基因缺失或失活。與人類癌癥的關系雖無直接證據(jù),但癌癥有遺傳傾向性,即遺傳易感性(HEREDITARYSUSCEPTIBILITY。2、內分泌因素與腫瘤發(fā)生有關的激素,較明確的為雌激素和催乳素與乳腺癌有關,子宮內膜癌與雌激素也有關。3、免疫因素先天或后天免疫缺陷者易發(fā)生惡性腫瘤,如獲得性自身免疫性疾?。ˋIDS,艾滋?。┮谆紣盒阅[瘤。丙種球蛋白缺乏癥病人易患白血病和淋巴造血系統(tǒng)腫瘤,腎移植長期使用免疫抑制劑的病人,腫瘤發(fā)生率較高。,AGEANDCANCER,NOTELOGSCALEFORINCIDENCERATE,乳腺腫瘤的生長速度,CANCERRATESINUS,各種致癌因素引起腫瘤的大致頻率,,癌基因與抑癌基因,原癌基因PROTOONCOGENE,CONC其所編碼的蛋白質為細胞存活、增殖、分化及信號轉導等正常生命活動所必需,屬于管家基因。癌基因ONCOGENE原癌基因活化則變?yōu)榘┗?。抑癌基因TUMORSUPPRESSORGENE其所編碼的蛋白質對于腫瘤的發(fā)生及惡性行為具有抑制作用。,三、細胞的惡性轉化,,促進細胞增殖生長因子生長因子受體信號轉導分子促進細胞周期運轉轉錄因子抑制細胞凋亡,,原癌基因表達產物的基本功能,,細胞表面的粘附分子如CADHERIN阻斷細胞周期運行的檢驗點控制蛋白質如P53蛋白、CKI家族抑制性細胞增殖信號通路中的受體及細胞內的信號轉導分子轉錄因子促進細胞凋亡的蛋白質DNA修復酶,,抑癌基因表達產物的基本功能,常見的抑癌基因,突變MUTATION基因的結構發(fā)生了改變易位TRANSLOCATION及重排基因的位置發(fā)生了改變,兩個基因的一部分發(fā)生相互交換,可導致原癌基因的活化。擴增AMPLIFICATION原癌基因的拷貝數(shù)增多,導致基因產物增多而活化。甲基化和去甲基化原癌基因去甲基化導致表達增強活化成為癌基因;抑癌基因甲基化致表達減弱而失活。,,原癌基因活化和抑癌基因失活的方式,細胞增殖失控不顧一切的不斷增殖分裂細胞分化異常不具有正常功能,具備異常功能逃避細胞凋亡不衰老端粒酶活性高,該死亡時不死亡。細胞遷移能力增強具有侵襲正常組織的能力具有轉移至遠處器官的能力具有對化療藥物和放射治療的抵抗性,原癌基因活化和抑癌基因失活的后果,CANCERGENERALETIOLOGYANDPATHOGENESIS,RBBINDWITHE2FTRANSCRIPTIONFACTOR,EG抑癌基因的失活與腫瘤發(fā)生,RBGENE,P53GENE,,,不同腫瘤通常具有不同的遺傳學改變,腫瘤發(fā)生的分子機制不僅在不同組織的不同性質的腫瘤不同,即使同種組織的同種腫瘤也不盡相同。,癌變過程可大致分為三個階段起始階段INITIATION細胞獲得不死性MYC等核內作用基因促成階段PROMOTION獲得成瘤性RAS等核外作用基因為主進展階段PROGRESSION獲得侵襲轉移性NM23,E鈣粘素等抑癌基因失活,癌變過程一個多步驟的漫長的漸進過程,偶然發(fā)生的突變細胞,,細胞的惡性變是多步驟的漸進過程,正常上皮?(抑癌基因APC丟失)上皮過度增生形成小的息肉?(原癌基因KRAS活化)小的良性腺瘤?(抑癌基因DCC丟失)大的腺瘤?(抑癌基因P53丟失)癌瘤??(新的突變或丟失)?轉移性癌,例如,干細胞的增殖分化異常導致腫瘤。,細胞的惡性轉化一般發(fā)生在具有增殖能力的細胞,,,,體內存在DNA損傷修復機制,人類基因組原本是相當穩(wěn)定的。這是因為細胞中存在感知和修復DNA損傷的一系列復雜的機制。因而,在正常情況下基因的突變即使發(fā)生也可修復,多基因系列突變的積累并非易于實現(xiàn)。因此,避免經常暴露致癌因素的作用下,可以防止癌癥的發(fā)生。,DNA,體內存在的天然抗癌機制DNA損傷修復機制細胞的惡性變源于外界因素引起的DNA損傷,細胞內存在修復DNA損傷的機制。損傷的DNA若能及時修復,則不致引起癌變。停止DNA受損的細胞進入細胞增殖周期的機制抑癌基因??赏ㄟ^監(jiān)控點CHECKPOINT調控而停止細胞的增殖,從而防止進一步的突變。誘導未能修復的損傷細胞走向凋亡的機制啟動細胞凋亡運行機制,使嚴重損傷的細胞自殺走向凋亡。免疫監(jiān)視和免疫殺傷機制通過免疫監(jiān)視發(fā)現(xiàn)突變的細胞;通過特異性和非特異性免疫殺傷機制來消滅已經癌變的細胞。,腫瘤細胞的異形性,惡性腫瘤細胞在形態(tài)、功能和代謝等方面與其起源的組織細胞均有不同程度的差異,這種差異稱為異型性(ATYPIA)或稱惡性表型(MALIGNANTPHENOTYPE)?!袅黾毎亩嘈涡?四、腫瘤細胞形態(tài)、結構的異常,◆核的異型性瘤細胞核大小、形狀、染色不一致,分裂像增多。◆胞質的改變由于核糖體增多,而變?yōu)槭葔A性或嗜雙色性。,PHOTOGRAPHSOFCELLSCOLLECTEDBYSCRAPINGTHESURFACEOFTHEUTERINECERVIX,巴氏染色檢查子宮頸癌前病變,腫瘤細胞異型性電鏡圖,核仁,核膜,腫瘤細胞核與染色體的異常,一乳腺癌患者的染色體核型,9號與22號異位所致的慢性骨髓白血病,腫瘤細胞可表現(xiàn)為多倍體和異倍體(非整倍體),NORMALANDCANCERKARYOTYPES,CHROMOSOMEPAINTINGAISANORMALCELL,BISA“VERYMESSEDUP”CANCERCELL,腫瘤細胞骨架的異常,正常細胞癌變細胞,發(fā)現(xiàn)調控微絲組裝的RHO和其他小GTP酶的編碼基因表達異常;紡錘體組裝異常;中心體異常(大尺寸、非正常形狀、數(shù)目增多或消失),腫瘤細胞的細胞連接松散、間隙連接減少異常,在許多腫瘤(如人肝細胞癌、乳腺癌、膠質細胞瘤等)中發(fā)現(xiàn)間隙連接蛋白(CONNEXIN,CX)基因的轉錄抑制,CXMRNA低或無表達,并伴有間隙連接細胞間通訊抑制,腫瘤細胞內PKC活性升高。,SCHEMATICOVERVIEWOFTHETYPESOFMOLECULESTHATBINDCELLSTOEACHOTHERANDTOTHEEXTRACELLULARMATRIX,INFILTRATIONLOSSOFINTERCELLULARADHESION,INFILTRATIONATTACHMENTTOECM,INFILTRATIONDEGRADATIONOFECM,,,TUMORIGENESISOFCERVICALCANCER,腫瘤細胞表面結構及糖綴合物的異常,N連接糖鏈GLCNACTⅤ表達與活性增高而在細胞表面出現(xiàn)Β1,6分支的四天線大糖鏈(酶抑制劑SWOINSONIN)O連接糖鏈由于糖基化不完全而出現(xiàn)縮短的糖鏈有些糖蛋白和糖脂的糖鏈末端出現(xiàn)多聚唾液酸腫瘤細胞表面糖鏈的巖藻糖化程度增高,如出現(xiàn)SLEX抗原等,遺傳上的不穩(wěn)定性,基因的突變不斷發(fā)生某些癌基因擴增,出現(xiàn)多拷貝,在晚期癌更明顯非突變性修飾甲基化(阻遏抑癌基因的表達)與去甲基化(癌基因活化)在基因活化、轉錄及翻譯水平調控異常,五、腫瘤細胞的生物學特性,生長(分裂增殖)失控,1、腫瘤細胞的生長特點,,(4)腫瘤細胞增殖動力學的臨床意義指導臨床治療方案的制定。,正常細胞與轉化細胞的生長比較,血管生成與腫瘤生長,腫瘤細胞釋放血管生成因子促進血管長入腫瘤,血管的長入又加速腫瘤的生長。,,2、腫瘤在體內生長的特性,腫瘤的體內生長曲線血管長入后迅速增長,CELLNUMBER,0510152025(YEARS),,,,VASCULARIZATIONPOTENTIALLYLETHALOFTUMORTUMORBURDENCLINICALDETECTIONOFTUMOR,ANGIOGENICSWITCH,,TUMOURANGIOGENESIS,SPROUTINGANGIOGENESIS,GROWTHFACTORSEG,BASICFIBROBLASTGROWTHFACTOR,BFGF,PLACENTALGROWTHFACTOR,PLGF,VASCULARENDOTHELIALGROWTHFACTOR,VEGF,UPREGULATIONOF?VB3INTEGRIN,UPREGULATIONOFGROWTHFACTORRECEPTORSEG,VEGFR2KDR,FLK1,,,,,,THEANGIOGENICSWITCHTURNS‘NONTUMOUR’TO‘TUMOUR’,ANGIOGENESISBEFOREANDAFTERACQUISITIONOFINVASIVENESS,,BLOODVESSELDENSITYINCREASESASTUMOURSGROW,,DISEASEFREESURVIVALPROBABILITYISENHANCEDINPATIENTSWITHLOWBLOODVESSELDENSITY,1對生長控制反應的喪失(LOSSOFRESPONSETOGROWTHCONTROLS),表現(xiàn)為自主性生長(AUTONOMY)2接觸抑制的喪失(LOSSOFCONTACTINHIBITION)腫瘤細胞膜上抑素(CHALONE)含量減低甚至消失,如LETS,3、腫瘤在體外生長的特性,3生長的錨著依賴性喪失(LOSSOFANCHORAGEDEPENDENCEFORGROWTH)4細胞生長的密度依賴性抑制作用降低(DIMINISHEDDENSITYDEPENDENTINHIBITIONOFCELLGROWTH)5惡性腫瘤細胞的“永生性”(IMMORTALITYOFMALIGNANTTUMORCELL)6惡性腫瘤細胞的可移植性(TRANSPLANTABILITY)7惡性腫瘤細胞表型的不可逆性(IRREVERSIBILITYOFTHEMAGLINANTCELLPHENOTYPE),?癌細胞的自分泌生長刺激,1、腫瘤細胞物質代謝和酶學的改變(1)惡性腫瘤細胞物質代謝和酶學改變的一般特征A合成代謝與分解代謝蛋白質、脂類、核酸(甚至核苷酸)的生物合成增加;氨基酸、核苷酸的分解代謝顯著降低;糖類等能源物質的分解加強而合成則減少。B增殖相關酶和分化相關酶前者增加,后者減少C轉化相關酶和演進相關酶增加,腫瘤細胞的生物化學特性,(2)惡性腫瘤中幾種重要的酶學改變A糖代謝中酶的改變糖酵解活性增強(己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶)糖異生相關酶作用下降或近乎停止(如丙酮羧化酶、葡萄糖6磷酸酶、果糖二磷酸酶、磷酸烯醇式丙酮酸激酶)糖原代謝相關酶活性降低B氨基酸代謝中酶的改變蛋白質合成代謝增強,氨基酸分解代謝減弱患者肌肉蛋白質的分解增加C核苷酸代謝中酶的改變參與核苷酸合成、還原及最后合成DNA的酶均升高,(3)惡性腫瘤中同工酶譜的改變胎兒型表達、胎盤型表達、異位型表達,,血液中的腫瘤標志物,,胰腺癌,,,卵巢癌,膽管癌,2、腫瘤細胞膜組分及表面特性的改變(1)腫瘤細胞膜上組分的改變膜糖蛋白的改變丟失、糖鏈的變化、合成新的糖蛋白膜糖脂的改變某些糖鞘脂合成不全、新糖脂合成、糖脂反應消失、隱匿性糖脂的暴露(2)腫瘤細胞膜表面特性的改變細胞通透性增高接觸抑制的降低或喪失易于與植物凝集素起凝集反應細胞膜粘著力降低腫瘤細胞纖溶酶活性增高,這是腫瘤細胞的一大重要本領。細胞凋亡受阻是腫瘤發(fā)生的重要機制,也是腫瘤細胞抵抗化療和放療的重要機制。很多抗腫瘤藥的作用旨在誘導細胞的凋亡。,腫瘤細胞的凋亡受阻,逃避細胞凋亡,同一個腫瘤結節(jié)中的各個腫瘤細胞并不均質,其異質性表現(xiàn)在以下方面惡性腫瘤細胞的染色體為異倍體及多倍體。不同腫瘤細胞的核型可不一致抗原性AUTIGENICITY及免疫原性IMMUNOGENICITY不同生化特性不同生長行為不一致侵襲轉移潛能不同對藥物、輻射、高溫、冰凍處理的敏感性不同因而各種保守療法可以殺滅敏感的腫瘤細胞使腫瘤縮小,但治愈的最終目的是殺滅所有癌細胞,因此需聯(lián)合化療及綜合治療。具備切除條件的進行根治性手術切除是公認比較徹底的腫瘤治療方案。癌細胞的異質性是其遺傳性不穩(wěn)定的結果。由于腫瘤細胞的異質性,欲完全殲滅體內的所有腫瘤細胞采用一種措施常難以奏效,需要多種手段綜合實施。,腫瘤細胞具有異質性HETEROGENEITY,同一腫瘤中存在轉移潛能不同的細胞亞群,EXPERIMENTSHOWINGTHATTHEREARECLONALLYHERITABLEDIFFERENCESBETWEENTHECELLSOFASINGLETUMORWITHRESPECTTOTHEABILITYTOMETASTASIZE,在化療中腫瘤細胞可在僅僅使用一種抗癌藥的情況下對多種化療藥產生耐藥性。其機制比較復雜。ABCATPBINDINGCASSETTE轉運蛋白超家族。PGP和MRP是目前了解較多的與MDR有關的分子。PGP為一種170KDA的6次跨膜糖蛋白。兩條PGP肽鏈形成二聚體,圍成12邊的通道,在其胞質區(qū)形成兩個ATP結合位點。,,疏水性化療藥可與ATP結合,并改變PGP的構象而使其ATP酶活化,遂將藥物或直接泵出細胞,或先泵至質膜外片,然后通過擴散釋放到細胞外。,腫瘤細胞具有多藥耐藥性MULTIDRUGRESISTANCE,MDR,腫瘤干細胞對于放射治療具有抵抗性,腫瘤干細胞對于放射治療的抵抗性來自于其對DNA損傷修復的能力特別強,很多DNA損傷修復酶被活化。腫瘤細胞黏附于細胞外基質也可增強其對放射治療的抵抗性。,腫瘤細胞具有固有的特別強的存活能力,腫瘤的根治必須著眼于消滅所有的腫瘤干細胞,否則盡管削減了腫瘤細胞的總數(shù),可見腫瘤縮小,但是還會再增大這正是目前很多治療腫瘤的措施只能使腫瘤縮小或“緩解”而不能根治之癥結所在。欲完全消滅體內的所有腫瘤細胞采用一種措施常難以奏效,需要多種手段綜合實施;適時的根治性手術切除是清除腫瘤干細胞的有效手段。,治愈腫瘤的關鍵消除腫瘤干細胞,腫瘤侵襲(TUMORINVASION)指惡性腫瘤細胞從其起源部位沿組織間隙向周圍組織浸潤的過程。腫瘤轉移(TUMORMETASTASIS)惡性腫瘤細胞從原發(fā)部位侵入淋巴管、血管或體腔,至靶組織或靶器官,長出與原發(fā)瘤不相連續(xù)而組織學類型相同的腫瘤,這個過程稱為腫瘤轉移。即由原發(fā)瘤又生成轉移瘤或繼發(fā)瘤的過程。,六、腫瘤細胞的侵襲與轉移,◆腫瘤侵襲過程①瘤細胞向器官表面靠攏;②瘤細胞用絲狀偽足緊貼于器官表面;③瘤細胞伸出偽足沿細胞的自然間隙穿過基底膜,開始侵入器官內;④瘤細胞進一步侵入器官深部;⑤形成癌巢。,腫瘤轉移的途徑,淋巴結轉移,轉移的腫瘤組織,2、血路轉移①一些腫瘤細胞從原發(fā)部位分離脫落,進而浸透組織基底膜,并可穿透間質內血管壁;②瘤細胞自血管壁游離,或形成細胞聚集體,脫落進入血循環(huán)。在血循環(huán)中的瘤細胞大部被清除。③存活的瘤細胞在血循環(huán)中運行,可到達某靶器官并在其內滯留;④瘤細胞在靶器官內形成微小轉移灶;⑤微小轉移灶逐漸長成轉移瘤。,瘤細胞血組織器官,過程中大多被消滅,僅少數(shù)(約1/1000)形成轉移瘤,,,黑色素瘤的肝轉移灶及其侵襲性生長,結腸癌的肝轉移,◆血路轉移瘤具有器官選擇性與瘤細胞侵入血路的解剖位置有關與瘤細胞的器官選擇性有關,,前列腺癌的代表性轉移部位,3、種植性轉移(IMPLANTATIONMETASTASIS)①漿膜面的種植性轉移內臟器官的腫瘤,侵犯漿膜后,瘤細胞脫落入體腔,種植在漿膜面上。如肺癌胸膜腔;消化道癌或卵巢癌腹膜腔。形態(tài)漿膜增厚,表面癌結,血性積液,脫落細胞學檢查可見癌細胞。②粘膜面的種植性轉移,,,(1)細胞增殖調節(jié)失控A控制細胞增殖關鍵位點的基因出現(xiàn)異?!坝烷T加大”、“啟動容易”、“剎車失靈”B控制細胞凋亡的基因異常C癌基因的過表達(2)腫瘤細胞粘附力減弱粘附作用有關的基因發(fā)生突變、缺失、重排等,如ECADHERINECD和CD44基因的改變,腫瘤侵襲和轉移的機制,細胞粘附分子與腫瘤的侵襲和轉移整合素家族Α亞單位的改變鈣依賴粘附素家族(CADHERINS)免疫球蛋白超家族粘附分子(IGSF)選擇素家族CD44,(3)壓力的作用,(5)細胞外基質的降解(6)機體免疫狀態(tài)與腫瘤的侵襲轉移細胞毒性T細胞(CTL)自然殺傷細胞(NK細胞)巨噬細胞,(4)瘤細胞的遷移,(7)腫瘤侵襲轉移的基因調控●腫瘤轉移促進基因●腫瘤轉移抑制基因NM23、KAI1◆制定抗轉移治療的策略抗血凝和抗血小板藥物MMPS抑制劑信號通路阻斷劑抗血管生成治療抗粘附治療,腫瘤細胞在基因組水平不斷的演變,決定了腫瘤細胞的形態(tài)、結構和行為不斷發(fā)生變化。因此,同一癌瘤在初發(fā)階段、中期或晚期階段的表型是有差別的。愈到晚期生長愈快,侵襲性與轉移性愈強,即惡性程度愈高。因而對于不同發(fā)展階段的腫瘤應采取有所區(qū)別的治療方案,絕不該千篇一律。,腫瘤是全身性疾病,雖然腫瘤是一種細胞病,本質是細胞的遺傳物質在結構、功能以及表達上發(fā)生改變,從而發(fā)生形態(tài)和行為的異常,但腫瘤絕非僅僅是細胞病,也是全身性疾病。,一方面腫瘤的發(fā)生、發(fā)展并非孤立進行,而是受其細胞微環(huán)境以及全身狀態(tài)的影響。例如,很多外環(huán)境中的致癌物需在體內,特別是在肝臟經過生物轉化才有致癌作用;人體具有天然的抗腫瘤能力,如DNA損傷修復能力,控制損傷細胞停滯增殖的能力,誘導損傷細胞胞死亡的能力,以及殺傷腫瘤細胞的免疫力都與全身狀態(tài)及其所營造的微環(huán)境密切相關。另一方面腫瘤的存在對整個機體會產生多方面的影響,例如,腫瘤的發(fā)生從早期階段就對宿主的免疫系統(tǒng)產生損害,至腫瘤轉移階段則導致完全免疫抑制。腫瘤在體內的存在和發(fā)展最終導致機體的惡病質。因此,在認識腫瘤的細胞病特性和對腫瘤采取預防和治療時也要充分認識腫瘤是全身性疾病的特性,增強全身的抗腫瘤能力,特別是抗腫瘤免疫能力,對于腫瘤患者至關重要。,抗腫瘤免疫功能降低,在發(fā)生轉移的黑色素瘤患者的T細胞、B細胞均出現(xiàn)干擾素反應相關基因(STAT1,IFIT1,ANDIFI44,)的表達減少,STAT1磷酸化減少和I型(Α、Β)干擾素信號通路的功能降低或無反應。長時間給于大劑量Α干擾素在一些患者可以逆轉淋巴細胞的免疫缺陷。,腫瘤細胞通過各種細胞和分子機制抑制免疫系統(tǒng)。在腫瘤的早期階段即出現(xiàn)免疫反應降低,至腫瘤轉移階段則發(fā)展為完全免疫抑制。,如何保護和增強抗腫瘤免疫功能,良好的心態(tài)樂觀、豁達、自信。健康的生活方式生活規(guī)律、不過勞、不熬夜、充足的睡眠合理的飲食習慣雜食,營養(yǎng)搭配合理(蛋白質、碳水化合物、維生素、纖維素、礦物質齊全,數(shù)量適當)。忌煙酒和含致癌物的食品。適當?shù)倪\動(運動量因人而異)。免疫調節(jié)劑(藥物和保健品
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上傳時間:2024-01-06
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簡介:醫(yī)學細胞生物學,MEDICALCELLBIOLOGY,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,2,教學用書,第一章緒論,CHAPTER1INTRODUCTION,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,4,教學內容,概述細胞生物學與醫(yī)學的關系細胞生物學發(fā)展史上的重要進展我國細胞生物學的發(fā)展戰(zhàn)略生命科學研究的動態(tài)和趨勢,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,5,本章要求,1掌握醫(yī)學細胞生物學的概念2掌握醫(yī)學細胞生物學的研究對象和任務3了解醫(yī)學細胞生物學與醫(yī)學的關系4了解醫(yī)學細胞生物學發(fā)展簡史5了解醫(yī)學細胞生物學的研究動態(tài),2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,6,一切生物都是由細胞構成的有機整體,THEEARTH,,,,,4?106余種生物,,,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,7,一個受精卵(1個細胞),各種組織和器官執(zhí)行各種復雜生命活動,各種組織和器官,,,,人的個體發(fā)育過程,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,8,一切生命現(xiàn)象的奧秘都要從細胞中尋求答案ANSWERSTOALLSECRETSOFLIFEPHENOMENAMUSTBESOUGHTFROMCELL,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,9,一細胞生物學的概念二細胞生物學研究的目的和任務三細胞生物學研究的對象和范圍四細胞生物學研究的內容,第一節(jié)概述,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,10,一細胞生物學的概念,細胞生物學學科的形成細胞生物學與細胞學比較細胞生物學與細胞學區(qū)別醫(yī)學細胞生物學概念,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,11,細胞生物學學科的形成,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,12,細胞生物學(CELLBIOLOGY),細胞學(CYTOLOGY)分子生物學(MOLECULARBIOLOGY)的新學科。亦可稱為細胞分子生物學(CELLANDMOLECULARBIOLOGY)。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,13,細胞生物學(CELLBIOLOGY),是從細胞、亞細胞和分子三個水平研究細胞生命活動規(guī)律(細胞的結構、功能及其相互關系)的科學。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,14,細胞生物學與細胞學比較,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,15,細胞生物學與細胞學區(qū)別,深刻性從細胞的三個層次對細胞進行剖析,并把細胞的生命活動同分子水平和超分子水平的結構變化聯(lián)系起來。綜合性研究的內容極其廣泛,涉及到許多領域,并同生理學、遺傳學、發(fā)育生物學和生物化學相互融匯在一起。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,16,,醫(yī)學是以人體為研究對象,主要研究人體生老病死的機制,研究疾病的發(fā)生,發(fā)展以及轉歸的規(guī)律,從而對疾病進行診斷,治療和預防,以達到增強人體健康,使人延年益壽的目的。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,17,醫(yī)學細胞生物學(MEDICALCELLBIOLOGY),是研究細胞的結構、功能與疾病發(fā)生的關系的學科。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,18,二、研究的目的和任務,目的闡明各種生命活動的現(xiàn)象和本質,在細胞和亞細胞及分子水平探索疾病發(fā)生的機制及防治措施。任務對生命活動現(xiàn)象的發(fā)展規(guī)律加以控制和利用,為防病治病提供細胞、亞細胞和分子水平上的依據(jù),為人類健康服務。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,19,三、細胞生物學研究的對象和范圍,研究的對象研究的范圍,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,20,研究的對象,細胞生物學研究的對象是細胞。細胞是一切生物的基本結構單位,是由膜圍成的能獨立進行生長繁殖的原生質團。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,21,研究的范圍,極其廣泛研究細胞各種組成成分(細胞膜、細胞質、細胞器)的結構、功能及其相互關系;研究細胞總體的和動態(tài)的功能活動;研究這些相互關系和功能活動的分子基礎。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,22,四細胞生物學研究的內容,研究的內容研究的熱點,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,23,研究的內容,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,24,研究的熱點,細胞周期調控(CELLCYCLECONTROL);細胞凋亡(CELLAPOPTOSIS);細胞衰老(CELLULARSENESCENCE);信號轉導(SIGNALTRANSDUCTION);DNA的損傷與修復(DNADAMAGEANDREPAIR),2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,25,第二節(jié)細胞生物學與醫(yī)學的關系,細胞生物學是基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學的基礎例家族性高膽固醇血癥FAMILIALHYPERCHOLESTEROLEMIA臨床醫(yī)學的實踐為細胞生物學的研究提出新課題細胞生物學在臨床醫(yī)學實踐中占有重要的地位,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,26,第三節(jié)細胞生物學發(fā)展史上的重要進展,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,28,,細胞學說的創(chuàng)立細胞學的經典時期實驗細胞學時期細胞生物學的興起,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,29,第一階段細胞學說的創(chuàng)立,1665年,英國胡克(HOOKE)首先發(fā)現(xiàn)“細胞”,并將其命名為“CELL”。1675年,列文虎克(LEEUWENHOEK首次發(fā)現(xiàn)活細胞。1809年,LAMARK認為只有具有細胞的機體,才有生命1802年,MILBEL認為植物的每一部分都有細胞存在1824年,DUTROCHET進一步描述了細胞的原理1831年,布朗(BROWN發(fā)現(xiàn)細胞核。1835年,迪雅爾丹(DUJARDIN首次發(fā)現(xiàn)細胞內透明的膠狀內含物“肉樣質”(SARCODE。1836年,VALENTIN發(fā)現(xiàn)細胞核中的核仁。,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,30,1665RHOOKE,主要貢獻著有顯微圖譜一書,首次發(fā)現(xiàn)木栓中有許多蜂窩狀小孔,并將小孔命名為“CELL”,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,31,顯微圖集其中收集的就有著名的軟木切片細胞圖。,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,32,1667AVANLEEUWENHOEK,主要貢獻首先發(fā)現(xiàn)細菌、原生動物、紅細胞、精子等活細胞,初次觀察到某些細胞中的核。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,33,1838MSCHLEIDEN,主要貢獻證實植物體是由細胞所組成,施萊登著作中的插圖,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,34,1839TSCHWANN,主要貢獻證明動物體是由細胞所組成,并總結出了一切生物是由細胞所組成的“細胞學說”。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,35,細胞學說的基本內容,認為細胞是有機體,一切動植物都是由細胞發(fā)育而來,并由細胞和細胞產物所構成;每個細胞作為一個相對獨立的單位,既有它“自己的”生命,又對與其它細胞共同組成的整體的生命有所助益;新的細胞可以通過老的細胞繁殖產生,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,36,1840JPURKINJE,主要貢獻提出組成細胞的原生質概念,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,37,1855RVIRCHOW,主要貢獻1855年,德國VIRCHOW提出“細胞病理學說”“一切細胞來自細胞,細胞是人體生命活動的基本單位。機體是細胞的總和,機體的病理就是細胞的病理。疾病是由于細胞的變化引起的”。動物只能來自動物,植物只能來自植物一樣”,“細胞只能來自細胞”。他的觀點支持并豐富了施萊登和施旺的細胞學說。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,38,,細胞學說的提出是細胞生物學發(fā)展的起點,對現(xiàn)代生物學的發(fā)展具有重大意義。恩格斯把細胞學說、能量轉化與守恒定律和進化論并列為19世紀自然科學的“三大發(fā)現(xiàn)”。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,39,,細胞學說的創(chuàng)立細胞學的經典時期實驗細胞學時期細胞生物學的興起,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,40,第二階段細胞學的經典時期,時間19世紀中期20世紀初研究方法顯微鏡形態(tài)描述研究特點應用固定和染色技術(制片技術)在光鏡下觀察細胞形態(tài)結構和細胞分裂活動。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,41,,1841年,REMAK發(fā)現(xiàn)雞胚血細胞的直接分裂(無絲分裂)。其后,F(xiàn)LEMMING和STRASBURGER分別在動物、植物細胞中發(fā)現(xiàn)間接分裂(有絲分裂)。1883年和1886年,VANBENEDEN和STRASBURGER分別在動物與植物細胞中發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,42,1873ASCHNEIDER,主要貢獻首先提出植物有絲分裂,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,43,,FLEMMING主要貢獻動物有絲分裂,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,44,1879WFLEMMING,主要貢獻表明在核分裂過程中染色體縱裂為二,分別移入兩個細胞核中。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,45,1887AWEISMANN,主要貢獻主張行有性生殖的生物,染色體數(shù)要有周期性的減半與復原變化,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,46,第二階段細胞學的經典時期,一些細胞器的發(fā)現(xiàn)19世紀末,在光鏡下陸續(xù)觀察到幾種重要的細胞器1831年,BROWN發(fā)現(xiàn)細胞核1871年,MIESCHER從膿細胞中分離出了核酸1883年,VANBENEDEN和BOVERI發(fā)現(xiàn)中心體。1897年,BANDA發(fā)現(xiàn)線粒體。1898年,GOLGI發(fā)現(xiàn)高爾基體。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,47,1888TBOVERI,主要貢獻發(fā)現(xiàn)中心粒,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,48,1894年RALTAMAN,主要貢獻發(fā)現(xiàn)線粒體,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,49,1898CGOLGI,主要貢獻發(fā)現(xiàn)網狀體,即高爾基體,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,50,細胞生物學發(fā)展簡史,細胞學說的創(chuàng)立細胞學的經典時期實驗細胞學時期細胞生物學的興起,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,51,第三階段實驗細胞學,時間20世紀初中葉研究特點從形態(tài)結構的觀察深入到生理功能、生化、遺傳發(fā)育機理的研究。研究方法使用了現(xiàn)代物理、化學的新技術、新方法。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,52,,1887年~1900年1887年,OHERTWIG和RHERTWIG用實驗方法研究海膽卵的受精作用和蛔蟲卵發(fā)育中的核質關系,從而把細胞學和實驗胚胎學結合起來,發(fā)展了實驗細胞學,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,53,,1900年~1926年細胞學與遺傳學相結合11900年,孟德爾遺傳法則(1865年)被重新發(fā)現(xiàn)。21902年,BOVERI和SUTTON提出染色體遺傳理論。31910年,MORGAN研究果蠅的遺傳和變異,提出基因位于染色體上,呈直線排列,并成為連鎖群。41926年,MORGAN的基因論出版。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,54,實驗細胞學階段,孟德爾(MENDEL,1822~1884)現(xiàn)代遺傳學的奠基者,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,55,第三階段實驗細胞學,1926年~50年代細胞生化,細胞生理等全面發(fā)展⒈細胞生化方面⑴1924年,孚爾根(FEULGEN)染色顯示DNA。⑵1940年,BRACHET用昂納(UNNA)染色液測定RNA。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,56,第三階段實驗細胞學,⒉細胞生理方面1943年,CLOUDE用快速離心機分離出線粒體,從而促進了對細胞器的作用和化學組成的研究。1943年CLOUD分離出細胞核和細胞器,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,57,第三階段實驗細胞學,⒊其它方面①1932年,荷蘭籍德國人FZERNIKE成功設計了相差顯微鏡,并因此獲1953年諾貝爾物理獎。②1933年,德國人MKNOLL和EAFRUSKA發(fā)明了第一臺電子顯微鏡,1940年,美、德制造出分辨力為02NM的商品電鏡。④1981年,瑞士人GBINNIG和HROHERI在IBM蘇黎世實驗中心發(fā)明了掃描隧道顯微鏡,而與電鏡發(fā)明者RUSKA同獲1986年度的諾貝爾物理學獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,58,1932FZERNICKE,主要貢獻發(fā)明相差顯微鏡,1953年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,59,1933MKNOLLERUSKA,主要貢獻發(fā)明電子顯微鏡,,TRANSMISSIONELECTRONMICROSCOPE,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,60,掃描電鏡),分辨率2NM,第三階段實驗細胞學⑸,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,61,透射電鏡)分辨率2NM,第三階段實驗細胞學⑸,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,62,,細胞學說的創(chuàng)立細胞學的經典時期實驗細胞學時期細胞生物學的興起,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,63,第四階段細胞生物學的興起,1941年,BEADLE和TATUM提出了“一個基因一個酶”的理論。1944年,AVERY在微生物的轉化實驗中證明了DNA是遺傳物質。1953年,WATSON和CRICK提出了DNA分子雙螺旋結構模型。1958年,CRICK創(chuàng)立了“中心法則”DNA→RNA→蛋白質。1961年,JACOB和MONOD提出了乳糖操縱子學說。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,64,1953JDWATSONFHCCRICK,MHFWILKINS,主要貢獻提出DNA雙螺旋模型,1962年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,65,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,66,,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,67,1958FHCCRICK,主要貢獻提出DNARNA蛋白質遺傳信息單向傳遞的“中心法則”,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,68,1960EJACOBJMONOD,主要貢獻提出操縱子學說,1965年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,69,1961PMITCHELL,主要貢獻提出線粒體氧化磷酸化耦聯(lián)機制化學滲透學說,1978年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,70,1968MWNIRENBERG,主要貢獻闡明遺傳密碼在蛋白質合成中的作用,1968年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,71,1969TCHSU,主要貢獻發(fā)明染色體分帶技術,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,72,1969RHUEBNERGTODARO,主要貢獻創(chuàng)立癌基因學說,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,73,1970DBALTIMORE,主要貢獻發(fā)現(xiàn)反轉錄酶,1975年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,74,1971SUTHERLAND,主要貢獻發(fā)現(xiàn)了CAMP,并提出了第二信使學說,1971年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,75,1972SJSINGERGLNICOLSON,主要貢獻創(chuàng)立生物膜的流動鑲嵌模型,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,76,1972SBPRUSINER,主要貢獻發(fā)現(xiàn)蛋白質性質的感染因子PRION,1997年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,77,1975GMILSTEINGKOHLER,主要貢獻發(fā)明利用雜交瘤技術制作單克隆抗體,1984年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,78,1976ENEHERBSAKMANN,主要貢獻發(fā)現(xiàn)細胞質膜上的離子通道,1991年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,79,19781988BNUSSLEINVOLHARDEWIESCHAUS,主要貢獻闡明同源異構型基因在控制生物個體發(fā)育中的作用,1996年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,80,1994AGGILMANMRODBELL,主要貢獻在G蛋白發(fā)現(xiàn)過程中的貢獻,1994年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,81,1997IWILMUTETAL,主要貢獻用乳腺細胞同去染色質的卵細胞融合成功克隆羊,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,82,1997KLUGERETAL,主要貢獻利用高分辨率X射線晶體分析技術顯示核小體核心組蛋白八聚體的原子水平結構。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,83,1998RFURCHGOTTETAL,由于在NO方面的研究獲得1998年度諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,84,1999GBLOBEL,主要貢獻創(chuàng)立了細胞內蛋白質運輸?shù)男盘枌W說,闡明內質網蛋白質合成的分子機制,1999年獲諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,85,2000美、英、日、法、德、中國,主要貢獻人類基因組草圖繪制完成,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,86,2001LHHARTWELL,PMNURSERTHUNT,主要貢獻發(fā)現(xiàn)了“細胞周期的關鍵調節(jié)分子”而獲得2001年的諾貝爾獎。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,87,2002SBRENNER,HRHORVITZ,JESULSTON,主要貢獻在細胞凋亡研究方面的杰出貢獻而獲得2002年的諾貝爾獎,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,88,細胞膜通道研究的突破,,瑞典皇家科學院8日宣布,將2003年諾貝爾化學獎授予美國科學家彼得阿格雷和羅德里克麥金農,以表彰他們在細胞膜通道方面做出的開創(chuàng)性貢獻。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,89,,2007涉及胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組方面的一系列突破性發(fā)現(xiàn),馬里奧卡佩奇,馬丁埃文斯,奧利弗史密斯,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,90,2009年在細胞分裂時染色體如何完整地自我復制以及染色體如何受到保護以免于退化解決辦法存在于染色體末端端粒,以及形成端粒的酶端粒酶,,伊麗莎白布萊克本,,卡蘿爾格雷德,,杰克紹斯塔克,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,91,第四節(jié)細胞生物學的發(fā)展戰(zhàn)略,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,92,細胞生物學的發(fā)展戰(zhàn)略,細胞的結構與機能染色體的結構及其基因表達調控細胞骨架及核骨架系統(tǒng)胞外基質細胞周期調控細胞分化、衰老、死亡及相關基因的研究細胞信號轉導,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,93,細胞生物學的發(fā)展戰(zhàn)略,細胞社會學細胞結構體系的組裝生殖有關的細胞生物學問題腫瘤的細胞生物學進化細胞生物學細胞工程,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,94,細胞的結構與機能,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,95,染色體的結構及其基因表達調控,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,96,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,97,細胞骨架及核骨架系統(tǒng),2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,98,胞外基質,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,99,細胞周期調控,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,100,細胞分化、衰老、死亡及相關基因研究,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,101,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,102,細胞信號轉導,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,103,細胞社會學CELLSOCIOLOGY,在體外研究細胞的社會行為,用人工的細胞組合研究不同發(fā)育時期的相同細胞或不同細胞的行為研究細胞之間的識別、粘連、通訊以及由此產生的相互作用、作用本質、以及對形態(tài)發(fā)生的影響等。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,104,細胞結構體系的組裝,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,105,生殖有關的細胞生物學問題,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,106,腫瘤的細胞生物學,SIGNALINGPATHWAYSANDCANCER,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,107,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,108,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,109,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,110,進化細胞生物學,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,111,細胞工程,生命科學研究的動態(tài)和趨勢,第五節(jié),2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,113,生命科學研究的動態(tài)和趨勢,人類基因組計劃蛋白質組基因診斷和治療生物導彈轉基因技術克隆技術基因芯片納米技術干細胞,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,114,人類基因組計劃HUMANGENOMEPROJECT,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,115,人類基因組學HUMANGENOMICS,人的所有遺傳信息的總和。,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,116,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,117,人類基因組計劃概況,啟動時間1990年(美國)計劃耗時約15年(19902005)經費30億美元(1個堿基1美元)實施者NIH和DOE54領導者WATSONJ、COLLINSF等主要參加國英國33、法國28、德國22、日本7、中國1,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,118,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,119,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,120,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,121,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,122,1999年12月1日,英、美、日等國首次破譯了人類第22號染色體中所有與蛋白質合成有關的基因序列,發(fā)現(xiàn)了至少545個基因。,HGP,2024/3/25,MEDICALCELLBIOLOGY,123,我國在1993年和1997年啟動了“中華民族基因組中若干位點基因結構的研究”和“重大疾病相關基因的定位、克隆、結構與功能研究”項目
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