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细胞的癌变

点击数:    更新时间:2005-11-25 19:38:26    
    

 

第三十四课时   细胞的癌变

教学目的:1.说出癌细胞的主要特征和致癌因子。
           2.讨论恶性肿瘤的防治,选择健康的生活方式。

教学难点原癌基因与抑癌基因的区别

知识重点1)癌细胞的主要特征。
          (2)致癌因子。

教学目标的确定

目前威胁人类健康的“四大杀手”为:心血管病、癌症、糖尿病、艾滋病,据不完全统计,因病死亡的总死亡率中,癌症居第二位,仅次于心血管病。依据注重与现实生活的联系的课程理念,和课程标准制定的内容标准的要求,确定本节课的教学目标时,知识目标不宜要求太高,定为“说出癌细胞的主要特征”即可(了解水平)。本节教学内容与学生生活实际联系密切,癌症的防治是社会关注的问题,因此,应突出“选择健康的生活方式”“讨论健康的生活方式与癌症防治的关系”等情感教育目标。

教学设计思路

    情感态度与价值观的目标在教学中如何落实,是本节课教学的关键。情感态度与价值观的教育,绝不像知识目标,能依靠讲解或讲授的办法来达到,应通过各种教学活动的过程来体验、培养。这是以往教学中的弱项,必须通过评价的激励机制和导向作用来实现,充分发挥过程性评价在促进学生发展中的作用。
    本着以评促改的思想,在学期的评价体系中设计与本节教学内容相关的研究课题供同学选择,经过一学期的自主研究,到本节课时,同学汇报研究成果并将评议结果记入期末成绩。题目为:1.癌细胞与正常细胞的比较研究。2.癌症发病原因的调查(或致癌因子的研究)。3.吸烟与肺癌是否相关的研究。课前进行不同家族癌症发病情况的调查。

 

教学实施的程序

程序

教师组织与指导

学生活动

设计意图

本模块学习开始的适当时候布置研究性学习课题

    (一)把本模块学习过程中的评价计划下发给学生。其中含与本节课有关的课题:1.癌细胞与正常细胞的比较研究。2.癌症发病原因的调查(或致癌因子的研究)。3.吸烟与肺癌是否相关的研究。
    (二)组织学生自选研究课题,选同一题目的同学组成一个课题组,人数3~6人。
    (三)指导小组填写开题报告。并督促按期公布研究结果(时间与课题相关的教学进度一致)。

    (一)学生根据自己的兴趣和可行性,自主选题,形成研究性学习课题组。
    (二)进行分工合作,自主进行研究,最后以电子演示文稿的形式呈现研究结果。
    (三)准备在《细胞的癌变》一节交流研究结果。

    通过评价的激励机制和导向作用,促进学习方式的转变。使学生自主、合作、探究学习本节课的内容。
    倡导学生在解决实际问题的过程中理解生物学的基本概念。

课前调查

    下发家族癌症发病情况调查表。

    学生回家调查,填写调查表。内容包括:
    1.家族人数(祖孙三代的总人数);
    2.患过的癌症名称和患病人数,患病原因,治疗方法,治愈情况,患者的生活和饮食习惯;
    3.家族癌症患病率;
    4.你应该怎样预防癌症?

    使学生获得癌症的感性材料,注重与现实生活的联系,使学生在现实生活的背景中学习生物学。

创设情境导入新课

    导言:学习细胞的生命历程使老师联想到人的寿命,人类没有食物链上的天敌,却有威胁生命的杀手──疾病,威胁人类健康的四大“杀手”是什么呢?
    指出癌症的发生是因为细胞癌变。

    学生根据已有的生活经验进行推测:

    1.心血管病
    2.癌症
    3.艾滋病
    4.糖尿病

    激发学生对细胞癌变的关注。

探讨癌细胞的特征

    组织“癌细胞与正常细胞的比较研究”课题组汇报,要注意控制时间,不超过5 min。
    对学生提出的问题和解答加以评价和引导概括。

    学生展示他们的研究成果,经过全体同学的质疑和探讨得出癌细胞的主要特征:
    1.恶性增殖的“不死的细胞”;
    2.形状显著改变的“变态的细胞”;
    3.黏着性降低的“扩散的细胞”(细胞膜上的糖蛋白等物质减少)。
    学生提供了医院癌症的病理切片。

    突出学生是学习的主体。

研究致癌因子

    组织“致癌因子的研究”课题组汇报,要注意控制时间,不超过5 min。
    可由老师引导按自然科学分类原则分为:物理、化学、生物三方面。

    学生展示他们的研究成果,分类归纳如下。
    1.物理致癌因子:主要指辐射,如紫外线、X射线等。
    2.化学致癌因子:无机物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等;有机物如黄曲霉毒素、亚硝胺、联苯胺、烯环烃等。
    3.生物致癌因子:如Rous肉瘤病毒。

    培养学生的逻辑思维能力。

细胞癌变的原因的分析

    通过课前调查,引导学生讨论癌症是否遗传。从而分析细胞癌变的原因,引出原癌基因和抑癌基因的概念。
    原癌基因:主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。
    抑癌基因:主要是阻止组织细胞不正常的增殖。

    汇报课前的家族癌症发病情况调查,统计具有家族性的病例。
    讨论癌症是否遗传。
    理解癌症是基因突变的累积效应。

    让学生亲历思考和探究的过程,领悟研究方法,养成尊重事实,会分析误差的研究态度和能力。

讨论癌症的预防

    教材资料分析:自己和家人的日常生活中,哪些做法会增加患癌的机会?有哪些做法有利于预防癌症?
    讨论“病从口入”用于癌症是否合适?宣布世界卫生组织(WHO)2004年公布的世界十大垃圾食物。

    汇报吸烟与肺癌是否相关的研究结果。
    学生根据课前调查,寻找一些致癌的不良生活习惯和饮食习惯。
    分析致癌食物,即发霉的、熏制的、烧烤的以及高脂肪的食品中含有较高的致癌物质,如黄曲霉毒素、亚硝酸盐、苯并[α]芘等。

    在活动中体验情感:确定以健康的生活方式预防癌症。

辩论癌症是不是“不治之症”

    提出问题,引出辩题,引导辩论。
    展望癌症诊断和治疗的前景(细胞和基因水平研究),坚定人类终将战胜癌症的信心。

    根据课前癌症治疗的调查结果,学生对辩题进行选择,分成正方和反方两组,通过身边的病例进行辩论。
    总结治疗方法和副作用:手术切除、化疗、放疗。
    讨论早发现、早诊断、早治疗的重要性。

    落实科学、技术、社会相互关系的教育。

课后活动

    布置写建议书

    纠正家族的不良生活(包括饮食)习惯,给家庭成员提出防癌的生活方式的建议。

    用以评估情感目标的达成情况。

 
 参考资料
    1.肿瘤的概念
    肿瘤(tumor,neoplasm)是一种基因病,但并非是遗传的。异常增生。肿瘤可分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类。前者生长缓慢,与周围组织界限清楚,不发生转移,对人体健康危害不大。后者生长迅速,可转移到身体其他部位,还会产生有害物质,破坏正常器官结构,使机体功能失调,威胁生命。
    恶性肿瘤也叫癌症,是目前危害人类健康最严重的一类疾病。在美国,恶性肿瘤的死亡率仅次于心血管疾病而居第二位。
    2.癌症
   是由机体内的正常细胞因为基因突变而完全改变了原有性质而发生的。癌细胞总是无视自己与周围细胞的关系以及所属组织、器官的生理功能,只管“我行我素”。
    正常细胞仅在需要新细胞时才进行细胞分裂,而癌细胞则通常以每24小时一次的频率活跃地分裂,并且会在无度的繁殖过程中逐渐获得新的性质,“转移能力”便是其中之一。如果癌细胞不转移,即使肿瘤长得很大,仍然可以通过手术切除挽救患者的生命。然而,一旦部分癌细胞脱离原发病部位,通过血管或淋巴管转移至其他部位继续生长,治疗就非常困难了。
    3.癌细胞的特征
    癌细胞有三个显著的基本特征:不死性,迁移性和失去接触抑制。除此之外,癌细胞还有许多不同于正常细胞的生理、生化和形态特征。
    (1)癌细胞的形态特征
    癌细胞大小、形态不一,通常比它的源细胞体积要大,核质比显著高于正常细胞,可达1∶1,正常的分化细胞核质比仅为1∶4~6。
    核形态不一,并可出现巨核、双核或多核现象。核内染色体呈非整倍态,某些染色体缺失,而有些染色体数目增加。正常细胞染色体的不正常变化,会启动细胞凋亡过程,但是在癌细胞中,细胞凋亡相关的信号通路出现障碍,也就是说癌细胞具有不死性。
    线粒体表现为不同的多型性、肿胀、增生,细胞骨架紊乱,某些成分减少,骨架组装不正常。细胞表面特征改变,产生肿瘤相关抗体。
    (2)癌细胞的生理特征
    细胞周期失控。就像寄生在体内的微生物,不受正常生长调控系统的控制,能持续地分裂与增殖。
    具有迁移性。与细胞黏着和连接相关的成分发生变异或缺失,相关信号通路受阻,细胞失去与细胞间和细胞外基质间的连接,易于从肿瘤上脱落。许多癌细胞具有变形运动能力,并且能产生酶类,使血管基底层和结缔组织穿孔,便于向其他组织迁移。
    接触抑制丧失。正常细胞在体外培养时表现为贴壁生长和汇合成单层后停止生长的特点,即接触抑制现象,而癌细胞即使堆积成群,仍然可以生长。
    定着依赖性丧失。正常真核细胞,除成熟血细胞外,大多须黏附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活,称为定着依赖性。癌细胞失去定着依赖性,可以在琼脂、甲基纤维素等支撑物上生长。
    去分化现象。已知癌细胞中表达的胎儿同功酶达20余种。胎儿甲种球蛋白是胎儿所特有的,但在肝癌细胞中表达,因此可作为肝癌早期鉴定的标志特征。
    对生长因子需要量降低。体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞。某些癌细胞还能释放血管生成因子,促进血管向肿瘤生长,使癌细胞能获取大量繁殖所需的营养物质。
    代谢旺盛。肿瘤组织的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常组织,核酸分解过程明显降低,DNA和RNA的含量均明显增高。蛋白质合成及分解代谢都增强,但合成代谢超过分解代谢,甚至可夺取正常组织的蛋白质分解产物,结果可使机体处于严重消耗的恶病质状态。
    线粒体功能障碍。即使在氧供应充分的条件下也主要是糖酵解途径获取能量。
    可移植性。正常细胞移植到宿主体内后,由于免疫反应而被排斥,多不易存活。但是癌细胞具有可移植性,如人的癌细胞可移植到鼠类体内,形成移植瘤。
    4.癌基因的概念
    癌基因的概念,最初来自于人们对有致癌作用的病毒──肿瘤病毒的研究和认识。早在1908年,两位荷兰科学家便发现了一种可以使家鸡白细胞变成癌细胞的病毒,后称为鸡白血病病毒。直至1976年,科学家才成功地从劳斯肉瘤病毒中分离得到了第一个能使细胞癌变的基因(取肉瘤sarcoma的缩写,sac基因),人们称这种基因为癌基因(oncogene)。   为了区别起见,我们通常将正常细胞的癌基因称为原癌基因(proto-oncogene)。各种致癌物诱发的DNA损伤很容易导致原癌基因发生变异而成为癌基因,并使正常细胞转变为癌细胞。
    5.原癌基因
    原癌基因(oncogene)是细胞内与细胞增殖相关的基因,是维持机体正常生命活动所必须的,在进化上高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异,基因产物增多或活性增强时,细胞就会过度增殖,形成肿瘤。

    6.抑癌基因
    抑癌基因也称为抗癌基因。正常染色体内可能存在某些抑制肿瘤发生的基因,它们的丢失、突变或失去功能,使激活的癌基因发挥作用而致癌。
    抑癌基因的功能是抑制细胞增殖,促进细胞分化和抑制细胞迁移,因此起负调控作用,抑癌基因的突变是隐性的。

    7.环境中的致癌因子
    有些致癌物的作用很强,兼具启动和促进作用,单独作用即可致癌,称为完全致癌物,如多环芳香烃、芳香胺、亚硝胺、致癌病毒等。
    (1)化学致癌物
    亚硝胺类 :在变质的蔬菜及食品中含量较高,能引起消化系统、肾脏等多种器官的肿瘤。
    多环芳香烃类 ,可引起皮肤癌,皮下注射则可诱发肉瘤。这类物质广泛存在于沥青、汽车废气、煤烟、香烟及熏制食品中。
    芳香胺类 ,可诱发泌尿系统的癌症。
    烷化剂类 ,可引起白血病、肺癌、乳腺癌等。
    氨基偶氮类 ,可引起肝癌。
    碱基类似物 ,进入细胞能替代正常的碱基参入到DNA链中而干扰DNA复制合成。
    氯乙烯  目前应用最广的一种塑料聚氯乙烯,是由氯乙烯单体聚合而成的。通过塑料工厂工人流行病学调查已证实氯乙烯能引起肝血管肉瘤,潜伏期一般在15年以上。
    某些金属  如铬、镍、砷等也可致癌。
    化学致癌物引起人体细胞癌变的作用机制很复杂。少数致癌物质进入人体后可以直接诱发细胞癌变,这种物质称为直接致癌物;而大多数化学致癌物进入人体后,需要经过体内代谢活化或生物转化,成为具有致癌活性的最终致癌物,方可引起细胞癌变,这种物质称为间接致癌物。
    (2)生物性致癌因素
    生物性致癌因素包括病毒、细菌、霉菌等。其中以病毒与人体细胞癌变的关系最为重要,与人类细胞癌变关系密切的有4类病毒:逆转录病毒、乙型肝炎病毒、乳头状瘤病毒和Epstein-Bars病毒(简称EB病毒),后三类都是DNA病毒。
          (3)物理因素
    电离辐射  电离辐射可以引起人体各部位发生癌变,但据估计在所有癌症的总病例数中只占2%~3%。居里夫人的去世,日本原子弹爆炸后引起白血病的发病率增高,都是著名的例子。辐射可引起染色体变异,DNA突变,或激活潜伏的致癌病毒。放射线引起的癌症有:白血病、乳腺癌、甲状腺肿瘤、肺癌、骨肿瘤、皮肤癌、多发性骨髓瘤、淋巴瘤等。
    紫外线  紫外线照射可引起细胞DNA断裂、交联和染色体畸变,紫外线还可抑制皮肤的免疫功能,使突变细胞容易逃脱机体的免疫监视,这些都有利于皮肤癌和基底细胞癌的发生。近年来由于环境恶化,大气层的臭氧减少,出现地球臭氧空洞,地表紫外线的辐照强度急剧增高,诱发人体皮肤癌的潜在危险性大为增加。据估计,大气臭氧减少1%,皮肤癌就要增加2%~6%,美国每年就会增加10 000~20 000名皮肤癌患者。
    8.癌症的治疗
    目前,常用的治疗方法仍然是手术切除。这就需要尽可能在早期发现癌组织,用外科手术完全清除。然而,这种方法对癌病灶已有多处转移的患者显然很难实施。遇到这种情形,必须采取“化学疗法”和“放射线疗法”辅助治疗。首先使用抗癌药物和放射线照射缩小转移的癌病灶,再对原发病灶的癌组织进行切除。
    放射线疗法是使用高能X射线或γ射线集中照射患病部位,杀死癌细胞。这里利用的是射线对细胞DNA的损伤作用。放射线疗法不适于病灶范围已经扩大的患者。
    化学疗法主要利用抗癌剂杀死癌细胞。常用的抗癌剂包括细胞分裂抑制剂、细胞增殖蛋白合成的抑制剂等。多种抗癌剂混合使用往往可以获得较好的疗效,并且副作用小。
    免疫疗法主要通过提高机体免疫能力,特别是通过增殖和活化T淋巴细胞,增强机体免疫系统抵抗癌组织的能力。
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