廿烷五烯酸单药和联合用药诱导肺癌细胞凋亡作用原理的研究
【摘要】目的：研究廿烷五烯酸在单药和联合用药时对肺癌细胞诱导凋亡作用的可能原理。 方法：应用酶标仪检测肺癌细胞的活性氧水平。结果：通过检测肺癌细胞内活性氧(reactive oxygen species， ROS)水平可知，相比卡铂组与对照组而言，EPA组和联合组可明显提高细胞内ROS水平。结论：单独使用廿烷五烯酸或用联合卡铂治疗均可使肺癌细胞内活性氧水平明显升高，从而使bcl-2表达减弱，可能是肺癌细胞凋亡现象增加的原理之一。
【关键词】廿烷五烯酸;卡铂;A-549细胞;ROS
[
The study on mechanism of induced apoptosis by eicosapentaenoic acid monotherapy and combination therapy
LI Xing1， AN Jing-hua2 (1. Yufa Town Central Hospital ， Daxing Beijing 102602， China; 2. YanBian University Hospital ， Yanji Jilin 133000， China)[
[Key words] Eicosapentaenoic acid; A-549; ROS
廿烷五烯酸(Eicosapentaenoic acid，EPA)属于ω-3多不饱和脂肪酸。PUFAs具有良好的抗癌特性。二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)是一类具有生物活性的大分子，它们的抗癌作用是多样性的。这些多不饱和脂肪酸具有较高的安全性，在体内外均可部分选择性地诱导肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤细胞生长。它们还通过增加不同细胞系对特定抗肿瘤药物的敏感性来提高化疗药物的疗效。这些ω-3多不饱和脂肪酸具有多种抗癌作用，但确切的机制尚不清楚。尽管许多研究已经探讨了DHA和EPA对实体瘤的作用及其机制，但对于这两种FAs在血液恶性肿瘤中的作用及其机制还没有达成共识。目前已有实验表明ω-3 多不飽和脂肪酸在肿瘤疾病的治疗中有作用[1-3]，但其抗肿瘤的具体原理尚处于研究中。本次实验旨在通过使用EPA单药和联合用药的不同情况下，研究其诱导肺癌细胞凋亡增加的可能原理。
1 材料与方法
1.1细胞系 人肺癌A-549细胞株(北京首都医科大学惠赠)常规培养于DMEM 培养液中(含10%新生小牛血清)，选对数生长期的细胞进行实验。
1.2主要试剂 EPA：购自美国SIGMA公司;卡铂：购于齐鲁制药有限公司;DMEM(Dulbecco’s Modified Eagle Medium) 培养基购于美国GIBCO，4℃冰箱保存备用;新生小牛血清(Newborn Calf Serum)：武汉三利生物技术有限公司，置于56℃恒温水浴箱30min灭活补体，-20℃冰箱保存; ROS试剂盒：购于碧云天生物公司。
1.3酶标仪检测细胞ROS水平 将A-549细胞制成1×105个/mL细胞悬液，置于六孔板中培养。设立对照组，EPA组(EPA 80μg/mL)，卡铂组(卡铂100μg/mL)，联合组(EPA 80μg/mL、卡铂 100μg/mL)，每种药物浓度设6个平行孔，继续培养48h。光密度值(OD值)使用酶标仪进行检测。实验重复三次，取平均值。OD值即可反映细胞内ROS水平。
1.4统计学分析 使用SPSS18.0进行数据分析。数据以均数±标准差(_x±s)表示，两组间比较采用t检验。P<0.05表示差异具有统计学意义。
2 结果
2.1酶标仪检测细胞ROS水平 通过实验结果可知，用药48h后，卡铂组与对照组细胞内ROS水平变化无显著性差异，而EPA组和联合组则明显提高细胞内ROS水平，详见表1。
3 讨论
PUFAs是一大类脂肪酸(FAs)的成员，在其结构中具有多个双键。众所周知，这些具有生物活性的大分子具有细胞正常功能所需的各种重要生理作用。这些FAs的许多作用是通过其更活跃的长链代谢物介导的，这些代谢物通过改变质膜组成、产生各种炎症介质和改变不同基因的表达而起作用。EPA和DHA是长链多不饱和脂肪酸(pufa)中的一种，已显示出多种健康益处。这些FAs通过调节包括血压、凝血、心律和心率在内的多种危险因素来降低心血管疾病的风险、抗炎和免疫调节作用，其次，这些FAs对多种代谢途径的调节也有一定的作用，使其在治疗炎症疾病、代谢紊乱(如2型糖尿病)和免疫损害条件中具有潜在的治疗利用价值。长期食用含EPA的食物可显著增加血浆、血小板和红细胞中EPA的含量，且EPA对恶性细胞都有选择性作用，对正常细胞的影响较小。EPA的抗肿瘤作用的机制之一是诱导脂质过氧化。其中，保护细胞免受脂质过氧化的主要细胞内机制是GP-x4酶，不同细胞系对EPA的敏感性可能反映了GP-x4在不同健康细胞和肿瘤细胞中的差异表达。这将影响保护细胞免受过氧化损伤的能力。
有关研究报告显示，体外EPA处理HL-60和K-562细胞后，G0/G1期细胞周期延长，G2/M期缩短，两种细胞株的坏死率分别为19.6%和4.4%;此外，EPA在HL-60细胞中诱导凋亡的程度更大，其主要通过下调凋亡的主要调节因子bcl-2信号分子的表达来介导，表明EPA(40、60和120μM)可诱导HL-60细胞凋亡，但K562细胞不受EPA对DNA断裂的影响。尽管不同的EPA敏感和抗EPA白血病细胞系表达不同水平的促凋亡和抗凋亡因子，如c-myc和Bcl-2，但这些因子表达的差异并不能解释其对不同细胞凋亡的不同影响。
此外，一项研究显示，EPA对两种淋巴瘤细胞株Raji和Ramos有诱导坏死和凋亡的作用。使用不同的抗氧化剂逆转EPA的坏死作用，但对其凋亡作用没有任何影响，表明氧化应激是EPA诱导坏死的一种手段。EPA诱导的Ramos细胞凋亡是通过EPA对凋亡内在途径的直接作用而不是干扰细胞周期的进展来介导的。三氮杂合酶C是一种酰基辅酶a合成酶(ACS)抑制剂，它的应用揭示了ACS在EPA诱导的细胞凋亡中的重要作用。使用不同的抗氧化剂逆转EPA的坏死作用，但对其凋亡作用没有任何影响，表明氧化应激是EPA诱导坏死的一种手段。EPA诱导的Ramos细胞凋亡是通过EPA对凋亡内在途径的直接作用而不是干扰细胞周期的进展来介导的。三氮杂合酶C是一种酰基辅酶a合成酶(ACS)抑制剂，它的应用揭示了ACS在 EPA诱导的细胞凋亡中的重要作用。实体瘤患者的I期和II期临床试验结果表明，omega-3 FAs是安全的，并且显示出有希望的结果，特别是在治疗后这些FAs的血浓度显著升高的患者中应用;需要注意的是，EPA改善癌性恶病质的推荐剂量为1.5-2g/天，该剂量的副作用很小，然而，增加剂量的益处尚不清楚。尽管多不饱和脂肪酸增加氧化应激和细胞内脂质过氧化物自由基的产生使其易受氧化损伤这一事实临床上有所争论，但多不饱和脂肪酸的消耗已被证明是临床安全的。
有研究显示，癌细胞内ROS水平升高，可形成高氧化应激状态，减少抗凋亡因子bcl-2的表达 [4]，从而增加癌细胞的凋亡现象。在本实验中使用活性氧检测试剂盒检测肺癌A-549细胞中ROS水平，可以发现联合组和EPA组与对照组或卡铂组相比较，联合组和EPA组能显著引起肺癌A-549细胞内ROS水平升高，且联合组升高更明显。因此推测，当EPA单药或联合卡铂时，肺癌细胞内产生大量活性氧，减少了抗凋亡因子bcl-2的表达，从而引起肺癌细胞凋亡，为EPA本身及增强卡铂抗癌作用的原理之一。
参考文献
[1] 楼健颖， 吳丹， 林汉庭， 等. ω-3多不饱和脂肪酸二十二碳六烯酸对胃癌细胞株AGS生长和增殖的影响[J]. 中华普通外科杂志， 2007， 22(8)： 613-615.
[2] 秦薇， 朱圣陶. 二十二碳六烯酸对人胰腺癌细胞增殖的抑制[J].中华临床营养杂志， 2009， 17(1)： 49-52.
[3] 李星， 安京华， 石俊， 等. ω-3多不饱和脂肪酸廿烷五烯酸单剂以及联合卡铂对人肺腺癌A-549细胞系增殖和凋亡的影响[J].中华临床营养杂志， 2012， 20(1)： 30-32.
[4] Mao Y， song G， Cai Q， et al. Hydrogen peroxide-induced apoptosis in human gastric carcinoma MGC803 cells[J]. Cell Biol Int， 2006， 30(4)： 332-327.
作者简介：李星，北京市大兴区榆垡镇中心卫生院。E-mail：lix0226@163. com
作者：李星 安京华
据美国脑肿瘤研究人员介绍说，他们新发现了一种导致正常细胞变成癌细胞的生物机制，这一研究结果既挑战目前的治疗策略，又有可能带来新的癌症治疗办法。
在《自然》周刊网站发表的研究报告中，研究人员称，异柠檬酸脱氢酶(IDH)基因突变导致DNA进入细胞核的方式发生变化，这又使其他基因之间发生异常的相互作用，进而启动一个促使肿瘤生长的过程。克利夫兰诊所的干细胞生物学和再生医学部负责人杰里米·里奇说：“这向我们证明了癌症的形成和发展有另一面。”
虽然这项研究着重于被称为神经胶质瘤的脑肿瘤，但研究人员表示，突变的IDH基因也存在于很多其他癌症中，包括白血病以及结肠癌和膀胱癌。研究报告的资深作者、哈佛大学布罗德研究所的布拉德利·伯恩斯坦说：“受其影响的可能远远不止脑肿瘤。”他强调，这一研究结果改变了关于基因组受到破坏会引起癌变的“基本科学观点”。
它还凸显了癌症的复杂性。这个过程似乎与激发癌变的所谓驱动因素突变毫无关联。这一研究结果或许有助于解释为什么用专门针对驱动因素突变的药物治疗肿瘤——即所谓精确医学的效果十分有限。尽管这种靶向治疗大多数时候往往能在初期使肿瘤大幅缩小，但患者最终都旧病复发。人类基因组由30亿个碱基对构成，连接起来长约两米，它们要进行打包以便适合装进每个小小的细胞。
伯恩斯坦说：“你或许认为，必须用力挤压才能把它塞进去。”但事实上，这是一个复杂的过程，会形成约1万个环孔。他把这些环孔比作系鞋带。
这些环孔使通常相距甚远的基因紧密靠拢。在正常的脑细胞中，这个折叠过程中会形成科学家所说的绝缘子，它们能防止一个环孔里的基因与另一个环孔里的基因产生相互作用。但在分析有和没有IDH基因突变的脑肿瘤标本时，伯恩斯坦和同事们发现了这种相互作用发生的很多例子。尤其是一个名为PDGRFA的基因和一个名为FIP1L1的基因的相互作用。
研究人员指出，IDH突变似乎破坏了绝缘子，致使这两个基因得以连接，而这大大促进了癌变。研究人员表示，这一研究结果可能说明治疗癌症需要采用新的办法。通常绝缘子的形成都涉及一个叫做DNA甲基化的过程。Vidaza是一种能够影响DNA甲基化过程的药物，当研究人员用其治疗神经胶质瘤时，“它让环孔恢复了正常的构造”。
〔摘要〕 目的 探讨菝葜皂苷元(sarsasapogenin， SAR)对人结直肠癌细胞HT-29增殖、凋亡和自噬的影响。方法 将HT-29细胞分为对照组(DMEM培养液)和SAR组(DMEM培养液+DMSO+10、20、30、40、50、60 mg/L SAR溶液);分别采用MTT法、流式细胞术、TUNEL染色及MDC染色检测细胞的增殖、凋亡及自噬的变化情况;用Western blot法检测细胞中Caspase-3、Caspase-9、Beclin-1及LC3B蛋白表达水平。结果 经SAR处理后，HT-29细胞的增殖能力明显降低(P<0.05)，凋亡和自噬水平明显增加(P<0.05);与对照组相比，SAR组细胞Caspase-3、Caspase-9、Beclin-1及LC3B蛋白表达水平显著上调(P<0.05)。结论 SAR能够抑制结直肠癌细胞增殖，诱导细胞凋亡和细胞自噬的发生，其机制可能与上调Caspase-3、Caspase-9、Beclin-1及LC3B蛋白表达水平有关。
〔关键词〕 菝葜皂苷元;结肠癌;大肠癌;细胞增殖;细胞凋亡;细胞自噬
〔
Effect of Sarsasapogenin on Apoptosis and Autophagy of Colorectal Cancer Lines HT-29
WU Yuantao1， ZOU Yixian1， ZHANG Chunhu2， WANG Lihuai1*
(1. The First Affiliated Hospital of Hunan University of Chines Medicine， Changsha， Hunan 410007， China;
2. Xiangya Hospital， Central South University， Changsha， Hunan 410008， China)
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〔
結直肠癌(colorectal cancer， CRC)是常见的消化道恶性肿瘤之一，居全球恶性肿瘤发病率的第三位[1]。我国CRC的发病率和死亡率呈逐年升高趋势[2]。最新的调查数据显示，CRC在我国恶性肿瘤发病率中位列第三[3]。菝葜，又名金刚藤，为百合科植物菝葜Smilax china L.的干燥根茎，其主要成分是皂苷，且是以菝葜皂苷元(sarsasapogenin， SAR)为主要苷元所衍生的皂苷。研究[4]表明，SAR具有抗衰老、抗炎、降血糖等作用。近年来研究[5]报道，SAR还可用于抗肿瘤，如肝癌、胃癌等。但是，关于SAR对CRC的作用及其机制的研究报道甚少。因此，本研究拟以CRC细胞株HT-29为研究对象，通过观察菝葜提取物对CRC细胞株HT-29凋亡和自噬的影响，探讨菝葜提取物对CRC的作用及其机制。
1 材料与方法
1.1 细胞株
人CRC细胞HT-29(批号：SCSP-5032)购于上海生物科学研究所，在含10%的胎牛血清的RPMI 1640培养液中培养，其内加入双抗，置于培养箱内常规培养。
1.2 试剂与仪器
SAR(海亿欣生物科技公司，批号：B20025);DMEM培养基(批号：12491015)、胎牛血清(批号：10099-141-FBS)均购自美国GIBCO公司;二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide， DMSO)(美国Sigma公司，批号：67-68-5);Caspase-3抗体(批号：9669)、Caspase-9抗体(批号：9504)、Beclin-1抗体(批号：3738)、LC3B抗体(批号：2775)均购自美国CST公司。
超净工作台(苏州净化公司，型号：SW-CJ-IFD);二氧化碳培养箱(美国Thermo公司，型号：Shellab 2306);流式细胞仪(美国Beckman-Coulter Inc公司，型号：Cytomics FC500);全自动酶标仪(深圳迈瑞公司，型号：MR-96A);实时定量 PCR 仪(美国 BioRad公司，型号：S1000);离心机(美国Thermo公司，型号：Medifuge);荧光显微镜(日本Olympus公司，型号：BX-51)。
1.3 细胞分组
将HT-29细胞以1×104个细胞/孔接种在96孔板培养24 h。分为对照组(DEME培养液)和SAR组(DMEM培养液+DMSO+10、20、30、40、50、60 mg/L SAR溶液)，各组培养24 h后进行后续实验。
1.4 MTT法检测细胞增殖能力
取状态良好、生长旺盛的HT-29细胞，用胰酶消化细胞;以1×105/孔细胞密度接种至96孔板，常规培养4 h后分别加入10、20、30、40、50、60 mg/L的SAR，对照组不加药;药物处理24、48、72 h后，开始MTT反应，酶标仪490 nm检测OD值。根据OD值绘制细胞生长曲线。
1.5 流式细胞术测定细胞凋亡
将50 mg/L SAR加入细胞培养瓶中，培养48 h后，胰酶消化细胞，当细胞间隙变大、细胞变圆时，终止消化，依次以预冷的D-Hanks液及1×binding buffer洗涤细胞。离心重悬成细胞悬液。添加10 μL
Annexin V-APC染色液，应用流式细胞仪检测不同组别细胞的凋亡率。
1.6 MDC染色检测细胞自噬
取对数生长期的HT-29细胞，胰酶消化细胞，重悬成细胞悬液。加入50 mg/L SAR培养，2 h后加入6-OHDA，共培养48 h，对照组不加药，常规培养。后按照MDC染色试剂盒操作说明进行染色，荧光显微镜下观察，计数并拍照。检测到的高亮点状荧光代表自噬泡。
1.7 Western blot檢测蛋白表达量
用胰酶消化并收集处于对数生长期的HT-29细胞，加入SDS裂解液提取细胞总蛋白，后采用考马斯亮蓝法进行蛋白定量。取30 μg蛋白经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰氨凝胶电泳分离蛋白，转膜至PVDF膜，封闭液室温封1 h;用TBST洗膜3次后，加入用TBST稀释的一抗(Caspase-3为1∶500;Caspase-9为1∶1 000;Beclin-1为1﹕1 000;LC3B为1∶1 000)，4 ℃过夜;用TBST洗膜3次，每次5 min;经TBST漂洗后加入相应的二抗(1∶1 000)，室温孵育2 h，TBST洗膜3次;加ECL显影剂，用自动凝胶成像分析仪检测，采用凝胶成像分析系统扫描分析。以β-actin为内参计算目的蛋白的表达水平。
1.8 统计学分析
采用SPSS 22.0统计软件对数据进行分析，所有数据用“x±s”表示。当数据符合正态分布时，组间比较采用one-way ANOVA分析。若方差齐，组间差异比较采用LSD法;若方差不齐，组间差异比较采用Tamhane法。以P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 SAR对HT-29细胞生长抑制的影响
SAR能够抑制HT-29细胞的增殖，且对细胞增殖的抑制作用呈时间和浓度依赖性。与0 mg/L相比，用50 mg/L SAR干预48 h后，细胞增殖明显受到抑制(P<0.05)。因此选取50 mg/L SAR进行后续实验。见图1。
2.2 SAR对HT-29细胞凋亡的影响
流式细胞术检测结果显示，SAR组细胞早期凋亡率为3.24%，高于对照组细胞早期凋亡率的0.41%(P<0.05);SAR组细胞晚期凋亡率为14.36%，高于对照组细胞晚期凋亡率的0.66%(P<0.05)。TUNEL染色结果显示，与对照组相比，SAR组TUNEL阳性细胞数明显增多(P<0.05)。见图2。
2.3 SAR对HT-29细胞凋亡相关蛋白的影响
与对照组相比，SAR组Caspase-3和Caspase-9蛋白表达上调(P<0.05)。见图3。
2.4 SAR对HT-29细胞自噬的影响
与对照组相比，SAR组可见到明显的自噬囊泡形成。见图4。
2.5 SAR对HT-29细胞自噬相关蛋白的影响
与对照组相比，SAR组细胞Beclin-1和LC3B蛋白表达增多(P<0.05)。见图5。
3 讨论
據世界卫生组织统计，CRC已成为全球第四大致命癌症[6]。根据中国国家癌症中心发布的《2018年国家癌症报告》显示，CRC在中国癌症发病率中排名第三[3]。因此，迫切需要寻找一种有效治疗CRC的临床药物[7]。SAR可通过多种途径发挥抗肿瘤作用，且由于其较高的安全性，使SAR的抗CRC癌活性已成为国内外研究的热点之一[5]。
凋亡是细胞为清除体内异常或受损细胞自发启动的程序性保护机制，在细胞发育和代谢中起着至关重要的作用[8-9]。临床上通过外部干预诱导肿瘤细胞凋亡成为治疗肿瘤的重要途径。有学者探讨了SAR对肝癌细胞HepG2凋亡的影响，发现SAR能够诱导HepG2凋亡[9-10]。廖子君等[10-12]研究发现，SAR能够诱导胃癌细胞BGC-823凋亡，而不会影响健康细胞的生长，同时能够上调Bax蛋白、下调Bcl-2蛋白的表达水平。在本研究中，流式细胞术结果发现，与对照组相比，SAR组HT-29细胞凋亡率显著增加(P<0.05)。TUNEL染色结果同样提示SAR可以诱导人CRC HT-29细胞凋亡(P<0.05)。进一步对细胞凋亡相关蛋白进行测定发现，SAR干预可上调HT-29细胞中凋亡相关蛋白Caspase-3和Caspase-9的表达(P<0.05)。凌博凡等[13]研究发现，SAR干预人结肠癌LoVo细胞48 h后能够诱导该细胞凋亡，该效应发生的同时线粒体膜电位会出现下调改变，提示诱导凋亡的机制可能与线粒体通路的调控有关。
自噬是真核生物体细胞内重要的自我降解和再循环机制。生理状态下，自噬通过清除自身有害物质(老化及死亡的蛋白质和细胞器)而维持细胞内稳态，对机体细胞发挥着保护作用[14-15]。当自噬发生异常时，细胞内原有的稳态会被打破，而促进肿瘤发生与发展[16-17]。Beclin-1基因是自噬的特异性相关基因，由其编码的Beclin-1蛋白被认为是肿瘤抑制蛋白，能够调节自噬过程，其机制可能是与ClassⅢPI3K相结合参与自噬泡的形成[18]。LC3B作为细胞自噬的特异性蛋白，其含量与自噬小体数量呈正相关，因而被广泛运用于自噬研究[19-20]。本研究运用MDC染色法研究SAR对细胞自噬的影响，结果显示，与对照组相比，SAR组可见到明显的自噬囊泡，且经SAR处理的HT-29细胞中，自噬相关蛋白Beclin-1和LC3B显著增多(P<0.05)，提示SAR可激活HT-29细胞的自噬。
综上所述，SAR可能通过调控Caspase-3、Caspase-9、Beclin-1及LC3B蛋白的表达水平发挥抑制HT-29细胞增殖，诱导细胞凋亡和自噬的作用。但是其具体深层机制需后续实验进一步进行研究。本研究为菝葜皂苷的进一步开发和为CRC的临床治疗提供了有力的实验证据。
参考文献
[1] SIEGEL R L， MILLER K D， JEMAL A. Cancer statistics， 2020[J]. CA： A Cancer Journal for Clinicians， 2020， 70(1)： 7-30.
[2] 曹 文，周小青.湿热-痰结-瘀毒型小鼠肠癌模型的建立[J].湖南中医药大学学报，2020，40(1)：38-41.
[3] BRAY F， FERLAY J， SOERJOMATARAM I， et al. Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mort?鄄
ality worldwide for 36 cancers in 185 countries[J]. CA： A Cancer Journal for Clinicians， 2018， 68(6)： 394-424.
[4] 王江威，苏晓琳，郑秀茜，等.中药菝葜的化学成分及药理作用研究进展[J].化学工程师，2020，34(2)：50-53.
[5] 宋 宇，梁长青，何忠梅，等.薯蓣皂苷元体外抗肿瘤作用的研究[J]. 中国肿瘤，2004，13(10)：41-43.
[6] CHENG L， ENG C， NIEMAN L Z， et al. Trends in colorectal cancer incidence by anatomic site and disease stage in the United States from 1976 to 2005[J]. American Journal of Clinical Oncology， 2011， 34(6)： 573-580.
[7] DEKKER E， TANIS P J， VLEUGELS J L A， et al. Colorectal cancer[J]. The Lancet， 2019， 394(10207)： 1467-1480.
[8] FERNALD K， KUROKAWA M. Evading apoptosis in cancer[J]. Trends in Cell Biology， 2013， 23(12)： 620-633.
[9] XU X B， LAI Y Y， HUA Z C. Apoptosis and apoptotic body： Disease message and therapeutic target potentials[J]. Bioscience Reports， 2019， 39(1)： BSR20180992.
[10] BAO W N， PAN H F， LU M， et al. The apoptotic effect of sarsasapogenin from Anemarrhena asphodeloides on HepG2 human
hepatoma cells[J]. Cell Biology International， 2007， 31(9)： 887-892.
[11] 倪 源.菝葜皂苷元致肝癌HepG2细胞凋亡作用机理的研究[D]. 杭州：浙江大学，2008.
[12] 廖子君，郑 琪，赵 征，等.菝葜皂苷对胃癌BGC-823细胞Bcl-2、Bax凋亡蛋白表达影响的实验研究[J].中国医药指南，2018，16(18)：1-2.
[13] 凌博凡，邹 玺，吴 坚，等.菝葜皂苷元对人结肠癌细胞LoVo凋亡的影响[J].南京中医药大学学报，2012，28(3)：256-258.
[14] NODA N N， INAGAKI F. Mechanisms of autophagy[J]. Annual Review of Biophysics， 2015， 44： 101-122.
[15] RAVANAN P， SRIKUMAR I F， TALWAR P. Autophagy： The spotlight for cellular stress responses[J]. Life Sciences， 2017， 188： 53-67.
[16] ONORATI A V， DYCZYNSKI M， OJHA R， et al. Targeting autophagy in cancer[J]. Cancer， 2018， 124(16)： 3307-3318.
[17] MARINKOVI M， PRUNG M， BULJUBA I M， et al. Autophagy
modulation in cancer： Current knowledge on action and therapy[J]. Oxidative Medicine and Cellular Longevity， 2018， 2018： 8023821.
[18] DU H L， CHE J M， SHI M M， et al. Beclin 1 expression is associated with the occurrence and development of esophageal squamous cell carcinoma[J]. Oncology Letters， 2017， 14(6)： 6823-6828.
[19] GIATROMANOLAKI A， KOUKOURAKIS M I， GEORGIOU I， et al. LC3A， LC3B and beclin-1 expression in gastric cancer[J]. Anticancer Research， 2018， 38(12)： 6827-6833.
[20] CERULLI R A， SHEHAJ L， BROWN H， et al. Stapled peptide inhibitors of autophagy adapter LC3B[J]. ChemBioChem， 2020， 21(19)： 2777-2785.
(本文編辑 匡静之 周 旦)
作者：吴源陶，邹译娴，张春虎，王理槐
《细胞的分化、衰老、凋亡和癌变》教学反思
古镇高级中学 陈逸霞
一、教学反思
(一)课前反思
在教学前，我根据考纲的要求，通过查阅近几年各地的高考卷，对考点进行了分析。发现考查内容集中在：细胞的分化和全能性与植物组织培养、动物克隆的关系;细胞衰老、凋亡对生物体发育的意义;细胞癌变与人体健康。考查形式主要是选择题，细胞癌变的内容有时会出现在非选择题中。因此对本内容的复习，重点强调学生对基础知识的识记、理解和巩固。在这样的思路指导下，我在课前要求学生认真看书，在书上对重点、难点的地方做好标记。然后闭卷完成《名师经典》里面的基础知识梳理，从中发现还没理解或记住的知识点。通过这样的课前预习方式，使学生对即将要复习的内容有个清楚的认识。
(二)课中反思
在教学过程中，我先采用问题串和举例的方式，引导学生将基础知识的内容串联起来。因为课前学生已经进行了预习，因此整个过程非常的流畅，说明学生对基础知识的识记效果还是不错的。然后指出学生易混的知识点，这时主要通过表格对比的方式进行教学。学生根据教师提供的表格内容，自主思考、合作讨论，完成表格。这样充分的体现了学生的自主学习和合作学习，使学生能对知识记忆、理解的更深刻。对于学生难以理解的知识点，我主要采用为学生提供相应的资料和信息，引导学生对资料和信息进行整理、分析、得出结论。这样培养了学生分析信息和用文字表达的能力。复习完相应的内容后，通过例题和一道练习题来看学生对知识的掌握情况。最后要求学生将所学内容构建简单的知识网络，形成知识的衔接。
(三)课后反思
这两节课采用学生自主构建概念和合作探究的方式，学生之间的互动学习得到充分的发展，学生的主体地位得到充分体现。我深深地感觉到，我们教师在实施新课程的过程中，不但要接受新理念，还要在实践中进一步认识新理念，在实践中感受新理念的魅力。探究不一定都是以实验的形式来进行，事实上，在平时教学中，问题引导式的探究可能是最常用的，而且也是可行性较高，效率较高的一种形式，这两节课主要是使学生的思维积极参与思考和探究。
1、用身边的事例创设情景，激发学生学习的兴趣。如结合自己积累的知识及资料呈现的内容，用自己的语言分析细胞衰老的特征、癌细胞的发病原因、预防方式等问题
2、上课时教师应勇于“让位”于学生，激起学习的信心。如引导学生分析 1 细胞分化的特点;分析细胞分化实质时让学生提出问题，继而讨论得出结论等。为他们的自我展示和认可提供了安全、愉悦的空间。
3、充分利用教学资源，寓德育教育于学科教育之中，让学生感受到生命科学的新进展，提高学生的思想觉悟。
二、教学建议
1、适用教育对象及条件：本模块内容来自人民教育出版社高中生物必修1《分子与细胞》中第六章第
二、
三、四节的内容。用了两个课时来完成。适用于高二教师作为复习课使用。在实施过程中，需要借助多媒体辅助教学。因此适合于具备多媒体设施、学生基础普遍较好的学校和教师使用。
2、使用本教学设计时的建议：
本节教学设计主要是在高二理科班进行教学，如果学生的生物基础相对来说来比较好，而且有较好的理解能力和自主学习能力，那基础知识复习的内容可以再简化，知识网络的构建要求详细一些，并将重点放在重难点的分析和相应习题的操练上。如果学生的生物基础相对来说一般或不太好，而且自学能力比较差，那可以按可教学设计进行，引导学生将知识点串联起来，知识网络的构建需要容易一些，帮助学生形成有效的记忆。
三、科组评价意见
本节课的教学设计整体上较完整，创新之处在于强调学生在学习过程中的主体性，重视学生主动建构知识的过程。注意对学生学习兴趣的激发，让学生学习探索、解决问题的方法，使学生能灵活运用和重视有关的信息，尤其是将生活经验与知识紧密联系起来，通过经验来理解知识，又应用知识去解决生活中的事例。在教学中把想要传授的教学内容变成学生自己的知识建构对象。复习的方式多样化，充分利用信息技术与学科的整合促进教学手段的最优化和教学效率的最大化，使教学目标落到实处。
从实际的教学效果来看，本课设计比较好地落实了既定的三维目标，学生思维活跃，发散性较好，教师又能用适当的启发和疑问引领学习活动沿着一定的主线进行。整节课动静适宜，既有活跃的发言、讨论，又有安静的思考、练习和知识的构建。较好地实现了生生之间和师生之间的对话和交流，体现了学生主体性。
同细胞代谢一样，细胞的增殖、分化、衰老和凋亡，也是细胞生命活动的具体表现， 本节课的授课形式以学生自主学习和资料分析为主，教师主要起引导和提示作用。安排学生在课前以小组合作学习的形式，利用多种媒体进行搜集，然后将资料加以整理和归类，以便上课时使用。
细胞分化是多细胞生物体发育的基础和核心，细胞分化的概念，内涵较深刻，也是学生较难理解的。通过设疑帮助学生理解彼此相似的细胞，最初由一个受精卵经过分裂和分化，发育为形态、结构和功能上不相同的细胞，这一变化过程即为细胞分化。细胞分化是多细胞生物体个体发育的基础，已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，即具有全能性。课程标准对此要求达到的层次为理解水平。为了帮助学生更好地理解，教师可以适当补充实例，也可以对教材做些处理，
细胞分化是必修一各知识的全面总结和升华，本节内容非常抽象，学生学习难度较大。本节采用了学生自主探究并结合讲解的教学方法，教学过程中遵循由简到难的渐进式认知律。 本节的核心概念是细胞分化，学生最难理解的是细胞分化的实质，因为学生缺乏基因表达的知识作铺垫，注意用通俗和简单的事例加以理解。细胞具有全能性的原因学生理解起来也较吃力，一定要注意借助细胞分化的知识进行联系和梳理 1.2 具体内容标准的教育意义
对照“标准”中的学习目标分类说明表可知，细胞的增殖、分化、衰老和凋亡的具体内容标准涉及8项具体要求，知识性目标有5项，其中的3项是了解层次，2项是理解层次，其他3项属于情感性目标的经历水平。在“分子与细胞”模块的所有学习单元中，只有“细胞的增殖”和“细胞的分化、衰老和凋亡”的具体内容标准中明确地提出了情感性目标要求，这是因为这部分知识与人体健康、疾病以及社会老龄化问题有关。珍爱生命、关注健康、尊重和爱护老人是现代公民的基本素养，因此，这部分知识对培养学生情感和提高社会公德有着深刻的教育意义。
我们知道，细胞代谢是生命实现自我更新的生理基础，细胞的增殖、分化、衰老和凋亡等生命活动与其代谢水平密切联系。细胞的增殖、分化、衰老和凋亡也必然有其遗传的基础。因此，正确地认识细胞的增殖、分化、衰老和凋亡之间的内在联系，以及与其代谢和遗传的关系，有助于学生形成生命是运动、辩证和发展的观点，学会学习问题的方法和提高解决问题的能力。
从“细胞的分化、衰老和凋亡”单元的具体内容标准中看出，该单元知识的核心概念应该包括：细胞分化、细胞全能性、细胞衰老和细胞凋亡、细胞癌变等。其认知目标是：列举细胞分化的典型实例，概述细胞分化的定义，说明在个体发育过程中细胞分化的重要意义;以植物组织培养或动物克隆为例说明分化的细胞保持其全能性，表述细胞全能性的定义，分析细胞全能性的原因;描述细胞衰老的特征，说出细胞凋亡的原因，举例说出细胞的衰老和凋亡是一种正常的生命活动;描述癌细胞的主要特征，列举致癌因子的类型、说出细胞发生癌变的原
3.2 细胞分化、衰老和凋亡的教学
前面提到，细胞增殖、分化、衰老和凋亡是细胞的正常生命活动，这些生命活动是细胞的行为表现，而不能误认为是细胞发育的4个阶段。这是因为细胞凋亡不是衰老细胞的死亡，细胞凋亡与细胞增殖都是维持生物体内细胞动态平衡的基本行为。因此，本单元教学的开始，可以蛙的个体发育为实例，概述细胞增殖、分化、衰老和凋亡之间的复杂关系，如下：
本单元知识包含一系列概念，是教会学生学习概念的良好素材。高中生物的概念学习方法主要是：分析典型的正确例证，揭示一类事物的共同本质特征，进而以下定义的形式加以表述并赋予名称，最后确认概念应用的范围。因此，在细胞分化的教学中，首先借助图片、录像等媒体展示未分化的干细胞、分化的肌肉细胞、神经细胞、红细胞和胰岛分泌细胞(也可以植物细胞为例)，引导学生认识到分化细胞与未分化细胞在形态、结构和功能上发生的差异，从而理解细胞分化的概念，进而列举受精卵与人体组织的发生、植物茎的形成层与木质部和韧皮部的形成等实例，使学生明确细胞分裂不仅发生在胚胎发育阶段，而且贯穿于生命个体的终生，以补充衰老和死亡的细胞。然后，以红细胞和胰岛细胞为例，阐明红细胞具有其他细胞没有的血红蛋白，胰岛细胞可分泌胰岛素，这表明分化细胞具有某种特殊的功能，这种特殊功能可以通过蛋白质表现出来，而蛋白质是基因表达的产物。由此，引导学生推理得出“细胞分化是基因在特定条件下选择性表达的结果”这一结论。 细胞全能性的原意指受精卵的分化潜能。上课前一周，要布置学生搜集有关干细胞研究进展和应用的资料。教学时，先以植物组织培养或以动物克隆为实例，说明分化的细胞仍然保持其全能性;进而用动物细胞的核移植技术进一步说明细胞核的全能性。这些实例使学生认识到分化细胞的细胞核中含有本物种的全部核基因，因此，分化细胞与受精卵一样，具有分化出各种细胞和组织，形成一个完整个体的潜能。这样，细胞全能性的定义应运而生。在此基础上，可结合图解介绍造血干细胞的培养和分化，组织学生交流有关干细胞研究进展和应用的资料，讨论研究干细胞与人类健康的关系。
细胞衰老又叫细胞老化，是指在正常情况下，随着年龄增长内稳态下降，机体组织细胞发生退行性变化并趋向死亡的不可逆现象。由于细胞衰老与个体衰老具有同步性，所以，教学时先启发学生从宏观上描述呈现衰老体态的老年人的面部特征，如老年斑、皮肤干燥和皱纹等;然后，让学生阅读课文，从微观角度初步认识衰老细胞的结构和功能的特征(如下表)：
细胞凋亡是细胞发育过程中由基因引发的自动结束生命的生理过程。教学时，通过列举人体神经系统形成过程中的细胞凋亡的现象，以及健康成人的骨髓和肠黏膜上皮细胞凋亡的现象，使学生明确在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余或完成使命的分化细胞，保证胚胎发育正常;在成体发育阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的组织细胞，保证机体健康。因此，不能将细胞凋亡与细胞衰老而死亡混为一谈。最后，组织学生讨论如何延缓细胞衰老，关注老年人的健康问题。 3.3 细胞癌变的教学
细胞癌变的教学可以放在细胞分化部分，也可以与细胞的衰老和凋亡放在一起。学生对细胞癌变知之甚少，上课前布置他们搜集恶性肿瘤及防治方面的资料。教学可采用讨论式，让学生围绕以下问题展开讨论：什么是癌?癌细胞的主要特征是什么?细胞发生癌变的根源是什么?诱发原癌基因发生突变的因素是什么?怎样防治恶性肿瘤等等。针对上述问题开展的讨论活动，不仅有利于激发学生的兴趣和调动他们的学习主动性，而且还可以考查学生的学习能力、处理信息的能力、分析和解决问题的能力，以及他们的情感态度与价值观。
上述对“细胞的增殖、分化、衰老和凋亡”的教学构思是粗糙和肤浅的，但愿能够起到抛砖引玉的作用，深入学习和领会高中生物课程标准的精神，推动高中生物教学改革和提高生物教学质量
学得好，奉献智慧;学得不好，抓住机会
说服自己+说服别人=正确答案
细胞分化、衰老、凋亡和癌变复习课教学设计
昆明市钟英中学
齐梅
一、教材分析：
《细胞的分化、衰老、凋亡和癌变》是人教版新课标教材必修1第六章第
2、
3、4节的内容。它们与第1节《细胞的增殖》共同构成了细胞的生命历程。这部分内容基础知识点较多，背记的内容较多，相对好理解。
二、学情分析
学生在高一时就已经学习了这些内容。对于这些知识点已经有了一定的基础和记忆。因此教师要在学生原有知识、经验基础上对知识进行基础梳理和对考点进行分析，多让学生动脑思考和讨论，做到真正掌握。
三、教学目标：
1、理解细胞分化的实质
2、掌握细胞全能性
3、理解细胞衰老、凋亡的意义及与人体健康的关系
4、掌握癌症发病的原因及防治措施
四、教学重点：
1、细胞分化的概念和意义
2、细胞全能性、细胞凋亡的概念
3、个体衰老与细胞衰老的关系
4、细胞衰老的特征
5、癌细胞的主要特征
五、教学难点
1、细胞全能性的概念及实例
2、细胞凋亡的含义和细胞坏死的区别
3、原癌基因与抑癌基因的区别
六、教学过程
一、导入：
展示细胞生命历程的图片，展示考纲要求和高考命题情况 1.细胞的分化(Ⅱ)
2.细胞的全能性(Ⅱ)
3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ) 4.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ) 通过一道题检测学生对这部分内容掌握的程度合理调整教学过程 如图所示是与细胞增殖和分化有关的图解，据图回答下列问题：
你懂，但你不奉献，说明你自私：你不懂，但你不参与，说明你自卑
1 学得好，奉献智慧;学得不好，抓住机会
说服自己+说服别人=正确答案
(1)图中A表示的是______________过程，B表示的是______________过程。
(2)图中e能合成血红蛋白，则b、c、d都________(填“能”或“不能”)合成，其主要原因是__________________________________。
(3)若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，说明d具有________性。 (4)图中的a、b、c、d、e这五个细胞相比，哪一个细胞的全能性最大?________。
(5)若b 细胞已经衰老，则细胞内的________积累会导致“老年斑”的出现;若c细胞代表人类个体发育中尾部的细胞，则发育到一定阶段该细胞会发生凋亡的原因是________________________;d细胞若是异常分化产生的癌细胞，则癌变的根本原因是________________________。
(6)b、c、d、e细胞不同的根本原因是________(物质)不同，直接原因是________(物质)不同。
二、突破考点
考点突破一：细胞分化
先核对本部分内容的知识清单，一个问题引出细胞分化的实质 思考一：一头猪身上的猪肉和猪肝形态和味道不同的根本原因是?
通过细胞分化的实质引出斯图尔德的实验简单介绍细胞的全能性不做过多扩展，在选修的复习中再做扩展。 细胞的全能性：
1.判断下列有关细胞分化的叙述
(1)(2013·天津卷T3B改编)细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。( √ ) (2)(2013·山东卷)完成分化的肌肉细胞通过有丝分裂增加细胞数量形成肌纤维( ×
) (3)骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达产物不同。( ×) 2.(2014新课标II卷.2.)同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是(
B )
A.二者所处的细胞周期不同
B.二者合成的特定蛋白不同 C.二者所含有的基因组不同
D.二者核DNA的复制方式不同 3.(2013·海南单科)关于细胞分化的叙述，错误的是( C ) A.白细胞和红细胞都是由造血干细胞分化来的 B.基因突变可使已分化的正常细胞变成癌细胞 C.同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同 D.同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强
4.(2015·海南卷.6)关于人体造血干细胞的叙述，错误的是( B )
A.造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异
B.造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是可逆的
你懂，但你不奉献，说明你自私：你不懂，但你不参与，说明你自卑
2 学得好，奉献智慧;学得不好，抓住机会
说服自己+说服别人=正确答案
C.健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中D.造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同 考点突破二：细胞衰老
先核对本部分的知识清单，让学生辨析细胞衰老和个体衰老的关系，通过本道题展示细胞衰老的特点考查学生掌握情况。
下列关于细胞衰老的叙述，不正确的是( D ) A.衰老的细胞内水分减少，结果使细胞萎缩，新陈代谢速率减慢 B.衰老的细胞，细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低 C.细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，从而影响新陈代谢 D.衰老细胞的呼吸速率加快，细胞核体积变小，染色质固缩
考点突破三：细胞凋亡与坏死的关系
先核对本部分的清单，第一道题展示出凋亡和坏死的关系，第二道题强调被病原体感染的细胞的清除和效应T细胞裂解靶细胞的过程都为细胞凋亡。 1.关于细胞凋亡与细胞坏死，下列说法正确的是( A ) A.细胞凋亡是由细胞内的遗传物质控制的
B.细胞坏死是细胞凋亡的同义词
C.细胞坏死受到严格的由遗传机制决定的程序性调控
D.细胞的自然更新，被病原体感染的细胞的清除不是通过细胞凋亡完成的 2.(2015·海南卷.5改编)关于细胞凋亡的叙述，错误的是(
C )
A.效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡
B.细胞凋亡也称为细胞编程性死亡 C.细胞凋亡不出现在胚胎发育过程中
D.被病原体感染的细胞可通过细胞凋亡清除 考点突破四：细胞的癌变
先核对本部分的知识清单让学生注意原癌基因和抑癌基因作用的区别，并与细胞衰老的特点进行比较 用一个讨论对癌变的实质进行理解，并教育学生养成良好的生活习惯。 讨论：什么样的人容易得癌症呢?为什么会得癌症? 通过本题对致癌因子的作用过程不同简单介绍
1.(2012·全国新课标)下列关于细胞癌变的叙述，错误的是(
D )
A.癌细胞在适宜条件时刻无限增殖
B.癌变前后，细胞的形态和结构有明显差别 C.病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D.原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖
各考点的这些题主要由学生来进行讲解，教学生做题勾画关键点，如果叙述错误标出错误原因。让学生动起来。
拓展训练主要运用的是高考题，在时间充裕的条件下让学生以抢答的形式完成，如果时间不足留在课下完成。拓展练习
1.(2015·江苏卷.2)下列关于人体细胞增殖、分化、衰老、凋亡和癌变的叙述,正确的是(
B )
你懂，但你不奉献，说明你自私：你不懂，但你不参与，说明你自卑
3 学得好，奉献智慧;学得不好，抓住机会
说服自己+说服别人=正确答案
A.细胞的分化程度越高,全能性越强
B.癌细胞具有细胞增殖失控的特点
C.正常细胞的衰老凋亡必将使个体衰老死亡
D.幼年个体生长需细胞增殖,成年后不需细胞增殖 2.(2015·山东卷.2)关于细胞生命历程的叙述，正确的是(
A
)
A.胚胎细胞中存在与细胞凋亡有关的基因
B.原癌基因与抑癌基因在正常细胞中不表达 C.真核细胞不存在无丝分裂这一细胞增殖方式
D.细胞分化过程中蛋白质种类和数量未发生改变 3.(2013年江苏单科)关于细胞的分化、衰老、凋亡与癌变，下面选项中表述正确的是( D ) A.细胞的高度分化改变了物种的遗传信息
B.细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动
C.原癌基因或抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传 D.良好心态有利于神经、内分泌系统发挥正常的调节功能，从而延缓衰老
4.(2014·山东卷)神经系统正常发育过程中神经细胞数量的调节机制如图所示。下列说法正确的是(
A.细胞程序性死亡不利于神经系统正常发育
B.生存因子影响了神经细胞的基因表达 C.神经细胞与靶细胞间通过电信号传递信息
D.死亡细胞被吞噬细胞清除属于细胞免疫 5.( 2015·课标II卷.5)下列与病原体有关的叙述，正确的是( D ) A.抗体可以进入细胞消灭寄生在其中的结核杆菌
B.抗体抵抗病毒的机制与溶菌酶杀灭细菌的机制相同 C.Rous肉瘤病毒不是致癌因子，与人的细胞癌变无关
D.人体感染HIV后的症状与体内该病毒浓度和T细胞数量有关 对本节课进行小结
七、板书设计(略)
你懂，但你不奉献，说明你自私：你不懂，但你不参与，说明你自卑
B )
第2讲 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
一、 单项选择题
1. (2017·常州模拟)下列有关细胞生命历程的说法,不正确的是 ( ) A. 细胞增殖包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程
B. 细胞的自然更新和被病原体感染细胞的清除都涉及细胞凋亡过程 C. 细胞癌变的根本原因是正常基因突变成原癌基因和抑癌基因
D. 细胞分化和衰老的共同表现是都有细胞形态、结构和功能上的变化 2. (2016·南通一模)下列有关衰老细胞特征的叙述,错误的是 ( ) A. 膜通透性改变,物质运输功能下降 B. 酶活性降低,呼吸减弱,代谢减慢 C. 染色质收缩,遗传信息表达受影响 D. 细胞体积增大,水分增加,色素积累
3. (2016·镇江一模)如右图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图,图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞,a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是 ( ) ① a过程是有丝分裂,b过程是细胞分化 ② 乙和丙的染色体组成不同 ③ 丁与戊因遗传物质不同而发生分化 ④ 甲、乙、戊中的蛋白质不完全相同
A. ②③④ B. ①② C. ①④ D. ③④
4. (2016·天津卷)在培养人食管癌细胞的实验中,加入青蒿琥酯(Art),随着其浓度升高,凋亡蛋白Q表达量增多,癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是 ( ) A. 为初步了解Art对癌细胞的影响,可用显微镜观察癌细胞的形态变化
B. 在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art,可确定Art能否进入细胞 C. 为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响,须设置不含Art的对照实验
D. 用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡
5. (2016·南师附中等四校联考)下列有关人体细胞生命历程的叙述,正确的是 ( ) A. 细胞分化形成不同功能的细胞,这些细胞没有相同的蛋白质 B. 衰老的细胞内多种酶活性降低,没有基因的表达
C. 癌细胞不能进行正常的分化,机体清除癌细胞与细胞凋亡有关 D. 细胞的分裂、分化、衰老和坏死对生物体均有积极的意义
6. (2016·南通、扬州、泰州、淮安二模)下列关于细胞分化、衰老、凋亡、癌变的叙述,正确的是 ( ) A. 细胞分化过程中DNA不变,rRNA和tRNA发生改变
B. 细胞衰老过程中细胞核体积增大,细胞相对表面积减小 C. 细胞凋亡过程中基因不能表达,代谢活动停止 D. 细胞癌变过程中基因发生突变,细胞周期缩短 7. (2016·苏州一模)存在于高等生物细胞中的nuc-1基因又被称为细胞凋亡基因,其编码的蛋白质能使DNA水解。下列有关叙述错误的是 ( ) A. 蝌蚪尾部的自溶现象是nuc-1基因表达的具体表现 B. 哺乳动物的胚胎形成过程中nuc-1基因不表达
C. 如果细胞发生癌变,nuc-1基因的正常表达可能会受阻
D. 靶细胞在效应T细胞的作用下凋亡,与nuc-1基因的表达有关
8. (2016·南京六校联考)P53是迄今为止细胞中最为重要的肿瘤抑制因子之一,它在细胞生长发育中的周期调控、DNA修复以及细胞凋亡等重要细胞过程中都发挥着关键作用。P53蛋白可判断DNA损伤的程度,如果损伤较小,该蛋白就促使细胞自我修复(过程如下图所示);若DNA损伤较大,该蛋白则诱导细胞凋亡。下列有关叙述错误的是( ) 1
A. 抑制P53蛋白基因的表达,细胞将不能分裂 B. P53蛋白可导致细胞内的基因选择性表达 C. P53蛋白可使DNA受损的细胞分裂间期延长 D. 若P53蛋白基因突变,则可能导致细胞无限增殖
9. (2016·南京、盐城、连云港二模)下图为细胞生命历程的概念图。下列有关叙述错误的是 ( )
A. 过程①中,细胞体积变小从而提高物质运输效率 B. 过程②中,细胞膜表面的糖蛋白等物质会减少 C. 过程③中,细胞的形态、结构和功能均发生改变 D. 高度分化的细胞衰老、凋亡必将使个体衰老、死亡
10. (2016·南京六校联考)下图甲为人体某细胞生命历程示意图,①~⑥为各个时期的细胞,a~c表示相应的生理过程;图乙表示该细胞癌变过程中部分染色体上基因的变化。相关叙述正确的是 ( )
A. 与②相比,①的表面积与体积之比较大,与外界环境进行物质交换的能力较强 B. ⑤和⑥基因相同,而细胞的mRNA完全不同
C. 癌变的发生是多个基因突变累积的结果,与癌变有关的基因互为等位基因 D. 癌变的过程是细胞结构和功能发生定向改变的过程
二、 多项选择题
11. (2017·南通模拟)下列有关细胞分化、衰老和凋亡的叙述,正确的是 ( ) A. 细胞普遍衰老会导致个体衰老 B. 细胞分化是基因选择性表达的结果
C. 细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡
D. 衰老细胞内染色质固缩会影响DNA 的复制和转录
12. (2016·淮阴中学等五校联考)下列有关细胞生命历程的叙述,错误的是 ( ) A. 细胞分化过程中易发生遗传物质的改变 B. 细胞一旦接触致癌因子,就会发生癌变
C. 因细菌感染引发炎症而导致的细胞死亡属于细胞坏死 D. 衰老细胞内,色素明显减少
13. (2016·扬州中学)下列有关细胞癌变的叙述,正确的是 ( ) A. 细胞癌变是原癌基因和抑癌基因的单一突变的结果
B. 致癌病毒能够将其携带的癌基因整合到人的基因组中从而诱发细胞癌变 C. 癌细胞的浸润性和扩散性是由于细胞膜上的糖蛋白增加所致 D. 癌细胞中特定的mRNA或蛋白质可用于肿瘤的研究和诊断
三、 非选择题
14. 宫颈癌是目前严重危害女性健康的三大恶性肿瘤之一,为探讨维生素C对人宫颈癌Caski细胞增殖、诱导细胞凋亡的作用机制,科研工作者以人宫颈癌Caski细胞为研究对象,
-1选用一定浓度的维生素C和20 mg·L的抗肿瘤药物顺铂(DDP)处理Caski细胞,并分别于24 h、48 h后统计细胞数目,计算细胞存活率,结果如下图所示,请回答问题:
(1) 实验结果表明 范围的维生素C对Caski细胞的增殖具有抑制作用,其中浓度为 的维生素C的作用与DDP作用相似。
(2) 进一步研究表明,较高浓度的维生素C能改变细胞周期,使G1(DNA合成前期)、G2(DNA合成后期)和M(分裂期)期细胞明显减少,而使S(DNA合成期)期细胞显著增多,可推测维生素C能通过抑制Caski细胞中 过程,使细胞周期阻滞。
(3) Caski细胞内存在促进细胞凋亡的基因Bax和抑制细胞凋亡的基因Bcl-2。研究发现,适宜浓度的维生素C能 Bax基因的表达量, Bcl-2基因的表达量,从而能诱导细胞凋亡。
15. (2017·南通模拟)雾霾环境中的致癌因子可能通过改变正常细胞中遗传物质的结构或功能使其变为癌细胞。年老体衰的人细胞发生癌变后,癌细胞特别容易冲破细胞识别作用,逃避机体的免疫监视。请根据上述材料完成下列问题: (1) 老人易患癌症原因可能是 能力降低,导致机体无法识别并杀死癌变细胞。 (2) 癌细胞的特点之一是在适宜的条件下,能够无限增殖。从该特点看,致癌因子改变的基因是 。癌细胞的特点之二是具有转移性,原因是 。
(3) 蜂毒素是工蜂毒腺分泌的多肽,研究发现,蜂毒素对多种癌细胞具有强烈的杀伤作用。阻断癌细胞增殖周期可引起细胞凋亡。科研人员为研究蜂毒素对人肺癌细胞的影响及作用机制,进行了以下实验,请回答问题: ① 方法步骤: A. 取4只相同的培养瓶编号,分别加入等量的完全培养液并接种等量离体肺癌细胞。
-1B. 1号培养瓶为空白对照,向
2、
3、4号培养瓶中分别加入等量的
2、
4、6 μg·mL蜂毒素溶液。
C. 培养48 h后,检测并统计肺癌细胞的凋亡率,结果如下图1所示。
D. 重复a、b步骤,检测凋亡基因(Bax、Bcl-2)的表达,结果如下图2所示。
图1 蜂毒素浓度/(μg·mL) 图2 蜂毒素浓度/(μg·mL) ② 分析讨论: a. 图1表明:
。
b. 图
1、图2表明:从基因水平上看,蜂毒素诱导肺癌细胞凋亡与 有关,当Bcl-2蛋白/Bax蛋白的比值出现 趋势时,将会诱导肺癌细胞凋亡。
1. C 【解析】 原癌基因和抑癌基因本来就存在,致癌因素导致其突变,最终导致细胞癌变。 2. D 【解析】 衰老细胞的膜通透性改变,物质运输功能下降,A正确;衰老细胞中大多数酶活性降低,呼吸减弱,代谢减慢,B正确;衰老细胞的细胞核体积增大,染色质收缩、染色加深,影响遗传信息的表达,C正确;衰老细胞中水分减少,细胞体积变小,细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累,D错误。
3. C 【解析】 胚胎发育过程中a过程细胞分裂(有丝分裂)增加细胞的数目,b过程细胞分化增加细胞的种类,①正确;乙和丙是甲有丝分裂产生的子细胞,染色体组成不变,②错误;丁与戊是细胞分化产生的,分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质不变,③错误;甲、乙中蛋
-1-1白质基本相同,戊中的蛋白质与甲、乙中不完全相同,既有相同的如呼吸酶、ATP合成酶等,也有基因选择性表达产生的不同的蛋白质,④正确。 4. D 【解析】 癌变的细胞形态结构发生了显著变化,这些变化可用显微镜观察到;用放射性同位素标记Art,在癌细胞培养液中加入该物质后,根据放射性位置可以确定Art能否进入细胞;生物实验设计一般要遵循对照原则,在检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响时,需设置含Art的实验组和不含Art的对照组,使实验结果更有说服力;凋亡蛋白Q属于蛋白质,用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠,会在鼠的消化道里被消化分解成氨基酸而失去功能。 5. C 【解析】 细胞分化形成不同功能的细胞,这些细胞既有不同的蛋白质,也有相同的蛋白质(呼吸酶等),A错误;衰老的细胞内多种酶活性降低,仍然有细胞代谢,仍然有基因的表达,B错误;癌细胞由于恶性增殖不能进行正常的分化,机体清除癌细胞与细胞凋亡有关,C正确;细胞的分裂、分化、衰老对生物体发育、正常生命活动均有积极的意义,而细胞坏死是非正常死亡,对正常生命活动不利,D错误。
6. D 【解析】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,形成的不同细胞中DNA不变,mRNA不同,rRNA和tRNA相同,A错误;细胞衰老过程中细胞核体积增大,细胞体积变小,细胞相对表面积增大,B错误;细胞凋亡是基因控制的程序性死亡,存在着凋亡相关基因的表达,C错误;细胞癌变过程中原癌基因和抑癌基因发生突变,细胞能无限增殖,细胞周期缩短,D正确。 7. B 【解析】 蝌蚪尾部的自溶现象是尾部细胞的凋亡,是细胞凋亡基因nuc-1表达的具体表现,A正确;哺乳动物的胚胎形成过程中尾的消失和手指间细胞的消失等也存在细胞凋亡基因nuc-1的表达,B错误;癌变的细胞能无限增殖,细胞不能正常凋亡,可能是nuc-1基因的正常表达受阻,C正确;效应T细胞与靶细胞的密切接触,导致靶细胞的裂解死亡过程对机体是有利的,也属于细胞凋亡,故也与nuc-1基因的表达有关,D正确。
8. A 【解析】 抑制P53蛋白基因的表达,正常细胞可以分裂;P53蛋白可以与损伤的DNA结合,导致细胞分裂停止,所以细胞分裂间期延长;P53蛋白可引起细胞内控制DNA修复酶的基因选择性表达,进而参与损伤DNA的修复。
9. D 【解析】 细胞不能无限长大,到了一定阶段,进行过程①(细胞增殖),细胞体积变小,物质运输效率增大;过程②是细胞癌变,细胞膜表面的糖蛋白等物质会减少;过程③是细胞衰老,细胞形态、结构和功能均发生改变;多细胞生物的细胞衰老、凋亡与个体的衰老、死亡并不完全同步。
10. A 【解析】 细胞越小,表面积与体积之比越大,与外界环境进行物质交换的能力较强;⑤和⑥基因相同,由于基因的选择性表达,细胞中的mRNA有些不同,有些相同;癌变的发生是多个基因突变累积的结果,与癌变有关的基因不一定是等位基因;癌变的过程是细胞形态、结构和功能发生变化的过程,但变化不是定向的。
11. ABD 【解析】 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,有利于个体发育。 12. ABD 【解析】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,而不是遗传物质的改变,A错误;若致癌因子没有引起原癌基因或抑癌基因发生基因突变,就不会发生癌变,B错误;在外界不利因素下而引起的细胞死亡是属于细胞坏死,C正确;衰老细胞内的色素因逐渐积累而增多,妨碍细胞内物质的交流和传递,D错误。
13. BD 【解析】 细胞癌变的根本原因是原癌基因或抑癌基因发生基因突变引起的,但一个原癌基因或抑癌基因发生基因突变不会引起癌变,往往是变异逐渐积累的结果,A错误;引起基因突变的外界因素有物理因素、化学因素和生物病毒因素,致癌病毒能够将其携带的癌基因整合到人的基因组中从而诱发细胞癌变,B正确;癌细胞的浸润性和扩散性是由于细胞膜上的糖蛋白减少所致,C错误;癌细胞中具有与正常细胞不一样的突变基因,由于基因的选择性表达,会有与正常细胞不一样的mRNA或蛋白质产生,可用于肿瘤的研究和诊断,D正确。
-1-114. (1) 10010 000 μmol·L 1 000 μmol·L (2) DNA复制(DNA合成) (3) 增加 减少
-1【解析】 (1) 实验结果表明10010 000 mol·L 范围的维生素C对Caski细胞的增殖具有
-1抑制作用,其中浓度为1 000 mol·L的维生素C的作用与DDP作用相似。(2) S期,细胞进行DNA分子复制,可见较高浓度的维生素C能改变细胞周期,使G
1、G2和M期细胞明显减少,而使S期细胞显著增多,可推测维生素C能通过抑制Caski细胞中DNA复制过程,使细胞周期阻滞。(3) 通过柱形图可以看出,一定浓度维生素C对Caski细胞的增殖具有抑制作用,可见适宜浓度的维生素C能增加Bax基因的表达量,减少Bcl-2基因的表达量,从而能诱导细胞凋亡。
15. (1) (细胞)免疫 (2) 原癌基因和抑癌基因 癌细胞表面的糖蛋白减少,从而使癌细胞之间的黏着性降低 (3) a. 一定浓度的蜂毒素能诱导肺癌细胞凋亡,并在一定范围内,随浓度
4 增大诱导效应增强 b. Bax基因表达增强和Bcl-2基因表达减弱(Bax基因和Bcl-2基因表达) 降低
【解析】 (1) 老人因为免疫功能下降,免疫系统对癌细胞的监控和清除功能降低,因此容易患癌病,免疫系统对癌细胞的监控和清除功能属于细胞免疫。(2) 细胞癌变的机理是在致癌因子的作用下,原癌基因和抑癌基因发生突变进而导致细胞癌变,癌变的细胞膜表面的糖蛋白减少,细胞间的黏着性降低,容易分散和转移。(3) 分析题图可以知道,随蜂毒素浓度升高,肺癌细胞凋亡率升高,由此可以说明一定浓度的蜂毒素能诱导肺癌细胞凋亡,并随浓度增大诱导效应增强;分析图2可以知道,在一定的范围内,随蜂毒素浓度升高,Bcl-2基因表达率下降,Bax基因表达率增强,综合图1和图2可以推断:从基因水平上看,蜂毒素诱导肺癌细胞凋亡与Bax基因表达增强和Bcl-2基因表达减弱有关。当Bcl-2蛋白/Bax蛋白的比值出现下降趋势时,将会诱导肺癌细胞凋亡。
第3节 细胞的衰老和凋亡
一、 教学目标
1.知识目标
(1)描述细胞衰老的特征，了解细胞衰老的主要因素;
(2)理解细胞凋亡概念、意义;简述细胞凋亡与细胞坏死的区别; (3)了解细胞衰老和凋亡的研究进展。 2.能力目标
(1)能够进行简单的实验分析和设计;
(2)具备推理、识图、判断以及语言表达能力。 3.情感态度与价值观目标
延缓衰老是人们关注的问题，因此应突出“选择健康的生活方式”、“关爱老年人”等情感教育目标。
二、教学重点和难点
1.教学重点
(1)个体衰老与细胞衰老的关系，细胞衰老的特征。 (2)细胞凋亡的含义。 2.教学难点
细胞凋亡的含义以及与细胞坏死的区别。
三、教学过程
本节教学建议用1课时
导课：同学们都知道人是有生、老、病、死的。那你们有没有想过几十年以后，当你们变老以后，你们会变成什么样子呢?(播放一个人老年时期的图片。)
通过平时接触的老人或自己的爷爷奶奶，引导学生列举出一些人体衰老的特征。 在学生回答问题的基础上提出再次问题：老年人体内有没有幼嫩的细胞?年轻人体内有没有衰老的细胞?你能举出例子吗?
提问个体衰老等同于细胞衰老吗?细胞衰老与个体衰老有什么关系呢?学生回忆生活中的感性认识和资料中的相关知识，思考回答(自然过渡)。
1. 探讨“ 个体衰老与细胞衰老的关系” 。
提问单细胞与多细胞生物个体衰老与细胞衰老的含义是否一致?人体细胞衰老、凋亡后会有更新吗?
个体衰老与细胞衰老有关，但二者又不能划等号。 个体衰老与细胞衰老都是生物体正常的生命现象。从总体看，个体衰老的过程也是组成个体细胞普遍衰老的过程。区分单细胞生物和多细胞生物细胞衰老与个体衰老的区别。
2. 学生分析“ 细胞衰老的特征”。
老年个体和年轻个体每天都有新细胞产生。阅读课本P121-122页相关内容。用以前所学的知识理解有关衰老细胞的特征。
教师提出细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。解释细胞衰老的主要特征。
3.分析自然与实验现象，明确“ 细胞凋亡及其意义”。
教师：“ 凋亡” 原意是花瓣或树叶的脱落、凋零。选用这一词是强调细胞凋亡是一种自然的生理过程。
教师指出这种现象是由细胞的自动死亡实现的。细胞的自动死亡又称为细胞凋亡。由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡。
由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也称“ 细胞程序性死亡” 。 总结细胞凋亡的意义：①有利于清除多余、无用的细胞。
②有利于清除完成正常使命的衰老细胞。如衰老的胃肠道上皮细胞, 一边脱落一边再生。③有利于清除体内的有害细胞。如被病毒感染的细胞和某些早期肿瘤细胞。 ④维持器官和组织中细胞数目的相对稳定，避免器官和组织过早的萎缩。 4.理解“ 细胞凋亡与坏死” 的区别 。
生物体内的绝大多数细胞，都要经过未分化、分化，衰老和死亡这几个阶段。可见，细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。细胞死亡有两种形式：
1、细胞凋亡，这是一种特定基础控制的主动性死亡;
2、细胞坏死，它是由某些外界因素造成细胞急速死亡，是一种被动性死亡。
学生总结细胞凋亡与细胞坏死的区别。
四 布置作业
完成P124复习题第
一、二题。
五 板书设计
第3节 细胞的衰老和凋亡 一.细胞的衰老 二.个体衰老与细胞衰老的关系 三.细胞衰老的特征：
(1)水分↓，体积↓，新陈代谢速度↓。 (2)细胞内酶的活性↓。
(3)细胞的呼吸速度↓，细胞核体积↓，线粒体数量减少，体积↓。 (4)色素↓↑。
(5)细胞的通透性有所改变，使物质的运输功能会↓。 四.细胞的凋亡与坏死 1.细胞凋亡 (1)概念 (2)意义 2.细胞坏死
第四章 第三节《细胞的衰老和凋亡》
【教学过程】 引入新课
在生物体内，细胞一般都要经过未分化、分化、衰老和死亡，这些过程，今天就让我们来学习一下今天的新课——细胞的衰老与凋亡。
问题：细胞之所以有一定的寿命是因为不可避免地要衰老，现在请同学们想一下，在40年以后，我们来参加同学聚会，你的同学会有变化吗?大家现在就来想一下我们老了之后会变成什么样? 答案：(1)那时候，我们的头发都会变白，这主要是由于人体内酶的活性降低。黑色素是酪氨酸酶催化酪氨酸造成的，酶的活性降低，黑色素不能形成。
(2)那时候，我们脸上可能已经出现了老年斑。这主要是由于色素的积累。
(3)大家有没有发现老年人特别怕冷。在冬天的时候，我们年轻人只穿了2-3件衣服，但是老年人却要穿4-5件衣服。主要是由于人体的能量主要是由于呼吸作用提供的，呼吸作用减弱了，人体得到的热能就少了。而人体的呼吸作用主要是在线粒体内进行的，所以衰老的细胞线粒体的数量也是减少的。
(4)大家有没有注意到老年人的皮肤皱巴巴的，这主要是由于什么原因呢?
这主要是由于老年人体内的水分减少的原因。而体内许多化学反应都要在水中进行，所以水分的减少，必然导致人体的新陈代谢的减慢。
(5)老年人行动迟缓，容易生病。随着年龄的增长，肌细胞、胸腺细胞等逐渐衰老，老年人的肌细胞比年轻人的肌细胞更纤细、数量更少，肌细胞的能量代谢降低，使机体肌肉萎缩，运动功能减退，行动迟缓;同样，由于胸腺细胞的衰老，引起胸腺萎缩并造成T淋巴细胞的生成能力下降，所以老年人免疫力下降，易引发多种疾病。
总结：个体衰老是由于细胞的衰老引起的，现在就让我们来总结一下细胞衰老的特点：
a.水分减少，体积变小，新陈代谢速度减慢。 b.细胞内酶的活性降低。
c.细胞的呼吸速度减慢，细胞核体积增大，线粒体数量减少，体积增大。
d.色素会积累。
e.细胞的通透性有所改变，使物质的运输功能下降。 问题七：大家能不能举出这方面的一些离子?
答案：比如，老年人的肠胃功能会下降，吃进去的东西一般都不容易吸收。胰岛细胞的衰老，就会导致胰腺功能下降，导致糖尿病。
问题八：婴儿体内有没有衰老细胞?为什么老人表现出衰老，但是婴儿却没有表现出衰老?
答案：有。个体衰老是组成个体细胞的普遍衰老。但是对于单细胞生物来讲，单个细胞的衰老就会导致整个个体的衰老。
单细胞生物体：细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡 。比如：草履虫、酵母菌等。
多细胞生物个体，细胞总是在不断更新着，同时又有一部分细胞衰老或死亡。但从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
老年人体内还会有幼嫩的细胞，如造血干细胞，它一生都能增殖产生各种类型的血细胞。年轻人体内也有衰老的细胞，如皮肤表皮细胞不断衰老成角质层细胞，最后细胞死亡、脱落
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