高一下学期生物人教版必修2 备课素材：癌细胞和正常细胞的差别

癌细胞和正常细胞的差别德国著名医学家、诺贝尔奖获得者Otto Warburg在1922年的研究：癌细胞以非常高的速率消耗葡萄糖，无论是否有充足的氧气，癌细胞糖酵解都很活跃。 胶质母细胞瘤（GBM）是原发性脑肿瘤中最常见且致死率最高的恶性肿瘤，我国胶质瘤的发病率是 5-8/10万，病人的中位生存期在一年半左右。胶质母细胞瘤通常侵袭性很强，生长到周围的脑组织中。当肿瘤开始对大脑施加过多压力时，可能会出现头痛、恶心、呕吐或嗜睡等体征和症状。 癌细胞的形态结构，代谢特点，生长方式和遗传性与正常细胞有什么差别？ 人体摄入的食物消化吸收后，有些物质通过细胞呼吸生成三磷酸腺苷(简称ATP)的化合物，为日常活动提供能量。 瓦氏效应指奥托·海因里希·瓦尔堡（Otto Heinrich Warburg）所提出的理论，指的是癌细胞偏向使用效率较低的厌氧呼吸取代一般正常细胞使用的有氧呼吸，来合成人体活动所需的ATP。所以，癌细胞使用线粒体的方式与正常细胞就会有所不同。 这样的现象也引起研究者的好奇，是否能借由导引细胞恢复正常有氧循环，切断癌细胞的能量供应来阻止癌细胞生长，所以线粒体以及调控有氧循环与糖解作用间的过程也一直是癌症研究的重要问题。 胶质母细胞瘤细胞也存在Warburg效应，还发现即使在氧气充足的情况下肿瘤细胞也会比正常组织产生更多的乳酸，大量的乳酸堆积会导致酸性和低氧的微环境，从而促进肿瘤的侵袭、转移和存活，因此这一改变与临床预后密切相关。 癌细胞的形态结构，代谢特点，生长方式和遗传性跟正常细胞有较大的差别。 （1）形态结构不同在正常的情况下，同一组织内的细胞大小，形态机构基本都是相同的，而且正常细胞内只有一个细胞核，细胞核和细胞浆之间也是有一定的比例存在的。而癌细胞在这些方面就不一样，首先癌细胞的大小，形态结构不一致，另外癌细胞内的细胞核体积也多样，会出现巨核，双核，多核或异形核形态，细胞浆的质和量也跟正常细胞有一定差别，这也是癌症患者肿瘤多样化的根本原因了。 （2）细胞代谢不同正常细胞和癌细胞都属于活细胞，正常细胞每日参加人体的新陈代谢来维持细胞生命，其代谢包括糖，蛋白质，酶和遗传细胞质核酸的代谢。 而癌细胞在代谢上跟正常细胞有很大差别，当蛋白质，核酸的合成旺盛时，癌细胞分解代谢则会降低，导致代谢失衡，当癌细胞的蛋白质代谢旺盛时，就会夺取正常组织的蛋白质分解产物以合成癌组织需要的蛋白质，导致患者出现体质虚弱或恶病质，这也就是癌细胞代谢增强对人体危害的原因之一。 另外，组织产能依据是否需要氧分为无氧（糖酵解）和有氧（三羧酸循环）两种途径，相同量的葡萄糖，有氧途径产能大大高于无氧途径。肿瘤血供相对比正常组织差，造成肿瘤组织相对乏氧。故而肿瘤组织无法正常进行产能更高的有氧途径。另一方面肿瘤代谢旺盛，对能量要求较正常组织高。有氧途径的产能无法满足肿瘤组织的正常代谢所需，所以肿瘤组织会进行更多的无氧酵解来满足代谢所需。因此，肿瘤组织产能更多的依赖无氧糖酵解途径。 （3）生长方式不同这里正常细胞的生长方式就不说了，癌细胞相比正常细胞主要有2个特点，首先就是癌细胞生长的自主性，癌细胞在脱离机体的控制后，往往会表现出不间断的繁殖和分化，这就是自主性，在病情发展过程中，自主性越强，病情发展就越快，肿瘤越大。 另外就是癌细胞的浸润和转移，这个是区别肿瘤属于良性和恶性最主要的特点，恶性肿瘤才会有浸润性和转移性，正常细胞彼此之间是有粘着力的，而癌细胞表面发生变化时，粘着力就会减弱，癌细胞就容易出现脱落，溶解或者侵入血液，淋巴，周围组织，扩散到全身各处，导致转移。 （4）癌细胞特征的遗传癌细胞在无限增殖过程中，会把它自主性，浸润和转移的特征完美的遗传给下一代，导致新增殖出来的癌细胞也具有相同的特点，这也就导致癌细胞在不断的生长，扩散，导致病情越来越严重的根本原因了。 例1、 甲、乙分别为正常细胞线粒体和胶质母细胞瘤线粒体的电镜照片,下列叙述错误的是(   ) A.箭头所指为线粒体内膜B.甲图细胞产生ATP的主要场所是线粒体C.葡萄糖在线粒体中被分解D.乙图线粒体发生嵴融合影响细胞有氧呼吸 解析：线粒体有两层膜组成，正常线粒体内膜向内凹陷形成嵴，嵴的形成大大增大了内膜的表面积，所以箭头所指的是线粒体内膜，A正确；线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸的第三阶段电子传递链产生大量ATP，因此，甲图细胞产生ATP的主要场所是线粒体，B正确；葡萄糖的分解在细胞质基质（细胞溶胶），形成丙酮酸后进入线粒体，然后在线粒体中被分解，C错误；线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，乙图表示胶质瘤线粒体的电镜照片，与正常线粒体发生嵴融合，使细胞有氧呼吸受到影响，D正确。故答案为C。 例2、在氧气充足的环境下,细胞内的丙酮酸分解产生大量乳酸的现象称为瓦氏效应。研究发现,瓦氏效应是肿瘤细胞获取能量的重要方式。下列说法正确的是( )A.瓦氏效应产生的ATP比有氧呼吸更多B.细胞内产生丙酮酸的生理过程称为三羧酸循环C.肿瘤细胞摄取的葡萄糖主要在线粒体中被利用D.与正常细胞相比,肿瘤细胞需要摄取更多的葡萄糖 解析：细胞内的丙酮酸分解产生大量乳酸的现象称为瓦氏效应，大量的能量没有释放出来，因此瓦氏效应产生的ATP比有氧呼吸更少，A错误；细胞内产生丙酮酸的生理过程为有氧呼吸的第一阶段，称为柠檬酸循环，B错误；肿瘤细胞摄取的葡萄糖主要在细胞质基质中被利用，C错误；与正常细胞相比,肿瘤细胞主要通过厌氧呼吸产生能量，所以需要摄取更多的葡萄糖氧化分解供生命活动所需能量，D正确。故答案为D