# 细胞周期调控与癌症

> CIE A-Level 生物学 · 9700
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u5-cell-cycle-control-and-cancer/

本单元讲解检验点如何调控细胞周期以防止不受控制的分裂，探讨调控基因的突变如何导致肿瘤形成和癌症，这是CIE A-Level生物学中常见的考点。

**先修:** [有丝分裂细胞周期和有丝分裂](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u5-mitosis-and-cell-division/)

## 学习目标

- 解释检验点在调控细胞周期中的作用
- 区分癌基因和肿瘤抑制基因在癌症中的作用
- 比较良性肿瘤和恶性肿瘤的特征
- 概述癌症的多步骤发展过程

## 细胞周期检验点

**细胞周期检验点** — 细胞周期中的控制点，调控信号会在此确认条件适宜后，细胞才会进入下一阶段，防止受损DNA传递给子细胞。

*例:* G1检验点会在细胞进入S期进行DNA复制前，检查DNA是否未受损。

三个关键检验点作为调控节点保证细胞分裂准确进行。如果检测到错误，每个检验点都会停止细胞周期，留出修复时间，如果损伤无法修复则触发程序性细胞死亡。

1. **G1检验点（限制点）**：发生在G1期末。检查细胞大小、营养可用性、生长信号和DNA是否未受损。未通过检验的细胞进入静止的G₀期。
2. **G2检验点**：发生在有丝分裂前的G2期末。检查所有DNA是否完整正确复制，以及所有损伤是否已修复。
3. **中期（纺锤体组装）检验点**：发生在有丝分裂中期。检查所有姐妹染色单体是否正确连接到来自两极的纺锤体微管。

**例题:** 描述如果携带受损DNA的细胞通过G2检验点继续分裂，会发生什么。

1. 首先回忆：G2检验点的核心功能是，如果DNA受损或复制不完全，就阻止细胞进入有丝分裂。
2. 如果受损DNA通过了检验点，细胞会完成有丝分裂并分裂，将受损DNA（携带突变）传递给两个子细胞。
3. 如果突变发生在调控细胞分裂的基因中，会破坏正常调控机制，导致细胞不受控制分裂，形成肿瘤。

## 癌基因与肿瘤抑制基因

两大类基因调控细胞分裂，这些基因的突变是癌症发展的根本原因。两类基因共同作用，平衡细胞生长和分裂。

**癌基因** — 正常原癌基因的突变形式。原癌基因编码响应生长信号、刺激细胞分裂的蛋白质。功能获得性突变产生癌基因，它产生过度活跃的蛋白质，即使没有生长信号也会持续驱动不受控制的细胞分裂。

**肿瘤抑制基因** — 编码抑制细胞分裂、修复受损DNA，或在检测到损伤时触发细胞凋亡（程序性细胞死亡）蛋白质的基因。功能丧失性突变会移除这种抑制调控，导致不受控制的分裂。

**例题:** 解释为什么一个突变等位基因就足以通过癌基因引发癌症，但对肿瘤抑制基因来说不是如此。

1. 癌基因由显性功能获得性突变导致。一个突变等位基因就能产生足够的过度活跃刺激蛋白，持续驱动细胞分裂，因此一个突变就足够。
2. 肿瘤抑制基因需要功能丧失性突变。一个有功能的未突变等位基因仍能产生足够的抑制蛋白减缓细胞分裂，因此调控功能仍保留。
3. 只有当肿瘤抑制基因的两个拷贝都被突变失活后，所有抑制调控才会丧失，导致不受控制的分裂。

## 良性肿瘤与恶性肿瘤

不受控制的细胞分裂会产生异常细胞团，称为肿瘤。根据生长方式、侵袭性和扩散能力，肿瘤可分为良性和恶性。

| 特征 | 良性肿瘤 | 恶性肿瘤 |
| --- | --- | --- |
| 生长速度 | 缓慢 | 快速 |
| 侵袭性 | 非侵袭性，有包膜 | 侵袭性，无包膜 |
| 转移 | 不扩散到其他部位 | 通过血液/淋巴扩散 |
| 对健康的影响 | 很少危及生命 | 通常危及生命 |
| 癌症分类 | 非癌性 | 癌性 |

**例题:** 为什么转移对患者来说很危险？

1. 当恶性细胞从原发肿瘤脱落，通过血液或淋巴运输，在远处器官形成新的继发性肿瘤时，就会发生转移。
2. 继发性肿瘤可在全身多个不同器官形成，因此通常无法通过手术切除所有癌组织。
3. 转移性癌症会破坏多个部位的正常器官功能，因此治疗效果远低于早期局部原发肿瘤。

## 癌症的发展

癌症是一种多步骤疾病，需要多个独立突变随时间在单个细胞谱系中积累。大多数癌症在肿瘤变为恶性前，需要不同调控基因发生4-6次突变。

> **info**
>
> 会提高致癌突变发生率的常见诱变剂包括烟草焦油、紫外线辐射、电离辐射和某些致癌病毒。

**例题:** 解释为什么癌症发生率随年龄增长而升高。

1. 癌症发展需要单个细胞谱系中的细胞周期调控基因发生多次连续突变。
2. 随机突变会在人的一生中积累，来源包括DNA复制过程中的错误，以及持续暴露于环境诱变剂。
3. 年龄更大的个体有更多时间积累所需数量的突变，因此患癌概率随年龄显著升高。

## 常见错误

- **错误做法:** 认为肿瘤抑制基因发生一次突变就足以引发癌症
  - 原因: 肿瘤抑制基因需要两个拷贝都发生功能丧失性突变，才能完全移除对分裂的抑制调控
  - 正确做法: 说明肿瘤抑制基因的两个拷贝都必须失活才会引发癌症，而原癌基因发生一次突变就足以形成致癌的癌基因
- **错误做法:** 将所有肿瘤都称为癌症
  - 原因: 只有恶性肿瘤被归类为癌症；良性肿瘤是非侵袭性、非癌性的
  - 正确做法: 仅在描述恶性肿瘤时使用癌症一词，并说明良性肿瘤是非癌性生长物
- **错误做法:** 认为所有检验点都只检查DNA损伤
  - 原因: 除检查DNA损伤外，每个检验点都有独特的主要功能
  - 正确做法: 明确每个检验点的作用：G1检查生长信号/细胞大小，G2检查复制是否完成，中期检查纺锤体附着
- **错误做法:** 认为所有突变都会引发癌症
  - 原因: 大多数突变不影响调控细胞分裂的基因，因此不会导致癌症
  - 正确做法: 说明只有当控制细胞周期进程和分裂的基因积累突变时，才会发展为癌症

## 速查表

| 组成部分 | 关键特征 |
| --- | --- |
| G1检验点 | 检查DNA损伤、营养、生长因子 |
| G2检验点 | 检查DNA复制完成、无损伤 |
| 中期检验点 | 检查所有染色单体都附着在纺锤体上 |
| 原癌基因 | 正常：刺激细胞分裂 |
| 癌基因 | 突变：过度活跃，驱动不受控制分裂 |
| 肿瘤抑制基因 | 正常：抑制分裂，需要2次突变失活 |
| 良性肿瘤 | 生长慢、非侵袭、不转移、非癌性 |
| 恶性肿瘤 | 生长快、侵袭性、会转移、癌性 |

## 下一步

理解细胞周期调控与癌症是CIE A-Level生物学许多其他主题的基础。突变和不受控制生长的概念与减数分裂直接相关，减数分裂中细胞分裂错误会导致染色体异常和遗传病。本主题也为后续癌症生物学和治疗的学习奠定基础，这些内容经常出现在拓展回答题中。掌握癌基因与肿瘤抑制基因、良性肿瘤与恶性肿瘤的核心区别至关重要，因为该子主题定期在选择题和结构化试卷2中进行考察。

- [干细胞](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u5-stem-cells/)
- [核酸和蛋白质合成](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u6-overview/)
- [DNA和RNA的结构](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u6-structure-of-dna-and-rna/)

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