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横山杠的白眼王子的博客  
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白眼王子谈癌症(一)为什么会有基因突变 2013-05-25 11:57:51
正常人体由大约40万--60万亿个细胞构成,它们都由同一个受精卵发育而来。绝大部分细胞都有一个细胞核,理论上讲它们都有一套相同的DNA。DNA编码的各个基因相互调节,指导细胞的分裂,生长,发育,移动和死亡。

但是,DNA复制酶不是完美无缺的,据估计,它平均每复制1亿碱基对就会有一次错误。而细胞内的DNA修复系统可以修复99%的复制错误。这就是说,平均每100亿碱基对的复制就会有一个突变。人类基因组约有64亿碱基对,所以每次细胞分裂平均会带来0.64个突变。

1.生殖细胞突变

只有生殖细胞的突变能够一次到下一代。

对男性来说,从受精卵形成成熟的精子,其间要经过约400次细胞分裂。因为精子只有一半DNA,所以,每个精子平均有0.64 x 400 / 2 = 128 个突变。

女性稍有不同,从受精卵到成熟卵子只需30次细胞分裂,所以平均每个卵子带有0.64 x 30 / 2 = 10 个突变。

这样,精卵结合后形成的受精卵就有138个突变,这些突变能够遗传到下一代。

A.绝大部分的突变对精子,卵子以及个体的生长发育毫无影响,这些突变能够代代遗传。这些突变是等位基因多样化的原因,对研究人群谱系至关重要
B.有些突变严重影响精子,卵子以及个体的生长发育,使得这些精子/卵子/个体不能成活,这些突变不能遗传下去
C.少数突变对精子,卵子以及个体的生长发育有利,这些突变是生物进化的源泉
D.少数突变对精子,卵子以及个体的生长发育有负面影响,但不致死,就会产生有遗传缺陷的个体。如果这些缺陷在个体繁殖下一代以后才表现出来,这些突变也会遗传到下一代。比如患“唐氏综合症”的病人,平均寿命20-30年,一般没有生育能力,其遗传缺陷就不能传下去;有BRCA1基因缺陷的患者,其生长发育在30-40岁之前相对正常,并不影响其生育,所以此基因能代代相传。

2.体细胞突变

从一个受精卵发育成一个由40万--60万亿个细胞构成,理论上讲,至少需要45次细胞分裂(2的45次方,约等于10的14次方)。再加上每天在我们的身体里成百万的细胞死亡,又有成百万的细胞诞生。可以想象到每天有多少DNA突变在我们体内发生。当然,这些突变都是不能遗传的。

A.值得庆幸的是,这些随机突变绝大部分不影响正常细胞生长发育;人体内绝大部分基因是成对的,两个基因都突变失去功能的可能性很小;而那些严重影响细胞代谢过程的突变会被体内的免疫系统消灭。


B.癌症的产生:只有那些基因突变正好发生在调节细胞分裂的基因里,能够让细胞无限生长,并且能逃过免疫检测,才会形成癌细胞。所以,癌细胞的产生在人体内是一个非常非常小的概率。这就是为什么大部分癌症发生在老年人身上。


当然,在其他因素作用下,癌症的发生率就可能大大提高。比如带有缺陷BRCA1的人,只要其正常的那个BRCA1基因发生突变,就会丧失细胞内DNA修复能力,生癌的可能性就大增;核辐射及化学致癌物都会大量损伤DNA,超过细胞修复能力,同样会增加生癌的可能性。


所以说,癌细胞是正常细胞的变异。不同人的癌细胞,即使是同一种乳腺癌,其突变也不一定相同;同一个人的癌细胞在发展过程中,其DNA也会产生新的突变,具备新特征。

王子常常将正常人体细胞比作一座城市的居民,每个人都有自己的位置职责,工人,警察,司机等等;一旦有些人的脑子(DNA)出了问题,成为叛徒/不安分守己者,不能担任应有的职能,就会被警察(免疫系统)清除,同时相邻细胞得到信息,就又产生新人代替,一个不多一个不少,确保机体正常功能。

但是,也有些叛徒能逃过警察的法眼,而且能够不断生育。他们不仅没有正常功能,而且还大量占用公共资源。

a.如果它们只是聚在一起,并不乱窜,即所谓良性肿瘤,其危害相对较小。当然,如果它们正好占据重要部位,也会造成机体指挥管理功能的衰竭,危害生命安全。比如血管瘤,一般没有什么大害,但如生长在颅腔内,就有可能压迫神经元;长在皮肤浅层就可能造成大出血。
消灭良性肿瘤一般比较容易,因为它们聚集在一起,只要完全摧毁其聚集地就可以了,所以外科手术是最好的方法。

b.如果这些叛徒不仅疯长还要在城里乱窜,到别的地方安营扎寨,就是癌变了。它们通常具有很强的生存力,有很强的武器装备,甚至可以消灭警察。

即使是在癌变早期,也有很多癌细胞进入邻近组织,还通过血管和淋巴管到达全身各处。只是能够在远处安营扎寨的机会很小,而且要形成临床可见的大小(一般是0.5到1厘米以上),要很长时间。

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