醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課件：第一章 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)緒論

1、第一篇 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)緒論 教材：以課件為主主要參考書：關(guān) 于 考 試隨堂測試：占10； 閉卷考試：占90?？荚囶}型： 單選題，名詞解釋（中英文），論述題 第一章 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)緒論第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究內(nèi)容第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究方法與技術(shù)第三節(jié) 細(xì)胞的基本知識第四節(jié) 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞第五節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究熱點(diǎn)細(xì)胞是生物有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，通過生長、發(fā)育、增殖、分化組建成具有高度復(fù)雜性和有序性的組織器官系統(tǒng)，體現(xiàn)生、老、病、死等高級生命活動(dòng)。 一切生命現(xiàn)象的奧秘都要從細(xì)胞中找尋答案。第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究內(nèi)容細(xì)胞生物學(xué)是從細(xì)胞水平、亞細(xì)胞水平及分子水平研究細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生命

2、活動(dòng)的一門科學(xué)，與分子生物學(xué)相互滲透、相輔相成、共同發(fā)展?；咎卣鳎簩⒓?xì)胞的細(xì)微結(jié)構(gòu)與分子組裝和變化結(jié)合起來研究細(xì)胞的生命活動(dòng)規(guī)律及其與整體的關(guān)系。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的研究內(nèi)容醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)：是從醫(yī)學(xué)角度研究人體細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的規(guī)律，并探討疾病發(fā)生、發(fā)展的細(xì)胞與分子機(jī)制，為增進(jìn)健康、預(yù)防與診療疾病奠定基礎(chǔ)；醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)在闡明疾病的發(fā)病機(jī)制及發(fā)展新的診療手段中具有非常重要的作用，是醫(yī)學(xué)的前沿學(xué)科之一。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的研究內(nèi)容：一、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能以動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)研究整個(gè)細(xì)胞及其各亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與功能；二、細(xì)胞的生命活動(dòng) 增殖、分化、衰老、死亡、運(yùn)動(dòng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、 內(nèi)吞、外吐和細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸；三

3、、細(xì)胞的社會(huì)性細(xì)胞細(xì)胞；細(xì)胞微環(huán)境；細(xì)胞整個(gè)機(jī)體質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)內(nèi)膜系統(tǒng) 物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸 線粒體細(xì)胞骨架細(xì)胞核 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)和功能 細(xì)胞的基本生命活動(dòng)細(xì)胞增殖及其調(diào)控細(xì)胞分化及其調(diào)控細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡及其調(diào)控 細(xì)胞的社會(huì)性細(xì)胞表面、細(xì)胞連接和細(xì)胞極性細(xì)胞外基質(zhì)及其與細(xì)胞的相互連接細(xì)胞通訊與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究方法與技術(shù)一、細(xì)胞的觀察與研究方法二、細(xì)胞及其組分的分離純化和分析三、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)四、基因修飾技術(shù)和細(xì)胞重編程（一）光學(xué)顯微鏡（二）激光掃描共焦顯微鏡（三）電子顯微鏡一、細(xì)胞的形態(tài)學(xué)觀察綠色熒光蛋白報(bào)告基因技術(shù)細(xì)胞骨架微絲細(xì)胞骨架微管透射電鏡：觀察細(xì)胞內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu) 掃

4、描電鏡：觀察細(xì)胞表面的超微結(jié)構(gòu) 沿著細(xì)胞外基質(zhì)絲遷移的神經(jīng)嵴細(xì)胞電鏡下的線粒體掃描電鏡圖透射電鏡圖（一）流式細(xì)胞技術(shù)（Flowcytometer, FCM）（二）細(xì)胞及其亞組分的分離（三）生物芯片技術(shù)二、細(xì)胞及其組分的分離純化和分析流式細(xì)胞儀密度梯度離心基因芯片技術(shù)三、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（一）原代培養(yǎng)：是從供體取得組織細(xì)胞后在體外進(jìn)行的首次培養(yǎng)；（二）傳代培養(yǎng)：細(xì)胞由原培養(yǎng)瓶內(nèi)分離稀釋后傳到新的培養(yǎng)瓶的過程稱之為傳代；進(jìn)行一次分離培養(yǎng)稱之為傳一代。優(yōu)點(diǎn)：1、離體條件觀察和研究細(xì)胞生命活動(dòng)的規(guī)律，培養(yǎng)中的細(xì)胞不受體內(nèi)復(fù)雜環(huán)境的影響可以人為地改變培養(yǎng)條件，如用物理、化學(xué)、生物等作為因素變化。 觀察：細(xì)胞

5、在單因素影響下的生理功能變化。2、為研究細(xì)胞的遺傳性狀改變提供了可行的實(shí)驗(yàn)條件。缺點(diǎn)：1、由于細(xì)胞長期處在體外培養(yǎng)環(huán)境，細(xì)胞性狀發(fā)生改變，不可與體內(nèi)細(xì)胞等同。四、基因修飾技術(shù)和細(xì)胞重編程（一）轉(zhuǎn)基因技術(shù)及轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（二）基因敲除技術(shù)與基因敲除動(dòng)物（三）克隆技術(shù)（四）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù) for their discoveries of principles for introducing specific gene modifications in mice by the use of embryonic stem cells Mario R. Capecchi Martin J. Evans

6、Oliver Smithies The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007克隆技術(shù)克隆羊?qū)嶒?yàn)治療性克?。╰herapeutic cloning）利用體細(xì)胞核移植（somatic cell nuclear transfer，SCNT）技術(shù)，把病人體細(xì)胞的核注入到一個(gè)去核未受精卵中，重新啟動(dòng)已分化的供體細(xì)胞核的原始發(fā)育程序，使其發(fā)育形成囊胚后，再從中分離胚胎干細(xì)胞，進(jìn)而在體外培育出與病人遺傳背景完全吻合的細(xì)胞、組織或器官用于移植，從根本上克服異體移植引發(fā)的免疫排斥。Cell 153, 12281238, June 6, 2013Science. 2

7、008 Feb 1; 319(5863):560-3Induced Pluripotent Stem cells iPS cellsOct3/4, Sox2, c-Myc, Klf4ReprogrammingThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012Oct3/4, Sox2, c-Myc, Klf4Reprogramming一、細(xì)胞是生命的基本單位二、細(xì)胞在形態(tài)與功能上具有多樣性三、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精密四、細(xì)胞可以增殖并具有遺傳性五、細(xì)胞可以分化以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的特化六、細(xì)胞的形狀可以改變、細(xì)胞的位置可以移動(dòng)七、細(xì)胞會(huì)衰老和死亡第三節(jié) 細(xì)胞的基

8、本知識八、細(xì)胞可以對刺激發(fā)生反應(yīng)九、細(xì)胞活動(dòng)需要自供能量十、細(xì)胞可以自我調(diào)節(jié)十一、多細(xì)胞生物的細(xì)胞整合為組織十二、細(xì)胞具有極性十三、細(xì)胞具有社會(huì)性細(xì)胞的基本知識一、細(xì)胞是生命的基本單位1、一切生命體都由細(xì)胞構(gòu)成生命體的基本結(jié)構(gòu)與功能單位；2、生命活動(dòng)都是以細(xì)胞為基本單位進(jìn)行的：單細(xì)胞生物和多細(xì)胞生物；新生兒：1012 細(xì)胞、成人： 1014 細(xì)胞3、細(xì)胞可以在體外適宜的條件下生存、生長和增殖；4、細(xì)胞的任何一個(gè)組成部分在體外分離的條件下不能 體現(xiàn)生命活動(dòng)。二、細(xì)胞在形態(tài)與功能上具有多樣性人體共有252種細(xì)胞：1、細(xì)胞的形狀各種各樣：人紅細(xì)胞：盤形；白細(xì)胞：球形平滑肌細(xì)胞：梭形；成纖維細(xì)胞： 星

9、形2、細(xì)胞的形狀與其功能相適應(yīng)：人紅細(xì)胞：攜帶氧；神經(jīng)細(xì)胞：突起 電鏡下人的血細(xì)胞 紅色顯示紅血球 綠色顯示淋巴細(xì)胞 黃色顯示血小板三、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精密（一）、動(dòng)物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)：1、質(zhì)膜：plasma membrane2、細(xì)胞質(zhì)：cytoplasm3、細(xì)胞核：nucleus（二）、細(xì)胞的分子組成：1、核酸：2、蛋白質(zhì)：3、脂類中的甘油三脂4、糖綴合物5、小分子有機(jī)物6、小分子無機(jī)物四、細(xì)胞可以增殖并具有遺傳性1、細(xì)胞增殖的方式：分裂有絲分裂(mitosis) ：體細(xì)胞減數(shù)分裂(meiosis) : 生殖細(xì)胞2、細(xì)胞分裂之前遺傳物質(zhì)進(jìn)行忠實(shí)的復(fù)制：體細(xì)胞: 一次復(fù)制一次分裂生殖細(xì)胞:一次復(fù)

10、制兩次分裂五、細(xì)胞可以分化以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和功能的特化1、機(jī)體的發(fā)育過程：細(xì)胞的增殖與分化過程2、成體中組織的更新：干細(xì)胞的增殖與分化機(jī)體發(fā)育示意圖干細(xì)胞的不對稱分裂干細(xì)胞有絲分裂終末分化細(xì)胞分化子細(xì)胞六、細(xì)胞的形狀可以改變、位置可以移動(dòng)1、大多數(shù)細(xì)胞在體內(nèi)與周圍細(xì)胞或支持物相互作用而具有不同的形狀；2、細(xì)胞形狀的改變是由細(xì)胞內(nèi)部骨架系統(tǒng)的改變而引起的。七、細(xì)胞會(huì)衰老和死亡1、衰老與死亡： 小腸上皮細(xì)胞：幾天；皮膚細(xì)胞：24周；心肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞：與機(jī)體壽命相同。2、細(xì)胞凋亡（apoptosis）（程序性細(xì)胞死亡，programmed cell death, PCD），存活信號和死亡信號。八、細(xì)胞可

11、以對刺激發(fā)生反應(yīng)1、某些細(xì)胞對刺激的反應(yīng)顯而易見： 肌細(xì)胞：受到刺激收縮白細(xì)胞：被趨化因子吸引而移動(dòng)2、某些細(xì)胞對刺激的反應(yīng)需借助一定的方法檢測： 受體：細(xì)胞表面、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中受體九、細(xì)胞活動(dòng)需要自供能量細(xì)胞活動(dòng)：營養(yǎng)物的吸收、分泌物的分泌、物質(zhì)的合成 代謝、信號的傳導(dǎo)、細(xì)胞骨架的組裝與去組 裝、細(xì)胞分裂增殖等活動(dòng)能量來源：大多直接來自于ATP的高能磷酸鍵，少數(shù)來 自于GTP的高能磷酸鍵。產(chǎn)能細(xì)胞器：線粒體十、細(xì)胞可以自我調(diào)節(jié)細(xì)胞具有嚴(yán)密、有序的調(diào)控機(jī)制來保持生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。修復(fù)基因組：損傷時(shí)死亡增殖與凋亡：失控腫瘤十一、多細(xì)胞生物的細(xì)胞整合為組織1、多細(xì)胞生物體的各種細(xì)胞具有固有的組

12、合與排列方式并有細(xì)胞外基質(zhì)參與構(gòu)成精細(xì)的組織、器官和附屬器；2、相鄰細(xì)胞間存在細(xì)胞連接，并通過細(xì)胞外基質(zhì)整合為組織。雞胚角膜基膜的掃描電鏡圖E：上皮細(xì)胞 BL：基膜 C：膠原BLEC十二、細(xì)胞具有極性1、極性：多數(shù)細(xì)胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)代謝和生理功能上 都具有空間上的方向性和不對稱性；2、細(xì)胞極性在發(fā)育、分化過程中具有決定意義；3、細(xì)胞極性的紊亂與細(xì)胞周期的失控、基因組不穩(wěn)定相關(guān)。十三、細(xì)胞具有社會(huì)性單細(xì)胞生物體或多細(xì)胞生物體、在個(gè)體的發(fā)生、發(fā)育或成體的生命活動(dòng)中，任何細(xì)胞都不斷從其環(huán)境中接受信號、發(fā)生反應(yīng)，并可釋放信號分子或通過不同方式對其他遠(yuǎn)、近細(xì)胞施以影響。細(xì)胞對其他細(xì)胞及環(huán)境的緊密依存、

13、互動(dòng)關(guān)系可謂細(xì)胞的社會(huì)性。第四節(jié) 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞一、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立二、原核細(xì)胞的特點(diǎn)及其代表三、真核細(xì)胞的特點(diǎn)及其代表四、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較一、 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞概念的確立這一分類法高度而準(zhǔn)確的概括了細(xì)胞在結(jié)構(gòu)、功能上的特點(diǎn)以及細(xì)胞在進(jìn)化中的位置，對于細(xì)胞生物學(xué)和整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展具有劃時(shí)代的意義。 根據(jù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和遺傳物質(zhì)的存在形式原核細(xì)胞 ( prokaryotic cell )真核細(xì)胞 (eukaryotic cell )將細(xì)胞分為:原核細(xì)胞的特點(diǎn)：原核細(xì)胞都不具有核膜包裹的細(xì)胞核，只有細(xì)胞外膜而沒有內(nèi)膜系統(tǒng)和細(xì)胞骨架系統(tǒng) 原核細(xì)胞的代表：二、原核細(xì)胞1

14、、支原體 (mycoplasma): 是最小、最簡單的細(xì)胞 2、細(xì)菌: 從形態(tài)上可分為球菌、桿菌及螺旋菌 3、藍(lán)綠藻：又稱青菌 (Cyanobacteria) 原核細(xì)胞的模式結(jié)構(gòu)-細(xì)菌真核細(xì)胞的特點(diǎn)：真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可概括為細(xì)胞核、內(nèi)膜系統(tǒng)構(gòu)成的細(xì)胞器及細(xì)胞骨架。 真核細(xì)胞的代表：三、真核細(xì)胞1、酵母細(xì)胞（yeast） : 是結(jié)構(gòu)最簡單的真核細(xì)胞 。2、植物細(xì)胞 3、動(dòng)物細(xì)胞 真核細(xì)胞模式圖 四、原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較 （一）原核細(xì)胞與真核細(xì)胞共有的特性1在DNA分子中用相同的密碼編寫遺傳信息；2相似的遺傳信息轉(zhuǎn)錄與翻譯機(jī)制，相似的核糖核蛋白體；3相似構(gòu)造的質(zhì)膜；4共同的能量代謝途徑 （糖

15、酵解及三羧酸循環(huán)）；5以ATP形式保存和利用化學(xué)能；6相似構(gòu)造的蛋白酶體 （消化蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)）。 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的共同特性證明它們具有共同的祖先，真核細(xì)胞是由原核細(xì)胞進(jìn)化而來。（二） 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞不同的特性_原核細(xì)胞 真核細(xì)胞_細(xì)胞大小 110m 10100m核 無核或有擬核，無核被膜 有真核：核被膜、核膜孔、核仁、染色質(zhì)、核骨架基因組 拷貝數(shù)不恒定，單或多拷貝 拷貝數(shù)恒定，雙拷貝（二倍體）或更多拷貝 DNA 含量低，呈環(huán)形， 含量高，呈線形，在核內(nèi) 長度僅0.253mm 長度4.6mm數(shù)米（人類DNA總長2米） 不構(gòu)成核小體 與蛋白質(zhì)相結(jié)合，構(gòu)成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的核小體內(nèi)含子 無 有細(xì)胞器

16、 沒有膜性細(xì)胞器和區(qū)室化 有膜性細(xì)胞器（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、 胞內(nèi)體、過氧化酶體等），細(xì)胞內(nèi)區(qū)室化胞內(nèi)運(yùn)輸 直接擴(kuò)散 除直接擴(kuò)散外還借助于細(xì)胞骨架、膜管網(wǎng)及囊泡運(yùn)輸骨架系統(tǒng) 原始、無細(xì)胞骨架系統(tǒng) 有發(fā)達(dá)的骨架系統(tǒng)（細(xì)胞質(zhì)骨架與核骨架）分裂方式 出芽或無絲分裂 體細(xì)胞為有絲分裂，生殖細(xì)胞為減數(shù)分裂基因表達(dá) 轉(zhuǎn)錄、翻譯同時(shí)同處進(jìn)行 先在核中轉(zhuǎn)錄,后在細(xì)胞質(zhì)中翻譯 調(diào)控機(jī)制簡單 多層次調(diào)控，包括： 操縱子 轉(zhuǎn)錄前：基因重排、擴(kuò)增、甲基化 啟動(dòng)子 轉(zhuǎn)錄水平：多種轉(zhuǎn)錄因子 轉(zhuǎn)錄后水平：RNA拼接 翻譯水平 翻譯后：磷酸化、糖基化、硫酸化、酯?；痏第五節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究熱點(diǎn)一、再生醫(yī)學(xué)與干細(xì)胞二、細(xì)胞癌變、轉(zhuǎn)移及惡性腫瘤防治三、神經(jīng)生物學(xué)及腦功能四、細(xì)胞的衰老與死亡造血干細(xì)胞造血干細(xì)胞分化示意圖神經(jīng)干細(xì)胞分化示意圖胚胎干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化Marina Bershteyn and