《細胞生物》課件第1章緒論

1、細胞生物學Cell BiologyBio logy 生物學 lifeStudy of研究生命的學問 又稱生命科學或生物科學 研究內容包括生命起源、進化、構造、發(fā)育、功能、行為、與環(huán)境的互動關系等 細胞生物學Cell Biology-study of the cell研究內容：細胞的生命活動規(guī)律研究方法：顯微鏡技術，細胞培養(yǎng)技術 細胞內生物大分子的分離與純化技術 分子生物學技術三個層次：顯微水平 亞顯微水平 分子水平 顯微水平亞顯微水平分子水平醫(yī)學細胞生物學探討與疾病相關的細胞的生命活動規(guī)律以期闡明疾病的發(fā)病機制，對疾病的診斷治療提供理論依據轉化醫(yī)學（translational medicine

2、）轉化醫(yī)學的核心:將醫(yī)學生物學基礎研究成果迅速有效地轉化為可在臨床實踐中應用的理論、技術、方法和藥物，并在實驗室與病房之間架起一條快速通道，實現基礎研究與臨床研究的雙向轉化 “實驗室到病床邊（benchtobedside）從病床邊到實驗室（bedsidetobench）” 細胞生物學發(fā)展簡史一、細胞的發(fā)現與細胞學說的創(chuàng)立（17世紀19世紀）二、光學顯微鏡下的細胞學研究（19世紀中葉20世紀初）三、 實驗細胞學階段（20世紀初20世紀中葉）四、亞顯微結構與分子水平的細胞生物學（20世紀中葉現在）細胞生物學發(fā)展的幾個主要階段一、細胞的發(fā)現與細胞學說的創(chuàng)立1665年英國物理學家Robert Hook

3、e觀察到了軟木塞中的蜂窩狀小室，并將其命名為cell（細胞）。自1677年開始，荷蘭科學家A. van Leeuwenhoek用自制的高倍放大鏡和顯微鏡觀察到了包括精子、細菌在內的活細胞。1. 細胞的發(fā)現Robert Hooke 及他觀察到的細胞Robert Hooke自制的簡陋顯微鏡2.細胞學說的創(chuàng)立1838-1839年施萊登（MJ. Schleiden）和施旺（T. Schwann）正式提出了細胞學說（Cell Theory）。基本內容：一切生物，從單細胞生物到高等動、植物都是由細胞組成的；細胞是生物形態(tài)結構和功能活動的基本單位。 1855年R. Virchow提出“一切細胞只能來自原來的

4、細胞”，進一步完善了細胞學說。細胞學說創(chuàng)立的意義：細胞學說論證了整個生物界在結構上的統(tǒng)一性，以及在進化上的共同起源。這一學說的建立推動了 生物學 的發(fā)展，并為辯證唯物論提供了重要的自然科學依據。二、光學顯微鏡下的細胞學研究技術：固定和染色發(fā)現： 無絲分裂 有絲分裂 減數分裂中心體線粒體高爾基體19世紀中葉到20世紀初期三、實驗細胞學階段20世紀初期到20世紀中葉主要特點：采用多種實驗手段對細胞的生化代謝和生理功能進行研究主要工作：“基因學說”，gene決定遺傳性狀，線性排列在染色體上并成為連鎖群組織培養(yǎng)技術檢測細胞中核酸的方法從活細胞中分離出細胞核和各種細胞器1933年E. Ruska等人發(fā)明

5、透射電鏡，人類視野進入超微領域 。1965年制造了觀察標本表面三維形態(tài)的掃描電子顯微鏡。1940-50s用電鏡觀察了各類細胞超微結構，同時由于生物學其他學科的滲透，結合超速離心、電泳、無細胞體系等分析技術研究這些結構的功能。Cytology發(fā)展為Cell Biology。四、亞顯微結構與分子水平的細胞生物學1953年， Watson和Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962 年諾貝爾生理學與醫(yī)學獎 。DNA雙螺旋模型提出之后,又提出了一系列技術和理論，使細胞生物學與分子生物學的結合越來越緊密。使人們能夠在分子水平上探索細胞的各種生命活動。從此細胞生物學的研究進入了從分子，亞

6、細胞和細胞整體探討細胞生命活動的分子細胞生物學時代?？茖W家們創(chuàng)造了許多“人類奇跡”。1983年，KB. Mullis發(fā)明PCR儀，于1993年獲諾貝爾化學獎。1990年，美國國會正式批準的“人類基因組計劃” （Human Genome Project）。 我國于1993年加入該計劃，承擔其中1%的任務，即人類3號染色體短臂上約30Mb的測序任務。2000年6月28日人類基因組工作草圖完成。同年，美國國立衛(wèi)生研究院給一名患有先天性重度聯合免疫缺陷病的4歲女孩實施了首例基因治療。這種疾病因腺苷脫氨酶（ADA）基因變異引起。1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英國蘇格蘭盧斯林研究所的試驗

7、基地誕生。Dolly with her first born lamb Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 2001年，美國人LelandHartwell、英國人Paul Nurse、TimothyHunt因對細胞周期調控機理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。2002年，英國人悉尼布雷諾爾、美國人羅伯特霍維茨和英國人約翰蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調控和細胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。Sydney BrennerH. Robert HorvitzJohn E. Sulston 2003年，美國科學家彼得

8、阿格雷和羅德里克麥金農，分別因對細胞膜水通道，離子通道結構和機理研究而獲諾貝爾化學獎。 Peter AgreRoderick MacKinnon 2004年諾貝爾化學獎授予以色列科學家阿龍切哈諾沃、阿夫拉姆赫什科和美國科學家歐文羅斯，以表彰他們發(fā)現了泛素調節(jié)的蛋白質降解，其實他們的成果就是發(fā)現了一種蛋白質“死亡”的重要機理。2005年Barry J. Marshall 和J. Robin Warren 獲諾貝爾生理與醫(yī)學獎，他們發(fā)現幽門螺桿菌及其在胃炎和胃潰瘍方面的作用。Barry J. MarshallJ. Robin Warren2006年美國人Andrew Z. Fire和Craig C

9、. Mello因對RNA干擾的研究而獲諾貝爾生理與醫(yī)學獎。干擾技術不僅是研究基因功能的一種強大工具，不久的未來，這種技術也許能用來直接從源頭上使致病基因“沉默”，以治療癌癥甚至艾滋病。 Andrew Z. FireCraig C. Mello日本京都大學山中伸彌與英國發(fā)育生物學家約翰戈登因在細胞核重新編程研究領域的杰出貢獻，而獲得2012年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。 2013諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主, 表彰他們發(fā)現囊泡轉運的調控機制。 七、參考書Alberts B et al. Essential Cell Biology. New York and London：Garland publishi

10、ng，Inc. 1998Alberts B et al. Molecuar Biology of the Cell, 3rd ed. New York and London：Garland Publishing，Inc. 1994Becker W.M. et al. The World of the Cell. Fourth Ed. The Benjamin/Cummings Publishing Company. 2000Gerald Karp. Cell and Molecular Biology：concepts and experiments，2nd Edition. Publishe

11、d by John Wiley & Sons,Inc. 1999 Lodish H. et al. Molecular Cell Biology. 4th Ed. Scientific American Books,Inc.2000.什么是細胞？細胞是一個由完整的細胞膜包裹著一定內容物的相對封閉小室；自然狀態(tài)下，細胞是“活的”，一種動態(tài)的結構細胞的概念 細胞是構成有機體的基本結構單位細胞具有獨立完整的代謝體系細胞是有機體生長與發(fā)育的基礎細胞是遺傳的基本單位沒有細胞就沒有完整的生命細胞為各種生化反應提供適宜的環(huán)境和場所細胞分裂細胞分化細胞衰老細胞死亡病毒非細胞生命體病毒是由核酸分子和蛋白質構成的

12、復合體。病毒能增殖、遺傳和演化，因而具有生命最基本的特征 ，但是不具備自己的能量和代謝系統(tǒng)，完全依賴宿主細胞獲取生命活動所需的物質和能量不完全生命體病毒增殖過程示意圖細胞的分類根據進化、遺傳、結構與生活方式分類： 原核細胞 prokaryotic cell 古細菌：產甲烷菌、鹽桿菌、硫化葉菌 真細菌：支原體、衣原體、細菌、放線菌 及藍藻 真核細胞 eukaryotic cell：真菌、植物、動物一、原核細胞結構簡單基本特點： 在生命進化過程中出現較早； 分布范圍廣，數量巨大； 結構簡單: 無細胞核，有擬核( nucleoid ) 無細胞器，有核糖體 細菌的基本結構示意圖（一）、細菌（二）、支原

13、體支原體（mycoplasma）的大小通常為0.20.3m，可通過濾菌器。無細胞壁， 不能維持固定的形態(tài)而呈現多形性。支原體基因組為一環(huán)狀雙鏈DNA，分子量?。ㄈ⒐偶毦址Q古核生物或稱原細菌，是一些生長在極端特殊環(huán)境中的細菌，過去根據其內部構造沒有核膜、具環(huán)狀DNA結構以及細胞產能、細胞分裂、新陳代謝等生活方式與原核細胞相似，將古細菌歸入原核生物產甲烷菌、鹽桿菌、硫化葉菌、極端嗜熱菌 等等二、真核細胞特點：進化程度高；形態(tài)多樣，大小不一；結構復雜。真核細胞結構真核細胞的結構特點以脂質和蛋白質為基礎的生物膜系統(tǒng)以核酸和蛋白質為主要成分的遺傳信息表達系統(tǒng)由特異蛋白質分子構成的細胞骨架系統(tǒng)核糖體與胞質溶膠胞質溶膠的