高中生物競賽課件細(xì)胞生物學(xué)-第1章-緒論

第1章緒論細(xì)胞生物學(xué)(cellbiology)是研究和揭示細(xì)胞基本生命活動規(guī)律的學(xué)科，它從顯微、亞顯微及分子水平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，細(xì)胞增殖、分化、代謝、運(yùn)動、衰老、死亡，以及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控，細(xì)胞起源與進(jìn)化等重大生命過程它是現(xiàn)代生命科學(xué)中的重要基礎(chǔ)前沿學(xué)科之一細(xì)胞生物學(xué)內(nèi)容模塊基本知識介紹（1-3章）細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能（4-12章）細(xì)胞重大生命活動（13-16章）細(xì)胞的社會聯(lián)系（17章）細(xì)胞是一切生物的基本結(jié)構(gòu)單位，它是由膜圍成的能獨(dú)立進(jìn)行生長繁殖的原生質(zhì)團(tuán)。Whatiscell？

一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科細(xì)胞生物學(xué)遺傳學(xué)生物化學(xué)發(fā)育學(xué)生理學(xué)分子生物學(xué)免疫學(xué)它們均須從細(xì)胞水平上來闡明各自研究領(lǐng)域中生命現(xiàn)象的機(jī)理!現(xiàn)代生物學(xué)的所有分支學(xué)科脫離開對細(xì)胞的研究，都將失去持續(xù)發(fā)展的原動力。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究的3個根本性問題基因組如何在時間和空間上有序表達(dá)基因表達(dá)的產(chǎn)物如何逐級組裝成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系及各種細(xì)胞器基因及其表達(dá)的產(chǎn)物如何調(diào)節(jié)細(xì)胞的重大生命活動二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容生物膜和細(xì)胞器細(xì)胞骨架體系細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細(xì)胞核、染色體和基因表達(dá)細(xì)胞增殖及其調(diào)控二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細(xì)胞分化及干細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞死亡二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細(xì)胞衰老細(xì)胞工程二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容MoleculesPolymersCellsOrganisms細(xì)胞的起源與進(jìn)化細(xì)胞重大生命活動及其相互關(guān)系第二節(jié)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)一般，細(xì)胞非常微小(動物細(xì)胞為10~20μm，植物細(xì)胞為20~30μm，支原體最小僅為0.1μm)，肉眼(0.1~0.2mm)無法看到。因此，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)必須依靠放大工具！

一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)2.1665年RobertHooke（英國物理學(xué)家）cellulae40~140ד當(dāng)我一看到這些形像時，我就認(rèn)為這是我的發(fā)現(xiàn)。因為這的確是我第一次看到的微小空洞，可能這也是歷史上的第一次發(fā)現(xiàn)。顯然，這使我理解了軟木為什么這么輕的原因?！币?、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)AntonievanLeeuwenhoekReplicaofmicroscopebyVanLeeuwenhoek1671年Leeuwenhoek（荷蘭）布店學(xué)徒270-500×一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

人類第一次觀察到完整的活細(xì)胞二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義MatthiasJakobSchleidenTheodorSchwannRudolphCarlVirchow細(xì)胞學(xué)說（Celltheory）1838年，德國的植學(xué)家——MatthiasSchleiden

(施萊登)認(rèn)為：

盡管植物的不同組織在結(jié)構(gòu)上有個很大的差異，但是植物是由細(xì)胞構(gòu)成的，植物的胚是由單個細(xì)胞產(chǎn)生的。1839年，德國的動物學(xué)家——TheodorSchwann（施旺）指出動物和植物的細(xì)胞具類似的機(jī)構(gòu),提出：一切生物體都是由一個或多個細(xì)胞構(gòu)成的;細(xì)胞是生命的結(jié)構(gòu)單元1858年,德國的病理學(xué)家——RudolfVirchow

(魏爾肖),提出了細(xì)胞理論的另一條重要原理：細(xì)胞來自細(xì)胞Thecelltheorystates:

1.Alllivingthingsororganismsaremadeofcellsandtheirproducts.2.Newcellsarecreatedbyoldcellsdividingintotwo.3.Cellsarethebasicbuildingunitsoflife.Celltheory三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期

原生質(zhì)(protoplasm)理論的提出◆

Pukinje（1840年）和VonMohl（1846年）分別在動物、植物中發(fā)現(xiàn)“肉樣質(zhì)”的物質(zhì),并命名為“原生質(zhì)”?！?861年,Schultze提出原生質(zhì)理論:有機(jī)體的組織單位是一小團(tuán)原生質(zhì),這種物質(zhì)在一般有機(jī)體中是相似的。并把細(xì)胞明確地定義為“具有細(xì)胞核和細(xì)胞膜的活物質(zhì)”。三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期細(xì)胞分裂的研究◆Flemming&Strasburger(1880年)分別在動植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有絲分裂(mitosis)；◆VanBeneden(1883年)&Strasburger(1886年)分別在動植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂(meiosis)。三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期

重要細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)◆1883年，vanBeneden和Boveri發(fā)現(xiàn)中心體;◆1888年，waldeyer提出染色體概念;◆1894年，Altmann發(fā)現(xiàn)線粒體;◆1898年，Golgi發(fā)現(xiàn)高爾基體。德國胚胎學(xué)家、解剖學(xué)家O.Hertwig于1892年發(fā)表了《ZelleundGewebe》（細(xì)胞與組織），認(rèn)為：“生物變化過程是細(xì)胞變化過程的反映”，標(biāo)志著細(xì)胞學(xué)（Cytology）作為一門獨(dú)立的生物學(xué)科的建立；美國生物學(xué)家WilsonE.B.于1896年發(fā)表了《TheCellinDevelopmentandHeredity》（發(fā)育和遺傳中的細(xì)胞）一書，把細(xì)胞學(xué)、遺傳學(xué)和胚胎發(fā)育結(jié)合起來，成為細(xì)胞學(xué)史上第一部系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)。1925年，這本書的第二版問世，第二版中發(fā)表了Wilson繪制的一幅細(xì)胞模式圖，是細(xì)胞學(xué)史上第一個具有代表意義的細(xì)胞模式圖。三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期Wilson繪制的細(xì)胞模式圖三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期四、實(shí)驗細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞學(xué)的分支及其發(fā)展1.細(xì)胞遺傳學(xué)動物受精(1876)；卵和精子染色體(1883)；植物雙受精(1888，1893)，遺傳法則(孟德爾34年前，1900)，性別與染色體有關(guān)(1905)；基因?qū)W說(Morgan)2.細(xì)胞生理學(xué)的研究組織培養(yǎng)技術(shù)(1909)；細(xì)胞器分離(1943)3.細(xì)胞化學(xué)福爾根染色(1924)；紫外分光光度法(1930-1940)◆cytogenetics：從細(xì)胞學(xué)角度研究遺傳現(xiàn)象?！鬰ytophysiology：研究細(xì)胞對周圍環(huán)境的反應(yīng)，現(xiàn)在已延伸到物質(zhì)跨膜運(yùn)輸與分選、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)?！鬰ytochemistry：主要研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成及化學(xué)分子的定位、分布及其生理功能。四、實(shí)驗細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞學(xué)的分支及其發(fā)展五、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展電鏡的發(fā)明由于可見光波長的特性，光學(xué)顯微鏡的分辨率無法突破0.2μm的極限，大部分細(xì)胞器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)無法看清。20世紀(jì)上半葉的40余年，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識沒有取得突破性進(jìn)展。

1938年，科學(xué)家研制出第一臺透射電子顯微鏡。1933年，ErnstRuska（德國）：西門子公司示波器研究小組成員。第一臺電鏡：分辨率50nm發(fā)熱燒壞樣品無法使用放棄瑞士學(xué)者研究電鏡發(fā)熱問題取得進(jìn)展、發(fā)表論文Ruska再次研究電鏡發(fā)熱問題1938年研制出第一臺商業(yè)電鏡，分辨率10nm電鏡的發(fā)明TheNobelPrizeinPhysics1986電鏡的發(fā)明細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)1961年，J.Brachet根據(jù)電鏡下觀察到的結(jié)構(gòu)集合40、50年代的研究成果，在“LivingCell”一文中繪制了一副細(xì)胞模式圖。描繪出了細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)，并反映出細(xì)胞活動的動態(tài)觀點(diǎn)細(xì)胞學(xué)史上第二幅模式圖1965年，DeRobertis將其原著的《GeneralCytology》（普通細(xì)胞學(xué)）第四版更名為《CellBiology》（細(xì)胞生物學(xué)）出版，這標(biāo)志著細(xì)胞生物學(xué)新學(xué)科的誕生。細(xì)胞生物學(xué)與細(xì)胞學(xué)不同之處：深刻性和綜合性。細(xì)胞生物學(xué)的興起是先進(jìn)實(shí)驗技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物！五、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展五、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展20世紀(jì)50年代以來，電子顯微鏡與超薄切片技術(shù)結(jié)合，產(chǎn)生了細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)學(xué)50年代中期到60年代末，分子生物學(xué)、生物化學(xué)遺傳學(xué)等學(xué)科與細(xì)胞學(xué)相互滲透與結(jié)合20世紀(jì)70年代，分子生物學(xué)概念與技術(shù)的引入80年代以來，細(xì)胞生物學(xué)主流為細(xì)胞的分子生物學(xué)90年代后期，納米生物學(xué)興起進(jìn)入21世紀(jì)，生命科學(xué)研究從分子水平回歸到細(xì)胞水平，細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展進(jìn)入新階段本章小結(jié)細(xì)胞生物學(xué)及其學(xué)科地位是從細(xì)胞整體、顯微、亞顯微與分子水平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能和細(xì)胞重大生命活動規(guī)律的科學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容①生物膜與細(xì)胞器；②細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；③細(xì)胞骨架體系；④細(xì)胞核、染色體及基因表達(dá)；⑤細(xì)胞增殖及其調(diào)控；⑥細(xì)胞分化及干細(xì)胞；⑦細(xì)胞死亡；⑧細(xì)胞衰老；⑨細(xì)胞工程；⑩細(xì)胞的起源與進(jìn)化細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史①細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)；②細(xì)胞學(xué)說的建立；③細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期；④實(shí)驗細(xì)胞學(xué)時期；⑤細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展2011-2014年細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域諾貝爾獲獎情況年份獲獎人獎項研究領(lǐng)域

JohnO‘KeefeMay-BrittMoser

P/M發(fā)現(xiàn)構(gòu)建大腦定位系統(tǒng)的細(xì)胞---GPS細(xì)胞

EdvardI.Moser

James

E.RothmanRandyW.

SchekmanP/M發(fā)現(xiàn)細(xì)胞囊泡交通的運(yùn)行與調(diào)節(jié)機(jī)制

ThomasC.Südhof

Shinya

YamanakaP/M發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可被重編程變?yōu)槎嗄苄訨ohn

GurdonRobert

J.

LefkowitzChemistryG蛋白偶聯(lián)受體Brian

K.

Kobilka

2011BruceA.Beutler先天免疫機(jī)制激活JulesA.HoffmannP/MRalphM.Steinman獲得性免疫中樹突細(xì)胞及其功能的發(fā)現(xiàn)2000-2010年細(xì)胞生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域諾貝爾獲獎情況

細(xì)胞是一切生物體的最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。