培訓(xùn)課件細(xì)胞生物學(xué)教程

細(xì)胞生物學(xué)教程第一頁，共三十七頁。第一章細(xì)胞生物學(xué)簡史HISTORYANDPERSPECTIVE第二頁，共三十七頁。本章內(nèi)容提要第一節(jié)發(fā)展歷史一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)二、細(xì)胞學(xué)說三、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)研究四、分子細(xì)胞生物學(xué)第二節(jié)細(xì)胞生物學(xué)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀附錄細(xì)胞生物學(xué)參考書第三頁，共三十七頁。細(xì)胞生物學(xué)的研究內(nèi)容分三個(gè)層次：1）顯微水平，光學(xué)顯微鏡下可見的結(jié)構(gòu)。2）超微水平，電子顯微鏡下可見的結(jié)構(gòu)。3）分子水平，細(xì)胞結(jié)構(gòu)的分子組成，及其在生命活動(dòng)中的作用。第一節(jié)發(fā)展歷史第四頁，共三十七頁。細(xì)胞生物學(xué)經(jīng)歷了四個(gè)主要發(fā)展階段：1）1665-1830s，細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，顯微生物學(xué)。2）1830s-1930s，細(xì)胞學(xué)說，Cytology誕生。3）1930s-1970s，電鏡技術(shù)應(yīng)用，Cytology發(fā)展為細(xì)胞生物學(xué)。4）1970s以來，分子細(xì)胞生物學(xué)時(shí)代。第五頁，共三十七頁。一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)顯微鏡之于生物學(xué)，猶如望遠(yuǎn)鏡之于天文學(xué)，細(xì)胞生物學(xué)的變革無不和顯微技術(shù)的改進(jìn)息息相關(guān)。1590年J.和Z.Janssen父子制作第一臺(tái)復(fù)式顯微鏡，放大倍數(shù)不超過10倍。1610年GalileoGalilei用顯微鏡觀察昆蟲。第六頁，共三十七頁。1665年英國人RobertHooke出版《顯微圖譜》。觀察了軟木，并首次用cells來描述“細(xì)胞”。1680年A.vanLeeuwenhoek當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他觀察過植物、原生動(dòng)物、水、鮭魚的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌、唾液、血液、精液等等。Hooke之后的160多年里，對細(xì)胞的研究沒有實(shí)質(zhì)進(jìn)展。

第七頁，共三十七頁。RobertHookeandhis“cells”第八頁，共三十七頁。RobertHooke’smicroscopeMicroscopeusedbyRobertHooke.Hooke`sdrawingofathinsliceofcork,showingthehoney-comb-likenetworkof“cells”第九頁，共三十七頁。Micrographia

第十頁，共三十七頁。MadebyA.vanLeeuwenhoek(1632-1723).Magnificationrangesat50-275x.第十一頁，共三十七頁。1830s消色差顯微鏡出現(xiàn)，人們才對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能有了新的認(rèn)識(shí)。1931年R.Brown在蘭科植物表皮細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核。1936年GG.Valentin在動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核與核仁。這些工作對于細(xì)胞學(xué)說的誕生具有重要意義。第十二頁，共三十七頁。二、細(xì)胞學(xué)說

通常認(rèn)為施萊登（MJ.Schleiden）和施旺（T.Schwann）正式提出了細(xì)胞學(xué)說。實(shí)際上它是19世紀(jì)許多科學(xué)家共同努力的結(jié)果。第十三頁，共三十七頁。CellTheory是19世紀(jì)的重大發(fā)現(xiàn)之一，其基本內(nèi)容有三條：①有機(jī)體是由細(xì)胞構(gòu)成的；②細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位；③新細(xì)胞來源于已存在細(xì)胞的分裂。第十四頁，共三十七頁。1838年Schleiden發(fā)表“植物發(fā)生論”，認(rèn)為無論怎樣復(fù)雜的植物都由細(xì)胞構(gòu)成。但他以free-cellformation理論來解釋細(xì)胞形成。Schwann提出了“細(xì)胞學(xué)說”（CellTheory)；1939年發(fā)表了“關(guān)于動(dòng)植物結(jié)構(gòu)和生長一致性的顯微研究”。第十五頁，共三十七頁。MatthiasJacobSchleidenTheodarSchwann第十六頁，共三十七頁。Schwann提出：有機(jī)體是由細(xì)胞構(gòu)成的；細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。但他也采用了的Schleiden細(xì)胞形成理論。1855德國人R.Virchow提出“一切細(xì)胞來源于細(xì)胞”（omniscellulaecellula）的著名論斷；進(jìn)一步完善了細(xì)胞學(xué)說。第十七頁，共三十七頁。19世紀(jì)30年代后發(fā)現(xiàn)活細(xì)胞并不是空的而是充滿粘稠的液體。F.Dujardin（1835）將之稱為“sarcode”；JE.Purkinje（1839）和vonMohl（1846）則將之稱作原生質(zhì)“protoplasm”。如今“原生質(zhì)”一詞已從生物學(xué)文獻(xiàn)中消失了，但在當(dāng)時(shí)具有十分重要的意義。第十八頁，共三十七頁。三、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)研究1932年德國人E.Ruska和M.Knoll發(fā)明透射電鏡，人類視野進(jìn)入超微領(lǐng)域。1939年Siemens公司生產(chǎn)商品電鏡。1940-50s用電鏡觀察了各類細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)。并結(jié)合超速離心、電泳、無細(xì)胞體系等分析技術(shù)研究這些結(jié)構(gòu)的功能。Cytology發(fā)展為CellBiology。第十九頁，共三十七頁。四、分子細(xì)胞生物學(xué)時(shí)代1869年瑞士人F.Miescher從膿細(xì)胞中分離出核酸，但未引起重視。1944年O.Avery等通過細(xì)菌轉(zhuǎn)化試驗(yàn)，1952年M.Chase等通過噬菌體標(biāo)記感染實(shí)驗(yàn)肯定了核酸與遺傳的關(guān)系。第二十頁，共三十七頁。微生物轉(zhuǎn)化試驗(yàn)第二十一頁，共三十七頁。1952年RE.Franklin拍攝到清晰的DNA晶體的X-衍射照片。1953年她認(rèn)為DNA是一種對稱結(jié)構(gòu)，可能是螺旋。

第二十二頁，共三十七頁。1953年，JD.Watson和FHC.Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。第二十三頁，共三十七頁。1958年Crick提出分子遺傳的“中心法則”。1961-1964年Nirenberg等破譯遺傳密碼。1972年DA.Jackson，RH.Symons和P.Berg創(chuàng)建DNA體外重組。1973年SN.Cohen和HW.Boyer將外源基因拼接在質(zhì)粒中，并在大腸桿菌中表達(dá)。一系列技術(shù)和理論的提出，使細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)的結(jié)合越來越緊密。第二十四頁，共三十七頁。1983年，KB.Mullis發(fā)明PCR儀，于1993年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。第二十五頁，共三十七頁。1990年，美國國會(huì)正式批準(zhǔn)的“人類基因組計(jì)劃”（HumanGenomeProject）。我國于1993年加入該計(jì)劃，承擔(dān)其中1%的任務(wù)，即人類3號(hào)染色體短臂上約30Mb的測序任務(wù)。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(lián)合免疫缺陷病的4歲女孩實(shí)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。第二十六頁，共三十七頁。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(yàn)基地誕生。Dollywithherfirstbornlamb第二十七頁，共三十七頁。EMBRYOCOLONING第二十八頁，共三十七頁。第二節(jié)細(xì)胞生物學(xué)研究的

內(nèi)容與現(xiàn)狀第二十九頁，共三十七頁。一.細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科細(xì)胞生物學(xué)cellbiology：是研究細(xì)胞基本生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。1.細(xì)胞是生命體的結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位。2.重大生命現(xiàn)象的研究都要以細(xì)胞為基礎(chǔ)。3.生命科學(xué)的四大基礎(chǔ)學(xué)科之一，代表生命科學(xué)的發(fā)展趨勢。4.概括說：Cellbiology其核心問題是將遺傳與發(fā)育在細(xì)胞水平上結(jié)合起來研究生命現(xiàn)象。5.新興學(xué)科，沒有明確的范圍。第三十頁，共三十七頁。二.細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容兩大內(nèi)容：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。細(xì)胞的功能及重要生命活動(dòng)。1、細(xì)胞核nucleus，染色體chromosome以及基因表達(dá)2、生物膜與細(xì)胞器3、細(xì)胞骨架體系4、細(xì)胞增殖及其調(diào)控5、細(xì)胞分化及其調(diào)控6、細(xì)胞的衰老與凋亡7、細(xì)胞的起源與進(jìn)化8、細(xì)胞工程：細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)的交叉領(lǐng)域第三十一頁，共三十七頁。三.細(xì)胞生物學(xué)的主要研究特點(diǎn)1.重視結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一：結(jié)構(gòu)是功能的物質(zhì)基礎(chǔ)。2.重視細(xì)胞的整體機(jī)能和它的結(jié)構(gòu)的辯證關(guān)系：例：能量轉(zhuǎn)換的各種組分都定位在線粒體內(nèi)膜上，內(nèi)膜面積大，為線粒體進(jìn)行高速率的生化反應(yīng)提供了場所。3.從動(dòng)態(tài)和發(fā)展的觀點(diǎn)來分析問題：活細(xì)胞在不同的生長階段，不同的生活狀態(tài)下，某些部分的結(jié)構(gòu)功能要發(fā)生改變，或者有些反應(yīng)發(fā)生改變，因此，必須從動(dòng)態(tài)和發(fā)展的觀點(diǎn)來分析問題。第三十二頁，共三十七頁。四.細(xì)胞生物學(xué)的總趨勢及重要領(lǐng)域總趨勢：細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)相互滲透與交融。三大基本問題：1.細(xì)胞內(nèi)基因組（人10萬基因）是如何在時(shí)間與空間上有序表達(dá)的。2.表達(dá)產(chǎn)物--結(jié)構(gòu)蛋白與核酸，脂質(zhì)、糖及其復(fù)合物，如何逐級裝配。3.基因表達(dá)產(chǎn)物--大量活性因子與信號(hào)分子。第三十三頁，共三十七頁。當(dāng)前若干重大課題（細(xì)胞基本生命活動(dòng)研究）1.染色體DNA與蛋白質(zhì)互相作用關(guān)系。2.細(xì)胞增殖、分化、凋亡的相互關(guān)系及其調(diào)控。3.細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究。4.細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的裝配。5.蛋白質(zhì)合成分選與跨膜定向運(yùn)輸。6.細(xì)胞及細(xì)胞器的起源等。第三十四頁，共三十七頁。中文科技期刊全文數(shù)據(jù)庫（重慶維普）中國期刊網(wǎng)鏡像萬方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)鏡像國家科技圖書文獻(xiàn)中心（NSTL）EBSCOhost外文全文數(shù)據(jù)庫Elsevier（已過試用期，但可查閱文摘）Springer外文電子期刊我校具有以下數(shù)據(jù)庫，可供使用第三十五頁，共三十七頁。分子細(xì)胞生物學(xué)韓貽仁科學(xué)出版社2001年03月醫(yī)學(xué)細(xì)胞與分子生物學(xué)陳詩書上海醫(yī)科大學(xué)出版社1999年01月細(xì)胞生物學(xué)王德耀上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1998年出版細(xì)胞生物學(xué)翟中和等編高等教育出版社2000年8月出版細(xì)胞生物學(xué)(第二版)汪堃仁北京師范大學(xué)出版社1998年11月出版細(xì)胞生物學(xué)研究方法與技術(shù)(第二版)劉鼎新北醫(yī)、協(xié)和醫(yī)大聯(lián)合出版社1997年05月出版細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)(第二版)楊漢民高等教育出版社1997年07月出版MolecularBiologyoftheCell4thEdition,BruceAlbertsetal.,2002MolecularCellBiology4thEdition,HarveyLodishetal.,1999CellandMolecularBiology3rd

GeraldKarp,2002附錄：細(xì)胞生物學(xué)參考書：第三十六頁，共三十七頁。內(nèi)容總結(jié)細(xì)胞生物學(xué)教程。1830s消色差顯微鏡出現(xiàn)，人們才對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能有了新的認(rèn)識(shí)。③新細(xì)胞來源于已存在細(xì)胞的分裂。18