細(xì)胞與分子生物學(xué)01緒論

CellularandMolecularBiology細(xì)胞與分子生物學(xué)

1.第一章緒論

細(xì)胞與分子生物學(xué)研究?jī)?nèi)容細(xì)胞與分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史細(xì)胞與分子生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)2.

cell

是組成包括人類在內(nèi)的所有生物體的基本單位，這一基本單位的含義既包括了結(jié)構(gòu)上的，也包括了功能上的。

3.cellbiology是在細(xì)胞水平上研究生物體生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)、遺傳、變異、分化、衰老、死亡等生命現(xiàn)象的學(xué)科。它從細(xì)胞整體、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、分子三個(gè)不同水平出發(fā)，并將這三個(gè)不同層次的研究有機(jī)地結(jié)合起來，最終揭示生命的本質(zhì)；事實(shí)上，只有從細(xì)胞水平上研究生物體的生命現(xiàn)象才是對(duì)生命現(xiàn)象最本質(zhì)上的揭示。

4.CellularandMolecularBiology是從細(xì)胞整體、亞顯微結(jié)構(gòu)以及分子三個(gè)不同層次上，把細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能有機(jī)結(jié)合起來，并與生命科學(xué)其他學(xué)科相互滲透，探索生命活動(dòng)基本規(guī)律的科學(xué)。

5.1.細(xì)胞與分子生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容細(xì)胞與分子生物學(xué)研究的主要任務(wù)探索疾病的發(fā)病機(jī)制疾病診斷的基礎(chǔ)疾病的治療6.(1.1)疾病發(fā)病機(jī)制的探討

疾病是細(xì)胞病變的綜合反映，而細(xì)胞病變則是細(xì)胞在致病因素的作用下，組成細(xì)胞的若干分子相互作用的結(jié)果；生物的理化的和遺傳的因素都可能通過這種或那種途徑影響到細(xì)胞內(nèi)的分子存在，而導(dǎo)致細(xì)胞病變

7.(1.2)疾病診斷的基礎(chǔ)

疾病的診斷除了必要的病原學(xué)檢查外，更主要的是有賴于疾病所帶來的異常特征，整體水平、生化水平、細(xì)胞水平或分子水平的變化，都可能是疾病診斷的依據(jù)

細(xì)胞或分子水平的變化來進(jìn)行診斷就很容易獲得早期診斷，也就十分有利于疾病的早期治療

8.(1.3)疾病的治療

疾病的治療有賴于對(duì)疾病機(jī)制的深入了解細(xì)胞治療是建立在分子生物學(xué)特別是細(xì)胞生物學(xué)的基礎(chǔ)上的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療彌補(bǔ)患者的細(xì)胞缺陷，恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)已紊亂的新陳代謝提高細(xì)胞的抗病能力降低細(xì)胞內(nèi)毒性物質(zhì)的作用9.2.細(xì)胞與分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史細(xì)胞學(xué)說的建立與純形態(tài)觀察（1665-1900）多學(xué)科相互滲透（1900-1953）分子生物學(xué)階段（1953至今）10.（1）細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國(guó)物理學(xué)家RobertHook發(fā)現(xiàn)細(xì)胞（Cell)。（2）歷史上觀察到活細(xì)胞的第一人1676年,荷蘭人Antonyvanleeuwenhoek觀察到了細(xì)菌。（3）細(xì)胞學(xué)說（Thecelltheory）的建立1838～1839,德國(guó)植物學(xué)家施萊登（J.Schleiden)，德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺（T.Shwann）細(xì)胞是一切生物體的基本構(gòu)成單位和功能單位。1855年～1858年德國(guó)病理學(xué)家魏爾和(Virchow)提出了“一切細(xì)胞來自細(xì)胞”

1.1細(xì)胞學(xué)說的建立與純形態(tài)觀察11.RobertHookeandhis“cells”Hookeandhiscell.圖1.1英國(guó)物理學(xué)家RobertHook，創(chuàng)造的第一架有科學(xué)研究?jī)r(jià)值的顯微鏡。1665年，《顯微圖譜》描繪了他所見到的木栓是由許多蜂巢狀小室排成，是細(xì)胞學(xué)史上第一個(gè)細(xì)胞模式圖。12.Leeuwenhoekandhis“animalcules”AntonyvanLeeuwenhoek(1632-1723)(1)usedhisown(singlelens)monocularmicroscopes(2)andwasthefirstpersontoobserve(3)bacteriaandprotozoa.Helookateverythingfromrainwatertotears.Hesawmovingobjectsthathetermed“animalcules”(4,5).Thetinycreaturesappearedtobeswimming.③1234513.allplantsseemedtobecomposedofcells,andisthusconsideredtheco-founderofcelltheorytogetherwithSchwann.MatthiasJakob,Schleiden,(1804-1881)

Heidentifiedstatedthatallanimalsaremadeofcells.In1839,togetherwithMatthiasSchleidenheformulatedthecelltheoryoflife.TheodorSchwann(1810-1882),GermanphysiologistandhistologistEstablishcelltheoryONIONCELLS14.15.16.1.2多學(xué)科相互滲透(1)細(xì)胞遺傳學(xué)(cytogenetics)(2)細(xì)胞生理學(xué)(cytophysiology)(3)細(xì)胞化學(xué)(cytochemistry)(4)細(xì)胞社會(huì)學(xué)(cytosociology)(5)細(xì)胞形態(tài)學(xué)(cytomorphology)(6)分子細(xì)胞學(xué)(molecularcytology)17.研究對(duì)象不再是單個(gè)細(xì)胞，而要考慮到由細(xì)胞組成的整個(gè)生物體，以及組成細(xì)胞的各種生物大分子，把細(xì)胞作為物質(zhì)、能量、信息過程的綜合體，深入到分子水平來探尋生命活動(dòng)的規(guī)律，有目的地影響和改造細(xì)胞，以達(dá)到造福人類的目的。

1.3細(xì)胞分子生物學(xué)18.

Figure1-8TheDNA-doublehelixmodelandthediscoverers

Watson(left)andCrick(right)andWilkinswhobeawardedthe1962NobelPrizeinPhysiologyorMedicine"fortheirdiscoveriesin1953.Figure1-7ThefirstpracticalTEMandthebuilderErnstRuska

whowontheNobelPrizeinPhysicsin1986forhisworkinelectronoptics,includingthedesignofthefirstelectronmicroscopein1931.19.Figure1-9KaryMullisandtheprincipleofPCRwhichisusedtoamplifyspecificregionsofaDNAstrandDevelopedin1984.In1993MulliswasawardedtheNobelPrizeinChemistry.Figure1-10TheHumanGenomeProjectwasaninternationalscientificresearchprojectwithaprimarygoaltodeterminethesequenceofchemicalbasepairs,identifyandmaptheapproximatelygenesofthehumangenomeMolecularcellbiology20.Dolly(July5,1996–February14,2003),

withherfirstbornlambDolly'sremainsareexhibitedattheRoyalMuseumofScotland.

Figure1-11Dolly(July5,1996–February14,2003),wasafemaledomesticsheepremarkableinbeingthefirstmammal

tobeclonedfromanadultsomatic

cell,.ShewasbornonJuly5,1996andsheliveduntiltheageofsix,attheRoslinInstituteinEdinburgh,Scotland.Anditwasdubbed"theworld'smostfamoussheep"byScientificAmerican.Dollywithher‘father’IanWilmut21.3.細(xì)胞與分子生物學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)生殖細(xì)胞分化細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞工程腫瘤22.(3.1)生殖（reproduction）

在本質(zhì)上是精子細(xì)胞與卵細(xì)胞的結(jié)合

干預(yù)（生育控制、治療不孕不育）

23.24.(3.2)分化（defferentiation）

Theprocesswherebyanunspecializedearlyembryoniccellacquiresthefeaturesofaspecializedcellsuchasaheart,liver,ormusclecell.

25.是受精卵產(chǎn)生的同源細(xì)胞，在形態(tài)、功能和蛋白質(zhì)合成等方面發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。研究表明，分化的本質(zhì)是基因選擇性轉(zhuǎn)錄的結(jié)果，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄就有可能調(diào)控分化。

26.再生醫(yī)學(xué)（regenerativemedicine）細(xì)胞從低分化狀態(tài)到高度分化的狀態(tài)是一個(gè)連續(xù)的過程，但在每一個(gè)過程中，許多組織都保留一些分化程度較低的干細(xì)胞（stemcell）處于暫時(shí)靜止?fàn)顟B(tài)，必要時(shí)干細(xì)胞可通過細(xì)胞分裂，分化為更高分化程度的細(xì)胞。干細(xì)胞生物學(xué)的研究將為這類疾病的治療帶來不可限量的前景，它是現(xiàn)代再生醫(yī)學(xué)（regenerativemedicine）的基礎(chǔ)。

27.干細(xì)胞（stemcell）28.29.(3.3)細(xì)胞衰老（cellaging）細(xì)胞衰老的研究最終揭示人類衰老的本質(zhì)。通過衰老機(jī)制的研究，進(jìn)而控制細(xì)胞及人的衰老，達(dá)到延年益壽的目的。細(xì)胞衰老的機(jī)制當(dāng)前多集中于分子水平上的研究，如衰老相關(guān)基因（senescence-associatedgene，

SAG）與細(xì)胞衰老的關(guān)系、染色體端粒（telomere）與細(xì)胞衰老的關(guān)系、一些與疾病有關(guān)的物質(zhì)（如Alzheimer病中類淀粉前體蛋白）在衰老中的作用等等。30.31.(3.4)細(xì)胞死亡(celldeath)細(xì)胞終末分化與衰老最終都要導(dǎo)致細(xì)胞死亡，細(xì)胞死亡包括兩種主要類型：一為細(xì)胞壞死（necrosis），另一為編程性細(xì)胞死亡（programmedcelldeath）或細(xì)胞凋亡（apoptosis）。

32.(3.5)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)(signaltrnasduction)

細(xì)胞作為生命的基本單位，作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，對(duì)于外界輸入的信號(hào)，如何接受信號(hào)、傳遞和處理信號(hào)，乃至作出反應(yīng)，有一套自身的規(guī)律；疾病機(jī)制的研究（如腫瘤、藥物中毒）、藥物的篩選及毒副作用的研究都是以此作為基礎(chǔ)開展的。

33.34.(3.6)細(xì)胞工程(cellengineering)應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)，改造細(xì)胞，使之有利于醫(yī)學(xué)實(shí)踐，造福人類：定向地改變細(xì)胞的遺傳組成，使之獲得