第一章 緒論梁

醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)

Medical

CellBiology

主講梁玉華本章提綱：1、什么是細(xì)胞生物學(xué)？(What?)2、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)主要研究領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)意義？（重要性）(Why?)3、細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史4、如何學(xué)習(xí)細(xì)胞生物學(xué)？(How?)教學(xué)時數(shù)：1.5學(xué)時教學(xué)重點(diǎn)：

1、細(xì)胞生物學(xué)的概念；

2、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)主要研究領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)意義；

教學(xué)難點(diǎn)：

1、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)主要研究領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)意義；本章主要專業(yè)詞匯：Cellbiology細(xì)胞生物學(xué)；MolecularBiology分子生物學(xué)；ScienceCitationIndex，SCI科學(xué)引用索引；Signaltransduction細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；Cellcyclecontrol細(xì)胞周期調(diào)控；Cellapoptosis細(xì)胞凋亡；Cellsenescence細(xì)胞衰老；Celltheory細(xì)胞學(xué)說。ProceedingofNationalAcademyofSciencaPNAS國家科學(xué)研究院學(xué)報；JournalofCellBiologyJCB細(xì)胞生物學(xué)雜志。

就是這樣一個個細(xì)胞，構(gòu)成了地球上所有的生物。

瞧，神秘的細(xì)胞！細(xì)胞生物學(xué)的研究對象--細(xì)胞細(xì)胞生物學(xué)的研究對象—細(xì)胞就是這樣一個個神秘的細(xì)胞組成了我們神秘的機(jī)體，要認(rèn)識人體的本質(zhì)，必須了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和活動本質(zhì)。一、細(xì)胞生物學(xué)概念1.生物學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)生物學(xué)：研究生命的科學(xué)，又叫生命科學(xué),是研究生命發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的科學(xué)。細(xì)胞生物學(xué)（cellbiology）

：運(yùn)用近代物理學(xué)和化學(xué)的技術(shù)成就以及分子生物學(xué)的概念與方法，從顯微水平、亞顯微水平和分子水平三個層次上，研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能并探討細(xì)胞生命活動規(guī)律的一門學(xué)科。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（medicalcellbiology）：運(yùn)用細(xì)胞生物學(xué)的理論和方法，研究人體細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能等生命活動規(guī)律和人類疾病的發(fā)生發(fā)展和防治的科學(xué)。亞顯微分子水平顯微顯微亞顯微分子水平口腔上皮細(xì)胞（光學(xué)顯微鏡）高爾基體（電子顯微鏡）DNA分子二、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)主要研究領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)意義生命科學(xué)生態(tài)學(xué)分子生物學(xué)神經(jīng)生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)重要地位

細(xì)胞生物學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)例：（目前醫(yī)學(xué)上四大疑難疾?。┌┌Y（細(xì)胞的分化異常與增殖失控）、心、腦血管疾病（動脈內(nèi)皮細(xì)胞病變）、遺傳病（基因突變及染色體異常導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能異常）。

E.B.Wilson在1925年提出：每一個生物科學(xué)問題的關(guān)鍵必須在細(xì)胞中尋找。圖：早衰癥LaminA基因的突變導(dǎo)致早衰癥兒童細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能退化圖：先天愚型當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)主要研究領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)意義1、生物膜與細(xì)胞器的研究

生物膜是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要基礎(chǔ)，大部分的細(xì)胞器都是以生物膜為基礎(chǔ)構(gòu)建的。生物膜的主要功能：細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)與信息的交換與細(xì)胞內(nèi)外因子的識別。細(xì)胞的物質(zhì)運(yùn)輸細(xì)胞的信號識別和轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換細(xì)胞遺傳信息的表達(dá)等

2003年，美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，因?qū)?xì)胞膜的水、離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究的突出貢獻(xiàn)

而獲諾貝爾化學(xué)獎。

PeterAgreRoderickMacKinnon

2、細(xì)胞分化與干細(xì)胞研究細(xì)胞分化（differentiation）就是受精卵產(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。

細(xì)胞分化是生物發(fā)育的基礎(chǔ)。細(xì)胞分化的研究是細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)的重要會合點(diǎn)。一個受精卵通過分裂和分化發(fā)育成復(fù)雜的有機(jī)體，是生命科學(xué)引人入勝的重要課題之一。

目前國內(nèi)外研究熱點(diǎn)：

1）尋找控制和誘導(dǎo)細(xì)胞分化的作用因子。

2）細(xì)胞的全能性，使細(xì)胞的去分化。

植物：愈傷組織

動物：體細(xì)胞轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞

3）通過啟動分化基因的表達(dá)來抑制癌基因的表達(dá)。Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英國愛丁堡大學(xué)的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺結(jié)核而被安樂死，它的標(biāo)本于2003年4月9日陳列于蘇格蘭首都愛丁堡國家博物館。

克隆羊“多莉”（Dolly）實(shí)驗(yàn)①克隆動物，由體細(xì)胞作為核供體進(jìn)行克隆動物生產(chǎn)，雖然易于取材，但克隆動物個體中表現(xiàn)出嚴(yán)重的生理或免疫缺陷，而且多為致命性的；②轉(zhuǎn)基因動物，以ESC細(xì)胞作為載體，可大大加快轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)的速度，提高成功率；③組織工程(tissueengineering)，人工誘導(dǎo)ESC定向分化，培育出特定的組織和器官，用于醫(yī)學(xué)治療的目的；④發(fā)育生物學(xué)研究的理想體外模型。胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用

2004年，干細(xì)胞研究取得一系列突破性進(jìn)展。日本科學(xué)家用猴子胚胎干細(xì)胞成功生成血管和神經(jīng)，大大拓寬了再生醫(yī)療的前景；日本科學(xué)家還首次培育出人體胚胎干細(xì)胞；法國科學(xué)家首次用胚胎干細(xì)胞培育出生殖細(xì)胞；澳大利亞科學(xué)家首次用胚胎干細(xì)胞培育出肺細(xì)胞；中國科學(xué)家首次將人類皮膚細(xì)胞與兔子卵細(xì)胞融合，培植出人類胚胎干細(xì)胞；美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鼠的胚胎干細(xì)胞在培養(yǎng)皿中既能發(fā)育成精子也能發(fā)育成卵子，新發(fā)現(xiàn)對研究生殖細(xì)胞發(fā)育和某些不育癥也許會有幫助。

長在鼠背上的人耳朵長在兔子耳朵上的人耳3、細(xì)胞增殖與調(diào)控

一切動植物的生長和發(fā)育都是通過細(xì)胞增殖與分化來實(shí)現(xiàn)的。研究細(xì)胞增殖的基本規(guī)律及其調(diào)控機(jī)制不僅是控制生物生長和發(fā)育的基礎(chǔ)，而且是研究癌變發(fā)生和逆轉(zhuǎn)的重要途徑。

目前國際研究細(xì)胞增殖調(diào)控的主要方面：1）從細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境中尋找控制細(xì)胞增殖的因子，以及闡明它們的作用機(jī)制。（如促卵細(xì)胞成熟因子MPF、CDK激酶、周期蛋白等）2）尋找控制細(xì)胞增殖的關(guān)鍵性基因，通過調(diào)節(jié)基因產(chǎn)物來增殖。（細(xì)胞的癌基因與抑癌基因及其表達(dá)產(chǎn)物與細(xì)胞增殖有關(guān)。）瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院2001年10月８日宣布，將本年度諾貝爾生理學(xué)、醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家利蘭·哈特韋爾與英國科學(xué)家蒂莫西·亨特和保羅·納斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期的關(guān)鍵分子調(diào)節(jié)機(jī)制。

利蘭·哈特韋爾發(fā)現(xiàn)了大量控制細(xì)胞周期的基因，如“ＳＴＡＲＴ”的基因（R點(diǎn)）保羅·納斯發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的一種關(guān)鍵物質(zhì)ＣＤＫ（細(xì)胞周期蛋白依賴激酶）。蒂莫西·亨特發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)ＣＤＫ功能的物質(zhì)ＣＹＣＬＩＮ（細(xì)胞周期蛋白）。2001年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲主追求長壽是人類的終極目標(biāo)！4、細(xì)胞衰老與凋亡世界上最長壽的老人（120歲）彭水長壽村一個院子出了6位百歲老人人到底能活多久

細(xì)胞分裂次數(shù)與分裂周期測算法認(rèn)為，人類壽命是其細(xì)胞分裂次數(shù)與分裂周期的乘積。自胚胎期開始，細(xì)胞分裂50次以上，分裂周期平均為2.4年，從而推算出人類壽命至少是120歲。性成熟期測算法推算，人類的自然壽命應(yīng)為112～150歲。生長期測算法推算，人類的自然壽命為100～175歲。懷孕期測算法推算，人類的自然壽命最高可達(dá)167歲。人類正常的自然壽命都應(yīng)該在100歲以上。

aging

細(xì)胞衰老的研究是研究人與動植物壽命基礎(chǔ)。動物二倍體細(xì)胞在體外分裂和傳代次數(shù)是有限的，從而推斷體內(nèi)細(xì)胞的壽命受分裂次數(shù)的限制，細(xì)胞衰老是必然規(guī)律。人們希望通過衰老因素和因子研究延長細(xì)胞壽命，尋找細(xì)胞中“衰老基因”及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制來延緩衰老。

細(xì)胞凋亡是一系列基因控制并受復(fù)雜信號調(diào)節(jié)的細(xì)胞自然死亡現(xiàn)象，是今年來發(fā)展起來的新興領(lǐng)域之一。羅伯特·霍維茨，悉尼·布雷內(nèi)，約翰·蘇爾斯頓

瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院宣布，把2002年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予分別來自英國的悉尼·布雷內(nèi)、來自美國的羅伯特·霍維茨和來自英國的約翰·蘇爾斯頓，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了在器官發(fā)育和“程序性細(xì)胞死亡”過程中的基因