细胞生物学第一章绪论20140918A

1、翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 考试方式考试方式 出勤 10分 作业 30 分 闭卷 60分2这这些些生生物物的的共共同同点点是？是？3细胞生物学细胞生物学翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 细胞生物学内容模块细胞生物学内容模块n 基本知识介绍（1-3章）n 细胞的基本结构与功能（4-12章）n 细胞重大生命活动（13-16章）n 细胞的社会联系（17章）翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 主要参考书主要参考书6cell http:/ Journal of Cell

2、 Biology /Molecular Biology of the Cell /细胞生物学杂志细胞生物学杂志 /、cell research http:/www.cell- 生物谷生物谷-中国生命科学论坛中国生命科学论坛http:/ http:/ http:/ & Molecular Biology Online http:/ http:/ http:/ 生物无忧生物无忧 http:/ http:/ 明确细胞生物学的研究内容。明确细胞生物学的研究内容。2 从显微、超

3、微和分子层次认识细胞的结构与功能。从显微、超微和分子层次认识细胞的结构与功能。翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第细胞生物学（第4版）版）Copyright 高等教育出版社 2011 第第1章章 绪论绪论翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 本章主要内容本章主要内容 细胞生物学研究的内容与现状细胞生物学研究的内容与现状 细胞学与细胞生物学发展简史细胞学与细胞生物学发展简史翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 第一节第一节 细胞生物学研究的内容与现状细胞生物学研究的内容与现状 细胞生物学细胞生物学(cell

4、biology)是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程. 它是现代生命科学中的重要基础前沿学科之一.翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 1925. Wilson：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”Edmund B. Wilson, 1856-1939一、现代生命科学中重要的基础前沿学科翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 细胞生物学细胞生物学遗传学生

5、物化学发育学生理学分子生物学免疫学翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 光学显微镜下对细胞形态结构、功能、生活史观察，描述光学显微镜下对细胞形态结构、功能、生活史观察，描述翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 繁殖、生长、发育、分化繁殖、生长、发育、分化 代谢代谢 免疫免疫 运动运动 联络联络 衰老、死亡衰老、死亡 遗传变异、进化遗传变异、进化翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 现代光学显微镜现代光学显微镜翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社

6、2011 1932年，德年，德-M.Knoll和和E.A.F.Ruska发明电镜发明电镜1940年，美、德制造出分辨力为年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜的商品电镜翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 二、细胞生物学的主要研究内容生物膜和细胞器生物膜和细胞器细胞骨架体系细胞骨架体系细胞信号转导细胞信号转导翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 The inner life of the cell翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 二、细胞生物学的主要研究内容细胞核、

7、染色体和基因表达细胞核、染色体和基因表达细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 二、细胞生物学的主要研究内容细胞分化及干细胞生物学细胞分化及干细胞生物学细胞死亡细胞死亡翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 二、细胞生物学的主要研究内容细胞衰老细胞衰老细胞工程细胞工程翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 细胞重大生命活动及其相互关系细胞重大生命活动及其相互关系翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 第二节第二节

8、 细胞学与细胞生物学发展简史细胞学与细胞生物学发展简史271665年，英国学者胡克年，英国学者胡克(Rorbert Hooke)发表了发表了 Micrographia一书一书, 报道用自制的显微镜报道用自制的显微镜(30倍倍)观察栎树软木塞切片时发观察栎树软木塞切片时发现现“cella”。胡克自制的显微镜胡克自制的显微镜一、细胞的发现一、细胞的发现281674年，荷兰布商列文虎克年，荷兰布商列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)自制了高倍显微镜自制了高倍显微镜(300倍左右倍左右)观察到血细胞、池塘水滴中的原生动物、人观察到血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子。

9、类和哺乳类动物的精子。29 二、细胞学说的创立二、细胞学说的创立30l1839年年,M.J.Schleiden和和M.J.Schwan提出提出l认为细胞是有机体，一切动植物都是由细认为细胞是有机体，一切动植物都是由细 胞发育而来胞发育而来, ,并由细胞和细胞产物所构成；并由细胞和细胞产物所构成；l每个细胞作为一个相对独立的单位，既有每个细胞作为一个相对独立的单位，既有 它它“自己的自己的”生命生命, ,又对与其它细胞共同组成又对与其它细胞共同组成 的整体的生命有所助益；的整体的生命有所助益；l新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。l18581858年年,R.Vir

10、chow,R.Virchow进行了重要补充进行了重要补充l细胞只能来自细胞。细胞只能来自细胞。311840年年Pukinje和和1846年年V.Mohl首次将动物、首次将动物、植物细胞的内含物称为原生质（植物细胞的内含物称为原生质（protoplasm）1861年年Schultze提出原生质理论提出原生质理论:有机体的组织有机体的组织单位是一小单位是一小 团原生质团原生质, 这种物质在一般有机体这种物质在一般有机体中是相似的。中是相似的。1880年年Hanstein提出原生质体（提出原生质体（protoplast）的概念，重新确立细胞的概念。的概念，重新确立细胞的概念。三、三、 细胞学的经典时

11、期细胞学的经典时期（一）原生质理论的提出（一）原生质理论的提出: :321841年年Remak发现鸡胚血细胞的直接分裂。发现鸡胚血细胞的直接分裂。19世纪世纪70年代和年代和80年代中期，德国植物细胞学年代中期，德国植物细胞学家家E.A. Strasburger和德国细胞学家和德国细胞学家W.Flemming分别在植物和动物细胞中发现了有丝分裂，并正分别在植物和动物细胞中发现了有丝分裂，并正确阐明其发生过程，证明它遵循着共同的规律。确阐明其发生过程，证明它遵循着共同的规律。 Van Beneden（1883）和）和Strasburger（1886）分）分别在动物细胞和植物细胞中发现减数分裂。别

12、在动物细胞和植物细胞中发现减数分裂。细胞分裂的研究细胞分裂的研究: :331883年年Van Beneden和和Boveri在动、植物细在动、植物细胞中发现了胞中发现了中心体中心体;1888年年Waldeyer提出提出染色体染色体概念概念;1894年年Altmann发现了发现了线粒体线粒体;1898年年Golgi发现了发现了高尔基体高尔基体。重要细胞器的发现重要细胞器的发现: :18921892年，年，Q.Hertwig出版出版细胞和组织细胞和组织，标，标志细胞学诞生。志细胞学诞生。341876年年O.Hertwig发现动物受精现象。发现动物受精现象。1883年年 Van Beneden发现蛔

13、虫的卵和精子的发现蛔虫的卵和精子的染色体只有体细胞的一半。染色体只有体细胞的一半。1888年年Strasburger、1893年年Overton等在植等在植物也发现受精现象。物也发现受精现象。1900年，年，G.Mendel在在34年前发现的的遗传年前发现的的遗传法则被重新发现。法则被重新发现。1903年年Boveri同同Sutton提出染色体学说提出染色体学说.1910年年Morgan建立基因学说。建立基因学说。四、四、实验细胞学时期实验细胞学时期（一）细胞遗传学（一）细胞遗传学（cytogeneticscytogenetics）351912年年,Harrison和和Carrel创立了组织培

14、养创立了组织培养技术技术,成功地培养了鸡胚胎成纤维细胞持续成功地培养了鸡胚胎成纤维细胞持续了了34年之久年之久(19121946);1943年年Claude用高速离心机从活细胞内把用高速离心机从活细胞内把核和各种细胞器分离出来，分别研究它们核和各种细胞器分离出来，分别研究它们的生理活性。的生理活性。（二）细胞生理学（二）细胞生理学（cytophysiologycytophysiology）361924年年Feulgen发明了发明了DNA特殊染色法特殊染色法Feulgen反应反应.1936和和1940年年Casperson用紫外显微分光用紫外显微分光光度法测定光度法测定DNA在细胞中的含量，并认

15、为在细胞中的含量，并认为蛋白质的合成可能与蛋白质的合成可能与RNA有关。有关。1940年年Brachet用甲基绿用甲基绿-派洛宁染色法派洛宁染色法测定细胞中的测定细胞中的DNA与与RNA。（三）细胞化学（三）细胞化学（cytochemistrycytochemistry）37l电子显微镜的发明和超薄切片技术的应用导致电子显微镜的发明和超薄切片技术的应用导致 了细胞超薄结构学的产生了细胞超薄结构学的产生.l20世纪世纪50、60年代引进生物化学的方法。年代引进生物化学的方法。l1965年，年，DPDerobetis将其将其普通细胞学普通细胞学改为改为细胞生物学细胞生物学，标志着细胞生物学的诞，标

16、志着细胞生物学的诞生；生；l20世纪世纪70年代引进分子生物学的概念与技术。年代引进分子生物学的概念与技术。l20世纪世纪80年代出现分子细胞生物学。年代出现分子细胞生物学。五、五、细胞生物学的诞生与发展细胞生物学的诞生与发展38翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 39一、重点领域一、重点领域（一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题（一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题: :细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达的达的? ?基因表达产物基因表达产物主要是结构蛋白与核酸、脂主要是结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其

17、复合物如何装配成能行使生命活质、多糖及其复合物如何装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？其调控程序动的基本结构体系及各种细胞器？其调控程序与调控机制是什么？与调控机制是什么？基因表达产物基因表达产物主要是大量活性因子和信号主要是大量活性因子和信号分子如何调节细胞最重要的生命活动（细胞的分子如何调节细胞最重要的生命活动（细胞的增殖、分化、衰老与凋亡等）过程的？增殖、分化、衰老与凋亡等）过程的？第三节第三节 细胞生物学研究现状细胞生物学研究现状翟中和 王喜忠 丁明孝 主编 细胞生物学（第4版） 高等教育出版社 2011 当前细胞生物学研究的当前细胞生物学研究的3个根本性问题个根本性问题

18、基因组如何在时间和空间上有序表达 基因表达的产物如何主机组装成细胞的基本结构体系及各种细胞器 基因及其表达的产物如何调节细胞的重大生命活动41（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题：课题：染色体染色体DNA与蛋白质相互作用关系与蛋白质相互作用关系主要是主要是非组蛋白对基因组的作用。非组蛋白对基因组的作用。细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控。细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控。细胞信号转导的研究。细胞信号转导的研究。细胞结构体系的装配。细胞结构体系的装配。42（三）美国科学情报研究所（三）美国科学情报研究所（ISI）1997年年SCI（Sci

19、ence Citation Index）收录及引用论）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：集中的三个领域分别是： 细胞信号转导（细胞信号转导（signal transduction）；）； 细胞凋亡（细胞凋亡（cell apoptosis）；）； 基因组与后基因组学研究（基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。）。43（四）美国国立卫生研究院在（四）美国国立卫生研究院在1988年底发表年底发表的一份题为的一份题为“What is popular in research

20、today？”的调查报告中指出全球研究最热门的调查报告中指出全球研究最热门的是的是三种疾病：三种疾病：癌症（癌症（cancer）心血管病（心血管病（cardiovascular diseases）爱滋病和肝炎等传染病（爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases：AIDS，hepatitis）44五大研究方向五大研究方向：细胞周期调控（细胞周期调控（cell cycle control）；）；细胞凋亡（细胞凋亡（ cell apoptosis）；）；细胞衰老（细胞衰老（cellular senescence）；）；信号转导（信号转导（signal transduction）；）

21、；DNA的损伤与修复（的损伤与修复（DNA damage and repair）45细胞是生命的缩影，它不仅体现了生命的多细胞是生命的缩影，它不仅体现了生命的多样性和统一性，更体现了生命的复杂性。目样性和统一性，更体现了生命的复杂性。目前对细胞的研究主要是对其重大生命活动以前对细胞的研究主要是对其重大生命活动以及这些生命活动与人类所面临的诸多问题之及这些生命活动与人类所面临的诸多问题之间的联系的探索。间的联系的探索。4647 二、二、 总趋势总趋势细胞生物学与分子生物学细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学包括分子遗传学与生物化学与生物化学) 相互渗透与交融。相互渗透与交融。48细胞生物学在生

22、命科学中占有核心地位。细胞生物学在生命科学中占有核心地位。与分子生物学、神经生物学和生态学并与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的基础学科；列为生命科学的基础学科；位于分子生物学和个体生物学之间，是位于分子生物学和个体生物学之间，是承上启下的学科；承上启下的学科；渗透到遗传学、发育生物学、神经生物渗透到遗传学、发育生物学、神经生物学和免疫生物学中，和农业、医学、生物学和免疫生物学中，和农业、医学、生物高新技术的发展有密切关系，是生命科学高新技术的发展有密切关系，是生命科学的重要支柱之一。的重要支柱之一。三、细胞生物学在生命科学中的地位三、细胞生物学在生命科学中的地位49细胞生物化学、细胞免疫学、细胞病理学、微生细胞生物化学、细胞免疫学、细胞病理学、微生物细胞学、原生动物细胞学、细胞社会学物细胞学