第一章细胞生物学绪论

1、第一章 绪 论 生物圈_flv.flv细胞生物学 牛鸡鸭金丝猴第一节 细胞生物学的概述长臂猿爬山虎樱花树熊猫栀子花珙桐红豆杉中国蕨世界上没有两片完全相同的树叶也没有完全相同的两个人？研究内容细胞是生物是生物体基本体基本的结构的结构和功能和功能单位单位细胞生物学研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学结构、结构、功能、功能、生活生活史史细胞生物学的分类神经细胞生物学溶酶体生物学染色体生物学植物分子细胞生物学膜生物学基因的分子生物学细胞生物学在生命科学中的地位和与其他学科的关系细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接

2、，互相渗透。在我国基础学科发展规划中，细胞生物学与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。细胞生物学在生命科学中的地位和与其他学科的关系许多学科都有交叉，甚至界限难分。例如，由于细胞生物学运用了近代物理、化学和分子生物学方法，研究细胞的结构、功能及其相互作用，研究细胞总体的和动态的功能活动，因此，现代细胞生物学实际上是分子生物学和细胞生物学的结合。其次，就研究的问题而言，免疫性是细胞的重要功能之一，细胞免疫应属细胞生物学的范畴，但这也是免疫学的基本问题。细胞生物学的发展，有力地推动了其他学科的发展；同时，其他学科所取得的进展也促进了细胞生物学的发展。第二节 细胞学与细胞生物

3、学发展简史人类第一次发现细胞到现在已有三百多年的历史。随着科学技术和实验手段的进步，人们对细胞的认识由浅入深、由表及里，导致了当今细胞生物学的兴起与发展。根据其发展过程，可分为四个时期，即细胞学说的创立、细胞学的经典时期、实验细胞学的发展和细胞生物学的兴起。细胞学的经典时期实验细胞学的发展细胞学说的创立细胞生物学的兴起1675 年 (A.V.Leeuwenhoekia) 用自制的高倍放大镜先后观察了池塘水中的原生动物、动物的精子，在蛙鱼的血液中发现了红细胞； 1683 年，他又在牙垢中看到了细菌。 1831 年，布朗 (R. Brown) 在兰科植物的叶片表皮细胞中发现了细胞核。 1835 年

4、，迪雅尔丹 (E.Dujardin) 在低等动物根足虫和多孔虫的细胞内首次发现了透明的胶状物质的内含物，称之为“肉样质” (sarcoide) 。 1836 年，瓦朗丁 (Valentin) 在结缔组织细胞核内发现了核仁。细胞直径一般为520m1665年，英国物理学家胡克观察并命名“细胞”一、细胞学说的创立科学家发现了各种细胞1838-1839年，德国植物学家施莱登和动物学家施旺首次提出了“细胞学说”，即所有生物体均由一个或多个细胞组成，细胞是生命的结构单位。1855年，德国病理学家魏尔啸明确指出“细胞来自细胞”细胞学说主要内容：1、细胞是所有生物的结构和生命活动的单位；2、生物的特性取决于细

5、胞的特性，多细胞生物的每一个细胞即是一个活动单位，执行特定的功能；3、细胞只能通过细胞细胞分裂而来，通过遗传物质维持细胞的连续性。 细胞学说的创立是细胞学发展史上的一个重要里程碑，是细胞生物学发展的起点。二、细胞学的经典时期 时间：19世纪中叶到20世纪初 主要研究仪器：显微镜 研究的主要特点：应用固定和染色技术，在光学显微镜下观察细胞的形态结构和细胞的分裂活动 1893年Hertwig的专著细胞与组织出版，标志着细胞学的诞生 Corti(1851 年 ) 和 Hartig(1854 年 ) 等使用洋红、 B hm(1865 年 ) 使用苏木精，对细胞进行染色； Oschatz 设计出第一台切

6、片机，而 Ernest Abbe (1887 年 ) 设计出一台复式显微镜并具有消色差物镜、载物台下聚光器和照明，这些技术和仪器观察细胞形态和微观结构都起到了重要的推动作用。 1841 年，雷马克 (Remak) 在观察鸡胚的血球细胞时，发现了细胞的直接分裂。其后，费勒明 (Flemming) 在动物细胞中以及施特拉斯布格 (Strasburger) 在植物细胞中发现了间接分裂。 1882 年，费勒明又把直接分裂称为无丝分裂 ，间接分裂称为有丝分裂。 1883 年范贝内登 (Van Beneden) 、 1886 年，施特拉斯布格又分别在动、植物细胞中发现了减数分裂。此外，赫特维希 (O He

7、rtwig) 发现卵的受精和精卵两亲本核的融合。 1888 年，沃尔德耶 (Waldeyer) 把分裂细胞核内的染色小体命名为染色体。 1897 年，斑达 (Banda) 发现了线粒体 1898 年，高尔基 (Golgi) 发现了高尔基体三、实验细胞学的发展 时间： 20 世纪初叶到中叶 主要研究仪器：电子显微镜 研究的主要特点：利用 20 世纪的新技术、新方法，尤其是体外培养技术的应用，细胞学的研究从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机制的研究 1887 年，赫特维希克弟 (O.Hertwig 和 R.H) 用实验方法研究海胆卵的受精作用和蛔虫卵发育中核质关系，将细胞学与实验胚

8、胎学紧密结合起来，发展了实验细胞学。 从 1900 年孟德尔 (Mendel) 遗传法则被重新发现， 1902 年博韦里 (T.Boveri) 和萨顿 (W.S.Sutton) 提出“染色体遗传理论”，到 1926 年摩尔根 (Morgan) 的基因论一书的出版，使细胞学与遗传学相结合，形成了细胞遗传学。 1924 年，孚尔根 (Feulgen) 首创核染色反应，即 Feulgen 染色法，测定了细胞核内的 DNA 。 1940 年，布勒歇 (Brachet) 应用昂纳 (Unna) 染液染色，测定了细胞中的 RNA 。 与此同时，卡斯柏尔森 (Casperson) 用紫外光显微分光光度法测定

9、细胞中 DNA 的含量。 1943 年， Cloude 应用高速离心机从活细胞中把细胞核和各种细胞器 ( 如线粒体、叶绿体、微粒体等 ) 分离出来，分别研究它们的生理活性，这对了解各种细胞器的生理功能和酶的分布，起了很大作用。四、细胞生物学的兴起 时间：20 世纪 50 年代开始至今 研究的主要特点：分子生物学 1941 年，比德尔 (Beadle) 和塔特姆 (Tatum) 提出了“一个基因一个酶”的理论。 1944 年，艾弗里 (Avery) 等在生物的转化实验中证明了 DNA 是遗传物质。 1948 年，博伊文 (Boivin) 等从测定生殖细胞和各种体细胞中 DNA 的含量，提出了 D

10、NA 含量恒定理论。 1953 年沃森 (Watson) 和克里克 (Crick) 用 X 射线衍射法得出了 DNA 双螺旋分子结构模型，这一划时代的成就，奠定了分子生物学的基础。 1956 年科恩伯格 (Kornberg) 从大肠杆菌提取液中获得了 DNA 聚合酶，并以该菌的 DNA 单链片段为引物，在离体条件下第一次成功地合成了 DNA 片段的互补链。 1958 年，梅塞尔森 (Meselson) 等利用放射性同位素与梯度离心法，分析了 DNA 的复制过程，证明了 DNA 复制是“半保留复制”。同年，克里克又创立了遗传信息传递的“中心法则”。 1961 年，尼伦堡 (Nirenberg)

11、和马泰 (Matthaei) 等通过对核糖核酸的研究，确定了每一种氨基酸的“密码”。同年，雅各布 (Jacob) 和莫诺 (Monod) 又提出了操纵子学说。 由于这些分子生物学的新成就、新概念、新技术渗入到细胞学各个领域，于是从分子水平、亚细胞水平和细胞整体水平来研究细胞各种生命活动，就形成了生物学的一门新的分支学科细胞生物学，即细胞学发展到细胞生物学阶段。 自 1965 年 E.D.P.Derobetis 将原著普通细胞学更名为细胞生物学，到 1976 年，在美国波士顿召开的第一次国际细胞生物学会议为界标，至今细胞生物学在分子水平上的研究工作又取得了迅速的发展，细胞生物学则进步发展为细胞分子生物学 (cell and molecular biology) 。 20世纪50年代人们还搞不清楚自己的染色体是多少条，但到了2000年“人类基因组计划