医学细胞生物学：第1章 细胞生物学概论

1、医学细胞生物学 第一篇 细胞生物学概论 了解细胞生物学的概念、研究内容及发展历史了解细胞的概念、分子基础、起源及进化细胞生物学的研究方法细胞生物学 知识框架第二篇 细胞的结构与功能 细胞膜与物质的穿膜运输细胞内膜系统与囊泡运输线粒体与细胞的能量转换细胞骨架与细胞的运动细胞核基因信息的传递与蛋白质合成细胞生物学 知识框架第三篇 细胞的社会性细胞连接与细胞黏附细胞外基质及其与细胞的相互作用细胞信号转导细胞生物学 知识框架第四篇 细胞的基本生命活动细胞分裂与细胞周期生殖细胞与受精细胞分化细胞衰老与细胞死亡细胞生物学 知识框架第五篇 干细胞与细胞工程 干细胞与组织的维持和再生 细胞工程细胞生物学 知识

2、框架第一章 绪 论了解细胞生物学的概念与研究内容了解细胞生物学的发展历史第一篇 细胞生物学概论第一节 细胞生物学概述一.细胞生物学的概念与研究内容 细胞生物学（Cell Biology）： 运用近现代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律的学科。1.细胞生物学的概念：2.细胞生物学的研究内容细胞生物学研究可分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两个基本部分 ，主要包括以下诸方面：（一）细胞核、染色体以及基因表达的研究（二）生物膜与细胞器的研究（三）细胞骨架体系的研究 （四）细胞增殖及其调控（五）细胞分化及

3、其调控（六）细胞的衰老与凋亡（七）细胞的起源与进化（八）细胞工程3.细胞生物学的分支学科分支学科： 细胞遗传学表观遗传学 细胞生理学 细胞社会学 膜生物学 染色体生物学 干细胞生物学新兴学科： 基因组学（genomics） RNA组学 蛋白质组学（proteomics） 代谢组学 （metabolomics） 细胞组学（cytomics）二.细胞生物学在生命科学中的地位细胞生物学是现代生物学的基础学科，是生物学各学科在细胞水平的统一。它的研究对象是细胞，恰恰由于细胞在生命界中的独特属性，这就使Cell Biology在生命科学中占有核心地位。我国基础科学发展规划中，把细胞生物学、分子生物学、神

4、经生物学、生态学并列为生命科学的四大基础学科。第二节 细胞生物学发展的几个主要阶段一、细胞的发现与细胞学说的创立二、光学显微镜下的细胞生物学研究三、实验细胞生物学阶段四、亚显微结构和分子水平的细胞生物学一、细胞的发现与细胞学说的创立1.显微镜的发明与细胞的发现1590 荷兰眼镜制造商J.Janssen和Z.Janssen父子制作了第一台复式显微镜，倍数不超过10倍，但具有划时代的意义。1665 英国人罗伯特胡克 （Robert Hook）用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为40-140倍，)在他的著作显微图谱一书(1665)第一次描述了植物细胞的构造。因此人们也就认为细胞的发现是在1665年。

5、1680 荷兰人列文虎克（A. van Leeuwenhoek）成为皇家学会会员，一生中制作了491台显微镜和500多个镜头（最大300倍）。他是第一个看到活细胞的人，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等等。2.细胞学说的创立与意义(1) 细胞学说的提出(1839)德国植物学 Schleiden 和动物学家Schwann提出： 一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位 1855 德国人R. Virchow 补充提出了“一切细胞来源于细胞” 的著名论断。 并指出：一切病理现象都基于细胞的损伤。(2) 细胞学说建立的意义(1839) 细胞作为生命的一般单位的概念

6、受到了普遍的接受，对生命科学众多领域的研究和发展起到了积极的推进作用。恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。 二、光学显微镜下的细胞生物学研究(18751900年,细胞学的经典时期) 主要研究内容： 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.代表性成就 ： 1)原生质理论的提出 2)细胞受精和分裂的研究 3)一些重要细胞器的发现 (线粒体、中心体、高尔基体） 1)原生质理论1840年Pukinje（普金耶）在动物、1846年von Mohl（冯莫尔）在植物中分别看到了“肉样质”的物质，并将其命名为“原生质”（protoplasm）。1861年Schultze（

7、舒尔茨）认为动植物细胞中的原生质具有同样的意义，并提出了原生质理论：有机体的组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相似的，并把细胞明确地定义为：“细胞是具有细胞核和细胞膜的活物质”。1880年Hanstain提出“原生质体”（protoplast）概念，把细胞概念演变成由细胞膜包围着的原生质，原生质分化为细胞核和细胞质。 2)细胞受精和分裂的研究1875年Hertwig（赫特维希）发现受精卵中两亲本核的合并；1877年Strasburger发现动物的受精现象； 1883年 van Beneden（范贝内登）在动物、1886年Strasburger在植物分别发现了减数分裂现象； 188

8、0一1882年Flemming在媒蟋幼虫的组织细胞中发现了有丝分裂。 3)一些重要细胞器的发现1883年van Beneden和 Boveri（布维里）在动物细胞中发现了中心体；1888年Waldeyer提出染色体概念； 1898年Golgi发现了高尔基体；同年，线粒体也被正式命名。 三、实验细胞生物学阶段 (1900-1953)采用实验的手段研究细胞学的问题，将这一时期称为实验细胞学（experimental cytology）时期.特点: 是从形态结构的观察深入到采用多种实验方法进行生理功能、生物化学、遗传发育机制的研究。并形成了一些重要的分支学科 重要分支学科 : 细胞遗传学（cytog

9、enetics） 细胞生理学（cytophysiology） 细胞化学（cytochemistry） 四、亚显微结构和分子水平的细胞生物学细胞生物学的诞生和发展（上世纪50年代至今）1.电子显微镜的使用使细胞学研究进入亚显微水平 电子显微镜分辨率从最初的50nm提高到零点几个纳米 ，发现了一些新的重要的细胞结构，如内质网、核糖体、溶酶体、核孔复合体与细胞骨架体系等等 。 扫描隧道显微镜和原子力显微镜使细胞结构的观测进入超微（大分子）结构水平2.分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展 1953年 Watson和 Crick提出 DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学（molecular

10、 biology）的诞生。 一般的看法是1965年，Derobetis将其编著的普通细胞学改为细胞生物学，标志着细胞生物学的诞生。 五、细胞生物学的发展趋势1.理论的提出和研究技术的进步推动了细胞生物学快速发展细胞学说电子显微镜观测DNA结构及中心法则提出基因组计划各种组学研究（基因组学、转录组学、蛋白质组学）2. 从“单个细胞”的孤立研究 扩展到 有机体水平的细胞结构与功能研究，关注在生物个体水平研究细胞功能的分子基础，研究细胞间的相互作用分工协作的社会关系 (动物模型研究）第三节 细胞生物学与医学细胞生物学是现在医学的基础和支柱学科。医学细胞生物学研究模式： 临床疾病疾病相关细胞生物学问题细胞分子水平的基础研究动物模型体内研究回答临床问题转化医学研究主要内容： 在医学细胞生物学研究成果基础上，开展临床应用的成果转化研究，如针对阐明的分子靶点，寻找并研制诊断试剂、靶点药物等。 细胞生物学主要研究领域与医学意义细胞信号转导了解疾病的