《细胞生物》课件第1章绪论

1、细胞生物学Cell BiologyBio logy 生物学 lifeStudy of研究生命的学问 又称生命科学或生物科学 研究内容包括生命起源、进化、构造、发育、功能、行为、与环境的互动关系等 细胞生物学Cell Biology-study of the cell研究内容：细胞的生命活动规律研究方法：显微镜技术，细胞培养技术 细胞内生物大分子的分离与纯化技术 分子生物学技术三个层次：显微水平 亚显微水平 分子水平 显微水平亚显微水平分子水平医学细胞生物学探讨与疾病相关的细胞的生命活动规律以期阐明疾病的发病机制，对疾病的诊断治疗提供理论依据转化医学（translational medicine

2、）转化医学的核心:将医学生物学基础研究成果迅速有效地转化为可在临床实践中应用的理论、技术、方法和药物，并在实验室与病房之间架起一条快速通道，实现基础研究与临床研究的双向转化 “实验室到病床边（benchtobedside）从病床边到实验室（bedsidetobench）” 细胞生物学发展简史一、细胞的发现与细胞学说的创立（17世纪19世纪）二、光学显微镜下的细胞学研究（19世纪中叶20世纪初）三、 实验细胞学阶段（20世纪初20世纪中叶）四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学（20世纪中叶现在）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1665年英国物理学家Robert Hook

3、e观察到了软木塞中的蜂窝状小室，并将其命名为cell（细胞）。自1677年开始，荷兰科学家A. van Leeuwenhoek用自制的高倍放大镜和显微镜观察到了包括精子、细菌在内的活细胞。1. 细胞的发现Robert Hooke 及他观察到的细胞Robert Hooke自制的简陋显微镜2.细胞学说的创立1838-1839年施莱登（MJ. Schleiden）和施旺（T. Schwann）正式提出了细胞学说（Cell Theory）。基本内容：一切生物，从单细胞生物到高等动、植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。 1855年R. Virchow提出“一切细胞只能来自原来的

4、细胞”，进一步完善了细胞学说。细胞学说创立的意义：细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。这一学说的建立推动了 生物学 的发展，并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。二、光学显微镜下的细胞学研究技术：固定和染色发现： 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂中心体线粒体高尔基体19世纪中叶到20世纪初期三、实验细胞学阶段20世纪初期到20世纪中叶主要特点：采用多种实验手段对细胞的生化代谢和生理功能进行研究主要工作：“基因学说”，gene决定遗传性状，线性排列在染色体上并成为连锁群组织培养技术检测细胞中核酸的方法从活细胞中分离出细胞核和各种细胞器1933年E. Ruska等人发明

5、透射电镜，人类视野进入超微领域 。1965年制造了观察标本表面三维形态的扫描电子显微镜。1940-50s用电镜观察了各类细胞超微结构，同时由于生物学其他学科的渗透，结合超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术研究这些结构的功能。Cytology发展为Cell Biology。四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学1953年， Watson和Crick提出DNA双螺旋模型。与Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学与医学奖 。DNA双螺旋模型提出之后,又提出了一系列技术和理论，使细胞生物学与分子生物学的结合越来越紧密。使人们能够在分子水平上探索细胞的各种生命活动。从此细胞生物学的研究进入了从分子，亚

6、细胞和细胞整体探讨细胞生命活动的分子细胞生物学时代。科学家们创造了许多“人类奇迹”。1983年，KB. Mullis发明PCR仪，于1993年获诺贝尔化学奖。1990年，美国国会正式批准的“人类基因组计划” （Human Genome Project）。 我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务。2000年6月28日人类基因组工作草图完成。同年，美国国立卫生研究院给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首例基因治疗。这种疾病因腺苷脱氨酶（ADA）基因变异引起。1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验

7、基地诞生。Dolly with her first born lamb Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 2001年，美国人LelandHartwell、英国人Paul Nurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。2002年，英国人悉尼布雷诺尔、美国人罗伯特霍维茨和英国人约翰苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学或医学奖。Sydney BrennerH. Robert HorvitzJohn E. Sulston 2003年，美国科学家彼得

8、阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 Peter AgreRoderick MacKinnon 2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解，其实他们的成果就是发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理。2005年Barry J. Marshall 和J. Robin Warren 获诺贝尔生理与医学奖，他们发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡方面的作用。Barry J. MarshallJ. Robin Warren2006年美国人Andrew Z. Fire和Craig C

9、. Mello因对RNA干扰的研究而获诺贝尔生理与医学奖。干扰技术不仅是研究基因功能的一种强大工具，不久的未來，这种技术也许能用来直接从源头上使致病基因“沉默”，以治疗癌症甚至艾滋病。 Andrew Z. FireCraig C. Mello日本京都大学山中伸弥与英国发育生物学家约翰戈登因在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献，而获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。 2013诺贝尔生理学或医学奖得主, 表彰他们发现囊泡转运的调控机制。 七、参考书Alberts B et al. Essential Cell Biology. New York and London：Garland publishi

10、ng，Inc. 1998Alberts B et al. Molecuar Biology of the Cell, 3rd ed. New York and London：Garland Publishing，Inc. 1994Becker W.M. et al. The World of the Cell. Fourth Ed. The Benjamin/Cummings Publishing Company. 2000Gerald Karp. Cell and Molecular Biology：concepts and experiments，2nd Edition. Publishe

11、d by John Wiley & Sons,Inc. 1999 Lodish H. et al. Molecular Cell Biology. 4th Ed. Scientific American Books,Inc.2000.什么是细胞？细胞是一个由完整的细胞膜包裹着一定内容物的相对封闭小室；自然状态下，细胞是“活的”，一种动态的结构细胞的概念 细胞是构成有机体的基本结构单位细胞具有独立完整的代谢体系细胞是有机体生长与发育的基础细胞是遗传的基本单位没有细胞就没有完整的生命细胞为各种生化反应提供适宜的环境和场所细胞分裂细胞分化细胞衰老细胞死亡病毒非细胞生命体病毒是由核酸分子和蛋白质构成的

12、复合体。病毒能增殖、遗传和演化，因而具有生命最基本的特征 ，但是不具备自己的能量和代谢系统，完全依赖宿主细胞获取生命活动所需的物质和能量不完全生命体病毒增殖过程示意图细胞的分类根据进化、遗传、结构与生活方式分类： 原核细胞 prokaryotic cell 古细菌：产甲烷菌、盐杆菌、硫化叶菌 真细菌：支原体、衣原体、细菌、放线菌 及蓝藻 真核细胞 eukaryotic cell：真菌、植物、动物一、原核细胞结构简单基本特点： 在生命进化过程中出现较早； 分布范围广，数量巨大； 结构简单: 无细胞核，有拟核( nucleoid ) 无细胞器，有核糖体 细菌的基本结构示意图（一）、细菌（二）、支原

13、体支原体（mycoplasma）的大小通常为0.20.3m，可通过滤菌器。无细胞壁， 不能维持固定的形态而呈现多形性。支原体基因组为一环状双链DNA，分子量小（三）、古细菌又称古核生物或称原细菌，是一些生长在极端特殊环境中的细菌，过去根据其内部构造没有核膜、具环状DNA结构以及细胞产能、细胞分裂、新陈代谢等生活方式与原核细胞相似，将古细菌归入原核生物产甲烷菌、盐杆菌、硫化叶菌、极端嗜热菌 等等二、真核细胞特点：进化程度高；形态多样，大小不一；结构复杂。真核细胞结构真核细胞的结构特点以脂质和蛋白质为基础的生物膜系统以核酸和蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统由特异蛋白质分子构成的细胞骨架系统核糖体与胞质溶胶胞质溶胶的