细胞生物学课件

细胞生物学

学生论坛

大连大学生物工程学院02级1班许晶晶细胞生物学

学生论坛大连大学1细胞生物学

在生命科学中的学科地位细胞生物学

在生命科学中的学科地位2内容：什么是细胞生物学细胞生物学发展简史与其他学科的关系细胞生物学的展望内容：什么是细胞生物学3

细胞是生命的形态和功能的单位，对各种生命现象的探索都要从细胞中找到答案。著名生物学家威尔逊早在20世纪20年代就提出“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位，

细胞生物学主要是从细胞的不同结构层次以及细胞间的相互关系来研究细胞生命活动(生长、分裂、分化、遗传变异、运动和兴奋、传导、衰老、死亡等)的基本规律。

细胞是生命的形态和功能的单位，对各种生命现象的探索都4细胞生物学课件5细胞生物学发展简史：细胞生物学的发展阶段可划分为以下四个时期：1、细胞的发现及细胞学说的创立

这一时期跨度较大，从1665到1874年。2、细胞学的经典时期

从1875年到1900年的25年。

细胞生物学发展简史：细胞生物学的发展阶段可划分为以下四个时期63、实验细胞学时期(experimentalcytology)

从1900年到1953年的半个世纪里，细胞学的发展主要是采用实验的手段研究细胞学的问题，其特点是从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机理的研究。由于实验研究不断同相邻学科结合、相互渗透，

导致了一些重要分支学科的建立和发展：●

细胞遗传学(cytogenetics)●

细胞生理学(cytophysiology)●

细胞化学(cytochemistry)3、实验细胞学时期(experimental74、细胞生物学的诞生

1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学的诞生。1965年，D.P.Derobetis将其《普通细胞学》改为《细胞生物学》，标志着细胞生物学的诞生。目前，

关于细胞的研究已进入分子细胞生物学阶段。4、细胞生物学的诞生8从生命结构层次看来，细胞生物学位于分子生物学和个体生物学之间，同它们互相衔接，互相渗透。因此，从这一意义上来说，细胞生物学是一门承上启下的学科，和分子生物学一起同是现代生命科学的基础，广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学的研究中，并同农业、医学和生物高技术的发展有极为密切的关系。

从生命结构层次看来，细胞生物学位于分子生物学和个体生物学之间9与其他学科的关系：与生物学的关系与医学的关系与生物高技术的关系与农业的关系与其他学科的关系：与生物学的关系10与生物学的关系：形成新的学科对其他学科的影响与生物学的关系：形成新的学科11从细胞学在上一世纪创立起，就渗透到生物学的各部门(遗传学、胚胎学、生理学等)，促进这些学科的发展；并随着对各类特化细胞(神经细胞、免疫活性细胞等)的结构和功能特点进行的系统研究的进展，形成许多新的学科。如对神经元的研究，发展成细胞神经生物学；对淋巴细胞(T细胞、

B细胞)的研究，产生了细胞免疫学；对血细胞和造血系统的研究,产生了血液学等等。

从细胞学在上一世纪创立起，就渗透到生物学的各部门(遗传学、胚12多极神经元多极神经元13淋巴细胞淋巴细胞14血细胞血细胞15对其他学科的影响：从细胞结构功能的认识上从实验方法和对象上对其他学科的影响：从细胞结构功能的认识上16细胞生物学用光学和电子显微镜对细胞的研究揭示核细胞具有共同的构造，各种生化功能都可以归属到特定的细胞器构造。染色体是真核细胞遗传信息的载体，线粒体是细胞能量代谢的工厂；核糖体是蛋白质合成的场所；高尔基体是细胞内物质的改造、运输和分泌的器官……，这些对于所有真核细胞都是共同的。特殊功能细胞(肌肉细胞、视觉细胞、腺细胞等)的特殊功能则是由于某些细胞器构造上特化的结果。从细胞的基本结构和功能上生物学的各学科分支(遗传学、生物化学、生

理学等)找到了共同的联系。

细胞生物学用光学和电子显微镜对细胞的研究揭示核细胞具有共同的17人类染色体人类染色体18JEOL扫描电子显微镜JEOL扫描电子显微镜19激光共聚焦扫描显微镜激光共聚焦扫描显微镜20线粒体线粒体21核糖体结构模式图核糖体结构模式图22高尔基体高尔基体23传统上，遗传学、生物化学和细胞生物学各有其特殊的实验方法和对象。遗传学家从寻找基因突变入手，进行遗传分析；生化学家着重生物大分子结构和功能，以及代谢活动的研究；而细胞生物学家则试图阐明细胞的结构以及各种功能活动的调控。随着80年代以来，分子遗传学的进步，这几个学科在实验方法、研究对象和问题上逐渐统一起来。借助分子遗传学方法(重组DNA技术)可以发现并克隆任何基因，测定其序列和改造重组，再导入细胞(甚至生殖细胞)研究其表达产物(RNA或蛋白质)及其在细胞生命活动和发育中的功能。

传统上，遗传学、生物化学和细胞生物学各有其特殊的实验方法和对24在研究对象上，也统一到使用离体培养的细胞。正如过去各种生命现象的奥秘都要从细胞的结构和功能研究中寻求解答一样，目前，对细胞结构和功能的研究又要深入到基因水平寻找解答。实验生物学的各部门正在细胞和基因的研究上统一起来，使用共同的方法和概念，从不同侧面来探索细胞生命活动规律的共同问题。

在研究对象上，也统一到使用离体培养的细胞。正如过去各种生命现25与医学的关系：对病因的了解在技术方面与医学的关系：对病因的了解26

细胞既是人体正常结构和功能的单位，又是疾病病理的基本单位：德国病理学家魏尔肖(Vrichow)于1958年出版《细胞病理学》，把细胞学应用于解释病理现象，认为疾病的原因是细胞结构和功能的失常，这对医学的发展有很大影响。

细胞生物学在亚显微水平和分子水平对细胞结构和功能活动(生长、分化和遗传等)的深入研究、对现代医学的发展起了很大的推动作用。

细胞既是人体正常结构和功能的单位，又是疾病病理的基本单位：27对病因的了解：

细胞生物学的基础研究对于了解细胞衰老、癌变、射线损伤、以及激素作用、免疫和病毒感染机制，均有重要意义。如溶酶体的研究对了解细胞的变性、坏死，特别是风湿性关节炎、痛风、矽肺等疾病的发病原因(如重症肌无力是由于抗乙酰胆碱受体的自身抗体将自身受体封闭，引起功能失常所致)和药物设计提供理论根据。近来癌基因、抑癌基因的发现加深了对癌变本质的了解，它们实际上是与细胞周期调控及信号转导有关的基因。

对病因的了解：细胞生物学的基础研究对于了解细胞衰老、癌变28对细胞周期、细胞衰老和编程性细胞死亡间基因调控关系的分析表明：由于调控基因的突变和基因组完整性不可逆的破坏而导致的细胞生长、衰老和死亡调控的失衡是细胞癌变的根本原因。这为寻找抗癌药物提供了新的思路。膜蛋白(低密度脂蛋白受体，HMGCOA还原酶)对细胞内胆固醇含量调控的研究，加深了对动脉粥样硬化发病原因的了解。

对细胞周期、细胞衰老和编程性细胞死亡间基因调控关系的分析表明29在技术方面：

技术方面，细胞培养技术对癌细胞和病毒的研究及疫苗生产均是不可缺少的手段。细胞化学(包括免疫细胞化学)及荧光激活细胞分离仪、原位杂交等新技术为癌细胞和其他疾病的诊断提供了快速可靠的方法。尤其是70年代后期出现的杂交瘤技术不但为各种病源微生物的检测和肿瘤诊断提供了专一的单克隆抗体，而且为发展肿瘤的导向治疗提供了希望。所有这些都说明细胞生物学已成为现代医学的一门重要的基础学科。

在技术方面：技术方面，细胞培养技术对癌细胞和病毒的研究及30与生物高技术的关系：

最能引起世界范围极大关注的是生物技术。从70年代后期起，由于分子生物学和细胞生物学的进展，主要在重组DNA技术和细胞融合技术基础上发展起来的现代生物技术(主要为基因工程、蛋白质工程和细胞工程)，在国外已形成高技术产业，并将对未来工农业和医学的发展开拓广阔的前景。

与生物高技术的关系：

最能引起世界范围极大关注的是生物技31目前基因工程的发展趋向，—方面将基因导入细菌生产蛋白质产品；另一方面逐渐转到将基因(异源的或改造的)导入真核细胞和高等生物体(转基因动、植物)，试图进行人工创造优质、高产、抗逆的动植物新品种和人类遗传病的基因治疗这些方面的重大进展又有待于细胞生物学基础研究的一些关键理论和技术问题(真核基因组结构及其表达的调控、新型载体和基因定向整合等)的突破

目前基因工程的发展趋向，—方面将基因导入细菌生产蛋白质产品；32植物方面：

涉及植物细胞工程方面急待研究解决的问题有减数分裂的诱导、染色体倍性的调节、培养细胞的遗传变异及突变体的选择，组织和细胞培养中细胞分化和未分化机理、体细胞全能性、以及雄性不育机制、远缘杂交遗传机制等。

植物方面：涉及植物细胞工程方面急待研究解决的问题有减数分33动物方面：

动物细胞工程方面也急需在杂交瘤技术的方法学上突破(如人—人B细胞杂交瘤、人化抗体等)。合成含有给定遗传信息和能分裂的人工染色体更是引人瞩目的目标

动物方面：动物细胞工程方面也急需在杂交瘤技术的方法学上突34与农业的关系

细胞生物学与农业发展也有密切关系。作物的生长发育、矿物营养、物质运输与分配，抗逆性、育种新途径的探索等基本问题都与细胞生物学基础研究紧密相关。畜牧方面，卵和胚胎的冷冻保存和移植，对乳牛等良种家畜的快速繁育，已经起了很大的作用。核移植技术为培育优良的核质杂交鱼和克隆动物提供了可能。

与农业的关系

细胞生物学与农业发展也有密切关系。作物的35细胞生物学的展望：

许多科学家预言，未来的世纪是生物学的世纪，也就是说下个世纪生物学在整个自然科学的进展中将成为起带头作用的学科。由于分子生物学概念、方法与技术的引用，细胞生物学在近十年取得了突破性进展。在21世纪，细胞生物学将继续迅猛发展，因为它是揭示生命奥妙不可缺少的“主角”。

细胞生物学的展望：许多科学家预言，未来的世纪是生物学的世36细胞自身又是多层次的复杂结构体系，它是物质（结构）、信息与能量相互辉映的综合体。它的很多基本生命活动过程是如何有序而被自动调控的还不是很清楚，生物大分子如何逐级有序地组装成行使生命活动细胞基本结构体系也相当朦胧。假如不重视细胞的基础研究，势必影响21世纪生命科学的整体发展速度。细胞自身又是多层次的复杂结构体系，它是物质（结构）、信息与能37

谢谢！谢谢！38DNA芯片DNA芯片39溶酶体溶酶体40膜蛋白晶体结构膜蛋白晶体结构41癌细胞癌细胞42丝状有被膜的病毒（流感冒病毒）。丝状有被膜的病毒（流感冒病毒）。43人类染色体端粒DNA的荧光原位杂交照片人类染色体端粒DNA的44诞生于武汉的快速生长转基因鲤鱼诞生于武汉的快速生长转基因鲤鱼45克隆羊克隆羊46细胞生物学

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在生命科学中的学科地位细胞生物学

在生命科学中的学科地位48内容：什么是细胞生物学细胞生物学发展简史与其他学科的关系细胞生物学的展望内容：什么是细胞生物学49

细胞是生命的形态和功能的单位，对各种生命现象的探索都要从细胞中找到答案。著名生物学家威尔逊早在20世纪20年代就提出“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位，

细胞生物学主要是从细胞的不同结构层次以及细胞间的相互关系来研究细胞生命活动(生长、分裂、分化、遗传变异、运动和兴奋、传导、衰老、死亡等)的基本规律。

细胞是生命的形态和功能的单位，对各种生命现象的探索都50细胞生物学课件51细胞生物学发展简史：细胞生物学的发展阶段可划分为以下四个时期：1、细胞的发现及细胞学说的创立

这一时期跨度较大，从1665到1874年。2、细胞学的经典时期

从1875年到1900年的25年。

细胞生物学发展简史：细胞生物学的发展阶段可划分为以下四个时期523、实验细胞学时期(experimentalcytology)

从1900年到1953年的半个世纪里，细胞学的发展主要是采用实验的手段研究细胞学的问题，其特点是从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机理的研究。由于实验研究不断同相邻学科结合、相互渗透，

导致了一些重要分支学科的建立和发展：●

细胞遗传学(cytogenetics)●

细胞生理学(cytophysiology)●

细胞化学(cytochemistry)3、实验细胞学时期(experimental534、细胞生物学的诞生

1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学的诞生。1965年，D.P.Derobetis将其《普通细胞学》改为《细胞生物学》，标志着细胞生物学的诞生。目前，

关于细胞的研究已进入分子细胞生物学阶段。4、细胞生物学的诞生54从生命结构层次看来，细胞生物学位于分子生物学和个体生物学之间，同它们互相衔接，互相渗透。因此，从这一意义上来说，细胞生物学是一门承上启下的学科，和分子生物学一起同是现代生命科学的基础，广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学的研究中，并同农业、医学和生物高技术的发展有极为密切的关系。

从生命结构层次看来，细胞生物学位于分子生物学和个体生物学之间55与其他学科的关系：与生物学的关系与医学的关系与生物高技术的关系与农业的关系与其他学科的关系：与生物学的关系56与生物学的关系：形成新的学科对其他学科的影响与生物学的关系：形成新的学科57从细胞学在上一世纪创立起，就渗透到生物学的各部门(遗传学、胚胎学、生理学等)，促进这些学科的发展；并随着对各类特化细胞(神经细胞、免疫活性细胞等)的结构和功能特点进行的系统研究的进展，形成许多新的学科。如对神经元的研究，发展成细胞神经生物学；对淋巴细胞(T细胞、

B细胞)的研究，产生了细胞免疫学；对血细胞和造血系统的研究,产生了血液学等等。

从细胞学在上一世纪创立起，就渗透到生物学的各部门(遗传学、胚58多极神经元多极神经元59淋巴细胞淋巴细胞60血细胞血细胞61对其他学科的影响：从细胞结构功能的认识上从实验方法和对象上对其他学科的影响：从细胞结构功能的认识上62细胞生物学用光学和电子显微镜对细胞的研究揭示核细胞具有共同的构造，各种生化功能都可以归属到特定的细胞器构造。染色体是真核细胞遗传信息的载体，线粒体是细胞能量代谢的工厂；核糖体是蛋白质合成的场所；高尔基体是细胞内物质的改造、运输和分泌的器官……，这些对于所有真核细胞都是共同的。特殊功能细胞(肌肉细胞、视觉细胞、腺细胞等)的特殊功能则是由于某些细胞器构造上特化的结果。从细胞的基本结构和功能上生物学的各学科分支(遗传学、生物化学、生

理学等)找到了共同的联系。

细胞生物学用光学和电子显微镜对细胞的研究揭示核细胞具有共同的63人类染色体人类染色体64JEOL扫描电子显微镜JEOL扫描电子显微镜65激光共聚焦扫描显微镜激光共聚焦扫描显微镜66线粒体线粒体67核糖体结构模式图核糖体结构模式图68高尔基体高尔基体69传统上，遗传学、生物化学和细胞生物学各有其特殊的实验方法和对象。遗传学家从寻找基因突变入手，进行遗传分析；生化学家着重生物大分子结构和功能，以及代谢活动的研究；而细胞生物学家则试图阐明细胞的结构以及各种功能活动的调控。随着80年代以来，分子遗传学的进步，这几个学科在实验方法、研究对象和问题上逐渐统一起来。借助分子遗传学方法(重组DNA技术)可以发现并克隆任何基因，测定其序列和改造重组，再导入细胞(甚至生殖细胞)研究其表达产物(RNA或蛋白质)及其在细胞生命活动和发育中的功能。

传统上，遗传学、生物化学和细胞生物学各有其特殊的实验方法和对70在研究对象上，也统一到使用离体培养的细胞。正如过去各种生命现象的奥秘都要从细胞的结构和功能研究中寻求解答一样，目前，对细胞结构和功能的研究又要深入到基因水平寻找解答。实验生物学的各部门正在细胞和基因的研究上统一起来，使用共同的方法和概念，从不同侧面来探索细胞生命活动规律的共同问题。

在研究对象上，也统一到使用离体培养的细胞。正如过去各种生命现71与医学的关系：对病因的了解在技术方面与医学的关系：对病因的了解72

细胞既是人体正常结构和功能的单位，又是疾病病理的基本单位：德国病理学家魏尔肖(Vrichow)于1958年出版《细胞病理学》，把细胞学应用于解释病理现象，认为疾病的原因是细胞结构和功能的失常，这对医学的发展有很大影响。

细胞生物学在亚显微水平和分子水平对细胞结构和功能活动(生长、分化和遗传等)的深入研究、对现代医学的发展起了很大的推动作用。

细胞既是人体正常结构和功能的单位，又是疾病病理的基本单位：73对病因的了解：

细胞生物学的基础研究对于了解细胞衰老、癌变、射线损伤、以及激素作用、免疫和病毒感染机制，均有重要意义。如溶酶体的研究对了解细胞的变性、坏死，特别是风湿性关节炎、痛风、矽肺等疾病的发病原因(如重症肌无力是由于抗乙酰胆碱受体的自身抗体将自身受体封闭，引起功能失常所致)和药物设计提供理论根据。近来癌基因、抑癌基因的发现加深了对癌变本质的了解，它们实际上是与细胞周期调控及信号转导有关的基因。

对病因的了解：细胞生物学的基础研究对于了解细胞衰老、癌变74对细胞周期、细胞衰老和编程性细胞死亡间基因调控关系的分析表明：由于调控基因的突变和基因组完整性不可逆的破坏而导致的细胞生长、衰老和死亡调控的失衡是细胞癌变的根本原因。这为寻找抗癌药物提供了新的思路。膜蛋白(低密度脂蛋白受体，HMGCOA还原酶)对细胞内胆固醇含量调控的研究，加深了对动脉粥样硬化发病原因的了解。

对细胞周期、细胞衰老和编程性细胞死亡间基因调控关系的分析表明75在技术方面：

技术方面，细胞培养技术对癌细胞和病毒的研究及疫苗生产均是不可缺少的手段。细胞化学(包括免疫细胞化学)及荧光激活细胞分离仪、原位杂交等新技术为癌细胞和其他疾病的诊断提供了快速可靠的方法。尤其是70年代后期出现的杂交瘤技术不但为各种病源微生物的检测和肿瘤诊断提供了专一的单克隆抗体，而且为发展肿瘤的导向治疗提供了希望。所有这些都说明细胞生物学已成为现代医学的一门重要的基础学科。

在技术方面：技术方面，细胞培养技术对癌细胞和病毒的研究及76与生物高技术的关系：

最能引起世界范围极大关注的是生物技术。从70年代后期起，由于分子生物学和细胞生物学的进展，主要在重组DNA技术和细胞融合技术基础上发展起来的现代生物技术(主要为基因工程、蛋白质工程和细胞工程)，在国外已形成高技术产业，并将对未来工农业和医学的发展开拓广阔的前景。

与生物高技术的关系：

最能引起世界范围极大关注的是生物技77目前基因工程的发展趋向，—方面将基因导入细菌生产蛋白质产品；另一方面逐渐转到将基因(异源的或改造的)导入真核细胞和高等生物体(转基因动、植物)，试图进行人工创造优质、高产、抗逆的动植物新品种和人类遗传病的基因治疗这些方面的重大进展又有待于细胞生物学基础研究的一些关键理论和技术问题(真核基因组结构及其表达的调控、新型载体和基因定向整合等)的突破

目前基因工程的发展趋向，—方面将基因导入细菌生产蛋白质产品；78植物方面：

涉及植物细胞工程方面急待研究解决的问题有减数分裂