复旦-细胞学姐第1章绪论

人老了后悔什么？

比利时《老人》杂志曾在全国范围内，对60岁以上的老人开展了一次题为“你最后悔什么”的专题调查活动，调查结果很有意思：

72％的老人后悔年轻时努力不够，以致事业无成。

67％的老人后悔年轻时错误地选择了职业。

63％的老人后悔对子女教育不够或方法不当。

58％的老人后悔锻炼身体不足。

56％的老人后悔对伴侣不够忠诚。

47％的老人后悔对双亲尽孝不够。

41％的老人后悔选错了终身伴侣。

36％的老人后悔自己未能周游世界。

32％的老人后悔自己一生过于平淡，缺乏刺激。

11％的老人后悔没有赚到更多的金钱。写在开课前的一点建议细胞生物学

CellBiology

教学学时安排本学期教学时间共18周细胞生物学教学计划72学时上课时间：18周，3学时/周，共计54学时实验课18学时，安排6个左右的实验，实验室：理化实楼4层，细胞生物学实验室细胞生物学实验（第二版）杨汉民高等教育出版社1997年07月出版MolecularBiologyoftheCell4thEdition,BruceAlbertsetal.,2002MolecularCellBiology4thEdition,HarveyLodishetal.,1999CellandMolecularBiology3rd

GeraldKarp,2002细胞生物学参考书：美国国立卫生研究院（NIH）在1998年底发表的一份题为《什么是当今科研领域的热门话题？》（“Whatispopularinresearchtoday？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是 三种疾病：

癌症（cancer）

心血管病（cardiovasculardiseases）

爱滋病和肝炎等传染病 （infectiousdiseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向：

细胞周期调控（cellcyclecontrol）；

细胞凋亡（cellapoptosis）；

细胞衰老（cellularsenescence）；

信号转导（signaltransduction）；

DNA的损伤与修复（DNAdamageandrepair）当今科研领域的热门话题美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（ScienceCitationIndex）收录及引用论文检索，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：细胞信号转导（signaltransduction）；细胞凋亡（cellapoptosis）；基因组与后基因组学研究（genomeandpost-genomicanalysis）。第一章绪论

Introduction

主要学术组织和学术期刊4

细胞生物学研究的内容与现状1

细胞学与细胞生物学发展简史

2

目前对未来的展望3细胞生物学CellBio细胞生物学是现代生命科学的重要基础前沿学科细胞生物学的主要研究内容细胞生物学CellBio第一节细胞生物学研究的内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础前沿学科1、生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。

生命体的多层次

把生命现象简单地比做“力学中的机器”等等。动物不是一部简单的“机器”，而是一个具有多层次结构的生命系统。从微观到宏观，动物是由“细胞—组织—器官—系统—机体”组成生命体，又与其赖以生存的外界环境组成更大的生态系统。用生态学的基本理论来研究生命体生态营养学，他们把动物和环境视为一个有机统一整体，实行多层次、多组分和多功能的组合合理、结构有序、开放循环、内外交流。关系协调、协同发展和动态平衡的总体综合营养调控，使动物生产体系达到高产、优质和高效的目的。

生命体的非线性

人体是一个开放复杂的巨系统，它不断与外界进行物质能量交换，内外环境变化都会使人体内部产生相应变化，其生理、病理过程也都存在着生物节律。人体所具有耗散结构的特点，说明人体内生理、生化过程是一种非线性动力过程，符合具有确定性机制类随机性的混沌特点，对人体信息的提取和分析用非线性方法会得到更真实、准确的结果。

生命体的多侧面

从生命进化的情况看，多细胞的组合由生命信息能量场的序化程度增高来达成，我们都知道，生命体是由单细胞形态逐渐发展到多细胞组合形态的，达成组合的根本动力就是元气，元炁(qì)是宇宙能量的原始形态，是“先天元神”显示出波、场等能量形态的最初表现，是介于先天信息和能量之间的宇宙存在形态。2、细胞生物学的定义细胞生物学是研究和揭示细胞基本生命活动规律的科学，它从显微、亚显微与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。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。细胞生物学的三个研究水平分子水平－生物化学及分子生物学技术亚细胞水平－电子显微镜术细胞水平－光学显微镜术亚显微分子水平显微显微亚显微分子水平口腔上皮细胞（光学显微镜）高尔基体（电子显微镜）DNA分子显微结构（MicroscopicStructure）即整体水平。指肉眼看不到而在普通显微镜下的可见范围。如：染色体、线粒体、细胞核、核仁等。亚显微结构(SubmicroscopicStructure)

亦称超微结构(Ultrastructure)，指普通光镜看不到而在电镜或其它工具看到的分子以上的结构。如：内质网膜、核膜、微管、微丝等。生命活动包括：生长、发育、繁殖、遗传、变异、衰老、凋亡、代谢、调控、分化等。核心是遗传和发育问题。例如：在整体水平上研究单个细胞的运动，在亚显微水平上研究与细胞运动有关的结构——微管、微丝，在分子水平上则对这些结构做分子解剖，研究组成它们的微管蛋白、肌动蛋白，肌球蛋白结构、功能及运动机理问题。鉴于学科的初起和研究手段的原始，故多是以描述和实验形态为主。随着科学的发展，特别是20世纪50、60年代以后，由于分子生物学的兴起，又加上电镜、放射性同位素、分级离心技术的应用及其它研究手段和技术的提高，使细胞学的内容焕然一新，大大超出了原有细胞学范围。在形态方面：除了描述在光镜下所看到的结构外，还要用新工具和方法来观察和分析细胞内各部分的显微结构和分子结构，以及这些结构间的变化关系。在功能方面：不单是描述细胞内各个部分的化学组成和新陈代谢动态，而且还要用分析、比较、综合的方法，深入到分子、原子甚至量子水平，阐明它们之间的关系和相互作用机理。

在研究对象上：不再是单个细胞，而要考虑到细胞组成的整个生物体，以及组成细胞的各种生物大分子。除上述外，还有一个很重要的特点是，如果将细胞学原理运用于实践活动，人们可以有目的地改造细胞，使之为人类造福。正是如此，使细胞学向前迈进了一步，成为今天的细胞生物学。3、细胞生物学在现代生物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，这就不能不使CellBiology在生命科学中占有核心地位。在我国的基础学科发展规划中，细胞生物学、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。高等学校生物科学中细胞生物学的地位生命科学的四大基础学科神经生物学细胞生物学生态学分子生物学4、与其它学科的关系细胞生物学的突出特点在于：研究内容之深刻（涉及生命机理的一切水平都要探讨）研究范围之广泛（一切生命现象都要涉及到）由此，它与生物学许多分支学科有着密切关系，联系着生命科学的各个分支学科，形成了交叉重叠的关系。（1）细胞生物学与分子生物学；（2）细胞生物学与遗传学——细胞遗传学（Cytogenetic）此外，还有细胞生理学（分析细胞生理活动的本质和机制）；细胞化学（研究细胞内的化学布局）；细胞病理学；细胞分类学等细胞学与各门学科的汇合学科。不难理解，有人形容细胞生物学是一代水平的学科，它汇集了生命科学中各个分支学科的精髓，从细胞这个单位里揭示出多种生命现象的奥秘，发展成为生命科学的“枢纽学科和前沿学科”。5、当前细胞生物学研究课题的根本问题（1）基因组是如何在时间与空间上有序表达的？（2）基因表达的产物如何逐级装配进而行使功能（3）基因表达的产物如何调节细胞的重要生命活动二、细胞生物学的主要研究内容1、生物膜与细胞器

生物膜是细胞重要的结构基础，大部分的细胞器都是以生物膜为基础构建的。生物膜的主要功能：细胞内外物质与信息的交换与细胞内外因子的识别。细胞的物质运输细胞的信号识别和转导细胞的能量转换细胞遗传信息的表达等

2003年，美国科学家彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，因对细胞膜的水、离子通道结构和机理研究的突出贡献而获诺贝尔化学奖。

PeterAgreRoderickMacKinnon

二、细胞生物学的主要研究内容2、细胞信号转导

基础是蛋白质与蛋白质之间的复杂的相互作用。它是了解细胞增殖、分化、凋亡、衰老及细胞代谢活动的调控机制的重要基础。3、细胞骨架体系

细胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要性。4、细胞核、染色体及基因表达基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。5、细胞增殖及其调控一切动植物的生长和发育都是通过细胞增殖与分化来实现的。研究细胞增殖的基本规律及其调控机制不仅是控制生物生长和发育的基础，而且是研究癌变发生和逆转的重要途径。目前国际研究细胞增殖调控的主要方面：

1）从细胞内外环境中寻找控制细胞增殖的因子，以及阐明它们的作用机制。（如促卵细胞成熟因子MPF、CDK激酶、周期蛋白等）

2）寻找控制细胞增殖的关键性基因，通过调节基因产物来增殖。（细胞的癌基因与抑癌基因及其表达产物与细胞增殖有关。）瑞典卡罗林斯卡医学院2001年10月８日宣布，将本年度诺贝尔生理学、医学奖授予美国科学家利兰·哈特韦尔与英国科学家蒂莫西·亨特和保罗·纳斯，以表彰他们发现了细胞周期的关键分子调节机制。

利兰·哈特韦尔发现了大量控制细胞周期的基因，如“ＳＴＡＲＴ”的基因（R点）保罗·纳斯发现了调节细胞周期的一种关键物质ＣＤＫ（细胞周期蛋白依赖激酶）。蒂莫西·亨特发现了调节ＣＤＫ功能的物质ＣＹＣＬＩＮ（细胞周期蛋白）。2001年诺贝尔生理学或医学奖获主6、细胞分化及干细胞生物学细胞分化（differentiation）就是受精卵产生的同源细胞，在形态、功能和蛋白质合成等方面发生稳定性差异的过程。细胞分化是生物发育的基础。细胞分化的研究是细胞生物学、发育生物学和遗传学的重要汇合点。一个受精卵通过分裂和分化发育成复杂的有机体，是生命科学引人入胜的重要课题之一。

目前国内外研究热点：

1）寻找控制和诱导细胞分化的作用因子。

2）细胞的全能性，使细胞去分化。

植物：愈伤组织

动物：体细胞转化诱导性多功能干细胞

3）通过启动分化基因的表达来抑制癌基因的表达。Dolly的标本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英国爱丁堡大学的伊恩博士研制成功，2003.2.14.因患进行性肺病而被安乐死，它的标本于2003年4月9日陈列于苏格兰首都爱丁堡国家博物馆。

克隆羊“多莉”（Dolly）实验①克隆动物，由体细胞作为核供体进行克隆动物生产，虽然易于取材，但克隆动物个体中表现出严重的生理或免疫缺陷，而且多为致命性的；②转基因动物，以ESC细胞作为载体，可大大加快转基因动物生产的速度，提高成功率；③组织工程(tissueengineering)，人工诱导ESC定向分化，培育出特定的组织和器官，用于医学治疗的目的；④发育生物学研究的理想体外模型。

胚胎干细胞的应用

2004年，干细胞研究取得一系列突破性进展。日本科学家用猴子胚胎干细胞成功生成血管和神经，大大拓宽了再生医疗的前景；日本科学家还首次培育出人体胚胎干细胞；法国科学家首次用胚胎干细胞培育出生殖细胞；澳大利亚科学家首次用胚胎干细胞培育出肺细胞；中国科学家首次将人类皮肤细胞与兔子卵细胞融合，培植出人类胚胎干细胞；美国科学家发现鼠的胚胎干细胞在培养皿中既能发育成精子也能发育成卵子，新发现对研究生殖细胞发育和某些不育症也许会有帮助。长在鼠背上的人耳朵长在兔子耳朵上的人耳

7、细胞死亡

方式：细胞凋亡、坏死和自噬性细胞死亡等。细胞凋亡是一系列基因控制并受复杂信号调节的细胞自然死亡现象，是今年来发展起来的新兴领域之一。细胞死亡的研究已经从细胞核控制凋亡过程的研究部分地转移到线粒体控制死亡过程的研究上来。不管死亡细胞的类型是什么，也不管导致细胞死亡的因素是什么，细胞死亡的共同特征是在细胞死亡前都有线粒体膜通透性改变。通过特异性药物抑制线粒体膜的通透性可阻止或延缓细胞死亡；

细胞色素c渗漏到胞质可以导致细胞凋亡。罗伯特·霍维茨，悉尼·布雷内，约翰·苏尔斯顿

瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把2002年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国的悉尼·布雷内、来自美国的罗伯特·霍维茨和来自英国的约翰·苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。

2002年诺贝尔生理学或医学奖获主

追求长寿是人类的终极目标！8、细胞衰老世界上最长寿的老人（120岁）彭水长寿村一个院子出了6位百岁老人

人到底能活多久

细胞分裂次数与分裂周期测算法认为，人类寿命是其细胞分裂次数与分裂周期的乘积。自胚胎期开始，细胞分裂50次以上，分裂周期平均为2.4年，从而推算出人类寿命至少是120岁。性成熟期测算法推算，人类的自然寿命应为112～150岁。生长期测算法推算，人类的自然寿命为100～175岁。怀孕期测算法推算，人类的自然寿命最高可达167岁。人类正常的自然寿命都应该在100岁以上。

aging

细胞衰老的研究是研究人与动植物寿命基础。动物二倍体细胞在体外分裂和传代次数是有限的，从而推断体内细胞的寿命受分裂次数的限制，细胞衰老是必然规律。人们希望通过衰老因素和因子研究延长细胞寿命，寻找细胞中“衰老基因”及其信号转导机制来延缓衰老。

二、细胞生物学的主要研究内容

9、细胞工程细胞工程能使不同种细胞的基因或基因组用人工方法重组到杂交细胞中，或者使基因与基因组由一种细胞转移到另一种细胞中，并使越过种的障碍的转移成为可能，由此人们开始探索人工创造新的遗传型细胞的尝试。单克隆抗体、植物组织培养、试管动物（婴儿）、干细胞的研究和应用、克隆动物。10、细胞的起源与进化细胞起源与进化的研究是重要的理论问题，也是难度很大的研究课题，我们应该十分尊重先驱科学家在这一领域所取得的成果。

细胞质膜---是分子生物学的重要内容;细胞核和染色体---是遗传学的重要内容；核糖体、线粒体---是生物化学的重要内容；细胞周期---是遗传学和分子遗传学的重要内容;叶绿体---植物生理学的重要组成部分;细胞分化---是发育生物学的重要内容;细胞免疫---是免疫学的重要组成部分;最后剩下了一块骨头：细胞骨架留给了细胞生物学。细胞生物学的内容已被“列强瓜分”—瓜分理论

第二节细胞学与细胞生物学发展简史

从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：显微水平、亚显微水平和分子水平。从人类第一次发现细胞至今有三百多年的历史了，在这期间，随着技术和实验手段的进步，细胞的研究显现出时代的特征，形成了不同的发展时期。

1、细胞的发现及细胞学说的创立（1665—1875）是以形态描述为主的生物科学时期；

2、细胞学的经典时期（1875—1900），主要是在显微镜下的形态描述，是对细胞认识的鼎盛或黄金时期；

3、实验细胞学时期（experimentalcytology）（1900—1953），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）

4、细胞生物学的形成与发展（1953至今），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。总过程概括为：细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展

（1665）（1838—1839）（1892）（1965）

R.HookeSchleiden

SchwannDeRobetisHertiwig1、细胞的发现和细胞学说的建立1665年RobertHooke发现软木塞中蜂窝状小室1667年Leeuwenhoek观察到真正的活细胞1838～1839年，Schleiden和Schwann提出细胞学说；细胞学说内容：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动、植物体的结构、功能和繁殖的基本单位。

细胞学说的重要补充：

1855年，德国医生和病理学家R.Virchow指出：“一切细胞来自于原来的细胞”，机体的一切病理现象都属于细胞的损伤。

细胞学说、能量转化与守恒定律、达尔文进化论是19世纪自然科学的三大发现

——恩格斯

现代生物学的三大基石

细胞学说

达尔文进化论

孟德尔遗传学说

细胞学说地位：显微镜的发明与细胞的发现没有显微镜就不可能有细胞学诞生。1590年，荷兰眼镜制造商J和Z.Janssen父子制作了第一台复式显微镜。1665年，英国人RobertHook首次描述了植物细胞（木栓），命名为cella。1680年，荷兰人A.vanLeeuwenhoek成为皇家学会会员，他一生中制作了200多台显微镜和400多个镜头，用设计较好的显微镜观察了许多动植物的活细胞与原生动物。RobertHookeMadebyA.vanLeeuwenhoek(1632-1723).Magnificationrangesat50-275x.LargeStudentMicroscopemadebyCharlesChevalier18401752年，英国人J.Dollond发明消色差显微镜。1812年，苏格兰人D.Brewster发明油浸物镜，改进了体视显微镜。1886年，德国人ErnstAbbe发明复消差显微镜，并改进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。Bausch&LombInvestigatormicroscope–circa1893现代显微镜1932年，荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了相差显微镜（phasecontrastmicroscope)，并因此获1953年诺贝尔物理奖。1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明电镜，1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。TEM1981年，瑞士人G.Binnig和H.RoherI在IBM苏黎世实验中心（ZurichResearchCenter）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者Ruska同获1986年度的诺贝尔物理学奖。Csatoms(red)ontheGaAssurface(blue).1883～1889年Schleiden和Schwann提出细胞学说：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功能活动的基本单位。Schwann提出：有机体是由细胞构成的；细胞是构成有机体的基本单位。1855德国人R.Virchow提出“一切细胞来源于细胞”（omniscellulaecellula）的著名论断；进一步完善了细胞学说。把细胞作为生命的一般单位，以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。细胞学说的意义：它论证了生物界在结构上的统一性和生命的共同起源。恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。2、细胞学的经典时期（1800～1900）特点：应用固定、染色技术，在显微镜下观察细胞的形态结构和分裂活动。3、实验细胞学阶段（1900～1950）在第二阶段基础上，采用了大量实验手段进行研究，并与其它学科相互融合形成了一些重要的分支学科。4、细胞生物学和分子生物学形成阶段（1950～至今）主要在分子水平上探索细胞的各种生物活动。

第三节目前对未来的展望人类经历了漫长的采猎文明后，约在一万年前进入农业经济时代，18世纪60年代，英国率先进入工业经济，20世纪50年代美国最早走完工业经济的历程，进入信息时代。据专家估计这一经济形态的“寿命”为75~80年，到本世纪20年代将渐渐失去活力，届时人类迎接下一个经济时代，即生物经济时代的到来。目前该领域值得关注的一些研究进展（一）新技术催生“基因改造人”

美国新泽西州圣巴纳巴斯医学中心生殖医学科学研究所的科学家，利用一种叫做“卵质转移”的技术，从捐献的卵子中抽出少量细胞质，注入不孕妇女的卵子内，然后进行受精。这样，原本因卵子有缺陷而无法生育的妇女经过这种移植后就怀了孕。采用的技术只不过是把健康妇女捐献的正常卵子中的某些DNA成分添加到不孕妇女的卵子中，并没有对培育出的婴儿基因进行修改，因此他们培育出的这些婴儿称不上是“转基因婴儿”。

（二）“抗癌婴儿”在美国出世美国芝加哥生育遗传研究所的科学家宣布，他们利用“胚胎植入前的基因诊断”（PDG）帮助来自纽约的一对夫妇怀孕，并生育一个没有“利弗劳梅尼综合症”的健康男婴。这名婴儿后来被称之为“抗癌婴儿”。利弗劳梅尼综合症是一种家族性遗传病，它对多种癌症，包括乳腺癌和白血病有遗传倾向。利弗劳梅尼综合症基因携带者通常会把这种基因遗传给孩子，在孩子活到45岁时，将有50％的可能患上与利弗劳梅尼综合症有关的癌症；而孩子活到60岁时，这种可能性就增加为90％。这种“定制”婴儿技术，实际上就是试管婴儿技术和胚胎植入前的遗传诊断技术的联合应用。先通过试管婴儿技术使精子、卵子在体外结合后形成多个胚胎，待每个胚胎长到一定重量时，从胚胎中取出1至2个细胞，对其进行细胞学检查，判断胚胎中是否存在遗传疾病的基因，再把经过筛查确认为健康的胚胎放回母亲子宫内，孕育成健康的胎儿。

（三）克隆羊－多利（Dolly）克隆羊制备原理已分化的细胞仍具有全能性实验表明：植入的表皮细胞核如同受精卵的核一样，具有全套基因，在发育上是全能的；体细胞的分化并非是由于它们丢失了基因或所含的基因不同，而是分化的细胞各自选择性地“打开”并表达了不同的“奢侈”基因

（四）人类基因组计划TheHumanGenomeProject(HGP)CompletedinApril20031986年由美国生物学家杜伯克首次提出1990年10月美国投资30亿美元启动计划预计15年完成国际化研究项目美国、日本、英国、加拿大、瑞典1999年7月我国注册承担人类基因组1%测序任务2000年3月我国科学家完成3号染色体测序2000年5月人类基因组草图完成（五）中国水稻基因组

锦绣般的中国云南红河哈尼梯田，成为2002年4月5日出版的美国《科学》杂志的封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅，登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图的历史性论文。

这是由中国科学家独立完成的一项世界级研究成果，它标志着在基因组学这一生命科学前沿领域，中国已部分具备世界领先的实力。“毫无疑问，中国基因组学研究已达到世界水平”，《科学》杂志总编、美国国家科学院院士唐纳德·肯尼迪对新华社记者说。

（六）后基因组计划（Post-genome）

随着“人类基因组计划‘的完成，结构基因测序的突破，由此延伸的“后基因组计划”即以功能基因鉴定为中心的“功能基因组学”应运而生。后基因组计划利用结构基因组计划所提供的信息和产物，发展和应用新的技术手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行的系统研究，为在整体水平上探讨生命活动规律奠定了基础。目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了新的变化。

（七）功能基因组和蛋白质组（Functiongenomeandproteingroup）研究成为主要研究热点

随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，基因组序列工作框架图于2000年6月绘就。2001年2月，国际著名杂志Nature和Science分别发表国际公共领域人类基因组合作计划和美国Celera公司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排列人类基因组DNA全序列的“结构基因组”的研究阶段基本完成。基因组研究翻开了历史新篇章，一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能的研究。（八）

生物信息学和生物芯片(BioinformaticsandBiochip)

美国HGP自1990年10月正式启动以来，基因组研究产生了大量的信息，海量信息的分析、加工和利用，促进了生物信息学的诞生和发展。生物信息学不但集中了许多国家政府的投入，而且吸引了全世界不同学科的精英，包括数学、物理、化学、计算机、材料等，同时也推动了生物芯片技术的研究和开发。GeneChip（九）RNA干扰(RNAinterference)2002年最重要的科学发现之一,RNAi

在多种生物中，外源或内源性的双链RNA(double－strandedRNAdsRNA)导入细胞中，与dsRNA同源的mRNA则受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于这是一种在RNA水平的基因表达抑制，故也称为RNA干扰(RNAinterference,RNAi)。RNAi可能是生物普遍存在的RNA水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。

（十）SevereAcuteRespiratorySyndrome,(SARS)

严重急性呼吸综合症（SevereAcuteRespiratorySyndrome,SARS,或传染性非典型肺炎）肆虐全球。2002-2003年冬春之交SARS的流行，不仅威胁着人类的健康与生命，也使社会经济生活受到巨大的影响。面临与SARS不期而遇的遭遇战，全世界的医务和科技工作者在几乎毫无准备的情况下迎难而上，经11个国家和地区的13个实验室的科学家通力合作，不到一个月时间就确定了导致SARS的元凶－一种前所未知的新型冠状病毒（SARSCoronavirusSARS—Cov）。

冠状病毒基本结构SARS冠状病毒其核心为螺旋状排列的RNA及衣壳（N蛋白）组成的核壳体，其外为包膜。N蛋白是SARS病毒重要结构蛋白，在病毒转录、复制和成熟中起作用。病毒核酸除编码RNA聚合酶外，编码的主要结构蛋白是N、S、M、E等蛋白。病毒包膜有E蛋白，表面有两种糖蛋白，即S蛋白和M蛋白。S蛋白其功能是与细胞受体结合，使细胞发生融合，是SARS冠状病毒侵染细胞的关键蛋白。M蛋白为跨膜蛋白，参与包膜形成。新型冠状病毒基因片段在基因组中的定位

NS非结构蛋白；S针刺糖蛋白；HE血凝集素脂酶糖蛋白；M膜糖蛋白；N核衣壳蛋白

(十一)干细胞研究进展2002年8月17日，美宝环球集团正式向外界宣布：他们发现了一种全新的人体细胞--再生潜能细胞，潜能再生细胞是以普通细胞形式存在于人体组织里的，它具备原位启动自身增殖功能，能及时补充凋亡、退化、损伤、坏死的组织细胞。也就是说当组织器官中的细胞凋亡时，潜伏在组织器官中的潜能再生细胞就能够及时地再生复制同种细胞，以补偿空缺，这样就不会出现人体器官坏死的现象。（十二）转基因技术

（Transgenictechnique）21世纪细胞生物学发展趋势细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学)相互渗透与交融是总的发展趋势。1、“一切生物学的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。2、细胞生物学研究的核心内容：遗传与发育的关系问题，两者的关系是，遗传在发育过程中实现，发育又以遗传为基础。3、细胞生物学的主要发展趋势：用分子生物学及其它相关学科的方法，深入研究真核细胞基因表达的调节和控制，以期从

根本上揭示遗传与发育的关系、细胞衰老、死亡及癌变的机理等基本的生物学问题，为生物工程的广泛应用提供理论依据。4、两个基本点：一是基因与基因产物如何控制细胞的生命活动，包括细胞内外信号是如何传递的；二是基因表达产物——蛋白质如何构建和装配成细胞的结构，并使细胞正常的生命活动得以进行。

5、蛋白质组学：生命科学的研究已经进入后基因组时代，随着一大批模式生物基因组结构的阐明，研究的重心将回归到在细胞的水平研究蛋白质的结构与功能，即蛋白质组学的研究，同时对糖类的研究将提升到新的高度。

基因、细胞到发育将是贯穿21世纪生命科学研究的一条主线。真核细胞基因组结构及其功能调控是未来分子细胞生物学研究的核心问题。

结构基因组计划的主要内容是：开展规模化的基因克隆、表达、蛋白质分离纯化，测定和分析蛋白质的三维结构。以蛋白质为药物作用的靶分子，为药物设计和药物筛选奠定基础。

CellBio第四节细胞生物学的主要学术组织和学术期刊细胞生物学国际联盟（世