医学细胞生物学第一二三章

医学细胞生物学第一二三章第1页，共64页，2023年，2月20日，星期四第一篇概述生命细胞细胞生物学以细胞生命现象为中心的多层面、多学科或多领域的整合性研究模式。人体，医学第2页，共64页，2023年，2月20日，星期四第一章细胞生物学与医学

细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞重大生命活动的相互关系细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书

学习细胞生物学的注意点第3页，共64页，2023年，2月20日，星期四细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。细胞生物学第4页，共64页，2023年，2月20日，星期四细胞信号转导（signaltransduction）；细胞凋亡（cellapoptosis）；基因组与后基因组学研究（genomeandpost-genomicanalysis）。SCI（ScienceCitationIndex）论文最集中的三个领域:第5页，共64页，2023年，2月20日，星期四三种疾病：

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）目前全球研究最热门第6页，共64页，2023年，2月20日，星期四第7页，共64页，2023年，2月20日，星期四AlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon：Garlandpublishing，Inc.1998AlbertsBetal.

MolecuarBiologyoftheCell,3rded.NewYorkandLondon：GarlandPublishing，Inc.1994BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishingCompany.2000GeraldKarp.CellandMolecularBiology：conceptsandexperiments，2ndEdition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999LodishH.etal.MolecularCellBiology.4thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2000.第8页，共64页，2023年，2月20日，星期四第9页，共64页，2023年，2月20日，星期四学习医学细胞生物学的注意点▲抽象思维与动态观点▲结构与功能统一的观点▲同一性(unity)和多样性(diversity)的问题▲实验科学与实验技术——细胞真知源于实验室——Whatweknow//Howweknow.第10页，共64页，2023年，2月20日，星期四显微镜之于生物学，犹如望远镜之于天文学，细胞生物学的变革无不和显微技术的改进息息相关。1590年J.和Z.Janssen父子制作第一台复式显微镜，放大倍数不超过10倍。1610年GalileoGalilei用显微镜观察昆虫。第一节细胞学的诞生与发展一、细胞的发现第11页，共64页，2023年，2月20日，星期四RobertHookeandhis“cells”1665第12页，共64页，2023年，2月20日，星期四第13页，共64页，2023年，2月20日，星期四MadebyA.vanLeeuwenhoek(1632-1723).Magnificationrangesat50-275x.1674年A.vanLeeuwenhoek在池塘中观察到原生动物1668年J.Swammerdan观察到虱子和青蛙的血细胞第14页，共64页，2023年，2月20日，星期四1777年W.Hewson在无脊椎动物的红细胞中观察到了细胞核；1781年F.Fontana在鳗鱼的皮肤上皮细胞中发现细胞核；1805年G.R.TreviranuS发现毛茛科植物花蕾中的相邻细胞间有膜作为界限；1812年J.Moldenhawer通过细胞分离的方法证实了细胞的个体特性；1829年P.J.F.Turpin：植物体是由互不依赖的单个细胞的聚会体；1830年F.J.F.Meyen：细胞是一个由膜所包围的实体．对于细胞学说的诞生具有重要意义第15页，共64页，2023年，2月20日，星期四CellTheory是19世纪的重大发现之一，其基本内容：１.所有生物体是由细胞构成的；２.细胞是生物体结构和功能的基本单位；３.细胞是生命的基本单位；４.细胞来源于已存在的细胞。二、细胞学说第16页，共64页，2023年，2月20日，星期四MatthiasJacobSchleidenTheodarSchwann1838年Schleiden认为所有植物体都由细胞及其产物组成；1839年Schwann提出了“所有动物体都是由细胞组成”。第17页，共64页，2023年，2月20日，星期四1845年A.Braun提出：细胞是生命的基本单位．1885年R.Virchow提出：细胞来源于细胞；纠正了Schleiden的“非细胞形成”的观点，而且还利用病理学的实验证据，强调细胞学说同样适合医学．

BC.Dumortier、JB.deLamark、CB.Milbel、H.Dutrochet、R.Brown、JE.Purkyne、R.Remak等许多著名科学家。实际上细胞学说是19世纪许多科学家共同努力的结果：第18页，共64页，2023年，2月20日，星期四细胞学：显微镜油镜,切片,固定和染色技术的发展细胞器的发现:1887V.Beneden中心体1889C.Golgi内网器（高尔基复合体）1897C.Garnier内质网1898C.Benda线粒体生理活动:1873Schneider细胞分裂细胞核的变化1892W.Flenning精确描述了细胞分裂过程,提出了有丝分裂1883E.Beneden发表了染色体遗传连续性的原理1884W.HertwigandE.Strasburger细胞核是遗传特征的载体1884J.Carnoy创立《细胞学杂志》1892O.Hertwig出版《细胞与组织》第19页，共64页，2023年，2月20日，星期四三、多学科的渗透及主要进展１.组织细胞培养技术的建立；

1907,Harrison蛙胚的神经管组织1912,Carrel鸡的心脏成纤维细胞２.细胞膜理化特性认识的加深：半透性，是由类脂双层组成；３.整体细胞中核酸和蛋白质的分析技术的出现；

DNA只存在细胞核;RNA存在细胞核,核仁和细胞质能测定单个细胞的核酸和蛋白质含量提出了RNA在蛋白质合成中具有中心地位４.电子显微镜的出现和应用:1933，细胞结构进入超微结构.第20页，共64页，2023年，2月20日，星期四第二节、细胞生物学的兴起电子显微镜技术细胞化学技术细胞组分分离技术分子生物学显微水平超微水平分子水平为了认识细胞而研究细胞通过细胞去解读生命细胞生物学(cellbiology)第21页，共64页，2023年，2月20日，星期四一、细胞结构知识的深入和整合1.细胞显微结构从亚微水平的重新认识;

显微镜的放大倍数和分辨率内质网,高尔基体变更清晰

2.更多细胞结构的发现;

核糖体,溶酶体,过氧化物体,微管,微丝,核孔

3.多层面结构知识的整合

多学科的交叉使人们对细胞结构的认识在显微水平,亚微水平和分子水平得到统一第22页，共64页，2023年，2月20日，星期四二、细胞“时空”特性的认识1.细胞质中化学物质的区域化:含有酶的细胞器都由膜包围2.细胞器存在的时空特性:

结构决定功能(细胞核,内质网和高尔基体具有位置上的相邻性)3.细胞器功能活动的时空特性:

线粒体功能,饥饿时肝细胞中溶酶体的数目增多4.细胞在个体中存在的时空特性:

在个体生长发育过程中,有些细胞的位置和功能也发生改变.

如成体中的造血干细胞

第23页，共64页，2023年，2月20日，星期四三、细胞“单位”概念的深化1.细胞独立生存的潜能性任何一个细胞在适当的条件都可能具有单独存活的能力2.细胞中物质代谢体系的完整性任何一个细胞都具备各种物质代谢和满足细胞基本生命活动所需要的结构基础和功能体系3.细胞基本生物学特性的相似性细胞的存活,分裂,运动以及衰老1965年《细胞生物学》(cellbiology)正式出版标志着细胞生物学的兴起第24页，共64页，2023年，2月20日，星期四第三节、细胞生物学发展的趋势1.思想方法:

还原论:生命物质与非生命物质没有本质区别都有自然界化学元素组成活力论:生命的物质完全不同于自然界的无机物2.细胞本身的认识

信号通路,转录因子,离子通道等等.3.细胞与个体

正向遗传学:从表型或性状改变找对应的突变基因

反向遗传学:改变某个特定的基因或蛋白质再去寻找的表型变化

4.细胞与社会

人类健康,社会经济,伦理的影响:疾病预防、疾病诊断、药物研制、器官移植、抗衰老等;干细胞、安乐死、

转基因动植物、

动物克隆第25页，共64页，2023年，2月20日，星期四第四节、细胞生物学在医学科学中的地位与作用1.细胞与人体的生长发育:人体的发育是从受精卵开始的2.

细胞与人类疾病:

细胞是疾病发生和发展的基本单位,治病是在直接或间接地解决细胞的问题.如肿瘤的治疗.3.细胞与医学研究肿瘤,心脏病,HIV,HBV等第26页，共64页，2023年，2月20日，星期四第二章细胞的起源与进化第一节细胞的起源一、地球上原始生命的诞生１.由无机小分子演变为原始有机小分子物质２.由有机小分子物质形成生物大分子物质３.从生物大分子到多分子体系４.从多分子体系演变为原始生命第27页，共64页，2023年，2月20日，星期四二、细胞的发生１.多聚体的形成多核苷酸的自我复制和控制蛋白质的合成，２.膜的出现是细胞形成的关键３.原始细胞的诞生约35亿年前；异养型；可变形的膜，含有信息和蛋白质合成系统；第28页，共64页，2023年，2月20日，星期四TheBirthofLife第29页，共64页，2023年，2月20日，星期四第二节、细胞的进化一、病毒

由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的核酸—蛋白复合体．地球上最小最简单的非细胞形态的有机体．二、支原体

目前发现最小和最简单的细胞．

具有细胞的基本形态结构能独立生存，有代谢过程，能以一分为二方式分裂．衣原体与立克次体与支原体的结构和体积近似，但他们不能在培养基上生长第30页，共64页，2023年，2月20日，星期四细菌支原体立克次氏体衣原体病毒可见性光学显微镜光学显微镜勉强可见勉强可见电子显微镜过滤性不能过滤能过滤不能过滤能过滤能过滤革兰氏染色阳性或阴性阴性阴性阴性无细胞壁细胞壁缺与G-菌相似与

G-菌相似无细胞结构繁殖方式二等分裂二等分裂二等分裂二等分裂复制培养方法人工培养基人工培养基宿主细胞宿主细胞宿主细胞核酸种类DNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNADNA和RNA核糖体有有有有无大分子合成有有进行进行只利用宿主机体第31页，共64页，2023年，2月20日，星期四Viruses第32页，共64页，2023年，2月20日，星期四HBV流感病毒HIVSARS流感病毒第33页，共64页，2023年，2月20日，星期四三、原核细胞细胞壁：胞壁质蛋白多糖细胞核：没有核膜包围，拟核DNA裸露，没有组蛋白结合细胞质中含有核糖体和间体，没有其他细胞器真核细胞细胞核有核膜包被细胞质中含有结构精细，功能专一的细胞器第34页，共64页，2023年，2月20日，星期四原核细胞的特点第35页，共64页，2023年，2月20日，星期四真核细胞的基本结构123456第36页，共64页，2023年，2月20日，星期四第37页，共64页，2023年，2月20日，星期四原核细胞和真核细胞的比较特征原核细胞真核细胞细胞膜有（多功能性）有核膜无有染色体由一个环状DNA分子构成的单个染色体，DNA不与或很少与蛋白质结合2个染色体以上，染色体由线状DNA与蛋白质组成核仁无有线粒体无有内质网无有高尔基体无有溶酶体无有核糖体70S（包括50S与30S的大小亚单位）80S（包括60S与40S的大小亚单位）光合作用结构蓝藻含有叶绿素a的膜层结构，细菌具有菌色素植物叶绿体具有叶绿素a与b核外DNA细菌具有裸露的质粒DNA线粒体DNA，叶绿体DNA细胞壁主要成分是氨基糖与壁酸动物细胞无细胞壁，植物细壁的主要成分为纤维素与果胶细胞骨架无有细胞增殖（分裂）方式无丝分裂（直接分裂）以有丝分裂（间接分裂）为主第38页，共64页，2023年，2月20日，星期四四、原核生物演化为真核生物内共生起源说：真核细胞内的许多细胞器不是进化产物，而是突然地由内共生结果产生．分化起源说：在漫长的进化过程中，通过内在矛盾和自然选择分化出网膜系统，胞核系统和能量转化系统，并由此形成真核生物．第39页，共64页，2023年，2月20日，星期四第三章细胞的基本特征第一节细胞的分子基础一、细胞的小分子物质

构成细胞的基本元素有：C、O、H、N、S、P６种元素构成其干重物质的占99%以上;细胞的无机物主要有水和无机盐;4类有机小分子：

单糖，脂肪酸，氨基酸，核苷酸第40页，共64页，2023年，2月20日，星期四单糖通式:(CH2O)n;n为3-7葡萄糖是许多细胞的主要营养化合物;葡萄糖构成简单多糖,动物细胞为糖原,植物细胞是淀粉.脂肪酸两个区域碳氢链疏水羧酸基团亲水分解产生ATP主要作用构成细胞膜.磷脂:脂肪酸和甘油组成,甘油与两个脂肪酸链相连,其余与磷酸基团连接第41页，共64页，2023年，2月20日，星期四氨基酸蛋白质合成的亚基,一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基形成肽键。常见氨基酸有20种，每个氨基酸主要取决于C源侧链HCH3H3NCCOO-核苷酸核苷酸磷酸戊糖杂环化合物核糖脱氧核糖嘌呤嘧呤腺嘌呤A鸟嘌呤G胸腺嘧啶T胞嘧啶C尿嘧啶U核苷酸可作化学能的载体,其衍生物可作传递特定化学基团的载体;构成核酸的基本单位,储存生物信息第42页，共64页，2023年，2月20日，星期四二、细胞的大分子物质蛋白质分子结构是以氨基酸残基而连接成的线性顺序为基础，分为四级一级结构:以肽键为主键或有少量二硫键为副键的多肽链作用:决定蛋白质的三维构象从而影响其作用;含有遗传指令信息二级结构:在一级结构的基础上,借氢键在氨基酸残基之间的对应点连接,三种类型:α螺旋结构:肽链以右手螺旋盘绕而成的空心筒状构象β折叠片层:是一条肽链回折而成的平行排列构象三股螺旋:胶原独有的构象,由原胶原的3条多肽链共同绞接而成.一级结构:以肽键为主键或有少量二硫键为副键的多肽链作用:决定蛋白质的三维构象从而影响其作用;含有遗传指令信息第43页，共64页，2023年，2月20日，星期四三级结构:

在二级结构的基础上再行折叠α螺旋或β折叠,随机卷曲,靠氢键,脂键,离子键和疏水键维持.四级结构:

由两条或多条独立的三级结构的肽链构成靠氢键等化学键维持,单个亚基没有活性.蛋白质的功能:1.细胞的结构成分;2.运输和传导;3.收缩运动;4.免疫保护;5.作为生物催化剂的酶.第44页，共64页，2023年，2月20日，星期四三级结构第45页，共64页，2023年，2月20日，星期四核酸一种遗传物质,能将上代的特征传递给下代的生物大分子功能:携带和传递遗传信息DNA的结构由两条平行而方向相反的互补核苷酸链构成,以右手螺旋盘旋成双螺旋结构;主要特点:DNA分子全部碱基处于双螺旋内侧,由氢键连接.按碱基互补的原则配对第46页，共64页，2023年，2月20日，星期四第47页，共64页，2023年，2月20日，星期四RNA结构:由线性的核苷酸序列组成与DNA相比有两点不同:糖-磷酸主链是核糖;TURNA:mRNA,tRNA,rRNA.mRNA:前身是核内不均一核RNA(hnRNA);在细胞核内合成,经过剪接,加工成为成熟的mRNA并移出核外,成为蛋白质合成的模板指导蛋白质的合成tRNA:细胞内相对分子质量最小的一类核酸,70-80个核苷酸组成;在蛋白质合成时辨认mRNA而转运氨基酸.rRNA:细胞内相对分子质量最大,含量最多;5S,5.8S,18S,28S;构成核糖体亚基,形成蛋白质合成的场所.第48页，共64页，2023年，2月20日，星期四第二节、细胞的结构特征原生质:细胞内的生命物质,分化为细胞质,核和膜.一个动物细胞就是原生质.三种形态:1.颗粒状.线粒体的基粒,核糖体2.线状.微丝,微管的原纤维3.膜状.核膜有孔,多数膜结构无孔原生质体:植物细胞去掉细胞壁剩余的细胞称为原生质体,实际就是植物细胞的原生质.第49页，共64页，2023年，2月20日，星期四一、细胞的大小不同种类的细胞大小变异范围很大:cm-nm,100万倍

细胞的大小和细胞的功能相适应(神经细胞)

细胞的大小和生物体的大小没有相关性(大树和新生树苗)

细胞生长时,细胞体积的增加大于细胞面积的增加.(为什么细胞生长到一定阶段后要发生分裂?)二、细胞的数目单细胞生物只有一个细胞,而多细胞生物细胞数目很多:成人约2×1014个细胞.细胞数目的增加靠细胞繁殖;各种细胞的繁殖的能力和速度不一样有机体细胞数目不是固定不变的,处于动态平衡中第50页，共64页，2023年，2月20日，星期四动植物细胞在20~30μm间；真核细胞体积大于原核细胞；卵细胞大于体细胞。名称人卵口腔上皮细胞肝细胞红细胞变形虫海胆卵伤寒菌肺炎球菌μm12075207100702.4x0.50.2x0.1第51页，共64页，2023年，2月20日，星期四三、细胞的形态第52页，共64页，2023年，2月20日，星期四人类红细胞第53页，共64页，2023年，2月20日，星期四巨噬细胞第54页，共64页，2023年，2月20日，星期四神经元细胞第55页，共64页，2023年，2月20日，星期四四、细胞的结构第56页，共64页，2023年，2月20日，星期四第三节、细胞的生命特征一、新成代谢是细胞的基本生命特征