分子生物学课件：绪论-细胞生物学发展简史

MolecularCellBiology分子细胞生物学第一章绪论

重点：该学科的研究任务及重要性本章内容

一、细胞生物学研究内容

二、细胞生物学发展简史三、细胞生物学的研究进展四、细胞生物学与医学分子细胞生物学：以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次，以动态的观点研究细胞的结构、功能和各种生命活动规律的学科。Wilson:一切生物学问题的答案最终都要到细胞中去寻找。Why?分子细胞生物学的意义A.细胞是组成所有有机体的基本结构单位B.细胞是所有有机体代谢活动的功能单位.C.细胞是繁殖的基础和遗传的桥梁D.细胞是生命生长发育的基础Humanfetaldevelopment.(a)At5weeks,eyes,theheart,theliverandrudimentsofallotherorganshavestartedtodevelopintheembryo,whichisonlyabout1cmlong.(b)Growthanddevelopmentoftheoffspring,nowcalledafetus,continueduringthesecondtrimester.Thisfetusis14weeksoldandabout6cmlong.(c)Thefetusinthisphotographis20weeksold.Nowthefetusgrowstoabout30cminlength.DollyandherdaughterTheprocessofcloningDollyE.细胞(或细胞核)是全能性的,形成新的胚体或个体受精卵的全能性胚泡胎儿植物细胞的全能性

一、细胞生物学研究内容

首先研究细胞的形态结构，然后是细胞的功能。

显微结构：在光学显微镜下细胞的结构细胞的结构

亚显微结构:超微结构,电子显微镜下细胞的结构细胞的功能：物质的吸收、合成与分解、增殖与分化、遗传与变异等等本人实验室主要研究方向：血管内皮细胞的凋亡与转分化。神经细胞的分化与凋亡。骨髓间充质干细胞的分化与老化。细胞凋亡(人脐静脉血管内皮细胞)小鼠大脑皮层神经元细胞分化（骨髓间充质干细胞）小鼠神经干细胞细胞老化(HUVEC)1绪论，技术，细胞的基本概念（1-3）2膜系统（4-11）3细胞骨架（12）4细胞核：遗传信息表达结构（13）5功能：蛋白质合成、增殖和分化（14-18）6肿瘤细胞－－特殊的细胞

受信号转导控制分化受阻增殖过度凋亡异常二、细胞生物学发展简史生物学发展的三个阶段：1）19世纪以前是以形态描述为主的生物科学时期；2）20世纪上半叶，主要为实验生物学时期；3）从上世纪五、六十年代以来，为精细定性与定量生物学时期，这是与DNA双螺旋的发现及中心法则的建立分不开的。细胞生物学发展的几个重要时期细胞的发现细胞学说的创立和细胞学的形成电镜下的细胞和细胞生物学的兴起分子细胞生物学的出现信息细胞生物学（一）细胞的发现荷兰眼镜商Janssen于1604年创造的，放大倍数10~30倍，又称为“跳蚤镜”（只能观察小昆虫）；英国物理学家和数学家Robert.Hooke（胡克）创造了第一架有科研价值的显微镜，放大倍数40~140倍，并从木栓中发现蜂巢状小室──cell，Hooke于1665年发表《显微图谱》一书。他在这本书中描绘的“微小孔洞”被认为是细胞学史上第一个细胞模式图。第一次观察到活细胞的是：荷兰布商列文虎克（A.V.Leeuwenhoek）。300倍,1674年（二）细胞学说的创立和细胞学的形成1、细胞学说的创立：

1831年，布朗（R.Brown）发现了细胞核；1835年，杜雅丁（E.Dujardin）发现了动物细胞中的粘液质，并称其为“肉样质”（sarcode）;1840年，浦金野（Purkinje）提出“原生质”。celltheory:Schleiden，Schwan，VirchowSchleiden

SchwanVirchow

Celltheory:

（1）一切生物都由细胞组成；（2）细胞是生物体的最小活动单位；（3）细胞只能通过细胞分裂而来。

意义：显示了细胞对于生命非常重要,把生命的奥秘和生命本身浓缩到了细胞这个微观世界，推动了对细胞的研究。

2、细胞学的经典时期

细胞结构的重要发现1888年，T.Boveri发现中心体1898年，C.Benda发现线粒体1898年，C.Golgi发现高尔基体

细胞功能的重要发现1880年，W.Flemming发现并提出有丝分裂1905年，J.E.Moore等发现并提出减数分裂赫特维希(O.Hertwig)于1892年发表了《细胞与组织》的著名著作，这一著作标志着细胞学（Cytology）作为一门独立的生物学科的建立。WilsonE.B.于1896年发表了名为《发育和遗传中的细胞》一书，(TheCellinDevelopmentandHeredity)，成为细胞学史上第一部有系统的细胞学。第二幅细胞模式图。（三）电镜下的细胞和细胞生物学的兴起1933年，德国科学家Ruska（鲁斯卡）在西门子公司（Siemens）设计制造出世界上第一台电子显微镜。1961年，比利时人Brachet,J（布拉舍）发表了《livingcell》绘制了一幅细胞模式图,成为细胞学史上第三幅细胞模式图。[Hooke（1665年）第一幅、Wilson（1925年）第二幅、Brachet（1961年）第三幅]Cell细胞学（cytology)

细胞生物学（cellbiology)1665Hooke1925年Wilson1961年Brachet200－300年几十年总结从细胞的发现到细胞生物学的成立依赖于:

显微镜技术的发明和放大倍数的提高Cytology：光学显微镜观察，细胞整体水平的形态和生理变化。Cell

Biology：电镜、超离心、X射线衍射等新技术，细胞的超微结构和分子结构水平。多方位研究细胞的生命活动。其标志是：1965年De

Robetis《细胞生物学》。细胞生物学的特点深刻性：多层次水平、功能活动与分子、超分子结构变化相联系综合性同生理、生化、遗传、发育等学科融汇（四）现代细胞生物学与分子细胞生物学的出现上世纪50年代，对细胞质基质的结构尚不了解，认为各种细胞器是悬浮在溶液状基质中(cytoplasmicmatrix)；60年代，电镜标本固定技术改进，人们发现基质中有微管、微丝的存在；70年代，由于使用了高压电镜，人们看到了细胞的立体结构，又发现基质中除了有微管、微丝外，还有网架状的微梁网架，或称微梁系统。

至此，人们发现细胞质基质中具有一定秩序的立体空间结构──“细胞骨架”（cytoskeleton）1986年，美国、日本又研制成功了扫描隧道显微镜，能显示出晶体表面的原子布阵。

Darnell等人于1986年提出了“分子细胞生物学”的概念（molecularcellbiology)(五)信息细胞生物学信号传递网络细胞生物学主要经历了五个发展阶段：1、细胞的发现(1665年R.Hooke;1675年Leeuwenhoke)2、细胞学说的创立和细胞学的形成(1838年Schleidon;1839年Schwann)3、细胞生物学的出现(1965年DeRobertis)4、分子细胞生物学的兴起(1986年Darnell)5、信息细胞生物学cell─cytology─cellbiology─molecularcellbiology

─informationalcellbiology三、细胞生物学的研究进展（P9）细胞工程方面硕果累累细胞工程（cellengineering）以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传特性，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。主要包括：单克隆抗体制备；转基因动物、转基因植物的开发与利用；克隆技术的研究；胚胎与组织干细胞研究的广泛开展1.克隆技术的成果：多利于1996年7月5日出生，2003年2月14日因肺部感染而死亡。世界首例冷冻克隆牛胚胎移植犊牛在莱阳农学院降生北京第2头克隆牛诞生生命源于牛耳细胞世界第一只克隆宠物

英国培育的新型转基因克隆猪转反义ACC合成酶（1-氨基环丙烷-1-羧酸）基因的番茄(左)和其亲本(右)同时采摘并贮藏相同时间耐贮转基因番茄2.转基因技术成果：定义：干细胞的“干”，是起源的意思。因此严格地说，干细胞是尚未分化发育的，能生成各种器官组织的全能细胞。分类：干细胞可以分为全能干细胞和组织干细胞。3.干细胞成果：四步“打造”人造肝脏

1从出生仅几分钟的婴儿脐带血中分离出干细胞；

2将这些干细胞放入一个“生物反应器”中。这个由美国宇航局开发的电子装置可以在地面上模拟出零重力下的实验环境，细胞分裂繁殖的速度要比常态下快得多；

3适时加入各种荷尔蒙和化学物质，诱使干细胞转化成为肝脏组织；

4第四步继续培育得到的“迷你肝脏”。

2.人类基因组约10万个基因的作图和测序完成，进入以揭示基因功能为主的后基因组计划，人类遗传病的基因治疗成为常规技术。3.生物芯片技术广泛应用于科研、医疗、农业、食品、环境保护、司法鉴定等领域。/biology/cell/Index.shtml四、

细胞生物学与医学◆细胞生物学是医学重要的基础学科之一细胞生物学理论和知识，可加深人们对疾病发生机理的认识，从而提出有效的诊治方案。如:肿瘤发病机理、心脑血管病防治等。◆

医学新课题的解决离不开细胞生物学研究例如干细胞研究。◆细胞生物学实验技术运用到医学中，可为疾病治疗提供新途径例：单克隆抗体

翟中和.细胞生物学.高等教育出版社.2000年8月汪堃仁.细胞生物学（第二版).北京师范大学出版社.1998年11月王金发.细胞生物学.科学出版社.2003年8月辛华.细胞生物学实验.科学出版社.2001年02月杨汉民.细胞生物学实验（第二版）.高等教育出版社.1997年07月MolecularBiologyoftheCell4thEdition,BruceAlbertsetal.,2002细胞生物学参考书：细胞生物学专业优秀期刊，提供1955年以来的全文。生物化学方面的优秀期刊，提供1905年以来的全文。