第一章细胞生物学课件绪论详解

第一章细胞生物学课件绪论详解演示文稿本文档共29页；当前第1页；编辑于星期三\9点7分优选第一章细胞生物学课件绪论本文档共29页；当前第2页；编辑于星期三\9点7分一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学（Cellbiology）是一门从细胞的显微结构、超微结构和分子结构的各级水平研究细胞的结构与功能的关系，从而探索细胞生长、发育、分化、繁殖、遗传、变异、代谢、衰亡、及进化等各种生命现象规律的科学。（研究任务）一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找。生物的生殖、发育、遗传、神经活动等重大生命现象的研究都有以细胞为基础。细胞生物学是生物科学的基础课程，细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学并为生命科学四大基础学科。由于分子生物学概念、方法与技术的引入，细胞生物学在近10年取得了突破性进展，产生了许多新的生长点，逐渐形成新的概念和新的领域。细胞生物学是应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，以细胞作为生命活动的基本单位的思想为出发点，探索生命活动规律的学科，其核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。

到本章小结本文档共29页；当前第3页；编辑于星期三\9点7分二、细胞生物学的主要研究内容（一）细胞核、染色体以及基因表达的研究（二）生物膜与细胞器的研究（三）细胞骨架体系的研究（四）细胞增殖及其调控（五）细胞分化及其调控（六）细胞的衰老与凋亡（七）细胞的起源与进化（八）细胞工程到本章小结本文档共29页；当前第4页；编辑于星期三\9点7分三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域（一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题1.细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达的？2.基因表达的产物是如何装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？这种自组装过程的调控程序与调控机制是什么？3.基因表达的产物是如何调节细胞最重要的生命活动过程的？（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题1.染色体DNA与蛋白质相互作用关系:主要是非组蛋白对基因组的作用2.细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控3.细胞信号转导的研究4.细胞结构体系的装配Box1本文档共29页；当前第5页；编辑于星期三\9点7分Box1Whatispopularinresearchtoday?

根据美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI(ScienceCitationIndex)收录及引用论文检索说明，全世界自然科学研究论文发表最集中的三个领域是：细胞信号转导（signaltransduction）、细胞凋亡(cellapoptosis)、和基因组与后基因组学研究（genomeandpost-genomicanalysis）。美国国立卫生研究院（NIH）在1988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三种疾病：cancer,cardiovasculardiseases,infectiousdiseases:AIDS,hepatisis和5大方向：①细胞周期调控(cellcyclecontrol)②细胞凋亡(cellapoptosis)③细胞衰老(cellsenescence)④信号转导(signaltransduction)⑤DNA的损伤与修复(DNAdamageandrepair)到本章小结本文档共29页；当前第6页；编辑于星期三\9点7分第二节细胞学与细胞生物学发展简史细胞生物学的历史可以划分为三个主要的阶段：第一阶段：从16世纪末—19世纪30年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。第二阶段：从19世纪30年代—20世纪中期，细胞学说形成，主要进行细胞显微形态的研究。第三阶段：从20世纪50年代—60年代以来，以细胞超微结构、核型、带型研究为主要内容。80年代分子克隆技术的成熟到当前，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细胞分化和凋亡、肿瘤生物学等领域成为当前的主流研究内容。本文档共29页；当前第7页；编辑于星期三\9点7分一、细胞的发现没有显微镜就不可能有细胞学诞生。1590荷兰眼镜制造商J.Janssen和Z.Janssen父子制作了第一台复式显微镜，尽管其放大倍数不超过10倍，但具有划时代的意义。1665英国人RobertHooke用自己设计与制造的显微镜观察了软木（栎树皮)的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁文cellar（小室)这个词来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室。后来英文用cell这个词，中文译为细胞。Hooke有关细胞的首次描述，见于他1665年发表的《显微图谱》一书。因此，人们认为细胞的发现是1665年。

本文档共29页；当前第8页；编辑于星期三\9点7分RobertHook和他的显微镜一、细胞的发现本文档共29页；当前第9页；编辑于星期三\9点7分一、细胞的发现1674年

荷兰布商列文虎克（A.vanLeeuwenhoek）自制了高倍显微镜（300倍左右），观察到血细胞、池塘水滴中的原生动物、人类和其他哺乳动物的镜子。1680年他当选为皇家学会会员，一生中制作了200多台显微镜和500多个镜头。他是第一个看到活细胞的人，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等等。本文档共29页；当前第10页；编辑于星期三\9点7分一、细胞的发现

vanLeeuwenhoek的显微镜（图片来自）本文档共29页；当前第11页；编辑于星期三\9点7分一、细胞的发现Hooke之后的160多年里，对细胞的研究没有实质进展。直到1830s消色差显微镜出现，人们才对细胞的结构和功能有了新的认识。1831年R.Brown在兰科植物表皮细胞内发现了细胞核。1836年GG.Valentin在动物神经细胞中发现了细胞核与核仁。这些工作对于细胞学说的诞生具有重要意义。本文档共29页；当前第12页；编辑于星期三\9点7分二、细胞学说（CellTheory)的建立第一阶段（细胞学说的提出）在十九世纪以前许多学者的工作都着眼于细胞的显微结构方面，从事形态上的描述，而对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括，直到19世纪30年代德国人施莱登MatthiasJacobSchleiden、施旺TheodarSchwann（发表论文：关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究）提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说（CellTheory)”，在19世纪已有不少科学家的工作对细胞学说的创立做出了很大的贡献。本文档共29页；当前第13页；编辑于星期三\9点7分施莱登与施旺二、细胞学说（CellTheory)的建立本文档共29页；当前第14页；编辑于星期三\9点7分二、细胞学说（CellTheory)的建立“细胞学说”的基本内容:

细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成。每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益。新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。本文档共29页；当前第15页；编辑于星期三\9点7分该时期科学家所做的工作Jean-BaptistedeLamark（1744～1829)，获得性遗传理论的创始人，法国退伍陆军中尉，50岁成为巴黎动物学教授，1909年他认为只有具有细胞的机体，才有生命。MatthiasJacobSchleiden施来登（1804～1881)，德国植物学教授，1838年发表“植物发生论”(BeiträgezurPhytogenesis)，认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成。他认识到了Brown发现细胞核的重要意义，他试图重建细胞发育的过程，为此他选择了胚胎细胞作为他研究的起点，他还在细胞中发现了核仁。TheodorSchwann施旺（1810～1882)，德国解剖学教授，他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去，并于1838年提出了“细胞学说”（CellTheory)这个术语；1839年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”。因此细胞学说的创立被认为归功于Schleiden和Sehwann两个人，而且年份也被定到1839年。本文档共29页；当前第16页；编辑于星期三\9点7分二、细胞学说（CellTheory)的建立

“细胞学说”提出的意义明确了细胞的概念

对生物学的发展起了巨大的促进和指导作用是进化论和遗传学的基石本文档共29页；当前第17页；编辑于星期三\9点7分二、细胞学说（CellTheory)的建立第二阶段：细胞学说的完善

新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。1858年魏尔肖（TheodorVirchow）指出细胞只能来自细胞，进一步指明细胞作为一个相对独立的生命活动基本单位的性质。这一观点被认为是对细胞学说的一个重要补充。本文档共29页；当前第18页；编辑于星期三\9点7分三、细胞学的经典时期主要是19世纪的最后50年，各主要细胞器和细胞分裂活动的发现。1.原生质理论的提出2.细胞分裂的研究3.重要细胞器的发现本文档共29页；当前第19页；编辑于星期三\9点7分三、细胞学的经典时期原生质理论的提出1840年捷克人普金耶（J.E.Pukinje）和冯•莫尔(VonMohl)首次将细胞的内含物称为“原生质”(protoplasm）“Protoplast”为神学用语，指人类始祖亚当。

1880年提出“原生质体”（protoplast）的概念，意为细胞膜包围的一团原生质；这一概念比cell(细胞,小室)更确切，但由于细胞一词已经通行，就沿用了下来。本文档共29页；当前第20页；编辑于星期三\9点7分三、细胞学的经典时期细胞分裂的发现1841波兰人R.Remak发现鸡胚血细胞的直接分裂（无丝分裂）1879德国人W.Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了mitosis这一术语。后来德国人E.Strasburger(1876～80)在植物细胞中发现有丝分裂，认为有丝分裂的实质是核内丝状物（染色体)的形成及其向两个子细胞的平均分配，动植物的受精实质上是父本和母本配子核的融合，并于1984提出了Prophase和Metaphase的概念。1883比利时人E.vanBeneden证明马蛔虫Ascarismegalocephala配子的染色体数目是体细胞的一半，并且在受精过程中卵子和精子贡献给合子的染色体数目相等。本文档共29页；当前第21页；编辑于星期三\9点7分三、细胞学的经典时期重要细胞器的发现1883比利时人E.vanBeneden和德国人T.Boveri发现中心体。1894德国人RichardAltmann描述了线粒体的染色方法，他推测线粒体就像细胞的内共生物，并认为线粒体与能量代谢有关。他还于1889年提出了核酸的概念。1898意大利人C.Golgi用银染法观察高尔基体。本文档共29页；当前第22页；编辑于星期三\9点7分四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展1876德国人O.Hertwig发现海胆受精后两细胞合并的现象现象，其论文题目为“observethefertilizationofaseaurchinegg”。1892年在《细胞和组织》一书中，他提出生物学的基础在于研究细胞的特性、结构与机能。同时，他采用实验方法研究了海胆和蛔虫卵发育中的核质关系，创立了实验细胞学。本文档共29页；当前第23页；编辑于星期三\9点7分四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展

此后人们广泛应用实验手段与分析方法研究细胞的基本问题，为细胞学的研究开辟了一些新的方向和领域。实验研究与其它生物科学结合形成一些重要的分支学科。细胞遗传学（Cytogenetics）细胞生理学（Cytophysiology）细胞化学（Cytochemistry）本文档共29页；当前第24页；编辑于星期三\9点7分（一）细胞遗传学的发展1876年O.Hertwig发现了动物的受精现象。1883比利时人E.vanBeneden证明蛔虫Ascarismegalocephala配子的染色体数目是体细胞的一半，并且在受精过程中卵子和精子贡献给合子的染色体数目相等。1888年Strasburger、1893年Overton等在植物体也发现受精现象。1900孟德尔在34年前发表的遗传法则被重新发现。1905年Wilson发现性别与染色体的关系，魏斯曼（Weissman）推测遗传单位有序地排列在染色体上。本文档共29页；当前第25页；编辑于星期三\9点7分1905美国人ClarenceMcClungshowsthatfemalemammalshave2XchromosomesandthatmaleshaveanXandaY1908美国人摩尔根（T.H.Morgan）以果蝇（Drosophilamelanogaster）为材料开始著名的遗传学实验，1910年提出遗传的染色体理论，1919年发表“遗传的本质”（PhysicalBasisofHeredity）。1926年发表“基因学说”（TheTheoryoftheGene）。

细胞遗传学主要从细胞学角度，特别是从染色体的结构和功能，以及染色体和其他细胞器的关系来研究遗传现象，阐明遗传和变异的机制。主题是染色体结构与基因的关系。本文档共29页；当前第26页；编辑于星期三