医学细胞生物学1一章概论16版

医学细胞生物学细胞生物学教研室教学安排《医学细胞生物学》理论课24学时实验课16学时《医学细胞生物学》《现代医学实验技术》卷面考试平时成绩平时成绩学习态度、课堂提问、实验报告、实验操作、实验课考勤卷面考试名解、单选、多选、简答医学细胞生物学参考书《医学细胞生物学》宋今丹人卫《细胞生物学》凌诒萍人卫《医学细胞生物学》胡以平高教《细胞生物学》杨恬人卫第十章细胞信号转导第十一章细胞增殖与细胞周期第十二章细胞分化第十三章干细胞（自学）第十四章细胞衰老与死亡第一章细胞的概论第三章细胞膜与物质运输第四章细胞内膜系统第五章线粒体第六章细胞骨架第七章细胞核细胞的结构功能细胞的生命现象医学细胞生物学

第一章细胞的概论细胞的概念与细胞生物学细胞生物学简史、进展细胞的基本知识原核细胞真核细胞细胞生物学与医学科学

第一节细胞的概念与细胞生物学细胞是由一层膜性结构包围着含有细胞核（或拟核）的原生质所组成结构功能遗传基本单位细胞生物学是研究细胞生命活动的科学

结构、功能、亚细胞器组成、增殖、分裂、衰老、死亡、细胞间及细胞与外环境间关系研究目标：揭示生命的本质所有生物学的答案最终都要到细胞中去寻找。因为所有生命体都是，或曾经是，一个细胞。

第二节细胞生物学简史细胞是生物体的结构、功能的基本单位，也是生命活动的基本单位《细胞学》是研究细胞的形态、结构、功能和进化的科学

《细胞生物学》对细胞本身的各种生物学现象进行不同学科层面的分别研究或者整合性的系统解释为各种生物医学问题的认识或深层次研究提供理论体系和技术平台作为现代生物技术的基本组成部分，对生物体遗传性状的改造及其利用发挥着重要的作用

新发展起来的基因组学和蛋白组学等新兴学科或领域的知识和信息的大量产生，以及基因工程动物等高集成性的实验研究体系的引入，预示着细胞生物学又将进入一个新的快速发展时期

第二节细胞生物学简史细胞的发现和显微镜的出现，为细胞生物学的兴起和发展奠定了科学基础研究内容显微水平超微水平分子水平层次研究时间四个阶段研究人员博学家专家

第二节细胞生物学简史认识细胞第一阶段16世纪-19世纪30年代第二阶段19世纪30年代-20世纪初第三阶段20世纪30-70年代第四阶段20世纪50年代-至今细胞超微结构细胞器发现遗传学定律细胞发现细胞学说建立

分子生物学时代

第二节细胞生物学简史细胞发现细胞学说建立（16世纪-19世纪30年代）1665年英国物理学家胡克（RoberHooke）软木（栎树皮）细胞（crll）

第二节细胞生物学简史1675年列文虎克（A.V.Leewenhook）发现了原生动物和细菌（完整的活细胞）

第二节细胞生物学简史细胞学说（1838─1839）（celltheory）SchwannT.（1810-1882）主要内容

SchleidenMJ.（1804-1881）细胞学说的三个要点•

所有的生命体都是由细胞构成的

•细胞是构成生命体的基本单位

•

所有的细胞都来源于已有的细胞的分裂

德国植物学家M.J.Schleiden动物学家T.Schwann

第二节细胞生物学简史细胞学说的建立1、将有机体和无机体彻底区分开2、纠正了动植物界是毫不相干的两个生命界的错误看法3、证实和揭示了存在于动植物体结构上的共同起源，遵循着共同规律

第二节细胞生物学简史细胞学说是生物学史上关于机体结构的第一个学说1、标志着《细胞学》学科的兴起2、标志着对生物的认识由大体水平进入到细胞水平3、标志着生物学研究方向和学识观点上的转折4、动植物结构的统一性，不再是哲学的推论而是自然科学的事实

第二节细胞生物学简史细胞器发现遗传学定率19世纪30年代-20世纪初细胞器的发现细胞核（1831年）中心体（1883年）线粒体（1894年）高尔基体（1898年）染色体（1888年）分裂时细胞的特征性改变

第二节细胞生物学简史遗传学定律遗传因子学说1865年奥地利的僧侣（Mendel）主要内容•遗传性状是由成对的遗传因子决定的•在生殖细胞形成时，不同对的遗传因子可以自由组合。细胞的超微结构20世纪30-70年代第二节细胞生物学简史40-140倍三十年代初，德国物理学家Ruska发明了电子显微镜，放大倍数达一万倍

1000倍分辨率达0.2nm透射电镜淋巴细胞扫描电镜葡萄球菌红细胞卵子与精子冰冻蚀刻电镜照片示细胞结构第二节细胞生物学简史线粒体第二节细胞生物学简史扫描隧道电子显微镜分辨率很高横向为0.1~0.2nm纵向可达0.001nm直接观察生物大分子放大倍数达三亿倍优点可观察三态物质固态、液态和气态病毒、分子、原子和夸克

苯分子染色体氨基酸分子

第二节细胞生物学简史

第二节细胞生物学简史分子生物学时代20世纪50年代-至今DNA分子双螺旋结构模型的建立1953年重大事件基因工程基因组计划克隆技术70-80年代九十年代初1997年

第二节细胞生物学简史分子生物学时代20世纪50年代-至今DNA分子双螺旋结构模型的建立1953年重大事件基因工程基因组计划克隆技术70-80年代九十年代初1997年

第二节细胞生物学简史美国科学家WatsonJ.D.英国科学家CrickDNA分子双螺旋结构模型的建立1953年Nature.<核酸的分子结果>认识核酸分子

第二节细胞生物学简史主要内容为重组DNA技术（基因工程）提供了理论基础为基因工程的发展提供了必要的条件

•揭示了生物体分子结构•

揭示了生物界中分子运动规律的核心问题（中心法则）：DNA分子的复制、转录、蛋白质的合成

第二节细胞生物学简史•1965年，我国科学家第一次实现人工合成具生物学活性的结晶牛胰岛素•1981年，我国科学家人工合成酵母丙氨酸tRNA（76个核苷酸）论证了生物体是从无机物进化演变来的对生命的认识由细胞水平进入到分子水平合成核酸分子

第二节细胞生物学简史分子生物学时代20世纪50年代-至今DNA分子双螺旋结构模型的建立1953年人工能干预生命形态认识DNA合成DNA改变遗传性状改造DNA表达蛋白2014年5月《Nature》杂志的一篇文章5′3′5′3′ACTTTGTGAAAC美国的科学家首次将人工设计的碱基（UnnaturalBasePairs,UBP）插入到了大肠杆菌基因组中，在不断提供合成“原料”的条件下，这些人工碱基能被细胞准确复制了24轮，并遗传到子代细胞意味着

第二节细胞生物学简史第三对碱基对的合成，构建出了半人工的生命ATATCGCGATYXXYGCATGCAUGCAXYGTC2个碱基对64个密码子216个密码子蛋白质可由20种氨基酸组成蛋白质可由172种氨基酸组成更好的疫苗（研究试剂）诊断工具（微小RNA）药物开发（新型抗癌药物）（新型抗生素）3个碱基对AT改造核酸分子

第二节细胞生物学简史基因工程即指按人类的意愿定向改变生物遗传性状的技术基因工程的发展及广泛应用70-80年代•同种生物间的杂交━雌雄配子结合

•异种生物间的杂交（远缘杂交）

狮虎兽薯柿骡子杂交水稻无籽西瓜

第二节细胞生物学简史无籽西瓜（2n+4n→3n）

第一期：2000年700公斤/亩产第二期：2004年847公斤/亩产第二次绿色革命第三期：2011年926.6公斤/亩产第四期：2014年1026.7公斤/亩产驴骡（母驴×公马）马骡（母马×公驴）染色体63条马铃薯—番茄理想植株

第二节细胞生物学简史

第二节细胞生物学简史狮虎兽♂狮子×♀老虎♂老虎×♀狮子虎狮兽

基因工程B生物细胞A生物的基因片段表达A生物的性状B生物的性状

第二节细胞生物学简史●定向改变遗传性状●传代昆明鼠转基因鼠

第二节细胞生物学简史利与弊利：可能含有有毒物质和过敏源可能破坏食物中的营养成分可能引起自然界的基因污染弊：时间短，目的性强，易控制，实现远缘杂交

第二节细胞生物学简史目前我国获批安全证书的农作物棉花、番木瓜、水稻、玉米

第二节细胞生物学简史批准商业化种植棉花、番木瓜批准进口用作加工原料的作物大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜2016.4.13.农业部新闻办抗虫、抗除草剂、抗逆、抗病、品质改良、营养保健等是由美国科学家RenatoDulbecco在1985年首先提出，美国政府1990年10月正式启动

第二节细胞生物学简史人类基因组计划90年代初目的：阐明人类基因组3×109个碱基对的序列寻找所有人类基因以及基因在染色体上的定位破译其包含的全部遗传信息研究工作：构建人类基因组的高分辨遗传图和更精细的互补物理图，确定所有基因的位置，手机收集按序排列的DNA克隆等

人类基因组计划首席科学家、美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯·柯林斯

第二节细胞生物学简史时间表英、法、日、德加入，共15个实验室

2000年6月公布人类基因组工作框架图1990年开始启动，预计耗资30亿美元，花费15年时间，美国担任54%任务2000年4月我国完成1%人类基因组序列工作框架图2003年公布了人类全基因组高精度序列图表明人类基因的数量仅为2万～2.5万个1993年9月中国正式加入，担任1%任务，3p约3000万bp测序2001年《Nature》和《Science》发表人类基因组草图实际共耗资47亿美元

第二节细胞生物学简史加入晚、任务少，但是：如何看待中国的工作１、获得了100％的技术（SARS病毒测序）２、获得了可贵的研究能力（误差率6/百万）３、具有平等分享国际基因组计划的全部技术资源的资格４、在有关基因研究方面拥有发言权（共识）

第二节细胞生物学简史•人类基因组计划图谱是全人类的财产共识•研究成果应该为全人类共享，造福全人类后基因组计划

第二节细胞生物学简史对基因组的结构、表达、修复、功能等进行研究的计划。包括功能基因组、结构基因组和蛋白质组等研究的国际合作计划“全球合作，数据共享”

第二节细胞生物学简史国际肿瘤基因组计划国际蛋白组计划国际千人基因组计划后基因组计划后基因组计划

第二节细胞生物学简史2003年12月我国牵头的“人类肝脏蛋白质计划”启动，目前已有16个国家和地区的八十余个实验室报名参加这是我国领导的第一项重大国际合作计划，也是第一个人类组织／器官的蛋白组计划人类肝脏蛋白质计划该计划将在2012-2017年，对英国国家卫生医疗系统下的10万名病人进行全基因测序，以便找出疾病与基因之间的关系

第二节细胞生物学简史十万基因组计划目前已投资4.71亿美元后基因组计划

第二节细胞生物学简史认识基因合成基因改变遗传性状改造基因表达蛋白（遗传因子）（PCR技术）（人类基因组计划）（“基因剪刀”）“生命天书”阅读编辑2016年6月，全球25名来自基因研究领域的科学家联名在《Science》杂志上宣布

第二节细胞生物学简史人类基因组编写计划目标：10年内合成一个完整的人类基因组后基因组计划

基因技术传统的杂交技术第一代基因修饰技术第二代基因编辑技术（转基因技术）（基因的修饰）（TALENS技术）（CRISPR技术）（锌指技术）如果你想在模式生物中进行复杂的基因组修饰，你几乎只能选择小鼠选择优良的基因→引入小鼠胚胎干细胞→将这些经过基因修饰的细胞注射到小鼠囊胚→接着是孕育、出生、筛选→等待所需的幼崽成长到性成熟，交配和杂交，之后是更多孕育、更多筛选，一直下去。在过去

基因技术传统的杂交技术第一代基因修饰技术第二代基因编辑技术（转基因技术）（基因的修饰）（TALENS技术）（CRISPR技术）（锌指技术）能够在活细胞中通过对特定DNA片段的敲除、加入等修饰，最有效、最便捷地“编辑”任何基因，然后由细胞直接进行修复现在锌指核酸酶（ZFN）转录激活因子样效应物核酸酶（TALEN）Cas9核酸酶（CRISPR/Cas系统）能够应用在几乎任何物种实现核苷酸水平的精确修饰有着令人难以置信的速度优点：定位→切割→修复

第二节细胞生物学简史CRISPR基因编辑技术CRISPR工具Cas9核酸内切酶结合向导RNA（与目标DNA序列互补）向导RNA锁定作用位点，Cas9对该位点的DNA剪切当细胞对DNA双链剪切位点修复时，就会在该位点插入或删除几个碱基，造成阅读框移位，而导致基因发生突变，DNA即被改造。2013年1月份，美国两个实验室在《Science》杂志上发表一项新的基因编辑技术

第二节细胞生物学简史通过无性繁殖方式，由单个细胞产生的、和亲代相同的一群细胞或生物体克隆羊“多莉”的诞生，打破了千古不变的自然规律和传统的生育模式克隆技术1997年

不同性别的单亲个体可独自繁殖后代体细胞可以直接发育成一个个体克隆羊诞生的意义

打破了传统的有性生殖的模式

第二节细胞生物学简史法律道德

进化

为什么禁止克隆人？克隆人与供体之间的亲缘关系如何界定克隆人应受到尊重克隆人会导致人类基因库单一性

第二节细胞生物学简史第59届联大法律委员会声明坚决反对生殖性克隆支持治疗性克隆研究

第二节细胞生物学简史禁止有违人类尊严的任何形式的克隆人类活动，其中包括为了医学研究而进行的胚胎细胞克隆（2005.3.8.）克隆技术对人类的好处1、治疗疾病2、器官移植

第二节细胞生物学简史1997年初，克隆羊“多莉”诞生1997年，克隆羊“莫莉”诞生，同时含有人的凝血因子Ⅸ基因1999年，通过体细胞核移植技术获得了3只转人抗胰蛋白酶（hAT）基因的奶山羊应用克隆技术将来可为临床提供各种宝贵的药用蛋白用以治疗各种疾病

第二节细胞生物学简史

韩国科学家克隆出的荧光猫在紫外线灯光照射下，“荧光猫”呈现出红色

东北农业大学克隆的“荧光猪崽”在紫外光源激发下发出绿色荧光美国克隆出的人类早期胚胎

2001.12.25.四细胞期六细胞期

第二节细胞生物学简史

美国科学家克隆的人体胚胎两名男性的皮肤细胞克隆出5个人体胚胎

2008.1.18.2015.9.15.报2012出生的转基