第一章 绪论梁

医学细胞生物学

Medical

CellBiology

主讲梁玉华本章提纲：1、什么是细胞生物学？(What?)2、当前细胞生物学主要研究领域与医学意义？（重要性）(Why?)3、细胞生物学发展简史4、如何学习细胞生物学？(How?)教学时数：1.5学时教学重点：

1、细胞生物学的概念；

2、当前细胞生物学主要研究领域与医学意义；

教学难点：

1、当前细胞生物学主要研究领域与医学意义；本章主要专业词汇：Cellbiology细胞生物学；MolecularBiology分子生物学；ScienceCitationIndex，SCI科学引用索引；Signaltransduction细胞信号转导；Cellcyclecontrol细胞周期调控；Cellapoptosis细胞凋亡；Cellsenescence细胞衰老；Celltheory细胞学说。ProceedingofNationalAcademyofSciencaPNAS国家科学研究院学报；JournalofCellBiologyJCB细胞生物学杂志。

就是这样一个个细胞，构成了地球上所有的生物。

瞧，神秘的细胞！细胞生物学的研究对象--细胞细胞生物学的研究对象—细胞就是这样一个个神秘的细胞组成了我们神秘的机体，要认识人体的本质，必须了解细胞的结构和活动本质。一、细胞生物学概念1.生物学及细胞生物学生物学：研究生命的科学，又叫生命科学,是研究生命发生、发展规律的科学。细胞生物学（cellbiology）

：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能并探讨细胞生命活动规律的一门学科。医学细胞生物学（medicalcellbiology）：运用细胞生物学的理论和方法，研究人体细胞的形态结构与功能等生命活动规律和人类疾病的发生发展和防治的科学。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分子二、当前细胞生物学主要研究领域与医学意义生命科学生态学分子生物学神经生物学细胞生物学重要地位

细胞生物学是临床医学学科的基础例：（目前医学上四大疑难疾病）癌症（细胞的分化异常与增殖失控）、心、脑血管疾病（动脉内皮细胞病变）、遗传病（基因突变及染色体异常导致细胞结构和功能异常）。

E.B.Wilson在1925年提出：每一个生物科学问题的关键必须在细胞中寻找。图：早衰症LaminA基因的突变导致早衰症儿童细胞结构及功能退化图：先天愚型当前细胞生物学主要研究领域与医学意义1、生物膜与细胞器的研究

生物膜是细胞结构的重要基础，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

2、细胞分化与干细胞研究细胞分化（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会合点。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，使细胞的去分化。

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.由于肺结核而被安乐死，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3、细胞增殖与调控

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追求长寿是人类的终极目标！4、细胞衰老与凋亡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。

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。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