细胞生物学第一章 绪论 课件

细胞生物学*2考核方法〔N+2〕N的内涵1.单元测验一次，10分；2.期中考试一次，20分；3.课程总结和建议一篇，10分；对?细胞生物学?课程的局部章节的总结，例如：细胞的结构与功能的关系总结及课程建议、细胞程序化死亡总结及课程建议等。题目自拟，要求与?细胞生物学?课程相关，并请提出对?细胞生物学?课程的建议。2的内容笔记10分期末考试40分3第一章绪论细胞生物学研究的内容与现状细胞学与细胞生物学的开展简史目前该领域值得关注的一些研究进展4第一节细胞生物学研究的内容与现状现代生命科学中的一门重要的根底前沿学科细胞生物学主要研究的内容5细胞是生物体的结构和功能单位。一切生命的关键问题都要在细胞里面寻找(1925,Wilson)。细胞具有全能性真核细胞〔植物细胞、动物细胞、真菌细胞〕古核细胞原核细胞支原体〔最小，最根本的细胞〕非细胞生物〔病毒、类病毒、噬菌体〕细胞一、现代生命科学的重要根底前沿学科6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、开展本质规律的科学。细胞生物学：是研究和揭示细胞根本生命活动规律的科学，从显微、亚显微与分子水平上研究细胞的结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等重大生命过程。7二、细胞生物学主要研究的内容细胞核、染色体及基因表达的研究生物膜和细胞器的研究细胞骨架体系的研究细胞增殖与调控(细胞增殖因子、关键基因)细胞分化与调控细胞的衰老与调亡细胞的起源与进化细胞工程8细胞生物学研究的内容：生物膜与细胞器细胞信号转导细胞骨架体系细胞核、染色体及基因表达细胞的增殖及其调控细胞分化及干细胞生物学细胞的衰老细胞工程细胞起源与进化结构与功能的联系9 美国科学情报研究所〔ISI〕1997年SCI〔ScienceCitationIndex〕收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：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〕。10 美国国立卫生研究院〔NIH〕在1988年底发表的一份题为?什麽是当今科研领域的热门话题？?的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是 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〕11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〕五大研究方向12〔四〕细胞重大生命活动的相互关系13动物学植物学微生物学分子生物学生物化学生理学遗传学神经生物学医学与人类健康药物筛选细胞生物学细胞生物学与其它学科的联系14第二节细胞学与细胞生物学的开展简史15一、细胞的发现1665年RobertHook发现软木塞中蜂窝状小室。1667年LeeuwenHook观察到真正的活细胞。16二、细胞学说的建立1838～1839年Schleiden和Schwann提出：一切动物、植物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物体的根本单位〔组成；相对独立；繁殖〕17现代生物学的三大基石：细胞学说；进化论〔达尔文，1866〕；遗传学〔孟德尔，1859〕细胞学说的内容：①有机体是由细胞构成的；②细胞是构成有机体的根本单位；③新细胞来源于已存在细胞的分裂。细胞学说的科学意义：细胞学说与进化论一起，奠定了生命科学的根底，也孕育了细胞学的产生。18三、细胞学的经典时期特点原生质理论的提出细胞分裂的研究〔1841－1886〕重要细胞器的发现191、特点201、原生质理论的提出原生质(protoplasm)(普金耶1840，冯-莫尔1846)：动植物细胞的内含物;原生质理论〔舒尔策1861〕：有机体的组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相似的；原生质体(protoplast)(Hanstein1880)：具有生命活动的一小团原生质。212、细胞分裂的研究〔1841－1886〕223、重要细胞器的发现中心体：1883，VanBen，TBoveri；线粒体：1894，RAltmann；高尔基体：1894，CGolgi；24四、实验细胞学与细胞学细胞遗传学的开展细胞生理学的研究细胞化学251、细胞遗传学的开展遗传的染色体学说:(Borveri,Sutton)，动物受精〔1876〕，卵和精子染色体〔1883〕，双受精〔1888〕，遗传法那么〔孟德尔34年前，1900〕，性别与染色体有关〔1905〕基因学说(Morgan):基因是决定遗传性状的根本单位，并直线排列在染色体上。262、细胞生理学的研究273、细胞化学福尔根染色〔1924〕紫外分光法(1930-1940)28五、细胞生物学学科的形成与开展结构－功能细胞内生命活动的规律和机制29结构－功能20世纪50年代以来，电镜下超微结构的认识；生物化学的渗透，导致对功能的进一步了解。30细胞内生命活动的规律和机制20世纪80年代以来，分子生物学的渗透，细胞分子生物学的方向开展。1953年提出DNA双螺旋结构，1958年生物学中心法那么的建立明确了细胞最本质问题是自我复制，把从细胞形态结构研究而引申出的“细胞学〞推向了一个更高的阶段，“细胞生物学〞应运而生。几十年来、特别是近些年来，细胞生物学得到了极大的开展。3132细胞生物学生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的根本单位，有了细胞才有完整的生命活动。细胞生物学是研究细胞根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。33国际细胞生物学联盟亚太地区细胞生物学海峡两岸细胞生物学中国细胞生物学会3435第三节目前该领域值得关注的一些研究进展3637〔二〕、“抗癌婴儿〞在美国出世3839〔三〕、克隆羊－多利〔Dolly〕40克隆羊制备原理4142已分化的细胞仍具有全能性43〔四〕、人类基因组方案44弗朗西斯·柯林斯博士TheHumanGenomeProject(HGP)CompletedinApril20031986年由美国生物学家杜伯克首次提出1990年10月美国投资30亿美元启动方案预计15年完成国际化研究工程美国、日本、英国、法国、德国1999年7月我国注册承担人类基因组1%测序任务2000年3月我国科学家完成3号染色体测序2000年5月人类基因组草图完成45〔五〕、中国水稻基因组4647〔六〕、后基因组方案〔Post-genome〕48〔七〕、功能基因组和蛋白质组

〔Functiongenomeandproteingroup〕功能基因组和蛋白质组研究成为主要研究热点随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，基因组序列工作框架图于2000年6月绘就。2001年2月，国际著名杂志Nature和Science分别发表国际公共领域人类基因组合作方案和美国Celera公司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排列人类基因组DNA全序列的“结构基因组〞的研究阶段根本完成。基因组研究翻开了历史新篇章，一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能的研究。49(八)、生物信息学和生物芯片(BioinformaticsandBiochip)50〔九〕、RNA干扰(RNAinterference)2002年最重要的科学发现之一，RNAi在多种生物中，外源或内源性的双链RNA(double-strandedRNAdsRNA)导入细胞中，与dsRNA同源的mRNA那么受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于这是一种在RNA水平的基因表达抑制，故也称为RNA干扰(RNAinterference,RNAi)。RNAi可能是生物普遍存在的RNA水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。5152〔十〕、SevereAcuteRespiratorySyndrome,(SARS)严重急性呼吸综合症〔SevereAcuteRespiratorySyndrome,SARS,或传染性非典型肺炎〕肆虐全球。2002-2003年冬春之交SARS的流行，不仅威胁着人类的健康与生命，也使社会经济生活受到巨大的影响。面临与SARS不期而遇的遭遇战，全世界的医务和科技工作者在几乎毫无准备的情况下迎难而上，经11个国家和地区的13个实验室的科学家通力合作，不到一个月时间就确定了导致SARS的元凶——一种前所未知的新型冠状病毒〔SARSCoronavirusSARS—Cov〕。53冠状病毒根本结构SARS冠状病毒其核心为螺旋状排列的RNA及衣壳〔N蛋白〕组成的核壳体，其外为包膜。N蛋白是SARS病毒重要结构蛋白，在病毒转录、复制和成熟中起作用。病毒核酸除编码RNA聚合酶外，编码的主要结构蛋白是N、S、M、E等蛋白。病毒包膜有E蛋白，外表有两种糖蛋白，即S蛋白和M蛋白。S蛋白其功能是与细胞受体结合，使细胞发生融合，是SARS冠状病毒侵染细胞的关键蛋白。M蛋白为跨膜蛋白，参与包膜形成。54

新型冠状病毒基因片段在基因组中的定位

NS非结构蛋白；S针刺糖蛋白；HE血凝集素脂酶糖蛋白；M膜糖蛋白；N核衣壳蛋白55(十一)、干细胞研究进展2002年8月17日，美宝环球集团正式向外界宣布：他们发现了一种全新的人体细胞--再生潜能细胞，潜能再生细胞是以普通细胞形式存在于人体组织里的，它具备原位启动自身增殖功能，能及时补充凋亡、退化、损伤、坏死的组织细胞。也就是说当组织器官中的细胞凋亡时，潜伏在组织器官中的潜能再生细胞就能够及时地再生复制同种细胞，以补偿空缺，这样就不会出现人体器官坏死的现象。5657第四节2001-2021年在生物和医学学领域获诺贝尔医学奖情况58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。三名科学家所作出的重大奉献在于发现了具有调节所有真核有机体中细胞周期的关键分子。其中，利兰·哈特韦尔发现了大量控制细胞周期的基因，其中一种被称为“ＳＴＡＲＴ〞的基因〔R点〕对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。保罗·纳斯的奉献是，在哈特韦尔的根底上，通过分子生物学方法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〕，ＣＤＫ是通过对其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周期的。蒂莫西·亨特的奉献是首次发现了调节ＣＤＫ功能的物质ＣＹＣＬＩＮ〔细胞周期蛋白〕。哈特韦尔、纳斯和亨特三人的发现对研究细胞的发育有重大的影响，特别是对开辟治疗癌症新途径将具有极其深远的意义。2001年59从左至右分别为：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〞过程中的基因规那么。今年诺贝尔生理学或医学奖的3位获奖者利用线虫作为研究对象，先后发现了“程序性细胞死亡〞是由基因控制的，并发现了与之相关的一些基因，证实了人体内也存在相应的基因。对这些基因的研究，有助于研究针对癌症、艾滋病和老年痴呆症等疾病的新疗法。2002年60612004年，美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克。他们在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出奉献，揭示了人类嗅觉系统的奥秘。62

2005年诺贝尔生理学或医学奖授予澳大利亚科学家巴里·马歇尔和罗宾·沃伦，以表彰他们发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌-幽门螺杆菌

2005年632006年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因发现RNA(核糖核酸)干扰机制而获得诺贝尔生理学或医学奖安德鲁·法尔克雷格·梅洛2006年64奥利弗·史密斯

马丁·埃文斯

马里奥·卡佩奇2007年6520212021美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的〞。他们的研究成果揭示，端粒变短，细胞就老化；如果端粒酶活性很高，端粒的长度就能得到保持，细胞的老化就被延缓。2021英国科学家罗伯特·爱德华兹〔RobertEdwards〕因开展体外授精疗法获奖。2021美国、法国、加拿大三位科学家因在免疫学方面的发现获奖。其中一半的奖金归于BruceA.Beutler和JulesA.Hoffmann，获奖理由是“先天免疫激活方面的发现〞；另一半奖金归于RalphM.Steinman，获奖理