第一節(jié)細胞生物學(xué)的概念和研究對象PPT課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 細胞生物學(xué)的概念細胞生物學(xué)的概念和研究對象和研究對象一、概念一、概念 細胞生物學(xué)（細胞生物學(xué)（cell biology)-cell biology)-是從細胞整體水平、亞顯微結(jié)構(gòu)水平和是從細胞整體水平、亞顯微結(jié)構(gòu)水平和分子水平三個層面來研究細胞的結(jié)構(gòu)及分子水平三個層面來研究細胞的結(jié)構(gòu)及其生命活動規(guī)律的科學(xué)。其生命活動規(guī)律的科學(xué)。二、研究對象：細胞二、研究對象：細胞 19971997年年SCISCI（Science Citation IndexScience Citation Index）收）收錄的全世界自然科學(xué)研究論文發(fā)表最集中的錄的全世界自然科學(xué)研究論文發(fā)表最集中的三個領(lǐng)域分別

2、是：三個領(lǐng)域分別是：細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal transductionsignal transduction）；）；細胞凋亡（細胞凋亡（cell apoptosiscell apoptosis）；）；基因組與后基因組學(xué)研究（基因組與后基因組學(xué)研究（genome and genome and post-genomic analysispost-genomic analysis）。第二節(jié)細胞生物學(xué)的發(fā)展簡史第二節(jié)細胞生物學(xué)的發(fā)展簡史一一. .細胞的發(fā)現(xiàn)細胞的發(fā)現(xiàn)（ 1616世紀末世紀末-19-19世紀世紀3030年代）年代） 細胞的發(fā)現(xiàn)是細胞的發(fā)現(xiàn)是顯微鏡顯微鏡的發(fā)明和應(yīng)用的結(jié)果。的

3、發(fā)明和應(yīng)用的結(jié)果。 1. 1. 第一臺顯微鏡第一臺顯微鏡是荷蘭眼鏡商詹森是荷蘭眼鏡商詹森(Hans (Hans Janssen)Janssen)在在16041604年發(fā)明的年發(fā)明的. . 由由2 2個透鏡個透鏡組成，光學(xué)性能不理想，未顯示組成，光學(xué)性能不理想，未顯示出實用性。出實用性。 隨著技術(shù)的改進，出現(xiàn)了復(fù)式顯微鏡隨著技術(shù)的改進，出現(xiàn)了復(fù)式顯微鏡 2.16652.1665年，英國的物理學(xué)家年，英國的物理學(xué)家胡克（胡克（R. HookR. Hook）第一次發(fā)現(xiàn)細胞第一次發(fā)現(xiàn)細胞( (木栓木栓) ) 3.16743.1674年，荷蘭生物學(xué)家年，荷蘭生物學(xué)家列文虎克列文虎克( (Anton An

4、ton van Leeuwenhoekvan Leeuwenhoek) )他一生中制作了他一生中制作了200200多臺多臺顯微鏡和顯微鏡和400400多個鏡頭多個鏡頭, ,第一次觀察到完整第一次觀察到完整的活細胞，的活細胞，在池塘水中發(fā)現(xiàn)了原生物。在池塘水中發(fā)現(xiàn)了原生物。Robert Hooke現(xiàn)代顯微鏡現(xiàn)代顯微鏡二二. .細胞學(xué)說細胞學(xué)說(cell theory)(cell theory)的創(chuàng)立的創(chuàng)立（ 19世紀30-20世紀初期） 18381838年，年， 德國植物學(xué)家施來登德國植物學(xué)家施來登( (Mathias Mathias SchleidenSchleiden) )提出提出: : 植

5、物是由細胞構(gòu)成的，植物的植物是由細胞構(gòu)成的，植物的胚是由單個細胞產(chǎn)生的胚是由單個細胞產(chǎn)生的 ; ; 18391839年，年， 德國動物學(xué)家施旺德國動物學(xué)家施旺( (Theodor SchwannTheodor Schwann) )提出提出地球上的生物都是由細胞構(gòu)成的地球上的生物都是由細胞構(gòu)成的; ; 所所有的生活細胞在結(jié)構(gòu)上都是類似的有的生活細胞在結(jié)構(gòu)上都是類似的 ; ; 18851885年，年，德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖( (Rudolf Rudolf VirchowVirchow) )補充了細胞學(xué)說的第三條原理補充了細胞學(xué)說的第三條原理: : 所有的所有的細胞都是來自

6、于已有細胞的分裂，即細胞都是來自于已有細胞的分裂，即細胞來自于細胞來自于細胞細胞 細胞學(xué)說的提出，將生物學(xué)的細胞學(xué)說的提出，將生物學(xué)的研究從研究從宏觀水平和大體水平引入到宏觀水平和大體水平引入到微觀水平微觀水平 油鏡的使用，標本制備中的切油鏡的使用，標本制備中的切片、固定、染色等技術(shù)的發(fā)展，片、固定、染色等技術(shù)的發(fā)展，細細胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)迅速被發(fā)現(xiàn)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)迅速被發(fā)現(xiàn)細胞學(xué)理論對細胞學(xué)發(fā)展的推動作用細胞學(xué)理論對細胞學(xué)發(fā)展的推動作用 1.1.原生質(zhì)理論的提出原生質(zhì)理論的提出: : 1840 1840年普金耶年普金耶(Pukinje(Pukinje) )在動物、在動物、18461846年馮年馮莫耳莫

7、耳(von.Mohl(von.Mohl) )在植物中分別看到了在植物中分別看到了“肉樣質(zhì)肉樣質(zhì)”的物質(zhì)，并將其命名為的物質(zhì)，并將其命名為“原生原生質(zhì)質(zhì)” ” 。 18611861年舒爾策年舒爾策(Max Schultze(Max Schultze) )認為動認為動植物細胞中的原生質(zhì)具有同樣的意義，提植物細胞中的原生質(zhì)具有同樣的意義，提出了出了原生質(zhì)理論原生質(zhì)理論 2.2.細胞受精和分裂的研究細胞受精和分裂的研究 1875 1875年赫特維年赫特維希希(O.Hertwig(O.Hertwig) )發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)受精卵受精卵中兩親本核的合并中兩親本核的合并;1877;1877年施特拉斯布格年施特拉斯布格

8、(Strasburger(Strasburger) )發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)動物的受精現(xiàn)象動物的受精現(xiàn)象; ; 18831883年范年范貝內(nèi)登貝內(nèi)登(van Beneden(van Beneden) )在動物中、在動物中、18861886年施特拉斯布格年施特拉斯布格(Stras(Stras-burger)-burger)在植在植物中發(fā)現(xiàn)了物中發(fā)現(xiàn)了減數(shù)分裂現(xiàn)象減數(shù)分裂現(xiàn)象; ; 1880-18821880-1882年年FlemmingFlemming在蠑螈幼蟲的組織細在蠑螈幼蟲的組織細胞中發(fā)現(xiàn)了胞中發(fā)現(xiàn)了有絲分裂有絲分裂3.3.一些重要細胞器的發(fā)現(xiàn)一些重要細胞器的發(fā)現(xiàn) 18831883年范年范貝內(nèi)登貝內(nèi)登(

9、 (Van BenedenVan Beneden) )和博費里和博費里( (BoveriBoveri) )在動、植物細胞中發(fā)現(xiàn)了在動、植物細胞中發(fā)現(xiàn)了中心體中心體; ; 18881888年沃爾德耶年沃爾德耶( (WaldeyerWaldeyer) )提出提出染色體概染色體概念念; ; 18981898年高爾基年高爾基( (GolgiGolgi) )發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了高爾基復(fù)合體高爾基復(fù)合體; ;同年，同年，線粒體線粒體也被正式命名也被正式命名三、細胞生物學(xué)的興起三、細胞生物學(xué)的興起（從20世紀30年代-50年代） 19321932年，德國人年，德國人M.KnollM.Knoll和和E.A.F.Rus

10、kaE.A.F.Ruska發(fā)明電鏡，發(fā)明電鏡，19401940年，美、德制造出分辨力為年，美、德制造出分辨力為0.2nm0.2nm的商品電鏡的商品電鏡。 19811981年，瑞士人年，瑞士人G.BinnigG.Binnig和和H.RoherIH.RoherI在在IBMIBM蘇黎世實驗中心蘇黎世實驗中心（Zurich Research CenterZurich Research Center）發(fā)明了掃描隧道顯微鏡而與）發(fā)明了掃描隧道顯微鏡而與電鏡發(fā)明者電鏡發(fā)明者RuskaRuska同獲同獲19861986年度的諾貝爾物理學(xué)獎。年度的諾貝爾物理學(xué)獎。Cs atoms (red) on the Ga

11、As surface (blue). 顯微鏡放大倍數(shù)顯微鏡放大倍數(shù)最大為最大為10001000倍倍，最小分辨，最小分辨率距離為率距離為0.20.2umum 電子顯微鏡放大倍數(shù)可達幾十萬倍，分辨電子顯微鏡放大倍數(shù)可達幾十萬倍，分辨率可達率可達1 1nmnm 細胞細胞顯微結(jié)構(gòu)從亞微水平的重新認識顯微結(jié)構(gòu)從亞微水平的重新認識。 膜相結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu) 單位膜的概念單位膜的概念 溶酶體溶酶體 過氧化物酶體過氧化物酶體 細胞骨架等細胞骨架等 19651965年年E.D.P.Derobetis E.D.P.Derobetis 將原著將原著“普通生普通生物學(xué)物學(xué)”更名為更名為“細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)”四、細胞分子生

12、物學(xué)四、細胞分子生物學(xué) （從（從2020世紀世紀5050年代至今）年代至今） J. WatsonJ. Watson和和H. H. CrickCrick的的DNADNA雙螺雙螺旋模型的提出到旋模型的提出到7070年代分子克隆年代分子克隆技術(shù)的成熟到當技術(shù)的成熟到當前前當今細胞生物學(xué)研究的主要內(nèi)容當今細胞生物學(xué)研究的主要內(nèi)容 : : 細胞整體細胞整體, , 亞顯微結(jié)構(gòu)亞顯微結(jié)構(gòu), , 分子分子 19811981年，美國首次發(fā)現(xiàn)艾滋病，年，美國首次發(fā)現(xiàn)艾滋病，19831983年，法國年，法國巴斯德研究所的巴斯德研究所的Luc Montagbier Luc Montagbier 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)AIDSAID

13、S病毒。病毒。艾滋病的全稱為艾滋病的全稱為Acquired ImmunoDeficiencyAcquired ImmunoDeficiency Syndrome Syndrome ，由人類免疫缺陷病毒，由人類免疫缺陷病毒HIVHIV引起。引起。2020年來全球共有約年來全球共有約58005800萬人受到艾滋病病毒感染，萬人受到艾滋病病毒感染，22002200萬人死于艾滋病。我國于萬人死于艾滋病。我國于19851985年發(fā)現(xiàn)。年發(fā)現(xiàn)。HIVHIV有以下特點：有以下特點： 嗜嗜T T淋巴細胞；淋巴細胞；整合宿主細胞終身難以消除；整合宿主細胞終身難以消除；多變性，基因變異是艾滋病病毒致病能力增強多變

14、性，基因變異是艾滋病病毒致病能力增強之原因；之原因；廣泛存在于感染者的廣泛存在于感染者的血液、精液、陰血液、精液、陰道分泌物以及唾液、尿液、腦脊液及有神經(jīng)癥狀道分泌物以及唾液、尿液、腦脊液及有神經(jīng)癥狀者的腦組織中者的腦組織中；較乙肝病毒對外界的抵抗力低，較乙肝病毒對外界的抵抗力低，56305630分鐘就可以使其滅活分鐘就可以使其滅活；感染者潛伏期長、感染者潛伏期長、病死率高；病死率高；基因組比已知的任何逆轉(zhuǎn)錄酶病毒基因組比已知的任何逆轉(zhuǎn)錄酶病毒基因都復(fù)雜基因都復(fù)雜第三節(jié)第三節(jié) 細胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué) 細胞與人體的生長發(fā)育細胞與人體的生長發(fā)育 細胞與人類疾病細胞與人類疾病 主動剔除某些

15、特定細胞主動剔除某些特定細胞 影響或調(diào)整某些細胞的生物學(xué)行為影響或調(diào)整某些細胞的生物學(xué)行為 細胞與醫(yī)學(xué)研究細胞與醫(yī)學(xué)研究 細胞也是人體疾病的基本單位細胞也是人體疾病的基本單位 第二章第二章. .細胞生物學(xué)研究方法細胞生物學(xué)研究方法 顯微成像技術(shù)顯微成像技術(shù) 細胞化學(xué)技術(shù)細胞化學(xué)技術(shù)(cytochemistry(cytochemistry) ) 細胞培養(yǎng)和細胞融合細胞培養(yǎng)和細胞融合 分離技術(shù)分離技術(shù) 分子生物學(xué)方法分子生物學(xué)方法 第一節(jié)第一節(jié) 顯微鏡技術(shù)顯微鏡技術(shù) 光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡 : : 觀察顯微結(jié)構(gòu)觀察顯微結(jié)構(gòu) （light microscope)light microscope)顯微鏡

16、顯微鏡 電子顯微鏡電子顯微鏡 : : 觀察亞顯微結(jié)構(gòu)觀察亞顯微結(jié)構(gòu) ( (electron microscope) electron microscope) 顯微成像技術(shù)顯微成像技術(shù) 光學(xué)和電子光學(xué)和電子顯微鏡成像顯微鏡成像原理原理三個基本要三個基本要素素: :照明系照明系統(tǒng)，統(tǒng)， 被觀被觀察的樣品，察的樣品，聚焦和成聚焦和成像的透鏡系像的透鏡系統(tǒng)統(tǒng)一、光學(xué)顯微鏡一、光學(xué)顯微鏡( (一一) )普通光學(xué)顯微鏡普通光學(xué)顯微鏡 ：以日光或燈光為光源：以日光或燈光為光源 分辨力：人眼在分辨力：人眼在25 cm25 cm的明視距離處，能分辨的明視距離處，能分辨被檢物體細微結(jié)構(gòu)最小的間隔的能力。被檢物體細

17、微結(jié)構(gòu)最小的間隔的能力。常用分辨率來表示：常用分辨率來表示： 分辨力分辨力( (R) = R) = 0.61 /NA0.61 /NA （NANA為鏡口率，為鏡口率，為波長）為波長） NA = n sinNA = n sin (n (n為介質(zhì)的折射率，為介質(zhì)的折射率，為視錐半頂角為視錐半頂角) ) 二、電子顯微鏡二、電子顯微鏡1. 1. 原理：原理： 以電子束代替以電子束代替光線，電磁場代替透鏡光線，電磁場代替透鏡2. 2. 特點：特點： (1)(1)分辨率高，可達分辨率高，可達0.10.1nm nm (2) (2)物體的親電子差異物體的親電子差異反映物體的顏色和密度反映物體的顏色和密度 差異差

18、異3. 3. 分類：分類：透射電鏡、掃描透射電鏡、掃描電鏡、隧道掃描電鏡電鏡、隧道掃描電鏡JEOL掃描電子顯微鏡激光共聚焦掃描顯微鏡電鏡與光鏡的比較電鏡與光鏡的比較顯微鏡顯微鏡分辨本分辨本領(lǐng)領(lǐng)光源光源透鏡透鏡真空真空成像原理成像原理LMTEM200nm100nm0.1nm可見光可見光（400-700） 紫外光紫外光（約（約200nm)電子束電子束（0.01-0.9）玻璃透鏡玻璃透鏡玻璃透鏡玻璃透鏡電磁透鏡電磁透鏡不要求真空不要求真空不要求真空不要求真空要求真空要求真空1.33x10-51.33x10-3Pa利用樣品對光利用樣品對光的吸收形成明的吸收形成明暗反差和顏色暗反差和顏色變化變化利用樣品對電利用樣品對電子的散射和透子的散射和透射形成明暗反射形成明暗反差差三、三、 離心分離技術(shù)離心分離技術(shù) 差速離心差速離心： 在密度均一的介質(zhì)中由低速到高速逐級離心，用在密