細(xì)胞緒論_人民衛(wèi)生出版社醫(yī)學(xué)醫(yī)藥精品

1、本章節(jié)重點(diǎn) 1.細(xì)胞生物學(xué)的概念及發(fā)展的幾個(gè)主要階段 2.細(xì)胞學(xué)說(shuō)的基本內(nèi)容 3.真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 4.原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的區(qū)別細(xì)胞學(xué)（cytology）：是研究細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能及生活史的科學(xué)。一、細(xì)胞生物學(xué)的概念及研究?jī)?nèi)容紅細(xì)胞耳毛細(xì)胞細(xì)胞生物學(xué)（cell biology)：從細(xì)胞的顯微、亞顯微和分子水平研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能及各種生命活動(dòng) 的本質(zhì)與規(guī)律的科學(xué)。一、細(xì)胞生物學(xué)的概念及研究?jī)?nèi)容掃描電鏡基因芯片1.細(xì)胞遺傳學(xué)(cytogenetics)從細(xì)胞的角度，特別是從染色體的結(jié)構(gòu)與功能和其他細(xì)胞器的關(guān)系來(lái)研究遺傳及其變異的規(guī)律。1、細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)的重要分支。二、細(xì)胞生物學(xué)在醫(yī)學(xué)中

2、的地位2、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)，它們廣泛滲透到發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和免疫生物學(xué)等研究領(lǐng)域。3、細(xì)胞生物學(xué)既是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，也是現(xiàn)代生命科學(xué)中的前沿學(xué)科之一。4、細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)中最為活躍的研究領(lǐng)域之一。細(xì)胞生物學(xué)的歷史大致可以劃分為四個(gè)主要的階段：第一階段：細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立第二階段：細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期(19世紀(jì)中-20世紀(jì)初)第三階段：實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)階段(20世紀(jì)初- 20世紀(jì)中)第四階段：細(xì)胞與分子生物學(xué)的形成和發(fā)展時(shí)期第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立時(shí)期（16651875） 1665 英國(guó)物理學(xué)家

3、羅伯特胡克(Robert Hooke)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞 1677 荷蘭科學(xué)家列文虎克(Leeuwenhoek)發(fā)現(xiàn)活的細(xì)胞一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立時(shí)期 （16651875） 1665 英國(guó)物理學(xué)家羅伯特胡克(Robert Hooke)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞觀察到了血細(xì)胞、水生原生動(dòng)物、人類和哺乳類動(dòng)物的精子。細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 1831 發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核 1835 發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂 1836 發(fā)現(xiàn)核仁 1838 1839 德國(guó)植物學(xué)家施萊登(Schleiden)和動(dòng)物學(xué)家 施旺( Schwann )提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)（cell theory）。一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立時(shí)期 （16651875） 1665 英國(guó)物理學(xué)家

4、羅伯特胡克(Robert Hooke)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞 1677 荷蘭科學(xué)家列文虎克(Leeuwenhoek)發(fā)現(xiàn)活的細(xì)胞細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史一切生物從單細(xì)胞生物到高等動(dòng)、植物都是 由細(xì)胞組成的；細(xì)胞是生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動(dòng)的基本單位。“細(xì)胞學(xué)說(shuō)”的基本內(nèi)容二、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期 （18751898年） 光鏡下的細(xì)胞學(xué)研究提出原生質(zhì)理論1861 Schultze-原生質(zhì)（protoplasm）理論發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞分裂的主要類型1841 Remak-雞胚血細(xì)胞直接分裂1882 Flemming-有絲分裂1886 Bovery、Strasburger-減數(shù)分裂發(fā)現(xiàn)了重要的細(xì)胞器1883 Boveri-中心體189

5、8 Benda-線粒體1898 Golgi-高爾基體 采用實(shí)驗(yàn)手段，綜合研究細(xì)胞的生理功能，生化變化和發(fā)生發(fā)展過(guò)程。細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史三、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時(shí)期 （19001943年）1902 Boveri，Suttan染色體遺傳理論1910 Morgen基因?qū)W說(shuō)1909 Harrison組織培養(yǎng)1943 Cloude高速離心提取細(xì)胞器1924 FeulgenFeulgen染色測(cè)定DNA1940 BrachetUnna染色測(cè)定RNA 1940 Casperson紫外光顯微分光光度法檢測(cè)DNA1932年，德國(guó)人M.Knoll和E.A.F.Ruska發(fā)明電鏡，1940年，美、德制造出分辨力為0.2nm的

6、商品電鏡。TEM四、細(xì)胞和分子生物學(xué)形成和發(fā)展時(shí)期 （1944年-）1953 Watson，Crick-DNA雙螺旋模型（二）分子生物學(xué)的研究進(jìn)展促進(jìn)了細(xì)胞生物學(xué)的形成 與發(fā)展1953 Meselson，Matthaei-半保留復(fù)制1953 Crick-中心法則1955 Gamov-三聯(lián)體密碼1956年，蔣有興（美籍華人）利用徐道覺(jué)發(fā)明的低滲處理技術(shù)證實(shí)了人的2n為46條，而不是48條。1961年，英國(guó)人P. Mitchell 提出線粒體氧化磷酸化偶聯(lián)的化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)，獲1978年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。196164年，美國(guó)人M. W. Nirenberg破譯DNA遺傳密碼。P. Mitchell1968

7、年，瑞士人Werner Arber從細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)DNA限制性內(nèi)切酶。 1970年，美國(guó)人D.Baltimore、R.Dulbecco和H.Temin由于發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶而共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1973年，美國(guó)人S. Cohen和H. Boyer將外源基因拼接在質(zhì)粒中，在大腸桿菌中表達(dá)，揭開(kāi)基因工程的序幕。1975年，英國(guó)人F.Sanger設(shè)計(jì)出DNA測(cè)序的雙脫氧法，1980年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。此外Sanger還由于1953年測(cè)定了牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)而獲得1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1983年，美國(guó)人K.B.Mullis發(fā)明PCR儀，于1993年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1988年美國(guó)Cetus公司獲PCR技術(shù)專利，

8、1990年其診斷試劑盒和儀器的銷售額達(dá)2600萬(wàn)美元。1990年，美國(guó)國(guó)會(huì)正式批準(zhǔn)的“人類基因組計(jì)劃” （Human Genome Project, 計(jì)劃在15年內(nèi)投入30億美元以上的資金進(jìn)行人類基因組分析。 我國(guó)于1993年加入該計(jì)劃，承擔(dān)其中1%的任務(wù)。2000年6月28日人類基因組工作草圖完成。Dolly sheep born in Roslin Institute, Scottland.1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英國(guó)蘇格蘭盧斯林研究所的試驗(yàn)基地誕生。成為上世紀(jì)末的重大新聞。細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史第三節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)研究對(duì)象：人體醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)研究對(duì)象：人體細(xì)

9、胞研究目的：從細(xì)胞水平、細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)水平和分子水平闡明各種生命活動(dòng)的本質(zhì)和規(guī)律，并且利用和控制這些規(guī)律，為防病、治病和人類健康提供科學(xué)的理論依據(jù)，造福于人類。一 、細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)關(guān)系 1.細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)和支柱學(xué)科。 2.細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與醫(yī)學(xué)科學(xué)的結(jié)合，產(chǎn)生了醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)，期待能對(duì)人體各種疾病的發(fā)病機(jī)制予以深入闡明，并試圖在診斷和治療上提出有效的技術(shù)手段。 3.醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)是醫(yī)學(xué)院校學(xué)生重要的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程之一。大致可分為以下幾 個(gè)方面： (一)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) (二)細(xì)胞分化與干細(xì)胞研究 (三)細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期調(diào)控 (四)細(xì)胞衰老與細(xì)胞死亡 （五) 細(xì)胞的基因組學(xué)、蛋白組

10、學(xué) 二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究領(lǐng)域及醫(yī)學(xué)意義基因克隆和重組技術(shù)日趨成熟，在商業(yè)目的的驅(qū)使下，人類將大量的改造物種，開(kāi)始了偏離自然進(jìn)化規(guī)律的二次“創(chuàng)世紀(jì)” 。人類基因組計(jì)劃完成，進(jìn)入以基因功能為主要研究?jī)?nèi)容的后人類基因組計(jì)劃。人類將解讀自身大約10萬(wàn)個(gè)基因的含義，到時(shí)危害人類健康的5000多種遺傳病，以及與遺傳密切相關(guān)的癌癥、心血管疾病、關(guān)節(jié)炎、糖尿病、高血壓、精神病等，都可以得到早期診斷和治療?；蚬こ趟幬飳⒌玫綇V泛的應(yīng)用，目前人工干擾素售價(jià)高達(dá)440億美元/Kg。 對(duì)未來(lái)的展望克隆技術(shù)和干細(xì)胞定向分化技術(shù)取得突破，人工創(chuàng)建的組織，器官將用于醫(yī)學(xué)治療的目的。煤（350年）與石油天然氣（30-50

11、年）資源的枯竭指日可待，對(duì)光合作用機(jī)理的研究，使人工光解水成為可能。基因武器可能成為又一種足以令人類毀滅的武器。生物芯片技術(shù)廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境保護(hù)、司法鑒定等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為生物經(jīng)濟(jì)的遺傳信息管理和交流提供了方便。一、細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位細(xì)胞是構(gòu)成生物有機(jī)體的基本單位新陳代謝的基本單位生長(zhǎng)發(fā)育的基本單位遺傳的基本單位第一節(jié) 細(xì)胞的基本概念第二章 細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)沒(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有完整的生命白細(xì)胞 根據(jù)細(xì)胞的進(jìn)化地位、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、遺傳裝置的類型、主要的生命活動(dòng)方式細(xì)胞原核細(xì)胞（prokaryotic cell）真核細(xì)胞（eukaryotic cell）特征：有

12、細(xì)胞壁（主要成分為肽聚糖），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)細(xì)胞核，只含有核糖體，無(wú)膜性細(xì)胞器。主要代表：細(xì)菌、支原體、放線菌和藍(lán)綠藻等。二、原核細(xì)胞（prokaryotic cell）1. 支原體 (macoplasma):已知最小的細(xì)胞，直徑0.1-0.3um細(xì)胞膜DNA核糖體細(xì)胞質(zhì)原核生物2. 細(xì)菌（bacteria)中間體擬核細(xì)胞膜細(xì)胞壁核糖體 原核生物名稱人卵口腔上皮細(xì)胞肝細(xì)胞紅細(xì)胞變形蟲(chóng)海膽卵傷寒菌肺炎球菌m120 75 20 7100 702.4x0.50.2x0.1大多數(shù)動(dòng)植物細(xì)胞直徑在1020m間。一般真核細(xì)胞的體積大于原核細(xì)胞，卵細(xì)胞大于體細(xì)胞。鴕鳥(niǎo)的卵黃直徑可達(dá)5cm；支原體只有0.1m；人

13、的坐骨神經(jīng)細(xì)胞可長(zhǎng)達(dá)1m。幾種細(xì)胞的大小人卵與精子（一）真核細(xì)胞的大小及形態(tài)三、真核細(xì)胞細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核光鏡下結(jié)構(gòu)（二）真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)（cell membrane)(cytoplasm)(nucleus)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體線粒體溶酶體過(guò)氧化氫體核膜核糖體中心粒微管微絲中等纖維細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)核仁染色質(zhì)核基質(zhì)電鏡下結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)Animal cell3.細(xì)胞骨架系統(tǒng)：4.核糖體和細(xì)胞質(zhì)溶膠：真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.生物膜系統(tǒng)：2.遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)：DNA和蛋白質(zhì)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小較小（110m）較大（10100 m）細(xì)胞核無(wú)核仁和核膜有

14、核仁和核膜細(xì)胞器有各種細(xì)胞器核糖體70S（50S+30S）80S（60S+40S）內(nèi)膜系統(tǒng)簡(jiǎn)單復(fù)雜細(xì)胞骨架無(wú)有微管，微絲細(xì)胞壁主要組分為肽聚糖主要組分為纖維素轉(zhuǎn)錄和翻譯出現(xiàn)在同一時(shí)間和地點(diǎn)（細(xì)胞質(zhì)中）出現(xiàn)在不同時(shí)間和地點(diǎn)（轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中）細(xì)胞分裂無(wú)絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂無(wú)（除核糖體外）特征DNA量少多DNA分子結(jié)構(gòu) 一條，環(huán)狀，裸露兩條以上，線狀，與組蛋白和部分酸性蛋白結(jié)合基因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)無(wú)內(nèi)含子，無(wú)大量的DNA重復(fù)序列有內(nèi)含子，大量的DNA重復(fù)序列第二節(jié) 細(xì)胞的起源和進(jìn)化一、原始細(xì)胞的形成（一）地球上原始生命的誕生 4、多分子體系演變?yōu)樵嫉纳?3、生物大分子物質(zhì)組成多分子體系2

15、、生物大分子的形成1、簡(jiǎn)單有機(jī)小分子的產(chǎn)生有機(jī)小分子：氨基酸、核苷酸、脂肪酸1、簡(jiǎn)單有機(jī)小分子的產(chǎn)生2、生物大分子的形成 氨基酸 蛋白質(zhì)（protien） 有機(jī)小分子 核苷酸 核酸（nucleic acid） 4、多分子體系演變?yōu)樵嫉纳?3、生物大分子物質(zhì)組成多分子體系原始核酸蛋白質(zhì)核酸蛋白質(zhì)微滴原始生命長(zhǎng)期進(jìn)化生長(zhǎng)分裂原始新陳代謝 3、生物大分子物質(zhì)組成多分子體系團(tuán)聚體或微球體許多多肽分子多肽-核酸組成的大分子脂質(zhì)分子2、生物大分子的形成 氨基酸 蛋白質(zhì)（protien） 有機(jī)小分子 核苷酸 核酸（nucleic acid） 4、多分子體系演變?yōu)樵嫉纳?3、生物大分子物質(zhì)組成多分子體系原始核酸蛋白質(zhì)核酸蛋白質(zhì)微滴原始生命長(zhǎng)期進(jìn)化生長(zhǎng)分裂原始新陳代謝（二）原始細(xì)胞的形成1、具有自我復(fù)制能力的多聚體的形成多聚體的形成是原始細(xì)胞形成的關(guān)鍵步驟能自我復(fù)制的RNA多聚體RNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成蛋白質(zhì)催化RNA復(fù)制2、膜的出現(xiàn)與原始細(xì)胞的誕生 保持多核苷酸自我復(fù)制磷脂分子自發(fā)裝配成膜結(jié)構(gòu) 避免優(yōu)質(zhì)蛋白丟失二、原核細(xì)胞向真核細(xì)胞的演化一般認(rèn)為，真核細(xì)胞是由原核細(xì)胞進(jìn)化而來(lái)原始真核細(xì)胞大約在15億年前在地球上出現(xiàn) 原核細(xì)胞 真核細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)分化自然選擇2、內(nèi)共生起源說(shuō)真核細(xì)胞是由原始厭氧