《細(xì)胞生物》課件第1章緒論

1、細(xì)胞生物學(xué)Cell BiologyBio logy 生物學(xué) lifeStudy of研究生命的學(xué)問(wèn) 又稱(chēng)生命科學(xué)或生物科學(xué) 研究?jī)?nèi)容包括生命起源、進(jìn)化、構(gòu)造、發(fā)育、功能、行為、與環(huán)境的互動(dòng)關(guān)系等 細(xì)胞生物學(xué)Cell Biology-study of the cell研究?jī)?nèi)容：細(xì)胞的生命活動(dòng)規(guī)律研究方法：顯微鏡技術(shù)，細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) 細(xì)胞內(nèi)生物大分子的分離與純化技術(shù) 分子生物學(xué)技術(shù)三個(gè)層次：顯微水平 亞顯微水平 分子水平 顯微水平亞顯微水平分子水平醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)探討與疾病相關(guān)的細(xì)胞的生命活動(dòng)規(guī)律以期闡明疾病的發(fā)病機(jī)制，對(duì)疾病的診斷治療提供理論依據(jù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)（translational medicine

2、）轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的核心:將醫(yī)學(xué)生物學(xué)基礎(chǔ)研究成果迅速有效地轉(zhuǎn)化為可在臨床實(shí)踐中應(yīng)用的理論、技術(shù)、方法和藥物，并在實(shí)驗(yàn)室與病房之間架起一條快速通道，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)研究與臨床研究的雙向轉(zhuǎn)化 “實(shí)驗(yàn)室到病床邊（benchtobedside）從病床邊到實(shí)驗(yàn)室（bedsidetobench）” 細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立（17世紀(jì)19世紀(jì)）二、光學(xué)顯微鏡下的細(xì)胞學(xué)研究（19世紀(jì)中葉20世紀(jì)初）三、 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)階段（20世紀(jì)初20世紀(jì)中葉）四、亞顯微結(jié)構(gòu)與分子水平的細(xì)胞生物學(xué)（20世紀(jì)中葉現(xiàn)在）細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的幾個(gè)主要階段一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立1665年英國(guó)物理學(xué)家Robert Hook

3、e觀察到了軟木塞中的蜂窩狀小室，并將其命名為cell（細(xì)胞）。自1677年開(kāi)始，荷蘭科學(xué)家A. van Leeuwenhoek用自制的高倍放大鏡和顯微鏡觀察到了包括精子、細(xì)菌在內(nèi)的活細(xì)胞。1. 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)Robert Hooke 及他觀察到的細(xì)胞Robert Hooke自制的簡(jiǎn)陋顯微鏡2.細(xì)胞學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立1838-1839年施萊登（MJ. Schleiden）和施旺（T. Schwann）正式提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)（Cell Theory）?；緝?nèi)容：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。 1855年R. Virchow提出“一切細(xì)胞只能來(lái)自原來(lái)的

4、細(xì)胞”，進(jìn)一步完善了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。細(xì)胞學(xué)說(shuō)創(chuàng)立的意義：細(xì)胞學(xué)說(shuō)論證了整個(gè)生物界在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，以及在進(jìn)化上的共同起源。這一學(xué)說(shuō)的建立推動(dòng)了 生物學(xué) 的發(fā)展，并為辯證唯物論提供了重要的自然科學(xué)依據(jù)。二、光學(xué)顯微鏡下的細(xì)胞學(xué)研究技術(shù)：固定和染色發(fā)現(xiàn)： 無(wú)絲分裂 有絲分裂 減數(shù)分裂中心體線粒體高爾基體19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)初期三、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)階段20世紀(jì)初期到20世紀(jì)中葉主要特點(diǎn)：采用多種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)細(xì)胞的生化代謝和生理功能進(jìn)行研究主要工作：“基因?qū)W說(shuō)”，gene決定遺傳性狀，線性排列在染色體上并成為連鎖群組織培養(yǎng)技術(shù)檢測(cè)細(xì)胞中核酸的方法從活細(xì)胞中分離出細(xì)胞核和各種細(xì)胞器1933年E. Ruska等人發(fā)明

5、透射電鏡，人類(lèi)視野進(jìn)入超微領(lǐng)域 。1965年制造了觀察標(biāo)本表面三維形態(tài)的掃描電子顯微鏡。1940-50s用電鏡觀察了各類(lèi)細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于生物學(xué)其他學(xué)科的滲透，結(jié)合超速離心、電泳、無(wú)細(xì)胞體系等分析技術(shù)研究這些結(jié)構(gòu)的功能。Cytology發(fā)展為Cell Biology。四、亞顯微結(jié)構(gòu)與分子水平的細(xì)胞生物學(xué)1953年， Watson和Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962 年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng) 。DNA雙螺旋模型提出之后,又提出了一系列技術(shù)和理論，使細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)的結(jié)合越來(lái)越緊密。使人們能夠在分子水平上探索細(xì)胞的各種生命活動(dòng)。從此細(xì)胞生物學(xué)的研究進(jìn)入了從分子，亞

6、細(xì)胞和細(xì)胞整體探討細(xì)胞生命活動(dòng)的分子細(xì)胞生物學(xué)時(shí)代?？茖W(xué)家們創(chuàng)造了許多“人類(lèi)奇跡”。1983年，KB. Mullis發(fā)明PCR儀，于1993年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1990年，美國(guó)國(guó)會(huì)正式批準(zhǔn)的“人類(lèi)基因組計(jì)劃” （Human Genome Project）。 我國(guó)于1993年加入該計(jì)劃，承擔(dān)其中1%的任務(wù)，即人類(lèi)3號(hào)染色體短臂上約30Mb的測(cè)序任務(wù)。2000年6月28日人類(lèi)基因組工作草圖完成。同年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院給一名患有先天性重度聯(lián)合免疫缺陷病的4歲女孩實(shí)施了首例基因治療。這種疾病因腺苷脫氨酶（ADA）基因變異引起。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)

7、基地誕生。Dolly with her first born lamb Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 2001年，美國(guó)人LelandHartwell、英國(guó)人Paul Nurse、TimothyHunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2002年，英國(guó)人悉尼布雷諾爾、美國(guó)人羅伯特霍維茨和英國(guó)人約翰蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和細(xì)胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。Sydney BrennerH. Robert HorvitzJohn E. Sulston 2003年，美國(guó)科學(xué)家彼得

8、阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)，分別因?qū)?xì)胞膜水通道，離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 Peter AgreRoderick MacKinnon 2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予以色列科學(xué)家阿龍切哈諾沃、阿夫拉姆赫什科和美國(guó)科學(xué)家歐文羅斯，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解，其實(shí)他們的成果就是發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)“死亡”的重要機(jī)理。2005年Barry J. Marshall 和J. Robin Warren 獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌及其在胃炎和胃潰瘍方面的作用。Barry J. MarshallJ. Robin Warren2006年美國(guó)人Andrew Z. Fire和Craig C

9、. Mello因?qū)NA干擾的研究而獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。干擾技術(shù)不僅是研究基因功能的一種強(qiáng)大工具，不久的未來(lái)，這種技術(shù)也許能用來(lái)直接從源頭上使致病基因“沉默”，以治療癌癥甚至艾滋病。 Andrew Z. FireCraig C. Mello日本京都大學(xué)山中伸彌與英國(guó)發(fā)育生物學(xué)家約翰戈登因在細(xì)胞核重新編程研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，而獲得2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 2013諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主, 表彰他們發(fā)現(xiàn)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控機(jī)制。 七、參考書(shū)Alberts B et al. Essential Cell Biology. New York and London：Garland publishi

10、ng，Inc. 1998Alberts B et al. Molecuar Biology of the Cell, 3rd ed. New York and London：Garland Publishing，Inc. 1994Becker W.M. et al. The World of the Cell. Fourth Ed. The Benjamin/Cummings Publishing Company. 2000Gerald Karp. Cell and Molecular Biology：concepts and experiments，2nd Edition. Publishe

11、d by John Wiley & Sons,Inc. 1999 Lodish H. et al. Molecular Cell Biology. 4th Ed. Scientific American Books,Inc.2000.什么是細(xì)胞？細(xì)胞是一個(gè)由完整的細(xì)胞膜包裹著一定內(nèi)容物的相對(duì)封閉小室；自然狀態(tài)下，細(xì)胞是“活的”，一種動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)細(xì)胞的概念 細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位細(xì)胞具有獨(dú)立完整的代謝體系細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)細(xì)胞是遺傳的基本單位沒(méi)有細(xì)胞就沒(méi)有完整的生命細(xì)胞為各種生化反應(yīng)提供適宜的環(huán)境和場(chǎng)所細(xì)胞分裂細(xì)胞分化細(xì)胞衰老細(xì)胞死亡病毒非細(xì)胞生命體病毒是由核酸分子和蛋白質(zhì)構(gòu)成的

12、復(fù)合體。病毒能增殖、遺傳和演化，因而具有生命最基本的特征 ，但是不具備自己的能量和代謝系統(tǒng)，完全依賴宿主細(xì)胞獲取生命活動(dòng)所需的物質(zhì)和能量不完全生命體病毒增殖過(guò)程示意圖細(xì)胞的分類(lèi)根據(jù)進(jìn)化、遺傳、結(jié)構(gòu)與生活方式分類(lèi)： 原核細(xì)胞 prokaryotic cell 古細(xì)菌：產(chǎn)甲烷菌、鹽桿菌、硫化葉菌 真細(xì)菌：支原體、衣原體、細(xì)菌、放線菌 及藍(lán)藻 真核細(xì)胞 eukaryotic cell：真菌、植物、動(dòng)物一、原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單基本特點(diǎn)： 在生命進(jìn)化過(guò)程中出現(xiàn)較早； 分布范圍廣，數(shù)量巨大； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單: 無(wú)細(xì)胞核，有擬核( nucleoid ) 無(wú)細(xì)胞器，有核糖體 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)示意圖（一）、細(xì)菌（二）、支原

13、體支原體（mycoplasma）的大小通常為0.20.3m，可通過(guò)濾菌器。無(wú)細(xì)胞壁， 不能維持固定的形態(tài)而呈現(xiàn)多形性。支原體基因組為一環(huán)狀雙鏈DNA，分子量?。ㄈ?、古細(xì)菌又稱(chēng)古核生物或稱(chēng)原細(xì)菌，是一些生長(zhǎng)在極端特殊環(huán)境中的細(xì)菌，過(guò)去根據(jù)其內(nèi)部構(gòu)造沒(méi)有核膜、具環(huán)狀DNA結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞產(chǎn)能、細(xì)胞分裂、新陳代謝等生活方式與原核細(xì)胞相似，將古細(xì)菌歸入原核生物產(chǎn)甲烷菌、鹽桿菌、硫化葉菌、極端嗜熱菌 等等二、真核細(xì)胞特點(diǎn)：進(jìn)化程度高；形態(tài)多樣，大小不一；結(jié)構(gòu)復(fù)雜。真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以脂質(zhì)和蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的生物膜系統(tǒng)以核酸和蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)由特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng)核糖體與胞質(zhì)溶膠胞質(zhì)溶膠的