細胞生物學緒論

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10分

期中考試10分為什么要學習細胞生物學？第一章緒論細胞生物學發(fā)展簡史細胞生物學的主要研究內(nèi)容一、細胞生物學的學科概況

第一節(jié)細胞生物學的研究的內(nèi)容和現(xiàn)狀

細胞生物學的定義學科特點

1.研究領域2.學術領域3.應用領域?qū)W科地位

（一）學科地位Nobel醫(yī)學和生理學獎（P&M）、化學獎多與細胞生物學相關（1958-2010年參考382頁附錄）。2014P&M

發(fā)現(xiàn)構成大腦定位系統(tǒng)的細胞，三人將分享800萬瑞典克朗獎金，約合人民幣678萬元。Chemistry研制出超分辨率熒光顯微

2013P&M發(fā)現(xiàn)了細胞囊泡交通的運行與調(diào)節(jié)機制。2012P&M生物體成熟的特化細胞可以借助“再編程”回到初始狀態(tài)，繼而改性并發(fā)育成為任何一種細胞。2011P&M免疫系統(tǒng)激活的關鍵原理。

1.研究領域

諾貝爾獎章用約200克黃金制成，還刻有獲獎者姓名、獎項、獲獎年月，以及贊詞“多么仁慈而偉大的人物，人們仰賴他的貢獻和發(fā)現(xiàn)，使得人們智慧生活更見充實”。克里克獲得的諾貝爾獎章在美國紐約以227萬美元（約合1406萬元人民幣）的價格拍賣。2014年12月10日，俄羅斯首富阿利舍爾·奧斯曼諾夫日前宣布,他把在拍賣會上花費470多萬美元拍得的諾貝爾獎獎章,歸還賣家、諾獎得主美國科學家詹姆斯·沃森（和弗朗西斯·克里克因一起發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結構）。2008年：M&P宮頸癌致病病毒人乳頭狀瘤病毒、艾滋病病毒。Chemistry是日本科學家下村修、美國科學家馬丁·沙爾菲和美籍華裔科學家錢永健。發(fā)現(xiàn)了源自深海水母的蛋白質(zhì)——綠色熒光蛋白，并研究、拓展了其應用。作業(yè)：諾貝爾獎背后的故事日本科學家下村修發(fā)現(xiàn)野生型綠熒光水母——通過體內(nèi)綠色熒光蛋白發(fā)光。線形蟲體內(nèi)植入綠色熒光蛋白質(zhì)馬丁·沙爾菲成功地通過基因重組的方法使得其他生物也能產(chǎn)生綠色熒光蛋白，建立了利用綠色熒光蛋白研究基因表達方法。美籍華人錢永健系統(tǒng)地研究了綠色熒光蛋白的工作原理，大大增強了它的發(fā)光效率，還發(fā)展出了紅色、藍色、黃色熒光蛋白。有了這些熒光蛋白，科學家們就好像在細胞內(nèi)裝上了“攝像頭”，得以實時監(jiān)測各種病毒“為非作歹”的過程。圖片是哈佛大學于2008年10月8日拍攝的。圖中是實驗室中某老鼠的腦細胞和發(fā)光的多顏色的蛋白質(zhì)。美國科學情報研究所（InstituteforScienceInformation，ISI），統(tǒng)計目前每年SCI（ScienceCitationIndex，SCI）收錄的約100萬篇研究論文中近一半與生命科學有關。1997年SCI收錄及引用論文檢索，全世界自然科學研究中論文發(fā)表最集中的三個領域分別是：細胞信號轉(zhuǎn)導（signaltransduction）；細胞凋亡（cellapoptosis）；基因組與后基因組學研究（genomeandpost-genomicanalysis）。日造假“學術女神”導師自殺

2014年1月，日本美女科學家小保方晴子在《自然》雜志發(fā)表兩篇諾獎級論文，聲稱發(fā)現(xiàn)了成年動物體細胞克隆的全新方法。笹井芳樹就是小保方晴子的上司和論文的共同作者。隨著此后論文被認定造假，遭《自然》雜志撤稿。2.學術領域----現(xiàn)代生命科學的重要基礎學科

美國第一位細胞生物學家Wilson提出著名論斷：“一切生物學問題的答案最終要到細胞中去尋找”。要最終闡明生命現(xiàn)象，必須在細胞水平上。

匯集了生命科學中各個分支學科的精髓，從細胞這個單位里揭示出多種生命現(xiàn)象的奧秘，發(fā)展成為生命科學的“中心學科”。？？？？分子生物學遺傳學生物化學植物生理學發(fā)育生物學免疫學它同生物化學、遺傳學形成生命科學的鼎立三足，既是當代生命科學發(fā)展的前沿，又是生命科學賴以發(fā)展的基礎。

我國基礎科學發(fā)展規(guī)劃中生命科學的四大基礎學科：

細胞生物學分子生物學神經(jīng)生物學生態(tài)學

3.應用領域（實踐意義）（1）醫(yī)藥方面：

全球研究最熱門三種疾病是： 癌癥（cancer） 心血管?。╟ardiovasculardiseases） 愛滋病和肝炎等傳染病（AIDS，hepatitis）①對細胞的認識促進了某些疾病病理的認識。對癌基因、抑癌基因的發(fā)現(xiàn)加深了對癌癥的認識;

對溶酶體的研究，了解到細胞的變性、壞死，特別是風濕性關節(jié)炎、痛風、矽肺（硅肺）等疾病的發(fā)病原因。②應用細胞生物學技術對疾病的診斷、治療和醫(yī)用藥物的生產(chǎn)也有重要的意義。如染色技術用于遺傳病及癌癥的診斷；

好萊塢知名女星安吉麗娜·朱莉2013.5.14日在《紐約時報》上發(fā)表了“我的醫(yī)療選擇”一文，她表示自己已經(jīng)接受預防性的雙側乳腺切除手術，據(jù)朱莉介紹，自己的母親曾經(jīng)與癌癥作斗爭了近十年，于56歲時去世。由于媽媽給她遺傳了BRCA1基因，因此患乳腺癌和卵巢癌的幾率要比較高，分別是87%和50%。術后患上乳腺癌的機率從87%下降到5%。測試BRCA1和BRCA2的費用——在美國的的費用要3000多美元（約1.8萬元）BRCA1乳腺癌1號基因

人類乳頭瘤狀病毒(HPV)疫苗預防子宮頸癌的成功率高達七成。預防性宮頸癌疫苗一共三針，全部打完約在3000元。只是防止HPV病毒中的2種高發(fā)病毒，這兩種病毒最容易引起宮頸癌，但不是你打了疫苗就一定可以防止宮頸癌，因為可以引起宮頸癌的HPV病毒有100多種。（2）農(nóng)業(yè)方面：①農(nóng)作物農(nóng)作物抗逆性和適應性的認識；農(nóng)作物育種；轉(zhuǎn)基因植物的大面積推廣；②畜牧、水產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物的培育；克隆技術的應用可以用于繁殖優(yōu)良品種家畜。含有熒光水母基因的小豬

第一種上市的轉(zhuǎn)基因動物熒光斑馬魚（二）細胞生物學的定義細胞生物學（CellBiology）運用近代物理學和化學的技術成就以及分子生物學的概念與方法，從顯微水平、亞顯微水平和分子水平三個層次上，研究細胞的結構、功能及各種生命活動規(guī)律。

1.三個層次

顯微水平（MicroscopicStructure）：即整體水平。指肉眼看不到而在普通光學顯微鏡下的可見范圍。如：染色體、線粒體、細胞核、核仁等。

亞顯微水平(SubmicroscopicStructure)：亦稱超微結構(Ultrastructure)，指普通光鏡看不到而在電鏡或其它工具看到的分子以上的結構。如：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、核膜、微管、微絲等。分子水平：細胞結構的分子組成，及其在生命活動中的作用。

（三）學科特點1.研究內(nèi)容深刻（涉及生命機理的一切水平都要探討）和研究范圍廣泛（一切生命現(xiàn)象都要涉及到）。2.新興學科，內(nèi)容更新迅速，不具備完整的學科體系，沒有明確范圍。提高英文水平，緊跟世界學科發(fā)展。3.細胞生物學與生物學許多分支學科相互滲透與交融是總的發(fā)展趨勢。二、細胞生物學的主要研究內(nèi)容

細胞生物學研究歷史（第一章）細胞概要（第二章）研究方法（第三章）細胞結構和功能細胞質(zhì)膜（第四章）、細胞質(zhì)膜功能（第五章）細胞器線粒體和葉綠體（第六章）細胞質(zhì)基質(zhì)（第七章）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體過氧化物酶體核糖體（第十二章）（第七章）細胞骨架（第十章）細胞核與染色體（第十一章）蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸（第八章）細胞信號轉(zhuǎn)導（第九章）細胞的增殖調(diào)控（第十四章）細胞的分化（第十五章）細胞死亡、衰老（第十六章）細胞的聯(lián)系（第十七章）生命活動

第二節(jié)細胞學與細胞生物學發(fā)展簡史

近350年的發(fā)展歷史大致可以劃分為四個主要的階段：1）1665-1830s，細胞發(fā)現(xiàn)和細胞知識的積累階段。

2）1830s-1930s，細胞學說建立，Cytology學科基本體系開始形成。3）1930s-1970s，電鏡技術應用，Cytology發(fā)展為Cellbiology。4）1970s以來，分子細胞生物學時代。

一、細胞的發(fā)現(xiàn)

1.羅伯特·胡克（Hooke英）第一架有科學研究價值的復合式顯微鏡（放大40—140倍）。1665年，發(fā)表《顯微圖譜》，觀察了軟木，并首次使用“cell”一詞。

第一個觀察到活細胞有機體的是誰？軟木塞細胞

2.列文虎克（荷蘭）單透鏡制造出了“單式顯微鏡”（放大300倍左右）。

1677年，列文虎克（Leeuwenhoek）首次用自制顯微鏡看到了活細胞，觀察過原生動物、人類精子、鮭魚的紅細胞、牙垢中的細菌等等，被認為是微生物學的開山祖。

現(xiàn)代完整的細胞學說的內(nèi)容包括3點：1.細胞是生物體的基本結構單位2.細胞是生物體最基本的代謝功能單位3.細胞只能通過細胞分裂而來。二、細胞學說的建立及其意義細胞的統(tǒng)一性與多樣性各種動物細胞各種植物細胞

19世紀未是細胞研究的繁盛時期，相繼發(fā)現(xiàn)了許多重要的細胞結構和細胞活動現(xiàn)象。被認為是細胞學經(jīng)典時期。主要工作有：1.原生質(zhì)理論的提出2.關于細胞分裂的研究3.重要細胞器的發(fā)現(xiàn)細胞學的經(jīng)典時期1892首先由德國胚胎學家Hertiwig發(fā)表專著《Thecell&theTissue》，被認為是細胞學作為一門獨立學科的開始。隨后，德國另一胚胎學家魏爾遜(Wilson1896)發(fā)表《TheCellinDevelopment&Heredity

》被認為是第一部系統(tǒng)的細胞學。1925年該書第三版問世，書中Wilson繪制了一幅細胞模式圖，反映了光鏡時代對細胞結構的認識水平，作為細胞學史上第二個具有代表意義的模型，一直沿用到本世紀50年代。1933年，電子顯微鏡誕生，分辨率繼續(xù)深入至0.2納米。40年代后期，在電鏡下相繼發(fā)現(xiàn)了某些細胞器的超微結構。1961年，J.Brachet集40、50年之大成繪制了細胞的超微結構，反映了電鏡時代對細胞的認識水平，成為細胞學史上第三個有代表意義的細胞模式圖。三、細胞生物學的興起60年代，電鏡標本固定技術改進，人們發(fā)現(xiàn)基質(zhì)中有微管、微絲的存在；70年代，由于使用了高壓電鏡，人們看到了細胞的立體結構，又發(fā)現(xiàn)基質(zhì)中除了有微管、微絲外，還有網(wǎng)架狀的微梁網(wǎng)架，或稱微梁系統(tǒng)。至此，人們發(fā)現(xiàn)細胞質(zhì)基質(zhì)中具有一定秩序的立體空間結構──“細胞骨架”（cytoskeleton）。1976年，波特總結這些資料繪制了一幅細胞骨架模式圖，這個圖可以算是第四代細胞模型，雖然還不很完善。高壓電子顯微鏡、掃描隧道電子顯微鏡誕生今后的主要發(fā)展方向——分子細胞生物學

四.分子細胞生物學

第二節(jié)細胞學與細胞生物學發(fā)展簡史

近350年的發(fā)展歷史大致可以劃分為四個主要的階段：1）1665-1830s，細胞發(fā)現(xiàn)和細胞知識的積累階段。

2）1830s-1930s，細胞學說建立，Cytology學科基本體系開始形成。3）1930s-1970s，電鏡技術應用，Cytology發(fā)展為Cellbiology。4）1970s以來，分子細胞生物學時代。

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：胡適、朱徵、吳鶴齡、丁明孝、尚克剛、翟中和北京師范大學：汪堃仁、王永潮、薛紹白、柳惠圖；蘭州大學：鄭國錩、賈敬芬、鄭榮梁中山大學：王金發(fā)中國科學院上海細胞生物學研究所中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所中國軍事醫(yī)學科學院2014USNews美國細胞生物學研究生排名

001哈佛大學研究生院GraduateSchool,HarvardUniversity002斯坦福大學研究生院GraduateSchool,StanfordUniversity003耶魯大學研究生院GraduateSchool,YaleUniversity004約翰·霍普金斯大學醫(yī)學院SchoolofMedicine,JohnsHopkinsUniversity004加州大學舊金山分校研究生院GraduateSchool,UniversityofCalifornia--SanFrancisco004加州大學伯克利分校研究生部GraduateDivision,UniversityofCalifornia--Berkeley2014USNews美國細胞生物學研究生排名

Division,UniversityofCalifornia--Berkeley007麻省理