第一章細(xì)胞生物學(xué)課件緒論詳解

第一章細(xì)胞生物學(xué)課件緒論詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)優(yōu)選第一章細(xì)胞生物學(xué)課件緒論目前二頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)一、細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科細(xì)胞生物學(xué)（Cellbiology）是一門從細(xì)胞的顯微結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)的各級(jí)水平研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，從而探索細(xì)胞生長、發(fā)育、分化、繁殖、遺傳、變異、代謝、衰亡、及進(jìn)化等各種生命現(xiàn)象規(guī)律的科學(xué)。（研究任務(wù)）一切生命的關(guān)鍵問題都要到細(xì)胞中去尋找。生物的生殖、發(fā)育、遺傳、神經(jīng)活動(dòng)等重大生命現(xiàn)象的研究都有以細(xì)胞為基礎(chǔ)。細(xì)胞生物學(xué)是生物科學(xué)的基礎(chǔ)課程，細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)并為生命科學(xué)四大基礎(chǔ)學(xué)科。由于分子生物學(xué)概念、方法與技術(shù)的引入，細(xì)胞生物學(xué)在近10年取得了突破性進(jìn)展，產(chǎn)生了許多新的生長點(diǎn)，逐漸形成新的概念和新的領(lǐng)域。細(xì)胞生物學(xué)是應(yīng)用現(xiàn)代物理學(xué)與化學(xué)的技術(shù)成就和分子生物學(xué)的概念與方法，以細(xì)胞作為生命活動(dòng)的基本單位的思想為出發(fā)點(diǎn)，探索生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，其核心問題是將遺傳與發(fā)育在細(xì)胞水平上結(jié)合起來。

到本章小結(jié)目前三頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容（一）細(xì)胞核、染色體以及基因表達(dá)的研究（二）生物膜與細(xì)胞器的研究（三）細(xì)胞骨架體系的研究（四）細(xì)胞增殖及其調(diào)控（五）細(xì)胞分化及其調(diào)控（六）細(xì)胞的衰老與凋亡（七）細(xì)胞的起源與進(jìn)化（八）細(xì)胞工程到本章小結(jié)目前四頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)三、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究的總趨勢與重點(diǎn)領(lǐng)域（一）當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究中的三大基本問題1.細(xì)胞內(nèi)的基因組是如何在時(shí)間與空間上有序表達(dá)的？2.基因表達(dá)的產(chǎn)物是如何裝配成能行使生命活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)體系及各種細(xì)胞器？這種自組裝過程的調(diào)控程序與調(diào)控機(jī)制是什么？3.基因表達(dá)的產(chǎn)物是如何調(diào)節(jié)細(xì)胞最重要的生命活動(dòng)過程的？（二）當(dāng)前細(xì)胞基本生命活動(dòng)研究的若干重大課題1.染色體DNA與蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系:主要是非組蛋白對(duì)基因組的作用2.細(xì)胞增殖、分化、凋亡的相互關(guān)系及其調(diào)控3.細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究4.細(xì)胞結(jié)構(gòu)體系的裝配Box1目前五頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)Box1Whatispopularinresearchtoday?

根據(jù)美國科學(xué)情報(bào)研究所（ISI）1997年SCI(ScienceCitationIndex)收錄及引用論文檢索說明，全世界自然科學(xué)研究論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域是：細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）、細(xì)胞凋亡(cellapoptosis)、和基因組與后基因組學(xué)研究（genomeandpost-genomicanalysis）。美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）在1988年底發(fā)表的一份題為《什么是當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱門話題？》（“Whatispopularinresearchtoday?”）的調(diào)查報(bào)告中指出，目前全球研究最熱門的三種疾?。篶ancer,cardiovasculardiseases,infectiousdiseases:AIDS,hepatisis和5大方向：①細(xì)胞周期調(diào)控(cellcyclecontrol)②細(xì)胞凋亡(cellapoptosis)③細(xì)胞衰老(cellsenescence)④信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)⑤DNA的損傷與修復(fù)(DNAdamageandrepair)到本章小結(jié)目前六頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)第二節(jié)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史細(xì)胞生物學(xué)的歷史可以劃分為三個(gè)主要的階段：第一階段：從16世紀(jì)末—19世紀(jì)30年代，是細(xì)胞發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞知識(shí)的積累階段。第二階段：從19世紀(jì)30年代—20世紀(jì)中期，細(xì)胞學(xué)說形成，主要進(jìn)行細(xì)胞顯微形態(tài)的研究。第三階段：從20世紀(jì)50年代—60年代以來，以細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)、核型、帶型研究為主要內(nèi)容。80年代分子克隆技術(shù)的成熟到當(dāng)前，細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)的結(jié)合愈來愈緊密，基因調(diào)控、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞分化和凋亡、腫瘤生物學(xué)等領(lǐng)域成為當(dāng)前的主流研究內(nèi)容。目前七頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)沒有顯微鏡就不可能有細(xì)胞學(xué)誕生。1590荷蘭眼鏡制造商J.Janssen和Z.Janssen父子制作了第一臺(tái)復(fù)式顯微鏡，盡管其放大倍數(shù)不超過10倍，但具有劃時(shí)代的意義。1665英國人RobertHooke用自己設(shè)計(jì)與制造的顯微鏡觀察了軟木（櫟樹皮)的薄片，第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造，并首次用拉丁文cellar（小室)這個(gè)詞來稱呼他所看到的類似蜂巢的極小的封閉狀小室。后來英文用cell這個(gè)詞，中文譯為細(xì)胞。Hooke有關(guān)細(xì)胞的首次描述，見于他1665年發(fā)表的《顯微圖譜》一書。因此，人們認(rèn)為細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是1665年。

目前八頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)RobertHook和他的顯微鏡一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)目前九頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1674年

荷蘭布商列文虎克（A.vanLeeuwenhoek）自制了高倍顯微鏡（300倍左右），觀察到血細(xì)胞、池塘水滴中的原生動(dòng)物、人類和其他哺乳動(dòng)物的鏡子。1680年他當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，一生中制作了200多臺(tái)顯微鏡和500多個(gè)鏡頭。他是第一個(gè)看到活細(xì)胞的人，觀察過原生動(dòng)物、人類精子、鮭魚的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌等等。目前十頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

vanLeeuwenhoek的顯微鏡（圖片來自）目前十一頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)Hooke之后的160多年里，對(duì)細(xì)胞的研究沒有實(shí)質(zhì)進(jìn)展。直到1830s消色差顯微鏡出現(xiàn)，人們才對(duì)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能有了新的認(rèn)識(shí)。1831年R.Brown在蘭科植物表皮細(xì)胞內(nèi)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核。1836年GG.Valentin在動(dòng)物神經(jīng)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核與核仁。這些工作對(duì)于細(xì)胞學(xué)說的誕生具有重要意義。目前十二頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)二、細(xì)胞學(xué)說（CellTheory)的建立第一階段（細(xì)胞學(xué)說的提出）在十九世紀(jì)以前許多學(xué)者的工作都著眼于細(xì)胞的顯微結(jié)構(gòu)方面，從事形態(tài)上的描述，而對(duì)各種有機(jī)體中出現(xiàn)細(xì)胞的意義一直沒有作出理論的概括，直到19世紀(jì)30年代德國人施萊登MatthiasJacobSchleiden、施旺TheodarSchwann（發(fā)表論文：關(guān)于動(dòng)植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究）提出：一切植物、動(dòng)物都是由細(xì)胞組成的，細(xì)胞是一切動(dòng)植物的基本單位。這一學(xué)說即“細(xì)胞學(xué)說（CellTheory)”，在19世紀(jì)已有不少科學(xué)家的工作對(duì)細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立做出了很大的貢獻(xiàn)。目前十三頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)施萊登與施旺二、細(xì)胞學(xué)說（CellTheory)的建立目前十四頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)二、細(xì)胞學(xué)說（CellTheory)的建立“細(xì)胞學(xué)說”的基本內(nèi)容:

細(xì)胞是有機(jī)體，一切動(dòng)植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來,并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成。每個(gè)細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的單位，既有它“自己的”生命,又對(duì)與其它細(xì)胞共同組成的整體的生命有所助益。新的細(xì)胞可以通過老的細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。目前十五頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)該時(shí)期科學(xué)家所做的工作Jean-BaptistedeLamark（1744～1829)，獲得性遺傳理論的創(chuàng)始人，法國退伍陸軍中尉，50歲成為巴黎動(dòng)物學(xué)教授，1909年他認(rèn)為只有具有細(xì)胞的機(jī)體，才有生命。MatthiasJacobSchleiden施來登（1804～1881)，德國植物學(xué)教授，1838年發(fā)表“植物發(fā)生論”(Beitr?gezurPhytogenesis)，認(rèn)為無論怎樣復(fù)雜的植物都有形形色色的細(xì)胞構(gòu)成。他認(rèn)識(shí)到了Brown發(fā)現(xiàn)細(xì)胞核的重要意義，他試圖重建細(xì)胞發(fā)育的過程，為此他選擇了胚胎細(xì)胞作為他研究的起點(diǎn)，他還在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了核仁。TheodorSchwann施旺（1810～1882)，德國解剖學(xué)教授，他把Schleiden在植物中的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到動(dòng)物中去，并于1838年提出了“細(xì)胞學(xué)說”（CellTheory)這個(gè)術(shù)語；1839年發(fā)表了“關(guān)于動(dòng)植物結(jié)構(gòu)和生長一致性的顯微研究”。因此細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立被認(rèn)為歸功于Schleiden和Sehwann兩個(gè)人，而且年份也被定到1839年。目前十六頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)二、細(xì)胞學(xué)說（CellTheory)的建立

“細(xì)胞學(xué)說”提出的意義明確了細(xì)胞的概念

對(duì)生物學(xué)的發(fā)展起了巨大的促進(jìn)和指導(dǎo)作用是進(jìn)化論和遺傳學(xué)的基石目前十七頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)二、細(xì)胞學(xué)說（CellTheory)的建立第二階段：細(xì)胞學(xué)說的完善

新的細(xì)胞可以通過老的細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。1858年魏爾肖（TheodorVirchow）指出細(xì)胞只能來自細(xì)胞，進(jìn)一步指明細(xì)胞作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生命活動(dòng)基本單位的性質(zhì)。這一觀點(diǎn)被認(rèn)為是對(duì)細(xì)胞學(xué)說的一個(gè)重要補(bǔ)充。目前十八頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期主要是19世紀(jì)的最后50年，各主要細(xì)胞器和細(xì)胞分裂活動(dòng)的發(fā)現(xiàn)。1.原生質(zhì)理論的提出2.細(xì)胞分裂的研究3.重要細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)目前十九頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期原生質(zhì)理論的提出1840年捷克人普金耶（J.E.Pukinje）和馮?莫爾(VonMohl)首次將細(xì)胞的內(nèi)含物稱為“原生質(zhì)”(protoplasm）“Protoplast”為神學(xué)用語，指人類始祖亞當(dāng)。

1880年提出“原生質(zhì)體”（protoplast）的概念，意為細(xì)胞膜包圍的一團(tuán)原生質(zhì)；這一概念比cell(細(xì)胞,小室)更確切，但由于細(xì)胞一詞已經(jīng)通行，就沿用了下來。目前二十頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期細(xì)胞分裂的發(fā)現(xiàn)1841波蘭人R.Remak發(fā)現(xiàn)雞胚血細(xì)胞的直接分裂（無絲分裂）1879德國人W.Flemming觀察了蠑螈細(xì)胞的有絲分裂，于1882年提出了mitosis這一術(shù)語。后來德國人E.Strasburger(1876～80)在植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)有絲分裂，認(rèn)為有絲分裂的實(shí)質(zhì)是核內(nèi)絲狀物（染色體)的形成及其向兩個(gè)子細(xì)胞的平均分配，動(dòng)植物的受精實(shí)質(zhì)上是父本和母本配子核的融合，并于1984提出了Prophase和Metaphase的概念。1883比利時(shí)人E.vanBeneden證明馬蛔蟲Ascarismegalocephala配子的染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半，并且在受精過程中卵子和精子貢獻(xiàn)給合子的染色體數(shù)目相等。目前二十一頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)三、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時(shí)期重要細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)1883比利時(shí)人E.vanBeneden和德國人T.Boveri發(fā)現(xiàn)中心體。1894德國人RichardAltmann描述了線粒體的染色方法，他推測線粒體就像細(xì)胞的內(nèi)共生物，并認(rèn)為線粒體與能量代謝有關(guān)。他還于1889年提出了核酸的概念。1898意大利人C.Golgi用銀染法觀察高爾基體。目前二十二頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)四、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞學(xué)的分支及其發(fā)展1876德國人O.Hertwig發(fā)現(xiàn)海膽受精后兩細(xì)胞合并的現(xiàn)象現(xiàn)象，其論文題目為“observethefertilizationofaseaurchinegg”。1892年在《細(xì)胞和組織》一書中，他提出生物學(xué)的基礎(chǔ)在于研究細(xì)胞的特性、結(jié)構(gòu)與機(jī)能。同時(shí)，他采用實(shí)驗(yàn)方法研究了海膽和蛔蟲卵發(fā)育中的核質(zhì)關(guān)系，創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)。目前二十三頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)四、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞學(xué)的分支及其發(fā)展

此后人們廣泛應(yīng)用實(shí)驗(yàn)手段與分析方法研究細(xì)胞的基本問題，為細(xì)胞學(xué)的研究開辟了一些新的方向和領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)研究與其它生物科學(xué)結(jié)合形成一些重要的分支學(xué)科。細(xì)胞遺傳學(xué)（Cytogenetics）細(xì)胞生理學(xué)（Cytophysiology）細(xì)胞化學(xué)（Cytochemistry）目前二十四頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)（一）細(xì)胞遺傳學(xué)的發(fā)展1876年O.Hertwig發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物的受精現(xiàn)象。1883比利時(shí)人E.vanBeneden證明蛔蟲Ascarismegalocephala配子的染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半，并且在受精過程中卵子和精子貢獻(xiàn)給合子的染色體數(shù)目相等。1888年Strasburger、1893年Overton等在植物體也發(fā)現(xiàn)受精現(xiàn)象。1900孟德爾在34年前發(fā)表的遺傳法則被重新發(fā)現(xiàn)。1905年Wilson發(fā)現(xiàn)性別與染色體的關(guān)系，魏斯曼（Weissman）推測遺傳單位有序地排列在染色體上。目前二十五頁\總數(shù)二十九頁\編于十四點(diǎn)1905美國人ClarenceMcClungshowsthatfemalemammalshave2XchromosomesandthatmaleshaveanXandaY1908美國人摩爾根（T.H.Morgan）以果蠅（Drosophilamelanogaster）為材料開始著名的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)，1910年提出遺傳的染色體理論，1919年發(fā)表“遺傳的本質(zhì)”（PhysicalBasisofHeredity）。1926年發(fā)表“基因?qū)W說”（TheTheoryoftheGene）。

細(xì)胞遺傳學(xué)主要從細(xì)胞學(xué)角度，特別是從染色體的結(jié)構(gòu)和功能，以及染色體和其他細(xì)胞器的關(guān)系來研究遺傳現(xiàn)象，闡明遺傳和變異的機(jī)制。主題是染色體結(jié)構(gòu)與基因的關(guān)系。目前二十六頁\總數(shù)二十九頁\編于