緒論細(xì)胞生物學(xué)翟中和第四版

細(xì)胞生物學(xué)

Cell

Biology授課教師：鄧力喜

TelQ：2321261524生物與農(nóng)業(yè)科技學(xué)院教學(xué)安排與考核方式講課：48學(xué)時(shí)（單雙周）考核方式：

平時(shí)成績30%（考勤、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)）理論課考試成績70%（閉卷）教材翟中和王喜忠丁明孝主編細(xì)胞生物學(xué)（第4版）目錄第一章緒論第十章細(xì)胞骨架第二章細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性第十一章細(xì)胞核與染色質(zhì)第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法第十二章核糖體第四章細(xì)胞質(zhì)膜第十三章細(xì)胞周期與細(xì)胞分裂第五章物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)谑恼录?xì)胞增殖調(diào)控與癌細(xì)胞第六章線粒體和葉綠體第十五章細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育第七章細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)第十六章細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第八章蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸?shù)谑哒录?xì)胞的社會(huì)聯(lián)系第九章細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基本知識(shí)介紹（1-3章）細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)與功能（4-12章）細(xì)胞重大生命活動(dòng)（13-16章）細(xì)胞的社會(huì)聯(lián)系（17章）翟中和王喜忠丁明孝主編細(xì)胞生物學(xué)（第4版）Copyright

?高等教育出版社2011第1章

緒論本章主要內(nèi)容第一節(jié)細(xì)胞生物學(xué)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀第二節(jié)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史第一節(jié)

細(xì)胞生物學(xué)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀

細(xì)胞生物學(xué)(cell

biology)是研究和揭示細(xì)胞基本生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，它從顯微、亞顯微及分子水

平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，細(xì)胞增殖、分化、代謝、運(yùn)動(dòng)、衰老、死亡，以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，細(xì)胞基因

表達(dá)與調(diào)控，細(xì)胞起源與進(jìn)化等重大生命過程。它是現(xiàn)代生命科學(xué)中的重要基礎(chǔ)前沿學(xué)科之一。"The

key

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finally

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1925.

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E.B.

Wilson

(1925)

The

Cell

in

Development

and

Heredity

3rd

edition

Macmillan

Inc.Edmund

Beecher

Wilson(19

October

1856

–

3

March

1939)

wasapioneering

American

zoologist

and

geneticist.

He

wrote

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in

the

history

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The

Cell

in

Development

and

Inheritance.一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

1925.

Wilson：“一切生命的關(guān)鍵問題都要到細(xì)胞中去尋找答案”Edmund

B.

Wilson,

1856-1939The

key

to

every

biological

problem

must

finally

be

sought

in

the

cell.美國科學(xué)情報(bào)研究所（ISI）1997年SCI收錄及引用論文檢索，全世界自然科學(xué)研究中論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域分別是：細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal

transduction）；細(xì)胞凋亡（cell

apoptosis）；基因組與后基因組學(xué)研究（genome

and

post-genomic

analysis）。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）在1998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？》（“What

is

popular

in

research

today？”）的調(diào)查報(bào)告中指出，目前全球研究最熱門的是三種疾病：癌癥（cancer）心血管?。╟ardiovasculardiseases）愛滋病和肝炎等傳染?。╥nfectious

diseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向：細(xì)胞周期調(diào)控（cell

cycle

control）；細(xì)胞凋亡（

cell

apoptosis）；細(xì)胞衰老（cellular

senescence）；信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)（signal

transduction）；DNA的損傷與修復(fù)（DNA

damage

and

repair）一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科在突觸中神經(jīng)細(xì)胞通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行交流，一個(gè)細(xì)胞釋放一種遞質(zhì)到達(dá)另外一個(gè)細(xì)胞。卡爾森教授證實(shí)多巴胺就是這樣一種遞質(zhì)。以前普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為多巴胺是其他遞質(zhì)的前體，沒有什么重要的功能?？柹淌趨s證明多巴胺存在于腦的特定部位中，并且斷定多巴胺本身就是一種遞質(zhì)。卡爾森教授用天然物質(zhì)利血平來清除神經(jīng)中的多巴胺，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物失去了運(yùn)動(dòng)能力。他認(rèn)識(shí)到用多巴胺的前體左旋多巴肯定能夠恢復(fù)多巴胺的水平。最后他做了一個(gè)生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，給予左旋多巴后動(dòng)物恢復(fù)了運(yùn)動(dòng)能力。利血平清除了多巴胺，導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生帕金森氏病癥狀：僵硬，運(yùn)動(dòng)不能，對(duì)環(huán)境刺激無法做出反應(yīng)。一旦給予動(dòng)物左旋多巴，腦中就又生產(chǎn)出了多巴胺。這樣就產(chǎn)生了用左旋多巴治療帕金森氏癥病人的想法。這使世界上無數(shù)的病人能夠正常地生活。格林加德教授發(fā)現(xiàn)了多巴胺和其他相似遞質(zhì)刺激神經(jīng)細(xì)胞時(shí)的過程。細(xì)胞表面的受體激活細(xì)胞膜上的酶，啟動(dòng)生產(chǎn)第二信

使。第二信使穿入細(xì)胞激活蛋白激酶，啟動(dòng)磷酸基團(tuán)結(jié)合到蛋白質(zhì)上，從而改變這些蛋白質(zhì)的功能。坎德爾借助于格林加德闡明的蛋白激酶，發(fā)現(xiàn)卡爾森研究的這種遞質(zhì)與很多神經(jīng)系統(tǒng)的高級(jí)功能有關(guān)，比如形成記憶的能力?？梢韵胂?，要研究在人腦1000億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞中如何形成記憶是多么困難或者不可能，于是坎德爾采用了自然科學(xué)研究中經(jīng)典的方法：他選擇研究一個(gè)簡單的模型系統(tǒng)——海參只有20000個(gè)神經(jīng)細(xì)胞。他這么做是因?yàn)樗_信即使是低等動(dòng)物也必須學(xué)習(xí)以求生存。

2000年，瑞典科學(xué)家阿爾維德·卡爾松(ArvidCarlsson)、美國科學(xué)家保羅·格林加德(PaulGreengard)、奧地利科學(xué)家埃里克·坎德爾(Eric

RKandel)因在人類腦神經(jīng)細(xì)胞間信號(hào)的相互傳遞方面獲得的重要發(fā)現(xiàn)，而共同獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)及生

理學(xué)獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科諾貝爾獎(jiǎng)（2000-2013）所有生物體都由通過分裂而增殖的細(xì)胞構(gòu)成。一個(gè)成年人大約擁有100萬億個(gè)細(xì)胞，而這些細(xì)胞都源于一個(gè)受精卵細(xì)胞。同時(shí)，成年人機(jī)體中大量的細(xì)胞還通過不斷的分裂產(chǎn)生新細(xì)胞，以取代那些死亡細(xì)胞。細(xì)胞必須長大到一定的程度，復(fù)制染色體，并把染色體準(zhǔn)確地分給兩個(gè)子細(xì)胞，然后細(xì)胞才能分裂。這些不同的進(jìn)程成為細(xì)胞周期。榮獲2001年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的科學(xué)家做出了有關(guān)細(xì)胞周期的重要發(fā)現(xiàn)。他們識(shí)別出了所有真核生物中調(diào)節(jié)細(xì)胞周期的關(guān)鍵分子，真核生物包括酵母菌、植物、動(dòng)物和人。這些基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞生長的所有方面都具有巨大的影響。細(xì)胞周期控制的缺陷會(huì)導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞中的某種染色體改變。這些發(fā)現(xiàn)能讓我們在今后很長的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造治療癌癥的新方法。哈特韋爾因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了控制細(xì)胞周期的一類特異基因而受獎(jiǎng)。其中一個(gè)叫“啟動(dòng)器”的基因?qū)刂泼總€(gè)細(xì)胞周期的初始階段具有主要作用。哈特韋爾還引入了一個(gè)概念“檢驗(yàn)點(diǎn)”，對(duì)于理解細(xì)胞周期很有幫助。納斯用遺傳學(xué)和分子學(xué)方法，識(shí)別克隆并描繪了細(xì)胞周期的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)物質(zhì)CDK。他發(fā)現(xiàn)CDK的功能在進(jìn)化中被很好的保存了下來。CDK是通過對(duì)其他蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾來驅(qū)動(dòng)細(xì)胞周期的。亨特的貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞周期蛋白（cyclin）——調(diào)節(jié)CDK功能的蛋白質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期蛋白在每次細(xì)胞分裂中都周期性地降解，該機(jī)制被證明對(duì)控制細(xì)胞周期全程的重要性。

2001年，美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt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)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科132002年，英國人布雷諾爾、美國人霍維茨和英國人蘇爾斯頓，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)。SydneyBrenner一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科2003年，美國科學(xué)家彼得·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一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2004年，美國人Richard

Axel和Linda

B.Buck獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)氣味受體和嗅覺系統(tǒng)的組成。Richard

AxelLinda

B.

Buck一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

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)幽門螺桿菌及其在胃炎和胃潰瘍方面的作用。Barry

J.

MarshallJ.

Robin

Warren一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2006年美國人Andrew

Z.

Fire和Craig

C.

Mello因?qū)NA干擾的研究而獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。Andrew

Z.

FireCraig

C.

Mello一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2007年美國的馬里奧·卡佩奇、奧利弗·史密斯和英國的馬丁·伊文思因?qū)虼虬屑夹g(shù)的研究而獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2008年兩位法國科學(xué)家西諾西和蒙塔尼因發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒（HIV）,德國科學(xué)家哈拉爾德·楚爾·豪森因發(fā)現(xiàn)人類乳突淋瘤病毒（HPV）導(dǎo)致子宮頸癌而獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2008年日本科學(xué)家下村修、美國科學(xué)家馬丁·沙爾菲和美籍華裔科學(xué)家錢永健因發(fā)現(xiàn)和修飾綠色熒

光蛋白（GFP)獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2009年萬卡特拉曼-萊馬克里斯南、托馬斯-施泰茨和阿達(dá)-尤納斯因?qū)Α昂颂求w結(jié)構(gòu)和功能的研究”做出突出貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)家伊麗莎白·布萊克本、卡蘿爾·格雷德和杰克·紹斯塔以表彰他們“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體

的”。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科將２０１０年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予英國生理學(xué)家羅伯特·愛德華茲，以表彰他在體外受精技術(shù)領(lǐng)域做出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予英國生理學(xué)家羅伯特·愛德華茲，以表彰他在體外受精技術(shù)領(lǐng)域做出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科２０１１年，美國科學(xué)家布魯斯·巴特勒、盧森堡科學(xué)家朱爾斯·霍夫曼和加拿大科學(xué)家拉爾夫·斯坦曼。他們發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)激活的關(guān)鍵原理，這使人們對(duì)人體免疫系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)有了革命性的改變。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中說，人類及其他動(dòng)物依靠免疫系統(tǒng)抵抗細(xì)菌等微生物的侵害，博伊特勒和霍夫曼發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵受體蛋白質(zhì)，它們能夠識(shí)別微生物對(duì)動(dòng)物機(jī)體的攻擊并激活免疫系統(tǒng)，這是免疫反應(yīng)的第一步。斯坦曼則發(fā)現(xiàn)了能夠激活并調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫的樹突細(xì)胞，這種細(xì)胞促使免疫反應(yīng)進(jìn)入下一階段并將微生物清除出機(jī)體。聲明說，這３位獲獎(jiǎng)?wù)叩难芯砍晒沂久庖叻磻?yīng)的激活機(jī)制，使人們對(duì)免疫系統(tǒng)的理解發(fā)生“革命性變化”，進(jìn)而為免疫系統(tǒng)疾病研究提供了新的認(rèn)識(shí)，并為傳染病、癌癥等疾病的防治開辟了新的道路。2011美國的布魯斯·巴特勒、盧森堡科學(xué)家朱爾斯·霍夫曼和加拿大科學(xué)家拉爾夫·斯坦曼因發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)激活的關(guān)鍵原理而獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)

獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)于2012年10月8日產(chǎn)生，英國發(fā)育生物學(xué)家約翰-戈登因和日本京都大學(xué)物質(zhì)-細(xì)胞統(tǒng)合系統(tǒng)據(jù)點(diǎn)iPS細(xì)胞研究中心主任長山中伸彌獲獎(jiǎng)。都大學(xué)物質(zhì)-細(xì)胞統(tǒng)合系統(tǒng)據(jù)點(diǎn)iPS細(xì)胞研究中心主任長山中伸彌、英國發(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)而獲獎(jiǎng)。所謂細(xì)胞核重編程即將成年體細(xì)胞重新誘導(dǎo)回早期干細(xì)胞狀態(tài)，以用于形成各種類型的細(xì)胞，應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)。瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院2012年10月8日宣布，將2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予英國科學(xué)家約翰·格登和日本醫(yī)學(xué)教授山中伸彌，以表彰他們在“體細(xì)胞重編程技術(shù)”領(lǐng)域做出的革命性貢獻(xiàn)。一直以來，人體干細(xì)胞都被認(rèn)為是單向地從不成熟細(xì)胞發(fā)展為專門的成熟細(xì)胞，生長過程不可逆轉(zhuǎn)。然而，格登和山中伸彌教授發(fā)現(xiàn)，成熟的、專門的細(xì)胞可以重新編程，成為未成熟的細(xì)胞，并進(jìn)而發(fā)育成人體的所有組織?？_林斯卡醫(yī)學(xué)院的新聞公報(bào)稱，兩位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)徹底改變了人們對(duì)細(xì)胞和器官生長的理解。教科書因之改寫，新的研究領(lǐng)域被建立起來。通過對(duì)人體細(xì)胞的重新編程，科學(xué)家們創(chuàng)造了診斷和治療疾病的新方法。出生于1933年的約翰·格登任職于英國劍橋格登研究所。他于1962年通過實(shí)驗(yàn)把蝌蚪的分化細(xì)胞的細(xì)胞核移植進(jìn)入卵母細(xì)胞質(zhì)中，并培育出成體青蛙。這一實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)分化了的細(xì)胞基因組是可以逆轉(zhuǎn)變化的，具有劃時(shí)代的意義。山中伸彌1962年出生于日本，目前就職于京都大學(xué)。2006年山中伸彌等科學(xué)家把4個(gè)關(guān)鍵基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)入小鼠的成纖維細(xì)胞，使其變成多功能干細(xì)胞。這意味著未成熟的細(xì)胞能夠發(fā)展成所有類型的細(xì)胞。

2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予英國科學(xué)家約翰·格登和日本醫(yī)學(xué)教授山中伸彌，以表彰他們在“體細(xì)胞重編程技術(shù)”領(lǐng)域做出的革命性

貢獻(xiàn)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科

2012年兩位美國科學(xué)家羅伯特·萊夫科維茨和布萊恩·克比爾卡因“G蛋白偶聯(lián)受體研究”而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科這三位科學(xué)家的研究成果解答了細(xì)胞如何組織其內(nèi)部最重要的運(yùn)輸系統(tǒng)之一——囊泡傳輸系統(tǒng)的奧秘。謝克曼發(fā)現(xiàn)了能控制細(xì)胞傳輸系統(tǒng)不同方面的三類基因，從基因?qū)用嫔蠟榱私饧?xì)胞中囊泡運(yùn)輸?shù)膰?yán)格管理機(jī)制提供了新線索；羅思曼20世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，可令囊泡基座與其目標(biāo)細(xì)胞膜融合；基于前兩位美國科學(xué)家的研究，祖德霍夫發(fā)現(xiàn)并解釋了囊泡如何在指令下精確地釋放出內(nèi)部物質(zhì)。細(xì)胞生命活動(dòng)依賴于細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸系統(tǒng)。所謂囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制，是指某些分子與物質(zhì)不能直接穿過細(xì)胞膜，而是依賴圍繞在細(xì)胞膜周圍的囊泡進(jìn)行傳遞運(yùn)輸。囊泡通過與目標(biāo)細(xì)胞膜融合，在神經(jīng)細(xì)胞指令下可精確控制荷爾蒙、生物酶、神經(jīng)遞質(zhì)等分子傳遞的恰當(dāng)時(shí)間與位置。例如，對(duì)控制血糖具有重要作用的胰島素，正是借由囊泡進(jìn)行精確傳遞并最終釋放在血液

中。若囊泡運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)生病變，細(xì)胞運(yùn)輸機(jī)制隨即不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可能導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)病變、糖尿病以及免疫紊亂等嚴(yán)重后果。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)選委員會(huì)在聲明中說，“沒有囊泡運(yùn)輸?shù)木_組織，細(xì)胞將陷入混亂狀態(tài)”。研究成果揭示了細(xì)胞如何在準(zhǔn)確的時(shí)間將其內(nèi)部物質(zhì)傳輸至準(zhǔn)確的位置，揭示出細(xì)胞生理學(xué)的一個(gè)基本過程。2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予美國科學(xué)

家詹姆斯-E.羅斯曼和蘭迪-W.謝克曼、德國科學(xué)家托馬斯-C.蘇德霍夫，以表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)部囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制。一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科細(xì)胞生物學(xué)遺傳學(xué)生物化學(xué)發(fā)育學(xué)生理學(xué)分子生物學(xué)免疫學(xué)當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究的3個(gè)根本性問題基因組如何在時(shí)間和空間上有序表達(dá)基因表達(dá)的產(chǎn)物如何逐級(jí)組裝成細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系及各種細(xì)胞器基因及其表達(dá)的產(chǎn)物如何調(diào)節(jié)細(xì)胞的重大生命活動(dòng)一、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容生物膜和細(xì)胞器細(xì)胞骨架體系細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)圖片來源：/cells/nucleus/chromatin.html二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細(xì)胞核、染色體和基因表達(dá)細(xì)胞增殖及其調(diào)控圖片來源：/nrm/journal/v5/n4/fig_tab/nrm1358_F2.htmlControlled

cell

death,

plant

survival

and

development.

Nature

Reviews

Molecular

Cell

Biology

5,

305-315

(April

2004)a|

In

the

hypersensitive

response,

chromatin

condensation

and

DNA

cleavage

into

50-kb

fragments

were

observed

before

the

apparentdisruption

of

the

vacuole,

which

takes

places

duringthe

late

stages

of

cell

death18.

Blebbing

of

the

vacuole

and

plasma

membranes,

and

latedestruction

of

organelles

were

also

observed.

At

the

final

stage

of

this

cell-death

process,

the

plasma

membrane

collapses

and

separates

from

thecell

wall18,

19,

endingwiththe

leakage

of

the

dead

cell"s

content

into

the

apoplast

Fragmented

nuclear

DNA

is

shownthroughout

the

figure

asirregular,

brown

masses

in

the

nuclei

that

are

undergoing

cell

death.

b

|

During

the

differentiationof

tracheary

elements,

vacuole

swelling

and

rupture

is

coordinated

withthe

thickening

and

restructuring

of

the

cell

wall.

The

final

collapse

of

the

vacuole

immediately

precedes

nuclear

DNAfragmentation,

which

occurs

at

the

late

stages

of

the

cell-death

process

before

the

final

autolysis

of

the

cell.

Short

stubbles

on

differentiatingtracheary

elements

indicate

reticulated

secondary

cell

walls.

Broken

areas

in

the

cell

wall

of

terminallydifferentiated

tracheary

elements

indicatespatiallylocalized

perforations.

c

|

Apoptosis

inanimal

cells

initiates

morphologically

with

chromatin

condensationand

fragmentation.Plasma-membrane

ruffling

is

followed

by

the

formation

of

apoptotic

bodies

from

the

repackaging

of

the

cell

content

and

their

final

engulfment

byneighbouring

cells

or

macrophages.二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細(xì)胞分化及干細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞死亡圖片來源：/nrm/journal/v8/n9/fig_tab/nrm2233_F1.htmlCellular

senescence:

when

bad

things

happen

to

good

cells.

Nature

Reviews

Molecular

Cell

Biology

8,

729-740

(September

2007)/doi/abs/10.1146/annurev-chembioeng-061010-114105?journalCode=chembioeng二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細(xì)胞衰老細(xì)胞工程二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容MoleculesPolymersCellsOrganisms細(xì)胞的起源與進(jìn)化The

inner

life

of

the

cell

是哈佛大學(xué)分子和細(xì)胞生物學(xué)系委托XVIVO

公司為其BioVisions

atHarvard

program制作的系列教學(xué)動(dòng)畫之一。這部八分鐘的動(dòng)畫旨在增進(jìn)該系本科生對(duì)生命科學(xué)的理解深度。The

animation

illustrates

unseen

molecular

mechanisms

and

the

ones

they

trigger,

specificallyhow

white

blood

cells

sense

and

respond

to

theirsurroundings

and

external

stimuli.本片具體描述了白細(xì)胞的“內(nèi)部”世界：收到信號(hào)后，細(xì)胞膜上的細(xì)胞粘聯(lián)分子（CELLADHESION

MOLECULES）很快識(shí)別血管壁上的同類分子，使白細(xì)胞停靠在血管的內(nèi)壁上。與此同時(shí)，一些其他分子結(jié)合到細(xì)胞膜上的受體（RECEPTOR），引發(fā)了白細(xì)胞內(nèi)的巨大反應(yīng)：組成細(xì)胞骨架的小分子ACTIN和MICROTUBE被重新組裝；細(xì)胞核內(nèi)部合成新的RNA并且把他們送到細(xì)胞核外，然后作為模板，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成出來蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在高爾基體的加工車間里加工包裝后，被運(yùn)往細(xì)胞的各個(gè)地方。tranporter先生MYOSIN，拖著個(gè)巨大的囊泡。最終使白細(xì)胞從圓的變成扁的，穿越內(nèi)皮細(xì)胞間隙。The

inner

life

of

the

cell細(xì)胞重大生命活動(dòng)及其相互關(guān)系圖片來源：/cell_bio/tutorials/cells/cells3.html細(xì)胞科學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，而實(shí)驗(yàn)科學(xué)的發(fā)展既依賴于實(shí)驗(yàn)觀察，又有待于理論的升華。盡管細(xì)胞是1665年發(fā)現(xiàn)的，但在其后的170年的時(shí)間里細(xì)胞學(xué)的研究沒有什么大的發(fā)展，究其原因主要是沒有將這一發(fā)現(xiàn)上升為理論，因而也就沒有指導(dǎo)意義。但是，細(xì)胞學(xué)理論創(chuàng)立之后，在這一理論的指導(dǎo)下，細(xì)胞學(xué)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。第二節(jié)

細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史1590年J.和Z.Janssen制作第一臺(tái)復(fù)式顯微鏡。1610年GalileoGalilei用顯微鏡觀察昆蟲。1665年英國人RobertHooke出版《顯微圖譜》。觀察了軟木，并首次用cells來描述“細(xì)胞”。一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)圖片來源：/wiki/Robert_Hooke1665年，英國的物理學(xué)家胡克用自己設(shè)計(jì)并制造的顯微鏡觀察櫟樹軟木塞切片時(shí)發(fā)現(xiàn)其中有許多小室，狀如蜂窩，稱為"cella"，這是人類第一次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞，不過，胡克發(fā)現(xiàn)的只是死的細(xì)胞壁(圖1-1)。胡克的發(fā)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞學(xué)的建立和發(fā)展具有開創(chuàng)性的意義，其后，生物學(xué)家就用"cell"一詞來描述生物體的基本結(jié)構(gòu)。胡克當(dāng)時(shí)的目的只是想弄清楚為什么軟木塞吸水后能夠膨脹，并且能夠堵塞住暖水瓶中的氣體溢出而保溫。一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)Robert

HookeHooke"smicroscopeCell

structure

of

Corkby

Hooke圖片來源：/wiki/Anton_van_Leeuwenhoek1674年，荷蘭布商列文虎克(Anton

van

Leeuwenhoek)為了檢查布的質(zhì)量，親自磨制透鏡，裝配了高倍顯微鏡(300倍左右)，并觀察到了血細(xì)胞、池塘水滴中的原生動(dòng)物、人類和哺乳類動(dòng)物的精子，這是人類第一次觀察到完整的活細(xì)胞。列文虎克把他的觀察結(jié)果寫信報(bào)告給了英國皇家學(xué)會(huì)，得到英國皇家學(xué)會(huì)的充分肯定，并很快成為世界知名人士。1680年A.vanLeeuwenhoek當(dāng)選為英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。他是第一個(gè)描述活細(xì)胞的科學(xué)家。觀察過植物、原生動(dòng)物、水、鮭魚的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌、唾液、血液、精液等等。這些工作對(duì)于細(xì)胞學(xué)說的誕生具有重要意義。一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)Antonie

van

LeeuwenhoekReplica

of

microscopeby

Van

Leeuwenhoek二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義Matthias

Jakob

SchleidenTheodorSchwannRudolph

Carl

Virchow細(xì)胞學(xué)說（Cell

theory）1838年，德國植物學(xué)家施來登–發(fā)表論文指出∶植物是由細(xì)胞構(gòu)成的

1839年，德國動(dòng)物學(xué)家施旺首次提出細(xì)胞學(xué)這個(gè)名稱，并提出了所有的生物都是由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞組成的細(xì)胞是生命的基本單位1858年，德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖–對(duì)細(xì)胞學(xué)說進(jìn)行了重要補(bǔ)充：一切細(xì)胞產(chǎn)自細(xì)胞。細(xì)胞學(xué)說是人類在19世紀(jì)的三大發(fā)現(xiàn)之一■原生質(zhì)理論的提出1840年普金耶(Pukinje)在動(dòng)物、1846年馮·莫耳(von.Mohl)在植物中分別看到了“肉樣質(zhì)”的物質(zhì)，并將其命名為“原生質(zhì)”(protoplasm)。1861年舒爾策(MaxSchultze)認(rèn)為動(dòng)植物細(xì)胞中的原生質(zhì)具有同樣的意義，提出了原生質(zhì)理論。認(rèn)為組成有機(jī)體的基本單位是一小團(tuán)原生質(zhì)，這種物質(zhì)在各種有機(jī)體中是相似的。1880年，提出了原生質(zhì)體概念?！黾?xì)胞受精和分裂的研究●1875年赫特維希(O.Hertwig)發(fā)現(xiàn)受精卵中兩親本核的合并;1877年施特拉斯布格(Stras