细胞生物学绪论

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,医学细胞生物学,医学遗传与细胞生物学教研室,李 翔,本次课主要内容：,第一篇 细胞生物学概论,第一章 绪论,第二章 细胞概念与分子基础,参考书：,宋今丹主编,医学细胞生物学,，人卫出版社,翟中和主编,细胞生物学,，高等教育出版社,第一章 绪论,第一节 细胞生物学概述,人体内不同细胞的模式图,小鼠舌肌横切,微管,复杂的大脑,小鼠内耳毛细胞,一、细胞生物学的概念与研究内容,细胞生物学（,cell biology,）：,是以细胞为,研究对象,， 应用近代物理学、 化学、实验生物学及分子生物学的技术和方法，从细胞整体水平、亚显微水平和分子水平三个层次以研究细胞的结构及其生命活动规律的科学。,特点：,将结构与功能结合起来，关注细胞间的相互关系，了解生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老、死亡等基本生命现象的机制和规律。,细胞生物学,cell biology,（,结构和功能）,细胞分子生物学,cell and molecular biology,细胞学,cytology,(,形态）,分支,细胞形态学,cytomorphology,细胞生理学,cytophysiology,细胞遗传学,cytogenetics,细胞社会学,cytosociology,分子细胞学,molecular cytology,基因组学,genomics,蛋白质组学,proteomics,细胞生物学的主要分支,:,细胞组学,cytomics,医学细胞生物学（,medical cell biology,）,：,是以细胞生物学和分子生物学为基础，研究和探讨人体细胞,的结构、功能、发生、发展、成长、衰老、死亡的生命活动规律及其发病机理和防治的科学。,二、细胞生物学在生命科学中的地位,细胞生物学是生命科学的重要分支学科。,它既是生命科学的基础学科，也是现代生命科学的前沿学科之一。,如细胞工程，基因（遗传）工程，蛋白质（酶）工程。,大肠杆菌生产激素,1997,，世界第一头体细胞克隆动物绵羊多利,克隆猫小尼基,1999,，中国第一批克隆山羊,在羊之后，已出现了猴、猪、牛、猫、鼠、兔等,13,位成员。选育优良品种、生产药物、食品等。,第二节 细胞生物学发展的几个主要阶段,细胞生物学发展过程（四个时期）,细胞的发现与细胞学说的创立,光学显微镜下的细胞学研究（经典时期）,实验细胞学阶段,亚显微结构与分子水平的细胞生物学（兴起）,1,65,年,-,英国,-,物理学家,-,胡克（,Robert Hooke,）,软木（栎树皮）,细胞（,cell,）,一、细胞的发现与细胞学说的创立,1675,年,-,列文胡克（,A.V.Leeuwen,Hoek,）,-300,倍,放大镜,:,1838,1839,年德国,:,植物学家,M.J.Schleiden,，,动物学家,T.Schwann,细胞学说,(cell theory),细胞学说,(,cell theory,),：,一切生物从单细胞生物到高等动、植物均由细胞组成；细胞是生物体形态结构和功能活动的基本单位。,细胞学,19,世纪自然科学的三大发现,细胞学说,达尔文进化论,能量转化与守恒定律,现代生物学三大基石,细胞学说,达尔文进化论孟德尔遗传学,二、光学显微镜下的细胞学研究,(,经典时期,),从,19,世纪中叶,-20,世纪初：应用固定和染色技术，显微镜下的形态描述。,1835,年，,E.,Dujardin,把神经细胞中胶质描述为“肉样质”。,1864,年，,H. Von,Mohl,提出原生质理论。,之后又明确将细胞核周围的原生质称为“细胞质”，核内的原生质叫“核质”。,1841,年，,R,.,Remak,观察鸡胚血球细胞，发现直接分裂。,1880,年，,W,.,Flemming,发现有丝分裂。,1883,、,1886,年，,Van,Beneden, E.,Straburger,分别在动植物细胞中看到减数分裂。,1883,年，,Beneden,发现中心粒。,1898,年，,Benda,发现线粒体。,1898,年，,C.,Golgi,发现高尔基体。,三、实验细胞学阶段,20,世纪初,20,世纪中叶,:,采用多种,实验手段,，细胞学的研究从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机理的研究,并逐渐形成一些分支学科。,1900,年,孟德尔遗传法则重新发现；,1887,年，,O.,Hertwig,用实验方法研究海胆卵的受精作用及蛔虫卵发育中的核质关系，发展了实验细胞学,;,细胞遗传学：,1902,年，,T.,Boveri,等把染色体的行为与孟德尔的遗传因子联系起来，提出“染色体遗传理论”；,1909,年,W.Johannsen,把遗传因子,命名为,gene,；,1910,年, T. H. Morgan,根据他的大量实验，建立“基因学说”，证明基因是遗传性状的基本单位，并直线排列在染色体上成连锁群。,-,细胞学遗传学：细胞遗传学。,细胞生理学：,1909,年，,Harrison,创建组织培养技术。,细胞化学：,1924,年，,Feulgen,首创核染色反应,:,Feulgen,染色法（,DNA,）,1904,年，,Brachet,用,Unna,染液测定细胞中,RNA,。,从,20,世纪,40,年代开始，由于电镜的发明，使研究深入到亚显微水平。,1943,年，,Cloude,使用,高速离心机分离了细胞核、线粒体、叶绿体、微粒体。,四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学,20,世纪,50,年代开始：,在亚显微结构与分子水平上研究细胞的结构和功能。,（一）电子显微镜的应用使细胞生物学研究深入到亚显微水平,（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成和发展,1953,年,J,.,Watson,和,F.,Crick,提出,:,DNA,双螺旋结构模型。,1958,年,M,.,Meselson,提出,:,DNA,半保留复制。,1958,年,Crick,提出：中心法则。,1961,年，马泰、雅各布确定每种氨基酸的遗传密码。,上世纪,70,年代后，细胞生物学在分子水平的研究获得快速发展：膜的分子结构、信号肽的研究、线粒体能量转换研究、细胞骨架研究、细胞周期调控、细胞分化研究、细胞凋亡,绵羊多利的成功克隆，证明细胞分化的本质是基因的选择性表达；,1981,年,G,R,Martin,等率先建立的小鼠胚胎干细胞系，促进了细胞分化与发育及人类疾病的研究 。,1990,年人类基因组计划（,HGP,），,功能基因组学和蛋白质组学。,人类胚胎干细胞,细胞学,cytology,细胞生物学,cell biology,细胞分子生物学,cell and molecular biology,四个阶段：,细胞的发现与细胞学说的创立,光学显微镜下的细胞学研究（经典时期）,实验细胞学阶段,亚显微结构与分子水平的细胞生物学（兴起）,第三节 细胞生物学与医学,一、细胞生物学与医学的关系,细胞生物学是现代临床医学的基础和支柱学科。,基础医学各科都是以细胞为研究基础，以细胞生物学为理论指导。,现代医学重要课题的研究将依赖于细胞生物学的更深入发展：,癌症 遗传病,医学细胞生物学（,Medical cell biology,）的研究内容：,不断加深和医学科学的结合，期望对人体各种疾病的发病机制予以深入阐明，以试图在诊断和治疗上提出有效的技术手段。,二、细胞生物学的某些主要研究领域与医学意义,细胞生物学中许多领域的研究进展很快，这可能会成为推动医学向前发展的一个新的基础。,（一）细胞的信号转导,各种生命活动：神经系统、内分泌系统、免疫系统。,外界信号,与受体结合引起胞内级联反应,细胞信号转导的生物学效应几乎涵盖了细胞所有的生命现象。,（二）细胞分化与干细胞研究,细胞分化,(cell differentiation),是指在个体发育中，由单个受精卵产生的细胞在形态结构、生化组成和功能等方面形成明显的稳定性差异的过程。,细胞分化的实质是基因的选择性表达。,处于发育相应阶段的细胞被分别称为全能性干细胞,多能性干细胞,单能或专能性干细胞。,对干细胞生物学特性的研究将有助于对发育和细胞分化机制的认识。,人骨髓干细胞,培养增殖,治疗急性淋巴细胞白血病,（三）细胞增殖与细胞周期调控,细胞增殖是细胞生命活动的重要特征,是个体生长与发育的基础。,细胞周期（,Cell cycle,）：细胞周期性的复制和分裂过程。,主要内容：细胞是如何知道何时分裂，何时停止分裂，以及细胞不对称分裂的机制等,细胞的增殖失控与某些疾病，如肿瘤的发生等密切相关,（四）细胞衰老与细胞死亡,细胞衰老,(cellular aging),是指细胞的形态,结构和生理功能逐渐衰退的现象。,细胞衰老是机体的衰老和老年病发病的,基础。,已在线虫中发现衰老基因和抗衰老基因；,Werner,早老综合征是由于,DNA,复制解旋障,碍引起的。,细胞死亡,(cell death),是指细胞生命活动的结束，通常可分为坏死与凋亡两大类。,细胞凋亡异常，,将引起发育畸形，如并指,(,趾,),、肛门闭锁、两性畸形和神经管发育缺陷等；一些神经退行性疾病，如帕金森,(Parkinson),病、阿尔茨海默,(,Alzheimei,),病等与神经元凋亡密切相关。,（五）细胞的基因组学和蛋白质组学,基因组,(genome),：,是指细胞或生物体的一套完整的单倍体遗传物质，是所有不同染色体上全部基因和基因间的,DNA,的总和。,基因组学：,是研究生物基因的组成，组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的学科。,蛋白质组,(proteome),：,是指由一个细胞，一个组织或生物的基因组所表达的全部蛋白质。,蛋白质组学：,以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象，从整体角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平与修饰状态，进而了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动的规律。,基于亚细胞成分,(,如细胞膜、线粒体、溶酶体、内质网、高尔基体、细胞核等,),分离技术的亚细胞蛋白质组学,(,subcellular,proteomics),已成为蛋白质组学研究的重要内容。,小结：,自然界中所有生物和人类的机体都是由细胞构成的，细胞是生物体结构和功能的基本单位。,细胞生物学的研究对象是细胞，经历了从显微水平的细胞学研究到亚显微与分子水平研究的发展，成为目前在分子层次上研究细胞的结构和生命活动规律的学科。,细胞生物学是生命科学和医学的基础和支柱学科。,