分子生物学本科ppt第一章.ppt

2020 1 26 细胞生物学教程 主讲 庄娟 CELLBIOLOGYCOURSE 2020 1 26 细胞生物学从显微水平 超微水平和分子水平等不同层次研究细胞结构 功能及生活史 细胞生物学由细胞学Cytology发展而来 Cytology是指对细胞形态 特别是染色体形态 的观察 在我国的基础学科发展规划中 细胞生物学与分子生物学 神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科 2020 1 26 第一章历史与展望 HISTORYANDPERSPECTIVE 2020 1 26 本章内容提要 第一节细胞生物学研究内容与现状第二节细胞生物学简史一 显微镜的发明与细胞的发现二 细胞学说三 细胞学的发展第三节细胞生物学学习方法第四节对未来的展望 2020 1 26 第一节 细胞生物学研究内容与现状 细胞生物学 cellbiology 细胞生物学是以细胞为研究对象 从细胞的整体水平 亚显微水平 分子水平等三个层次 以动态的观点 研究细胞和细胞器的结构和功能 细胞的生活史和各种生命活动规律的学科 2020 1 26 1 细胞核 染色体以及基因表达 2 生物膜及细胞器 3 细胞骨架体系 细胞生物学研究内容 4 细胞增殖及调控 5 细胞分化及调控 6 细胞衰老与凋亡 7 细胞起源与进化 8 细胞工程 2020 1 26 1 基因组在时间和空间上的有序表达2 蛋白与核酸 脂质 多糖及其复合物的逐级装配3 活性因子与信号分子调节细胞内生命活动 当前细胞生物学研究三大基本问题 2020 1 26 第二节细胞生物学简史 第一阶段 细胞的发现 16世纪末 19世纪30年代 第二阶段 细胞学说提出 19世纪30年代 20世纪中期 第三阶段 超微结构研究 20世纪30年代 70年代 第四阶段 分子细胞生物学 20世纪70年代分子克隆出现以来 2020 1 26 一 显微镜的发明与细胞的发现 1 1590年 荷兰眼镜制造商J和Z Janssen父子制作了第一台复式显微镜 2 1665年 英国人RobertHook首次描述了植物细胞 木栓 命名为cella 3 1680年 荷兰人A vanLeeuwenhoek成为皇家学会会员 他一生中制作了200多台显微镜和400多个镜头 用设计较好的显微镜观察了许多动植物的活细胞与原生动物 2020 1 26 RobertHooke 2020 1 26 MadebyA vanLeeuwenhoek 1632 1723 Magnificationrangesat50 275x 2020 1 26 LargeStudentMicroscopemadebyCharlesChevalier1840 2020 1 26 4 1752年 英国人J Dollond发明消色差显微镜 5 1812年 苏格兰人D Brewster发明油浸物镜 改进了体视显微镜 6 1886年 德国人ErnstAbbe发明复消差显微镜 并改进了油浸物镜 至此普通光学显微镜技术基本成熟 Bausch LombInvestigatormicroscope circa1893 2020 1 26 现代显微镜 2020 1 26 5 1932年 荷兰籍德国人F Zernike成功设计了相差显微镜 phasecontrastmicroscope 并因此获1953年诺贝尔物理奖 2020 1 26 7 1932年 德国人M Knoll和E A F Ruska发明电镜 1940年 美 德制造出分辨力为0 2nm的商品电镜 TEM 2020 1 26 8 1981年 瑞士人G Binnig和H RoherI在IBM苏黎世实验中心 ZurichResearchCenter 发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者Ruska同获1986年度的诺贝尔物理学奖 Csatoms red ontheGaAssurface blue 2020 1 26 1 MatthiasJacobSchleiden 1804 1881 德国植物学教授 1838年发表 植物发生论 Beitr gezurPhytogenesis 认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成 2 TheodorSchwann 1810 1882 德国解剖学教授 一开始就研究Schleiden的细胞形成学说 并于1838年提出了 细胞学说 CellTheory 这个术语 1939年发表了 关于动植物结构和生长一致性的显微研究 二 细胞学说 2020 1 26 2 TheodorSchwann 1810 1882 德国解剖学教授 一开始就研究Schleiden的细胞形成学说 并于1838年提出了 细胞学说 CellTheory 这个术语 1939年发表了 关于动植物结构和生长一致性的显微研究 3 1855德国人R Virchow提出 一切细胞来源于细胞 omniscellulaecellula 的著名论断 进一步完善了细胞学说 2020 1 26 细胞学说内容 细胞是有机体 一切动植物由细胞发育而来 并由细胞和细胞产物构成 细胞作为相对独立的单位 既有自己的生命 又对其他细胞共同组成的整体生命有所益处新细胞可以通过老的细胞繁殖产生 恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一 2020 1 26 1 1839年 捷克人J E Pukinye用protoplasm这一术语描述细胞物质 Protoplast 为神学用语 指人类始祖亚当 2 1879年 德国人W Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂 于1882年提出了mitosis这一术语 德国人E Strasburger 1876 80 在植物细胞中发现有丝分裂 3 1883年 比利时人E vanBeneden发现马蛔虫Ascarismegalocephala的减数分裂现象 三 细胞学的发展 2020 1 26 4 1869年 瑞士人F Miescher从脓细胞中分离出核酸 5 1928年 英国微生物学家F Griffith于发表了著名的肺炎双球菌转化试验 6 1944年 美国人O Avery C Macleod和M McCarthy等人通过微生物转化试验证明DNA是遗传物质 2020 1 26 7 1953年 美国人J D Watson和英国人F H C Crick提出DNA双螺旋模型 2020 1 26 8 1956年 蒋有兴 美籍华人 利用徐道觉发明的低渗处理技术证实了人的2n为46条 而不是48条 9 1961年 英国人P Mitchell提出线粒体氧化磷酸化偶联的化学渗透学说 获1978年诺贝尔化学奖 10 1961 64年 美国人M W Nirenberg破译DNA遗传密码 2020 1 26 11 1968年 瑞士人WernerArber从细菌中发现DNA限制性内切酶 12 1970年 美国人D Baltimore R Dulbecco和H Temin由于发现逆转录酶而共享诺贝尔生理医学奖 13 1973年 美国人S Cohen和H Boyer将外源基因拼接在质粒中 在大肠杆菌中表达 揭开基因工程的序幕 2020 1 26 14 1975年 英国人F Sanger设计出DNA测序的双脱氧法 1980年获诺贝尔化学奖 此外Sanger还由于1953年测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖 15 1975年 德国人G J F Kohler 阿根廷人C Milstein和丹麦科学家N K Jerne发展了单克隆抗体技术 荣获1984年度诺贝尔生理医学奖 2020 1 26 2020 1 26 16 1981年 美国首次发现艾滋病 1983年 法国巴斯德研究所的LucMontagbier发现AIDS病毒 艾滋病的全称为AcquiredImmunoDeficiencySyndrome 由人类免疫缺陷病毒HIV引起 20年来全球共有约5800万人受到艾滋病病毒感染 2200万人死于艾滋病 我国于1985年发现 2020 1 26 HIV侵染淋巴细胞 2020 1 26 17 1982年 美国人S B Prusiner在患羊瘙痒病的羊体内发现蛋白质感染因子 prion 更新了医学感染的概念 获1997年诺贝尔生理医学奖 PrPC PrPSC 2020 1 26 18 1983年 美国人K B Mullis发明PCR仪 于1993年获诺贝尔化学奖 1988年美国Cetus公司获PCR技术专利 1990年其诊断试剂盒和仪器的销售额达2600万美元 2020 1 26 19 1990年 美国国会正式批准的 人类基因组计划 HumanGenomeProject 计划在15年内投入30亿美元以上的资金进行人类基因组分析 我国于1993年加入该计划 承担其中1 的任务 即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务 2020 1 26 20 1990年 美国国立卫生研究院 给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首例基因治疗 这种疾病因腺苷脱氨酶 ADA 基因变异引起 1991年12月 复旦大学遗传所薛京伦主持对一例血友病患者进行了基因治疗试验 并获得成功 2020 1 26 22 1996年7月5日 世界上第一只克隆羊 多利 在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生 成为世纪末的重大新闻 2020 1 26 EMBRYOCOLONING 2020 1 26 2020 1 26 LelandH Hartwell R Timothy Tim Hunt SirPaulM Nurse 23 2001年 美国人LelandHartwell 英国人PaulNurse TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖 2020 1 26 2002年 英国人悉尼 布雷诺尔 美国人罗伯特 霍维茨和英国人约翰 苏尔斯顿 因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖 SydneyBrenner H RobertHorvitz JohnE Sulston 2020 1 26 2003年 美国科学家彼得 阿格雷和罗德里克 麦金农 分别因对细胞膜水通道 离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖 PeterAgre RoderickMacKinnon 2020 1 26 第二节细胞生物学学习方法 第一 认识细胞生物学课程的重要性 第二 明确细胞生物学的研究内容 第三 从显微 超微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能 第四 所学过的知识要相互关联第五 紧跟学科前沿 当前的热点主要有 信号转导 细胞周期调控 细胞凋亡 肿瘤细胞 等 2020 1 26 第三节对未来的展望 人类经历了漫长的采猎文明后 约在一万年前进入农业经济时代 18世纪60年代 英国率先进入工业经济 20世纪50年代美国最早走完工业经济的历程 进入信息时代 据专家估计这一经济形态的 寿命 为75 80年 到本世纪20年代将渐渐失去活力 届时人类迎接下一个经济时代 即生物经济时代的到来 2020 1 26 基因克隆和重组技术日趋成熟 在商业目的的驱使下 人类将大量的改造物种 开始了偏离自然进化规律的二次 创世纪 2020 1 26 2 人类基因组计划完成 进入以基因功能为主要研究内容的后人类基因组计划 人类将解读自身大约10万个基因的含义 到时危害人类健康的5000多种遗传病 以及与遗传密切相关的癌症 心血管疾病 关节炎 糖尿病 高血压 精神病等 都可以得到早期诊断和治疗 基因工程药物将得到广泛的应用 目前人工干扰素售价高达440亿美元 Kg 2020 1 26 克隆技术和干细胞定向分化技术取得突破 人工创建的组织 器官将用于医学治疗的目的 煤 350年 与石油天然气 30 50年 资源的枯竭指日可待 对光合作用机理的研究 使人工光解水成为可能 2020 1 26 5 基因武器可能成为又一种足以令人类毁灭的武器6 生物芯片技术广泛应用于科研 医疗 农业 食品 环境保护 司法鉴定等领域 计算机和网络系统为生物经济的遗传信息管理和交流提供了方便 2020 1 26 GeneChip