1、细胞生物学,曾凡龙 2011-8-28,细胞生物学包含的内容,一、绪论 二、细胞基本知识 三、细胞生物学研究方法 四、质膜及其表面结构 五、细胞连接 六、跨膜运输 七、细胞内膜系统,八、线粒体与叶绿体 九、细胞核与染色体 十、细胞骨架 十一、细胞通讯 十二、细胞增殖及其调控 十三、细胞分化、调亡 十四、肿瘤细胞,第一章 绪论,第一节 一小段历史 一、细胞的发现 二、细胞学说 三、细胞超微结构研究 四、分子细胞生物学 第二节 细胞生物学学习方法 第三节 对未来的展望 附录 细胞生物学参考书,第一节 一小段历史,一、细胞的发现 二、细胞学说 三、细胞超微结构研究 四、分子细胞生物学,细胞生物学研究
2、细胞的结构、功能和生活史。由 细胞学（Cytology）发展而来。 是揭开生命奥秘的关键学科。 是当代生物科学中发展最快的一门学科。 是生物、农学、医学等专业的一门必修课程。,细胞生物学的研究内容分三个层次： 1）显微水平，光学显微镜下可见的结构。 2）超微水平，电子显微镜下可见的结构。 3）分子水平，细胞结构的分子组成，及其 在生命活动中的作用。,细胞生物学经历了四个主要发展阶段： 1）1665-1830s，细胞发现，显微生物学。2）1830s-1930s，细胞学说，Cytology诞生。3）1930s-1970s，电镜技术应用， Cytology发 展为细胞生物学。 4）1970s以来，分
3、子细胞生物学时代。,摄影师吉姆格林非尔德（Jim Greenfield）是在荷兰安的列斯群岛的古拉索岛海岸下拍摄到这张照片 的。照片上，一只狗母鱼张开了它那宽宽的大嘴，让一只小虾为它清理牙齿。 这张照片击败了其他 众多竞争者，成功获得了05年科学幻想摄影奖情景类的最高荣誉。,二、细胞学说,Cell Theory是19世纪的重大发现之一，其 基本内容有三条： 有机体是由细胞构成的； 细胞是构成有机体的基本单位； 新细胞来源于已存在细胞的分裂。,Matthias Jacob Schleiden Theodar Schwann,三、细胞超微结构研究, 1932年德国人E. Ruska和M. Knol
4、l发明透射电 镜，人类视野进入超微领域 。 1939年Siemens公司生产商品电镜。 1940-50s用电镜观察了各类细胞超微结构。并结 合超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术研究 这些结构的功能。Cytology发展为Cell Biology。,四、分子细胞生物学时代,1869年瑞士人F. Miescher 从脓细胞中分离出核酸，但未引起重视。 1944年O. Avery等通过细菌转化试验，1952年M. Chase等通过噬菌体标记感染实验肯定了核酸与遗传的关系。,微生物转化试验,1952年RE. Franklin拍摄到清晰的DNA晶体的X-衍射照片。1953年她认为DNA是一种对称结构，
5、可能是螺旋。,1953年，JD. Watson 和FHC. Crick提出DNA双螺旋模型。 与Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学与医学奖 。,1958 年Crick 提出分子遗传的“中心法则”。 1961-1964年Nirenberg 等破译遗传密码。 1972年DA. Jackson，RH. Symons和P. Berg创建DNA体外重组。 1973年SN. Cohen和HW. Boyer将外源基因拼接在质粒中，并在大肠杆菌中表达。 一系列技术和理论的提出，使细胞生物学与分子生物学的结合越来越紧密。,1983年，KB. Mullis发明PCR仪，于1993 年 获诺贝尔化学奖。,1
6、990年，美国国会正式批准的“人类基因组计划” （Human Genome Project）。 - 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。 - 2000年6月28日人类基因组工作草图完成。 同年，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。,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。,命运多桀 早衰 安乐死 克隆动物也能生育 克隆技术本身并不完善 多莉的遗体将制成标本 存放在苏格兰国家博物馆,2001年
7、，美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、 Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。,Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse,2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥-卡佩奇和奥利弗-史密西斯、 英国科学家马丁-埃文斯，以表彰他们在干细胞研究方面所作的贡献。这三位科学家 是因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”而获得这一 殊荣的。这些发现导致了一种通常被人们称为“基因打靶”的强大技术。这一国际小组 通过使用胚胎干细胞在老
8、鼠身上实现了基因变化。,马里奥-卡佩奇 马丁-埃文斯 奥利弗-史密斯,第二节 细胞生物学学习方法,一、认识细胞生物学课程的重要性 正如原子是物理性质的最小单位，分子是化学性质的最小单位，细胞是生命的基本单位。 50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家 如果你将来打算从事生物学相关的工作，学好细胞生物学能加深你对生命的理解。,二、了解生物科学与哲学和其它自然科学的关系, 人类对于生命的认识论主要有： - 活力论（vitalism） - 机械论、还原论（reductionism），机械唯物论 - 整体论（holism），即辩证唯物论 现代生物学是一门实验科学，与其它自然科
9、学具有密切的关系。DNA双螺旋模型的提出就是理科知识综合应用的典范。,三、掌握学科的基本逻辑, 掌握学科的思维逻辑对于学习和预见一个有价值的发现很有帮助。 1结构与功能 2基因与表型 3信号与效应 4趋同与分异 5同源与同工,四、将学过的知识关联起来, 学而不思则罔，思而不学则殆。 将学过的知识关联起来，多问几个为什么？尽可能形成对细胞和生命的完整印象，不要只见树木不见森林。 善于灵活应用学过的知识解释生命现象。,五、了解学科的过去、现在和未来, 了解学科的发展，把握时代的脉搏，才能作出有价值的工作，当前的热点主要有“膜生物学”、“信号转导”、“细胞周期调控”、“细胞凋亡”、“细胞分化”、“肿
10、瘤生物学”、“干细胞”等。 读一点科技史，了解科学家的成功之路。 读一些新的文献。,以下提供一些文献检索入口。,免费的数据库，提供 918种期刊的全文。 包括著名的JCB、 PNAS、JBC等,细胞生物学专业 优秀期刊，提供 1955年以来的全 文。,生物化学方面的 优秀期刊，提供 1905年以来的全 文。,美国科学院学报， 提供1915年以来的 全文，一些经典细 胞生物学论文发表 于该刊。,Pubmed，大名鼎鼎的 免费数据库，属于美国 国立医学图书馆,可查阅生物医学领域的文摘。,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
11、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7580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。它有以下特点：,一、推动产业革命，创造新的经济生长点 生物产业的比重将逐步提高。 目前药品中有15%基于生物技术，这一数字据估计到2010年会增加到40 %。 生物芯片已广泛应用于科研、医疗、农业、食 品、环境保护、司法鉴定等领域。 转基因动植物的市场前景广阔，2004 年全球转基因作物的种植面积已经达到8100万公顷。,Gene Chip,二、推动医学革命，延长人类寿命 20世纪抗生素和疫苗的应用、
12、医疗技术的提高使人类平均寿命从20世纪初的40几岁在世纪末达到70多岁。但是心血管病、癌症和各类遗传病或遗传相关的疾病仍然是威胁人类健康的主凶。 21世纪生物技术将推动新一轮医学革命，从疾病预防、疾病诊断、药物研制、基因治疗、组织工程、器官移植、抗衰老等方面，延长人类寿命。,三、推动绿色革命，解决食品危机。 20世纪60年代以来，杂交高产作物的广泛应用， 引起第一次绿色革命。 二十一世纪转基因动植物、组织培养、胚胎移 植、动物克隆等一系列新技术将再一次改变农业 的面貌，创造新品种、生产人类所急需的粮食、 药物和工业用品，推动第二次绿色革命。,四、创造新品种，改善生态环境 植物抗旱、抗寒、抗盐基
13、因的发现与应用，将有 可能彻底改变10亿亩干旱地区的生态环境，使5 亿亩不毛之地、盐碱地变为良田。 用于废气、废水、废渣处理的基因工程极端微生 物的应用，可降解生物塑料产品的产业化推广， 将会解决工业排放、白色垃圾等环保难题，有效 改善生态环境。,五、发展绿色能源，解决能源危机 煤、石油等化石能源的枯竭指日可待，替代能源的开发涉及国家安全。 全球生物质能的储量为18000亿吨，相当于640亿吨石油。开发生物乙醇、生物柴油、生物发电、生物氢等，已经成为许多国家的能源战略。 植物光合作用机理研究取得重大突破，人工光解水产生的氢气将成为继化石燃料之后主要的能源。,六、生物安全关系到国家安全 生物技术
14、是一柄双刃剑。 转基因动植物可能对野生资源造成破坏。 生物工程武器将改变战争的方式与后果。 生物恐怖的防范必须重视。 外来入侵物种的危害日趋严重。,七、是冲击传统伦理观念 安乐死 器官移植 人工授精 脑死亡采用呼吸器和人工喂饲 转基因动植物 动物克隆 胚胎干细胞、组织工程,附录：细胞生物学参考书： 1. 医学细胞分子生物学 宋今丹 人民卫生出版社 2008年03月 2.细胞生物学 凌诒萍 人民卫生出版社 2001年09月 3.细胞生物学 王德耀 上海科学技术出版社 1998年出版 4.细胞生物学 翟中和等编 高等教育出版社 2000年8月出版 5.细胞生物学(第二版) 汪堃仁 北京师范大学出版
15、社1998年11月出版 6.细胞生物学研究方法与技术(第二版) 刘鼎新 北医、协和医大联合 出版社1997年05月出版 7.细胞生物学实验(第二版) 杨汉民 高等教育出版社1997年07月出版 8.Molecular Biology of the Cell 4th Edition, Bruce Alberts et al., 2002 9.Molecular Cell Biology 4th Edition, Harvey Lodish et al., 1999 10. Cell and Molecular Biology 3rd Gerald Karp, 2002,一、选择题 1、首先把细胞中的物质称为原生质的是 A、J.Pukinje B、E.Dujardin C、R. Hooke D、W.Flemming 2、细胞学的经典时期主要是指 A、细胞的发现到细胞的提出 B、19世纪30年代 C、19世纪的最后25年 D、20世纪前50年,
