第一章绪论.ppt

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1、第一章 绪论,第一节 细胞生物学发展简史 第二节 细胞生物学的研究内容 第三节 细胞生物学与医学的关系 附录 细胞生物学参考书：,第一节 细胞生物学发展简史,一、细胞生物学的概念 二、细胞生物学发展简史 三、显微镜的发明与细胞的发现,一、细胞生物学的概念,细胞生物学(cell biology)：研究细胞基本生命活动规律的科学；从不同层次(显微、亚显微与分子水平)研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号转导，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。,二、细胞生物学发展简史,时间纵轴,细胞学说的创立（16651875） （细胞发现和细胞知识积累阶段）,1、 1665年

2、Robert.Hooke，英国人，用自制的显微镜，观察了软木组织中的小室称其为细胞，实际上是植物死细胞的细胞壁。,Robert.Hooke 和细胞,Robert.Hooke的显微镜,细胞学说的创立（16651875）,2、 列文胡克（A.V.Leewenhook），荷兰， 1677年，首次观察到了活细胞（原生动物，人及哺乳动物精子，鱼的红细胞）。,Leeuwenhooke (1632-1723)的显微镜,细胞学说的创立（16651875）,3、Matthias Jacob Schleiden（1804-1881)，德国植物学教授和Theodor Schwann（1810-1882)，德国解剖学

3、教授于1838年提出了“细胞学说”（Cell Theory)这个术语。 4、恩格斯将“细胞学说”，“进化论”，“能量守恒定律” 喻为19世纪自然科学三大发现。,Matthias Jacob Schleiden,Theodar Schwann,“细胞学说”的基本内容,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。,经典细胞学阶段（18751900） （细胞显微形态的研究 ）,这一时期主要是在显微镜(分辨率为0.2m，放大倍数为10001500倍)下的细胞形态描述。通过细胞的固定和染色技术发现了各种细胞器：中心体，线粒体，高尔基体.,1、1879年，德国人W.

4、 Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了mitosis 这一术语。 2、1883年，比利时人E. van Beneden 发现马蛔虫的减数分裂现象。,经典细胞学阶段（18751900）,3、1890 德国人Richard Altmann 描述了线粒体的染色方法，推测线粒体就像细胞的内共生物，认为线粒体与能量代谢有关。 4、 1898 意大利人C. Golgi 用银染法观察高尔基体。,实验细胞学阶段（19001950）,1907，Harrison用淋巴液培养了神经细胞， 1912，Carrel完善了组织及细胞培养技术， 包括严格消毒，专用器皿，使鸡胚心脏组织 活了34年；

5、1933年，电子显微镜的应用，使细胞形态学 研究深入到亚显微水平上。,细胞生物学阶段（1950-至今）,1. 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。,2.1953年，美国人J. D. Watson 和英国人F. C. Crick提出DNA双螺旋模型。,3.1956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。 4.1961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。,5.1975年，德国人G.J.F.Kohle

6、r、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。,HAT 次黄嘌呤，氨基蝶呤，胸苷； HGPRT:次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶,肿瘤细胞合成DNA一般有两条途径：一是生物合成的主要途径，利用糖和氨基酸合成核苷酸进而合成DNA，叶酸拮抗物(甲氨蝶呤)可阻断该途径；另一为替代途径，当叶酸代谢受阻断时，细胞通过HGPRT和TK利用核苷酸的前体合成核苷酸，进而合成DNA。根据上述原理研制成常规使用的HAT培养液，是在基础细胞培养液内添加：次黄嘌呤(hypoxanthine，H)，甲氨蝶呤(aminopterin，A)和胸腺嘧啶核苷(

7、thymidine，T)。HAT培养液筛选后： 1脾细胞(指B细胞) 在一般培养基中不能生长繁殖，将于5一7天内死亡。 2骨髓瘤细胞 由于目前采用的小鼠骨髓瘤细胞都是HGPRT代谢缺陷型细胞。在HAT培养基中，不仅合成DNA的主要途径被氨基蝶呤阻断，又因缺乏HGPRT而不能利用次黄嘌呤，虽有TK可利用胸腺嘧啶核苷，但终因缺乏嘌呤不能完整合成DNA，而使骨髓瘤细胞在HAT培养基中不能增殖而死亡。 3杂交瘤细胞 由骨髓瘤细胞和脾细胞融合形成的杂交瘤细胞，其合成DNA的主要途径虽然被氨基蝶呤阻断，但由于与脾细胞融合，可获得其HGPRT，利用次黄嘌呤合成为嘌呤碱，最终与嘧啶一起合成DNA。因此，杂交瘤

8、细胞在选择性培养得以生存而被筛选出来，选择性培养基的作用如表。 选择性培养基的作用,6.1981年，美国首次发现艾滋病，1983年，法国巴斯德研究所的Luc Montagbier 发现AIDS （Acquired ImmunoDeficiency Syndrome）病毒。由人类免疫缺陷病毒HIV引起。HIV有以下特点：,嗜T淋巴细胞； 整合宿主细胞终身难以消除； 多变性； 广泛存在于感染者的血液、精液、阴道分泌物以及唾液、尿液、脑脊液及有神经症状者的脑组织中； 抵抗力低，5630分钟就可以使其灭活； 感染者潜伏期长、病死率高； 基因组复杂。,HIV侵染淋巴细胞,7.1982年，美国人S.B.P

9、rusiner 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,8.1983年，美国人K.B.Mullis发明了PCR仪，于1993年获诺贝尔化学奖。,9.1990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。,Dolly sheep born in Roslin Institute, Scottland.,10.1996年7月5日，

10、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。,胚胎克隆,Leland H. Hartwell,R. Timothy (Tim) Hunt,Sir Paul M. Nurse,11.2001年，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。,12.2002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。,Sydney Brenner,H. Robert Horvitz,John E. Su

11、lston,13.2003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。,Peter Agre,Roderick MacKinnon,Robert Hooke,显微镜的发明与细胞的发现,现代显微镜,第二节细胞生物学的研究内容,动物细胞亚显微结构模式图,13.中心体,1.细胞膜,2.细胞质,3.高尔基体,4.核液,5.染色质,6.核仁,7.核膜,8.内质网,9.线粒体,10.核孔,11.内质网上的核糖体,12.游离的核糖体,第三节 细胞生物学与医学的关系,一、细胞生物学是现代医学的基础理论 二、细胞生物学的发展推动了医学重要课题的研究 三

12、、细胞生物学研究成果应用于医学实践,一、细胞生物学是现代医学的基础理论,1、基础医学的各个学科，如解剖学、组织胚胎学、生物化学、生理学、病理学、微生物学、免疫学、寄生虫学、药理学、分子生物学等，均是以细胞生物学为理论指导的，并且与这些学科相互渗透、相互联系、相互促进。,2、临床医学领域的各学科与细胞生物学也紧密联系。如膜受体理论证明，膜受体数量增减和结构上的缺陷以及特异性结合力的异常改变，会引起膜受体病。 常见的家族性高胆固醇血症患者，其低密度脂蛋白(LDL)受体蛋白基因缺陷，从而引起先天性受体缺陷，使得LDL在血液中累积而患病。,二、细胞生物学推动了医学重要课题的研究,1.恶性肿瘤是危害人类

13、健康的三大疾病之一，对恶性肿瘤(癌)防治机制的研究，是现代医学特别是临床医学中非常重要的课题。,2001年，世界卫生组织将下述三种疾病列为危害人类健康的三大疾病,癌症 龋病 心血管病,正常细胞如何变成了癌细胞？ 癌细胞是否能逆转成正常细胞？,引发问题：,2.遗传病是现代医学中又一个重要课题。就人类单基因病而言，现已认识到10210种，其发病机制、诊断、治疗等也都依赖于细胞生物学的更深入发展。,三、细胞生物学研究成果应用于医学实践,疫苗的应用：细胞融合方面，用病毒将动物的正常细胞和癌细胞融合在一起，或将癌细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内，让其发育一段时间，以减轻毒性，再制成疫苗，注入患有癌症的动

14、物体内，发现有抑制癌症的作用，为治疗人类癌症提供了新的途径。 应用基因工程生产细胞因子、激素及血液因子等已广泛应用于临床。,1、细胞凋亡：机体细胞在特定的条件下自己启动的自然的生理死亡过程。例如：蝌蚪成长时尾部的退化消失。 2、细胞分化：指从受精卵开始的个体发育过程中细胞之间逐渐产生稳定性差异的过程。 3、细胞信号转导和疾病的关系是医学关注的一个重点。,四、细胞生物学研究的主要热点领域,分子细胞生物学 韩贻仁 科学出版社 2001年03月 医学细胞与分子生物学 陈诗书 上海医科大学出版社 1999年01月 细胞生物学 王德耀 上海科学技术出版社 1998年出版 细胞生物学 翟中和等编 高等教育

15、出版社 2000年8月出版 细胞生物学(第二版) 汪堃仁 北京师范大学出版社1998年11月出版 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 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 Molecular Biology of the Cell 4th Edition, Bruce Alberts et al., 2002 Molecular Cell Biology 4th Edition, Harvey Lodish et al., 1999 Cell and Molecular Biology 3rd Gerald Karp, 2002,附录：细胞生物学参考书：,