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1、为什么要学习医学细胞生物学 细胞和你我有什么关系 大千世界生生不息 你 我来自哪里 存在于胎儿体内的几种已分化细胞 生物体由细胞组成 人体 200多种类型 总数1014细胞 生命源于一个细胞 受精卵 电影 细胞与组织和系统的关系 系统 呼吸系统器官 支气管组织 上皮组织细胞 柱状细胞杯状细胞 细胞 生物体结构和功能的基本单位生命活动的基本单位 第一章细胞生物学与医学 第一节细胞和细胞生物学第二节细胞的进化第三节细胞生物学与现代医学 第一节细胞和细胞生物学 细胞细胞学说 细胞学和分子细胞生物学医学细胞生物学 发现细胞 d couvertedelacellule Hook用显微镜发现植物细胞 16
2、65年 Leeuwenhoek用显微镜观察人精子 1677年 手持显微镜的LeeuwenhoekHooke创制的显微镜Hooke所见的软木结构 被命名为 cell Leeuwnhoek所见的畸形精子 17世纪 细胞学说 th oriecellulaire 一切植物 动物都是由细胞组成的 19世纪中叶 Schleiden Schwann 19世纪自然科学三大发现 细胞学说 能量守恒定律和进化论 怪物汤 用显微镜观察自然在十九世纪英国伦敦引起轰动 细胞学 cytologie 对细胞进行形态观察和化学成分分析 直至20世纪中叶 细胞生物学 biologiecellulaire 从细胞 细胞器和分子水
3、平研究细胞结构 功能和活动以及生命现象及其规律 分子细胞生物学biologiecellulairemol culaire 细胞和亚细胞结构 电子显微镜 使我们看到细胞器 细胞模式图 基于对细胞器的认识 分子生物学 把我们对细胞的认识引入新境界 Watson和Crick与他们揭示的DNA双螺旋结构模型 1953年 Flanklin从DNA的X衍射图像得出平行螺旋结构的最早证据 大分子 细胞器和细胞关系模式图 基于对细胞器化学成分和结构的认识 小肠绒毛 从细胞到分子 对机体组织的再认识 细胞生物学BiologieCellulaire现代生命科学的基础学科现代医学的基础学科 医学细胞生物学Biolo
4、giecellulairem dicale 与医学密切相关的细胞生物学以人体为主要研究对象 关注与生理和病理现象相关的细胞结构 功能和细胞活动 细胞膜结构与功能 膜受体和离子通道细胞器和细胞骨架系统结构与功能细胞核 染色体及其基因表达与调控细胞增殖 分化 衰老 死亡及其调控细胞信号传导细胞识别和通讯 医学细胞生物学研究范围 第二节细胞的进化L volutiondelacellule 一 从分子到原始细胞二 从原核细胞到真核细胞三 从单细胞生物到多细胞机体 从分子到原始细胞 化学的进化 远古 元素C H O N S P简单化合物CH4 CO2 H2O H2S H3PO4 NH3四大类有机物氨基酸
5、 核苷酸 糖 脂肪酸多聚物多肽 多核苷酸 多糖 脂类遗传信息的形成 传递和选择 40亿年前 RNA自身复制 形成其他RNA 形成对应于氨基酸的RNA 从分子到原始细胞 Lesmoleculeslacelluleprimaire原始细胞的诞生 膜的出现为标志膜包围有复制能力的RNA及其指导合成的蛋白质原始细胞进化的里程碑 DNA的出现DNA成为遗传物质的储存形式RNA成为DNA与蛋白质之间的联系纽带 从原核细胞到真核细胞 35亿年前 原核细胞出现15亿年前 真核细胞出现原核细胞与真核细胞的主要区别 procaryotes eucaryotes 根本区别 区室化compartimentage 原核
6、细胞procaryotes 真核细胞eucaryotes 从单细胞生物到多细胞机体 单细胞生物 35亿年前多细胞生物 10亿年前多细胞生物基本特点 1 细胞的特化与分工2 依靠细胞之间通讯互相协调 从单细胞生物到多细胞机体 细胞的特化与分工 成为下一代机体起源 生殖细胞 cellulesgerminales 其他 体细胞 cellulessomatiques 多种细胞一起组成组织和系统 tissueetsyst me 如 上皮组织 内分泌系统 精细胞卵细胞 各种体细胞 如上皮细胞 内分泌细胞 第三节细胞生物学与现代医学 一 细胞生物学与现代医学在发展历史上有着密切的关联二 从细胞的变化中寻找疾
7、病原因三 细胞生物学技术广泛应用于医学研究和医疗实践 细胞生物学与现代医学发展关系密切 1 细胞生物学是现代医学的重要理论基础19世纪 细胞病理学与细胞学一同诞生 成为现代医学的重要理论基础20世纪 分子细胞生物学的发展直接促进医学的发展 基础医学 临床医学 预防医学21世纪 细胞生物学与现代医学发展关系密切 2 医学对细胞生物学发展起着推动作用医学对细胞生物学研究提出了无穷的问题 同时为细胞生物学研究提供了无数的材料例 细胞内蛋白质分选理论 遗传性M 6 P受体缺陷症受体介导胞吞理论 遗传性高胆固醇血症 高尔基体功能之一 分选 溶酶体 分泌小泡 蛋白质怎样被正确地定向运输呢 M 6 P受体保
8、证溶酶体酶蛋白的正确定向运输 溶酶体酶 M 6 P受体 I 型细胞病是一种特殊的遗传性溶酶体病病人的成纤维细胞中几乎所有的溶酶体酶都不存在 这些酶却出现在血液中由于病人先天性缺乏N 乙酰氨基葡萄糖磷酸转移酶 使溶酶体酶到达高尔基体后不能被加上分选信号M 6 P 结果溶酶体酶不能被受体识别而分选进入溶酶体 而被错误地分泌到细胞外进入血液 受体介导的胞吞 LDL 有被小泡 细胞怎样专一摄取细胞外大分子呢 正常人 遗传性高胆固醇血症 从细胞的变化中寻找疾病原因 例 糖尿病镰刀型红细胞性贫血遗传性高胆固醇血症肿瘤 分子 细胞 整体 一个氨基酸差别 形态显著异常盘状 镰刀状 贫血 遗传性疾病的分子和细胞
9、改变 back 肿瘤 肿瘤的本质 生长失控的细胞群肿瘤的特征 细胞增殖过度 分化不全 衰老及凋亡减少癌基因和抑癌基因与肿瘤的关系诱导分化在临床治疗肿瘤中的应用 维甲酸治疗白血病 to 细胞生物学技术广泛应用于医学研究和医疗实践 诊断和治疗 例 细胞移植干细胞技术治疗性克隆 组织工程学 组织工程制备的膀胱和耳朵 细胞生物学与医学的关系操作细胞治疗疾病 左 正常人脑产生多巴胺的细胞数目较多右 巴金森氏症患者产生多巴胺的细胞数目减少 胎儿的该种细胞被移植后在患者脑内长期存活 克隆羊Dolly1996年在 爸爸 Wilmut手中诞生 2003年患进行性肺病被施与 安乐死 享年6岁 或12岁 细胞工程技
10、术给人类带来前所未有的希望 挑战和困惑 治疗性克隆 细胞生物学与医学的关系操作细胞治疗疾病 思考题 1 原核细胞和真核细胞的主要区别 2 试寻找你生活经历中和周围环境中的例子 来说明学习细胞生物学对于一个21世纪医学生的必要性 3 如何学习本课程 你能回答本课开头的问题了吗 再问问你 1 我们过去和现在怎样了解细胞 2 怎样探索细胞的更多奥秘 第二章细胞生物学技术Technologie 对细胞及其大分子进行观察分析操作 一 显微镜技术microscopie 观察细胞和细胞器的技术1 光学显微镜microscopephotonique普通光学显微镜 荧光显微镜 暗视野显微镜 相差显微镜 激光扫描
11、共聚焦显微镜2 电子显微镜microscope lectronique透射电子显微镜 扫描电子显微镜3 扫描探针显微镜 普通光学显微镜 倒置光学显微镜基础上的显微操作仪 这是什么 不同显微镜观察到的细菌形态 这是什么 细胞核 内质网 细胞骨架 这是什么 激光扫描共聚焦显微镜显示同一细胞中的多种结构成分 细胞核 内质网 细胞骨架 透射电镜 20世纪80年代初和90年代末 这是什么 透射电镜 显示细胞内部超微结构 扫描电镜 20世纪80年代初和90年代末 扫描电镜 显示细胞表面结构 图像富于立体感 这是什么 二 细胞化学技术cytochimie 观察大分子的技术1 酶细胞化学技术cytochimi
12、eenzymatique是用组织化学和细胞化学的方法证明酶的存在和位置的技术 2 免疫细胞化学技术immunocytochimie利用抗原与抗体能特异结合这一特点 通过特异的免疫细胞化学反应来显示细胞中的特异分子 酶细胞化学技术 定位细胞中的酶 G 6 P酶 位于内质网 CMP酶 位于溶酶体 back 免疫细胞化学技术 定位细胞中大分子 大肠腺癌细胞呈Ki 67阳性 免疫荧光三标记显示细胞骨架成分 绿荧光 与其他结构的位置关系 3 放射自显影技术autoradiographie对研究细胞器功能和蛋白质合成加工过程的超微结构定位起到特有的作用 4 原位杂交技术hybridationinsitu此
13、技术将分子生物学与细胞化学技术结合起来 以标记好的核酸分子为探针 在组织细胞原位检测特异核酸分子的技术 放射自显影技术 显示大分子代谢过程或定位 电镜放射自显影 岩藻糖在高尔基体的分布 back 原位杂交 显示核酸分子定位 鼠肺纤维化模型 TGF beta的mRNA表达增多 主要位于支气管上皮细胞 三 分析细胞学技术 即定量细胞学技术 分析细胞及其大分子的技术cytologieanalytique定量分析细胞各种形态参数 生物学特征 细胞化学成分的组成和含量 以及细胞的各种功能的技术 分析细胞学技术可分为二个领域1 固定式细胞分析2 流动式细胞分析 1 固定式细胞分析 看见形态图像 常用仪器包
14、括 显微分光光度计图像分析仪激光共聚焦显微镜对组织细胞甚至活细胞进行结构和成分的定位和定量分析 2 流式细胞术cytom trieenflux 看不见形态图像 高速度地自动分析单个细胞的多个生物学特征或多种细胞生化成分的含量 一般在1 2分钟内就能完成对细胞大群体的定量分析测定 流式细胞仪 四 细胞结构成分的离心分离技术 操作并分析细胞和细胞器的技术centrifuge破碎细胞 匀浆 分散细胞器和颗粒成分离心分离 差速分离 移动区带离心 等密度离心 1 细胞培养2 细胞工程 细胞融合 转基因 干细胞技术等 五 细胞培养和细胞工程技术culturecellulaire engineeringce
15、llulaire 对细胞和大分子进行操作的技术 细胞培养容器 干细胞技术 治疗性克隆 几种模式生物体 Arabidopsisthalina 芥类植物 特小基因组 美丽线虫 细胞数少 1000个 通体透明 裸鼠 对移植物不排斥 芽殖酵母 结构简单 便于观察基因突变的形态改变 1 野生型 2 sec12突变 小泡形成障碍 ER贮积 3 Sec17突变 小泡融合障碍 小泡贮积 fortheirdiscoveriesconcerningthestructuralandfunctionalorganizationofthecell 1974年诺贝尔生理医学奖 DeDuve发现溶酶体 密度梯度离心 技术推动细胞生物学研究的光辉范例 思考题解决以下问题需选择何种技术 看线粒体内外膜结构以及此处的某种蛋白颗粒定量检测几十万个分散的细胞的DNA含量定量检测一批光镜切片上含有某种蛋白质的细胞的数目了解细胞发生死亡时的形态学和某个酶的改变
