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1、,医学细 胞 生 物 学生命科学院生物学教研室 任课教师: 张利平Tel: 5161134 E-mail: ,第一章 绪 论,cell,生物体形态结构和生命活动的基本单位,概念：从细胞、亚细胞和分子三个水平上研究细胞生命活动的科学。,一 细胞生物学(cell biology, cytobiology)概念,亚显微水平,显微水平,分子水平,光镜,电镜,分子生物学技术 生物物理学方法,细胞生物学研究细胞结构与功能及其关系，在生命科学中占有重要地位，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。,二、细胞生物学在生命科学中的地位,二 细胞生物学的主要发展阶段,（一）细胞的发现及细胞学说的创
2、立 （二）细胞学的经典时期（光镜） （三）实验细胞学的发展 （四）分子细胞生物学的兴起,大致可以分为以下四个阶段(basic history)：,（一）细胞的发现和细胞学说的创立,Robert Hooke,显微镜,观察木栓,蜂窝状小室,CELL（cellulae）,植物死细胞的细胞壁,1665Y,胡克发表了Micrographia一书, 报道用自制的显微镜(30倍)观察栎树软木塞切片时发现“cell”。,Robert Hook,Leeuwenhoek (列文 虎克）,首先发现活细胞,1674年，荷兰布商列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)自制了高倍显微镜(300倍左右)观察到
3、池塘水滴中的原生动物、人类和哺乳类动物的精子。,Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723). Magnification ranges at 50-275x.,Jean-Baptiste de Lamark （17441829)，获得性遗传理论的创始人，法国退伍陆军中尉，50岁成为巴黎动物学教授，1809年他认为只有具有细胞的机体，才有生命。“It has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain，of the nerves，o
4、f vessels，of all kinds of glands，of viscera，of muscles and their fibers，and even the skin of the body are in general the productions of cellular tissue。 But no one，so far as I know， has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no livin
5、g body would be able to exist，nor could it have been formed。”,Charles Brisseau Milbel（17761854)，法国植物学家，1802年认为植物的每一部分都有细胞存在，“the plant is wholly formed of a continuous cellular membranous tissue。Plants are made up of cells，all parts of which are in continuity and form one and the same membranous tis
6、sue”。Henri Dutrochet （17761847），法国生理学家，1824年进一步描述了细胞的原理，他认为 “All organic tissues are actually globular cells of exceeding smallness，which appear to be united only by simple adhesive forces; thus all tissues，all animal (and plant) organs, are actually only a cellular tissue variously modified。This un
7、iformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed” 。,一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞 组成的； 细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。,细胞学说,由德国植物学家Schleiden(施莱登）动物学家Schwann（施旺）提出。,内容,1858年,德国医生和病理学家魏尔肖(Ru
8、dolf Virchow)对细胞学说进行了重要补充并提出,一切细胞只能来自原来的细胞。 一切疾病均来自细胞的改变。,(二）光学显微镜下的细胞学研究 (19世纪中叶至20世纪初),1839年，捷克人J. E. Pukinye 用protoplasm（原生质）这一术语描述细胞物质，“Protoplast”为神学用语，指人类始祖亚当。 1861年，原生质(protoplasm)理论：有机体的组织单位是一小团原生质, 这种物质在一般有机体中是相似的,Flemming,固定和染色,间接分裂（有丝分裂，mitosis）,中心体、线粒体和高尔基复合体相继发现。,Remark,鸡胚血细胞,直接分裂（无丝分裂,
9、amitosis）,Hertwig，1875年,减数分裂 （meiosis）,细胞与组织,标志着细胞生物学的建立,细胞的分裂活动研究,重要细胞器的发现19世纪中叶以前，对细胞的研究主要是通过活细胞进行。由于活细胞各个部分结构的折光率差别不大，故在显微镜下观察细胞的细微结构受到限制。后来，随着显微镜技术的提高，发明了固定法，开始利用石蜡切片技术。经固定的材料，进行一系列处理，染色后在显微镜下观察，相继发现了细胞内的一系列结构。 1883年，V.Beneden、1888年R.Brown和 Boveri相继发现中心体（Centrosome）；1894年Altmann、 1898年C.Benda发现线
10、粒体（mitochondrium）；同年，高尔基发现Golgi body。,（三）实验细胞学阶段 (20世纪初至20世纪中叶),特点,与生物科学的相邻学科互相渗透，结合多种实验手段，对细胞的结构和功能进行了大量的研究,experimental cytology: 是指采用实验的手段研究细胞学的问题,即从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学及遗传发育机理的研究。,1902年Boveri和Sutton同时提出“染色体遗传理论”。,1910年Morgan提出了基因学说，细胞遗传学形成,其他进展,1943 美国细胞学家克劳德（后获诺贝尔生理学）分离出核糖体，并用电镜研究了各种细胞器，为从亚细胞层次研
11、究生理学奠定了基础。 1924 德国组织化学家孚尔根和罗森贝克发明了专染核酸的“孚尔根染色法，”一直沿用至今。,1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明了电镜，1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。,（四）亚显微结构与分子水平的细胞生物学 (20世纪40年代始),2、分子生物学的研究促进细胞生物学的形成与发展,1953年沃森(J.D.Watson)和克利克(F.H.C.Crick) 提出了DNA分子结构的双螺旋模型，标志着分子生物学的诞生。 1958年，Meseloson和Stahl提出DNA的半保留复制，同年Crick提出了遗传的“中心法则”； 1972年
12、S.J.Singer和G.Nicolson在总结前人研究成果的基础上,提出了“流动镶嵌模型“ 1975年,布洛贝尔提出了信号肽假说用以解决蛋白质合成后的去向问题。,1953年,Watson和Crick,DNA双螺旋结构模型,1958年,中心法则DNA-RNA-蛋白质,分子生物学诞生的标志,美国生物学家沃森（右）和英国物理学家克里克（左）,1958年,Meseloson和Stahl,DNA的半保留复制,信号肽假说,线粒体合成ATP的模型,细胞骨架,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。 196164年，美国人M. W. Nirenberg
13、破译DNA遗传密码。 1968年瑞士人Werner Arber从细菌中发现DNA限制性内切酶 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。 1975年，英国人F.Sanger设计出DNA测序的双脱氧法 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,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,自此，分子生物学的研究从多方面向细胞生物学渗透，使细胞生物学在原有的基础上发展为分子
14、细胞生物学。,一，细胞生物学与医学的关系 细胞生物学是一门综合性的新兴基础理论学科, 是四大前沿学科之一，在医学中占有重要地位。医学是研究疾病的发生、发展、转化规律，借此诊断、治疗、预防疾病，达到增强人体健康、延年益寿为目的的科学。1858年，德国病理学家Virchow： “一切疾病都来自细胞的改变”。,三 细胞生物学与医学科学,肿瘤的形成机理-,增殖失控。,对冠心病的研究有赖于细胞生物学对动脉内皮细胞的深入研究。 动脉发生粥样硬化以前, 常见有内皮细胞损伤或剥脱, 内膜通透性增加, 少量血浆脂质向内皮下入侵, 周围出现单核细胞、中膜平滑肌细胞增生并进入内膜,同时有蛋白聚糖增多, 增生的单核细
15、胞及平滑肌细胞在内皮下吞噬脂质形成泡沫样细胞。随后由于脂质入侵增多, 在内皮下由脂点、脂纹等发展成粥样斑块,应用淋巴细胞杂交瘤技术获得的单克隆抗体在临床诊断和治疗上应用越来越广泛。,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。,细胞周期调控（cell cycle control）； 细胞凋亡（ cell apoptosis）； 细胞衰老（cellular senescence）； 信号转导（signal tr
16、ansduction）； DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）,三种疾病：,癌症（cancer） 心血管病（cardiovascular diseases） 爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases： AIDS，hepatitis）,五大研究方向：,抽象思维与动态观点 结构与功能统一的观点 同一性(unity)和多样性(diversity)的问题 细胞生物学的主要内容：基本概念与实验证据；细胞器的动态特征；细胞的活动及其调控;细胞各结构的功能等 实验科学与实验技术细胞真知源于实验室What we know/How we know？,如何学好细胞生物学?,复习题,细胞学说的提出者是（ ）和（ ） 第一个在显微镜下看到活细胞的是（ ） 细胞生物学研究的三个层面分别是（ ）、（ ）和（ ） 细胞学说的内容是什么,
