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1、单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式*1CELL BIOLOGY河南农业大学生命科学学院植物科学系河南农业大学生命科学学院植物科学系C第一章 绪论第二章 细胞基本知识概要 第三章 细胞生物学研究方法第四章 细胞质膜与细胞表面第五章 物质跨膜运输与信号传递第六章 细胞质基质与内膜系统第七章 细胞的能量转换第八章 细胞核与染色体第九章 核糖体第 十 章 细胞骨架第十一章 细胞增殖及其调控第十二章 细胞分化与基因表达调控第十三章细胞衰老与凋亡 1、 生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。2、 细胞生物学是研究
2、细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科 二、二、 细胞生物学的主要研究内容细胞生物学的主要研究内容1 1、细胞结构与功能、细胞重要生命活动：细胞结构与功能、细胞重要生命活动： 2 2、细胞核、染色体以及基因表达的研究细胞核、染色体以及基因表达的研究 3 3、生物膜与细胞器的研究、生物膜与细胞器的研究 4 4、细胞骨架体系的
3、研究细胞骨架体系的研究 5 5、细胞增殖及其调控、细胞增殖及其调控 6 6、细胞分化及其调控、细胞分化及其调控 7 7、细胞的衰老与凋亡、细胞的衰老与凋亡 8 8、细胞的起源与进化、细胞的起源与进化 9 9、细胞工程、细胞工程 三、三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域（一）总趋势：总趋势： 细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。1、染色体DNA与蛋白质相互作用关系 主要是非组蛋白对 基因组的作用 2、细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 3、细胞信号转导的研究 4、细胞结构体系的组装（二）重点领域v美国国立卫
4、生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为什麽是当今科研领域的热门话题？（“Whatispopularinresearchtoday？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是：三种疾病：癌症（cancer）心血管病（cardiovasculardiseases）爱滋病和肝炎等传染病（infectiousdiseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向：细胞周期调控（cellcyclecontrol）；细胞凋亡（cellapoptosis）；细胞衰老（cellularsenescence）；信号转导（signaltransduction）；DNA的损伤与修复（DNAdamag
5、eandrepair）美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signaltransduction）；细胞凋亡（cellapoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomicanalysis）。 四、四、 细胞重大生命活动的相互关系细胞重大生命活动的相互关系 第二节 细胞生物学历史与展望 (一）、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
6、结构的分子组成，及其在生命活动中的作用。一、细胞的发现 （二）、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，分子细胞生物学时代。一、细胞的发现 一、细胞的发现显微镜之于生物学，犹如望远镜之于天文学，细胞生物学的变革无不和显微技术的改进息息相关。1590年J.和Z.Janssen父子制作第一台复式显微镜，放大倍数不超过10倍。1610年GalileoGalilei用显微镜观察昆虫。 1665年英国人Rob
7、ertHooke出版显微图谱。观察了软木，并首次用cells来描述“细胞”。1680年A.vanLeeuwenhoek当选为英国皇家学会会员。他观察过植物、原生动物、水、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌、唾液、血液、精液等等。Hooke之后的160多年里，对细胞的研究没有实质进展。一、细胞的发现 英国科学家霍克（R.Hook,1635-703),27岁成为英国皇家学会领导成员,发表对木栓的观察,命名Cell。荷兰人列文虎克（AntonivonLeeuwenhoek,1623-1723）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。一、细胞的发现 1830s消色差显微镜出现，人们才对细胞的结构和
8、功能有了新的认识。1831年R.Brown在兰科植物表皮细胞内发现了细胞核。1836年GG.Valentin在动物神经细胞中发现了细胞核与核仁。这些工作对于细胞学说的诞生具有重要意义。一、细胞的发现 二、细胞学说CellTheory是19世纪的重大发现之一，其基本内容有三条：细胞是所有动、植物的基本结构单位；每个细胞相对独立，一个生物体内各 细胞之间协同配合；新细胞由老细胞繁殖产生。 二、细胞学说通常认为施莱登（MJ.Schleiden）和施旺（T.Schwann）正式提出了细胞学说。实际上它是19世纪许多科学家共同努力的结果。包括:BC.Dumortier、JB.deLamark、CB.Mi
9、lbel、H.Dutrochet、R.Brown、JE.Purkyne、R.Remak、R.Virchow等许多著名科学家。Jean-Baptiste de Lamark 二、细胞学说1838年Schleiden发表“植物发生论” ，认为无论怎样复杂的植物都由细胞构成。但他以free-cellformation理论来解释细胞形成。Schwann提出了“细胞学说”（Cell Theory) ；1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”。Matthias Jacob SchleidenTheodar Schwann 二、细胞学说Schwann提出：a.有机体是由细胞构成的；b.细胞是
10、构成有机体的基本单位。l但他也采用了的Schleiden细胞形成理论。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。Rudolf Virchow 二、细胞学说19世纪30年代后发现活细胞并不是空的而是充满粘稠的液体。F.Dujardin（1835）将之称为“sarcode”；JE.Purkinje（1839）和vonMohl（1846）则将之称作原生质“protoplasm”。如今“原生质”一词已从生物学文献中消失了，但在当时具有十分重要的意义。三、细胞超微结构研究1932年德国人E.Ruska和M.K
11、noll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CellBiology。 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。 四、分子细胞生物学时代v1952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，可能是螺旋。
12、四、分子细胞生物学时代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。四、分子细胞生物学时代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，1993年获诺贝尔化学奖。 四、分子细胞生物学时
13、代1990年，美国国会正式批准的“人类基因组计划” （HumanGenomeProject）。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。 四、分子细胞生物学时代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。 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
14、诺贝尔生理医学奖。Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 四、分子细胞生物学时代四、分子细胞生物学时代v 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 BrennerH. Robert HorvitzJohn E. Sulston 四、分子细胞生物学时代v 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 AgreRoderi
15、ck MacKinnon 四、分子细胞生物学时代v2004年，美国人RichardAxel和LindaB.Buck获诺贝尔生理与医学奖，他们发现气味受体和嗅觉系统的组成。Richard AxelLinda B. Buck四、分子细胞生物学时代v 2005年BarryJ.Marshall和J.RobinWarren获诺贝尔生理与医学奖，他们发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡方面的作用。Barry J. MarshallJ. Robin Warren 2006年美国科学家安德鲁法尔（AndrewFire）和克雷格梅洛(CraigMello)获诺贝尔生理与医学奖，他们发现了RNA（核糖核酸）干扰机制。
16、Andrew FireCraig Mello 五、 细胞生物学学习方法（一）、认识细胞生物学课程的重要性（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。诺贝尔奖频繁授予细胞生物学领域。各国政府都重视细胞生物学学科，新西兰科技部（MinistryofResearch,ScienceandTechnology）的报告BIOTECHNOLOGIES TO 2005中认为细胞生物学是未来生物技术的重要支撑学科。 五、 细胞生物学学习方法（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。 五、 细胞生物学学习方法（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趋同于分异5同源与同功 五、 细胞生物学学习方法（四）、将学
