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1、医学细胞生物学医学细胞生物学Medical Cell Biology绪绪论论n什么是医学细胞生物学？什么是医学细胞生物学？n为什么要学习医学细胞生物学？为什么要学习医学细胞生物学？n如何学习医学细胞生物学？如何学习医学细胞生物学？什么是医学细胞生物学什么是医学细胞生物学CellnThe basic structure and functional unit of all organisms; cells may exist as independent units of life (as in monads) or may form colonies or tissues as in high
2、er plants and animals.细胞（细胞（cell） 最早于最早于1665年由年由RobertHooke发发现，它是组成包括人类在内的所有生物现，它是组成包括人类在内的所有生物体的基本单位，这一基本单位的含义既体的基本单位，这一基本单位的含义既包括了结构上的，也包括了功能上的。包括了结构上的，也包括了功能上的。n细胞是由质膜包裹构成完整的功能单位，细胞是由质膜包裹构成完整的功能单位，能自我调节和独立生存，同时它也不断的能自我调节和独立生存，同时它也不断的同外界进行物质、能量、信息的交换。同外界进行物质、能量、信息的交换。n细胞的发现是和显微镜的发明分不开的。细胞的发现是和显微镜的
3、发明分不开的。n1604年荷兰人年荷兰人Z.Jansen发明第一台显发明第一台显微镜。微镜。RobertHooke则利用显微镜对则利用显微镜对物质世界进行了显微观察。物质世界进行了显微观察。n荷兰人列文荷兰人列文虎克虎克(Antonie van Leeuwenhoek, 16321723)第一次观察第一次观察到完整的活细胞。到完整的活细胞。细胞学说细胞学说n1838年年M.J.Schleiden提出所有的植物都提出所有的植物都由细胞构成。由细胞构成。nT.Schwann提出所有的动物也都由细胞构提出所有的动物也都由细胞构成。成。所有生物都是由一个或多个细胞组成所有生物都是由一个或多个细胞组成细
4、胞是生命的结构单位细胞是生命的结构单位n1855德国人德国人R.Virchow提出提出“一切细胞来一切细胞来源于细胞源于细胞”的著名论断，进一步完善了细的著名论断，进一步完善了细胞学说。胞学说。n施莱登（施莱登（MatthiasJ.Schleiden,18041881）n施旺（施旺（TheodorSchwann,18101882）n魏尔肖魏尔肖(RudolfLudwigKarlVirchow,18211902)n1831年年Remark发现无丝分裂发现无丝分裂n1880年年Flemming发现染色质和有丝分裂发现染色质和有丝分裂n1892年年Hertwig的细胞与组织标志着细的细胞与组织标志着
5、细胞学的创立胞学的创立Cell biologynCell biology (cellular biology or cytology) is an academic discipline which studies cells. This includes their physiological properties such as their structure and the organelles they contain, their behaviors, their environment and interactions, their life cycle, division and
6、 function (physiology) and eventual death. This is done both on a microscopic and molecular level, and cell biology researches both single-celled organisms like bacteria and specialized cells in multicellular organisms like humans.细胞生物学（细胞生物学（cellbiology） 在细胞水平上研究生物体生长、发在细胞水平上研究生物体生长、发育、运动、遗传、增殖、分化、
7、衰老、育、运动、遗传、增殖、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。它从细胞整体、死亡等生命现象的学科。它从细胞整体、亚细胞结构、分子三个不同水平出发，亚细胞结构、分子三个不同水平出发，并将这三个不同层次的研究有机地结合并将这三个不同层次的研究有机地结合起来，最终揭示生命的本质。起来，最终揭示生命的本质。分支学科分支学科n细胞形态学细胞形态学n细胞生理学细胞生理学n细胞遗传学细胞遗传学n细胞化学细胞化学n分子细胞学分子细胞学n细胞工程学细胞工程学Molecular Cell biologynMolecular Cell Biology concentrates on the macromolecul
8、es and reactions studied by biochemists, the processes described by cell biologists, and the gene control pathways identified by molecular biologists and geneticists. Two gathering forces will reshape molecular cell biology: genomics, the complete DNA sequence of many organisms, and proteomics, a kn
9、owledge of all the possible shapes and functions that proteins employ. 分子细胞生物学（分子细胞生物学（MolecularCellBiology）nDNA双螺旋模型和双螺旋模型和“中心法则中心法则”提出后逐提出后逐渐形成，研究的焦点是细胞的生命活动与渐形成，研究的焦点是细胞的生命活动与亚细胞成分的生物分子的结构变化的关系，亚细胞成分的生物分子的结构变化的关系，代表了细胞生物学新的发展方向。代表了细胞生物学新的发展方向。医学细胞生物学医学细胞生物学 由于生物技术的不断发展，在细胞由于生物技术的不断发展，在细胞水平上探讨与揭示生
10、命现象的本质已不水平上探讨与揭示生命现象的本质已不是细胞生物学的唯一任务，现代细胞生是细胞生物学的唯一任务，现代细胞生物学也侧重于在工业、农业、医药学领物学也侧重于在工业、农业、医药学领域的应用，以人体为研究对象，为医学域的应用，以人体为研究对象，为医学服务的细胞生物学研究即为医学细胞生服务的细胞生物学研究即为医学细胞生物学。物学。n人类基因组计划人类基因组计划（Human genome project） 1985由美国首先提出，由美国首先提出，1990年正年正式启动，我国于式启动，我国于1993年年加入该计划，承担加入该计划，承担其中其中1%的任务，即人类的任务，即人类3号染色体短臂上号染色
11、体短臂上约约30Mb的测序任务。的测序任务。2000年年6月月26日人类日人类基因组框架图完成。基因组框架图完成。2003年年4月月6国科学家国科学家宣布人类基因组序列图完成。宣布人类基因组序列图完成。n细胞生物学研究的数字化。细胞生物学研究的数字化。n细胞生物学研究的系统化。细胞生物学研究的系统化。n1998年年发现发现NO在心血管系统中作为信号分子在心血管系统中作为信号分子n1999年年发现控制细胞内蛋白质运输和定位的信号肽发现控制细胞内蛋白质运输和定位的信号肽n2000年年:神经系统中信号相互传递神经系统中信号相互传递n2001年年:细胞周期的关键分子调节机制细胞周期的关键分子调节机制n
12、2002年年:器官发育和细胞程序性死亡的器官发育和细胞程序性死亡的遗传调节机制遗传调节机制n2003年：细胞膜水通道，离子通道结构动力学等年：细胞膜水通道，离子通道结构动力学等研究研究n2004年：泛素、气味受体和嗅觉系统年：泛素、气味受体和嗅觉系统n2006年：年：RNA干扰干扰 n2007年：年：DNA重组重组近几年诺贝尔医学奖获奖情况近几年诺贝尔医学奖获奖情况为什么要学习医学细胞生物学现代医学现代医学与现代细胞生物学与现代细胞生物学的关系的关系1 1细胞生物学的发展促进了医细胞生物学的发展促进了医 学的发展学的发展2 2医学上的疑难杂症往往也需医学上的疑难杂症往往也需 要在细胞水平的研究
13、上才能要在细胞水平的研究上才能 获得突破获得突破(1.1)(1.1)生殖（生殖（reproductionreproduction）在本质上是精子细胞与卵细胞的结合在本质上是精子细胞与卵细胞的结合干预（生育控制、干预（生育控制、治疗不孕不育）治疗不孕不育）(1.2)(1.2)分化（分化（differentiationdifferentiation） 受精卵产生的同源细胞，在形态、功能和受精卵产生的同源细胞，在形态、功能和蛋白质合成等方面发生稳定性差异的过程。蛋白质合成等方面发生稳定性差异的过程。再生医学（再生医学（regenerative medicineregenerative medicin
14、e） 分化的过程中，许多组织都保留一些分化程度较分化的过程中，许多组织都保留一些分化程度较低的干细胞（低的干细胞（stem cellstem cell）处于暂时静止状态，必）处于暂时静止状态，必要时干细胞可通过细胞分裂，分化为更高分化程要时干细胞可通过细胞分裂，分化为更高分化程度的细胞。干细胞生物学的研究将为这类疾病的度的细胞。干细胞生物学的研究将为这类疾病的治疗带来不可限量的前景，它是现代再生医学治疗带来不可限量的前景，它是现代再生医学（regenerative medicineregenerative medicine）的基础。）的基础。干细胞（stem cell）n九院整复外科专家曹谊林
15、教授在裸鼠身九院整复外科专家曹谊林教授在裸鼠身上成功地移植了人造耳上成功地移植了人造耳n 一名一名7岁男孩因车祸造岁男孩因车祸造n成颅骨成颅骨66厘米缺损厘米缺损n 一名一名7岁男孩因车祸造岁男孩因车祸造n成颅骨成颅骨66厘米缺损厘米缺损n采用组织工程技术修采用组织工程技术修n复复,经经4个月随访个月随访,生长生长n良好良好(1.3)(1.3)细胞衰老细胞衰老（cellaging） 通过衰老机制的研究，最终将揭示人类衰老的通过衰老机制的研究，最终将揭示人类衰老的本质，进而控制细胞及人的衰老，达到延年益寿的本质，进而控制细胞及人的衰老，达到延年益寿的目的。目的。 细胞衰老的机制当前多集中于分子水
16、平上的研细胞衰老的机制当前多集中于分子水平上的研究，如衰老相关基因（究，如衰老相关基因（senescence-associatedgene，SAG）、染色体端粒（）、染色体端粒（telomere）、一些）、一些与疾病有关的物质（如与疾病有关的物质（如Alzheimer病中类淀粉前体病中类淀粉前体蛋白）在衰老中的作用等等。蛋白）在衰老中的作用等等。nWerner综合症是一种罕见的疾病，患者会综合症是一种罕见的疾病，患者会在青春期之后出现老化的外貌。病人皮肤、在青春期之后出现老化的外貌。病人皮肤、骨骼肌、心血管系统功能退化加速，取自骨骼肌、心血管系统功能退化加速，取自病人身上的培养细胞，其端粒比正
17、常个体病人身上的培养细胞，其端粒比正常个体短，端粒短，端粒DNA修复能力降低。有研究表明修复能力降低。有研究表明是由于人类染色体是由于人类染色体8短臂的短臂的Werner综合症综合症基因（基因（WRN）发生突变所致。）发生突变所致。(1.4)(1.4)细胞信号传导细胞信号传导(signaltrnasduction) 细胞作为生命的基本单位，作为一个细胞作为生命的基本单位，作为一个相对独立的系统，对于外界输入的信号，相对独立的系统，对于外界输入的信号，如何接受信号、传递和处理信号，乃至作如何接受信号、传递和处理信号，乃至作出反应，有一套自身的规律；疾病机制的出反应，有一套自身的规律；疾病机制的研
18、究（如肿瘤、药物中毒）、药物的筛选研究（如肿瘤、药物中毒）、药物的筛选及毒副作用的研究都是以此作为基础开展及毒副作用的研究都是以此作为基础开展的。的。(1.5)(1.5)细胞工程细胞工程(cellengineering) 应用细胞生物学技术和分子生物学技应用细胞生物学技术和分子生物学技术，改造细胞，使之有利于医学实践，造术，改造细胞，使之有利于医学实践，造福人类福人类 (2.1)疾病发病机制的探讨疾病发病机制的探讨 疾病是细胞病变的综合反映，而细疾病是细胞病变的综合反映，而细胞病变则是细胞在致病因素的作用下，胞病变则是细胞在致病因素的作用下，组成细胞的若干分子相互作用的结果；组成细胞的若干分子
19、相互作用的结果；生物的理化的和遗传的因素都可能通过生物的理化的和遗传的因素都可能通过不同的途径影响到细胞内的分子存在，不同的途径影响到细胞内的分子存在，而导致细胞病变而导致细胞病变。(2.2)(2.2)疾病诊断的基础疾病诊断的基础n疾病的诊断除了必要的病原学检查外，更疾病的诊断除了必要的病原学检查外，更主要的是有赖于疾病所带来的异常特征，主要的是有赖于疾病所带来的异常特征，整体水平、生化水平、细胞水平或分子水整体水平、生化水平、细胞水平或分子水平的变化，都可能是疾病诊断的依据平的变化，都可能是疾病诊断的依据n细胞或分子水平的变化来进行诊断就很容细胞或分子水平的变化来进行诊断就很容易获得早期诊断，也就十分有利于疾病的易获得早期诊断，也就十分有利于疾病的早期治疗早期治疗。(2.3)(2.3)疾病的治疗疾病的治疗n疾病的治疗有赖于对疾病机制的深入了解疾病的治疗有赖于对疾病机制的深入了解n细胞治疗是建立在分子生物学特别是细胞生物学细胞治疗是建立在分子生物学特别是细胞生物学的基础上的现代医学治疗，弥补患者的细胞缺陷，的基础上的现代医学治疗，弥补患者的细胞缺陷，恢复细胞内已紊乱的新陈代谢恢复细胞内已紊乱的新陈代谢n提高细胞的抗病能力提高细胞的抗病能力n降低细胞内毒性物质的作用降低细胞内毒性物质的作用n移植移植如何学习医学细胞生物学如何学习医学细胞生物学n英文词汇英文词汇The end
