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细胞生物学

细胞生物学. 教师：高丽美. 参考书目 ：. 1.《 分子细胞生物学 》 王喜忠 . 丁明孝主译 （高等教育出版社） 2. 《 细胞生物学 》 王金发主编 （科学教育出版社）. 细胞生物学（ Cell Biology ） :. 以细胞为研究对象， 运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从 显微水平、亚显微水平 和 分子水平 三个层次上，研究细胞的 结构 、 功能 及 各种生命活动规律 的科学。 是现代生命科学的基础学科。. 细胞学（ Cytology ） : 研究细胞结构、功能和生活史的科学。

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细胞生物学

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Presentation Transcript

  1. 细胞生物学 教师：高丽美

  2. 参考书目： 1.《分子细胞生物学》 王喜忠.丁明孝主译 （高等教育出版社） 2. 《细胞生物学》 王金发主编 （科学教育出版社）

  3. 细胞生物学（Cell Biology）: 以细胞为研究对象，运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律的科学。是现代生命科学的基础学科。

  4. 细胞学（Cytology）: 研究细胞结构、功能和生活史的科学。 分子细胞生物学（Molecular Biology）： 从分子水平上来研究细胞生命现象同分子结构的关系的学科。

  5. 第一章 绪论 本章要点： • 掌握细胞生物学的研究内容和研究的重点领域 • 了解细胞生物学的发展史

  6. 第一节 细胞生物学的 研究内容及重点领域

  7. 一、细胞生物学的研究内容

  8. 生物膜与细胞器的研究 • 细胞核、染色体以及基因表达的研究 • 细胞骨架体系的研究 • 细胞增殖及其调控 • 细胞分化及其调控 • 细胞的衰老与凋亡 • 细胞的起源与进化 • 细胞工程

  9. （一）生物膜的研究 • 生物膜= 细胞质膜 +各种细胞器的膜 • 研究重点： 生物膜的结构模型 • 物质的跨膜运输 • 信息的跨膜传递

  10. （二）各类细胞器的研究 • 主要细胞器： 线粒体、叶绿体：产能细胞器；半自主性细胞器 内质网、高尔基体、溶酶体：细胞内膜系统 核糖体：蛋白质合成“机器” • 研究重点： 细胞器结构与功能的统一。

  11. （三）细胞核、染色体以及基因表达的研究 • 研究重点： 细胞核的结构与功能 染色体结构与基因表达调控的关系 染色体特化区域的结构与功能

  12. （四）细胞骨架体系的研究 • 包括：细胞质骨架和细胞核骨架 • 研究重点：细胞骨架的分子组成及功能

  13. 细胞骨架体系

  14. （五）细胞增殖与调控 • 研究重点： 细胞周期 细胞分裂 细胞增殖的调控

  15. （六）细胞分化与调控 • 研究重点： 细胞分化实质在于基因选择性表达 基因表达的调控机制

  16. （七）细胞的衰老与调亡 • 研究重点： 细胞衰老的原因 细胞凋亡的意义及调控机制

  17. （八）细胞的起源与进化 • 最原始的细胞大约在35亿多年前在地球上出现。 • 在实验室条件下模拟30多亿年前的地球环境，研究细胞的起源过程几乎是不大可能的。

  18. （九）细胞工程 细胞工程能用人工方法使不同种细胞的基因或基因组杂交重组到杂交细胞中，并使越过种的障碍的基因转移成为可能。开辟了远缘杂交的新途径。

  19. 二、当前细胞生物学研究的重点领域与总趋势 • 细胞结构体系的装配 • 染色体DNA与蛋白质的相互作用关系 • 细胞信号转导的研究 • 细胞的增殖、分化、凋亡的相互关系及调控

  20. 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（signal transduction）； 细胞凋亡（cell apoptosis）； 基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。

  21. 美国国立卫生研究院（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？》（“What is popular in research today？”）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（cardiovascular diseases） 爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases：AIDS，hepatitis） 五大研究方向： 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 transduction）； DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）

  22. 2001年，美国人LelandHartwell、英国人Paul Nurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。 Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse

  23. 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。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。 John E. Sulston H. Robert Horvitz Sydney Brenner

  24. 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。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。 Roderick MacKinnon Peter Agre

  25. 2004年，美国人Richard Axel和Linda B. 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 Axel Linda B. Buck

  26. 2005年Barry J. Marshall 和J. Robin Warren 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. Marshall J. Robin Warren

  27. 2006年美国科学家 AndrewFire和 Craig Mello获诺贝尔生理与医学奖，他们发现了RNA的干扰机制。 安德鲁·法尔 克雷格·梅洛

  28. 2007年这三位科学家是因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”而获得诺贝尔生理与医学奖。2007年这三位科学家是因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”而获得诺贝尔生理与医学奖。 奥利弗·史密斯Oliver Smithies 马里奥·卡佩奇Mario R. Capecchi 马丁·埃文斯Martin J. Evans

  29. 2008年三位科学家获得诺贝尔化学奖，他们的研究成果概括为“绿色荧光蛋白的发现、表达和发展”2008年三位科学家获得诺贝尔化学奖，他们的研究成果概括为“绿色荧光蛋白的发现、表达和发展” 钱永健 马丁.查尔菲 下村修

  30. 2009年，端粒和端粒酶保护染色体的机理 卡萝尔-格雷德 伊丽莎白-布莱克本 杰克-绍斯塔克

  31. 2010年诺贝尔生理学或医学奖授予英国生理学家罗伯特·爱德华兹，以表彰他在体外受精技术领域做出的开创性贡献。2010年诺贝尔生理学或医学奖授予英国生理学家罗伯特·爱德华兹，以表彰他在体外受精技术领域做出的开创性贡献。

  32. 2011年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国、法国三位科学家因在免疫学方面的发现获奖。其中一半的奖金归于Bruce A. Beutler和Jules A. Hoffmann，获奖理由是“先天免疫激活方面的发现”；另一半奖金归于Ralph M. Steinman，获奖理由是“发现树枝状细胞及其在获得性免疫中的作用”。 今年的诺奖得主发现了免疫系统激活的关键原理，从而彻底革新了我们对免疫系统的认识。

  33. 2012年诺贝尔生理学或医学奖 英国发育生物学家约翰·格登、日本京都大学物质—细胞统合系统据点iPS（诱导多功能干细胞）细胞研究中心主任长山中伸弥因在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献而获奖

  34. 第二节 细胞生物学的发展史 • 细胞的发现→ • 细胞学说的创立→ • 细胞学的诞生→ • 细胞生物学的兴起→ • 分子细胞生物学时代

  35. 一、细胞的发现（discovery of cell） • 1604年，詹森(Janssen 荷兰眼镜商）创造了世界上第一架显微镜，放大倍数只有10—30倍。 • 1665年，胡克（Robert Hook，英国物理学家）用自己设计并制造的显微镜(放大倍数可达40—140倍)观察栎树软木塞切片时发现许多蜂窝状的小室---cell Hooke作为世界上细胞的第一个发现和命名者

  36. 胡克的显微镜和他发现的“细胞”

  37. 列文虎克是历史上第一个观察到活细胞的人 • 1677年，列文虎克（Antony Van Leeuwenhoek，荷兰布商，科学家）用自制显微镜(放大倍数可达300倍左右)看到了活细胞—他先后观察了血细胞、池塘水滴中的原生生物、人类和哺乳类动物的精子。

  38. 1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会会员。1676年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克首次观察到了细菌。他没有上过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会会员。 （↓）

  39. 二、细胞学说的创立 • 1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）“细胞是构成植物的基本单位” • 1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann） “动植物都是细胞的集合物”

  40. “细胞学说”的内容： • 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。 • 每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益。 • 新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。

  41. 1855年-1858年，德国病理学家魏尔肖(Virchow） “细胞只能来自细胞”的名言。

  42. 三、细胞学的诞生 19世纪未被认为是细胞学经典时期， 相继发现了许多重要的细胞结构和细胞活动现象。

  43. 1. 原生质理论的提出 • 1840年普金耶（Purkinje）在植物细胞中、1846年冯.莫尔（Mohl）在动物细胞中都发现了“肉样质”的物质。并首次将细胞的内含物称为“原生质”（protoplasm） • 1861年舒尔策（Max Schultze）提出原生质理论：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。

  44. 2. 关于细胞分裂的研究 • 1841年Remak发现鸡胚血细胞直接分裂。后由Flemming改称无丝分裂 • 1880年弗来明（W. Flemming）在蝾螈幼虫的组织细胞中发现了有丝分裂（mitosis）。 • 1883年Van Beneden、1886年Straburger分别在动、植物细胞中发现减数分裂（meiosis）。

  45. 3. 一些重要细胞器的发现 • 1866年，Haekel发现质体（Plastid）； • 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发现线粒体（mitochondrium）； • 1894年Golgi发现高尔基体(Golgi body) 。

  46. 1892首先由德国胚胎学家Hertiwig发表专著“The cell & the Tissue”，标志着细胞学作为一门独立学科的诞生。 • 1896德国另一胚胎学家Wilson发表“The Cell in Development & Heredity”，《细胞—在发育和遗传中》被认为是第一部系统的细胞学。 • 1925年该书第三版问世，书中 Wilson绘制了一幅细胞模式图，反映了光镜时代对细胞结构的认识水平，作为细胞学史上具有代表意义的模型，一直沿用到本世纪50年代。

  47. 四、实验细胞生物学及细胞学分支的产生时期 这一时期产生了很多细胞学相关的分支学科：如细胞遗传学、细胞生理学、细胞化学、细胞病理学等。同时，人们对细胞的研究逐步渗入了实验的思想，将实验设计与实验技术应用到理论研究中来。

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