分子細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)課件：Chapter1- 緒論

1、分子細(xì)胞生物學(xué)Molecular Cell Biology 參考書 細(xì)胞生物學(xué) 翟中和等 高等教育出版社3版 細(xì)胞生物學(xué) 汪堃仁等 北京師范大學(xué)出版社 3版 Cell and Molecular Biology Gerald Karp， 3th Ed Molecular Biology of the Cell Bruce Alberts，3th Ed Essential Cell Biology Bray Alberts 參考網(wǎng)站紹興文理學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)/book細(xì)胞/分子生物學(xué)在線英文 /recommend.html 中國(guó)科學(xué)科學(xué)通報(bào)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)報(bào)細(xì)胞生物學(xué)雜志 Cell Nature Scie

2、nce Molecular and Cell Biology Cell Growth/Death and Differentiation Cell stem cell第一章 緒論第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的研究任務(wù)細(xì)胞是生命的基本單位細(xì)胞生物學(xué)是從細(xì)胞整體、超微和分子三個(gè)水平上研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。A. 細(xì)胞是組成所有有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位B. 細(xì)胞是所有有機(jī)體代謝活動(dòng)的功能單位C. 細(xì)胞是繁殖的基礎(chǔ)和遺傳的橋梁 Dolly and her daughterThe process of cloning DollyD. 細(xì)胞(或細(xì)胞核)是全能性的,形成新的胚體或個(gè)體E. 細(xì)胞是生命生長(zhǎng)發(fā)育的

3、基礎(chǔ)Human fetal development. (a)At 5 weeks, limb buds, eyes, the heart, the liver and rudiments of all other organs have started to develop in the embryo, which is only about 1cm long. (b)Growth and development of the offspring, now called a fetus, continue during the second trimester. This fetus is 1

4、4 weeks old and about 6cm long. (c)The fetus in this photograph is 20 weeks old. Now the fetus grows to about 30cm in length.所有的細(xì)胞的具有共同的基本屬性高度復(fù)雜有序性 自我調(diào)節(jié) 自我裝配 自我繁殖所有細(xì)胞具有類似結(jié)構(gòu)、組成和代謝特性 質(zhì)膜、 DNA/RNA 核糖體 C. 細(xì)胞能對(duì)外界刺激進(jìn)行應(yīng)答，感知周圍環(huán)境的變化.Cells within plant or animal respond to stimuli less obviously than single-ce

5、lled protist. But they respond. They possess receptors that interact with substances in the environment in highly specific ways. Wilson（1925）: 一切生物學(xué)問題的答案最終都要到細(xì)胞中去尋找第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展史(1665-2013，五個(gè)階段)與工具和技術(shù)的發(fā)明、進(jìn)步息息相關(guān)一 、 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國(guó)Robert Hooke，“cell”1668年，荷蘭Leeuwenhoek，活細(xì)胞此后100多年沒有大進(jìn)展二、細(xì)胞學(xué)說(shuō)（1839年）和細(xì)胞學(xué)形成（

6、1892年）cell theory:Schleiden SchwanVirchowCell theory: 細(xì)胞是多細(xì)胞生物的結(jié)構(gòu)、功能單位，細(xì)胞由細(xì)胞分裂而來(lái)意義：顯示了細(xì)胞對(duì)于生命非常重要,把生命的奧秘和生命本身濃縮到了細(xì)胞這個(gè)微觀世界，推動(dòng)了對(duì)細(xì)胞的研究。細(xì)胞學(xué)說(shuō)提出后取得的進(jìn)展：細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn) 1888年發(fā)現(xiàn)了中心體；1889年發(fā)現(xiàn)了線粒體;1890年提出染色體概念；1897年發(fā)現(xiàn)了內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 1898年發(fā)現(xiàn)了高爾基體。細(xì)胞質(zhì)cytoplasm 核質(zhì)karyoplasm1989年核酸nucleic acid1909年基因gene細(xì)胞活動(dòng)的發(fā)現(xiàn) 1880年有絲分裂mitosis 1905年減數(shù)

7、分裂meiosis細(xì)胞學(xué)(cytology)作為一門學(xué)科成立標(biāo)志:1892年 O.Hertwig細(xì)胞與組織200多年來(lái)從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)到細(xì)胞學(xué)的成立依賴于:顯微鏡技術(shù)的發(fā)明和放大倍數(shù)的提高 羅伯特胡克和他的顯微鏡 普通光學(xué)顯微鏡人血細(xì)胞 蟾蜍血細(xì)胞小鼠和人精子石蠟切片機(jī)馬蛔蟲卵細(xì)胞內(nèi)中心體蠑螈小腸上皮細(xì)胞 小鼠肝細(xì)胞 新技術(shù)：電子顯微鏡、超薄切片技術(shù)1939年，Siemens公司第一臺(tái)電子顯微鏡 成果： 細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，葉綠體，高爾基體，溶酶體，核糖體，單位膜）三、細(xì)胞生物學(xué)的興起透射電子顯微鏡Ernst Ruska, Gerd Binnig, Heinrich Rohrer電鏡發(fā)明者 掃

8、描電鏡發(fā)明者 超薄切片機(jī)Cytology：光學(xué)顯微鏡觀察，細(xì)胞的整體水平的形態(tài)和生理變化Cell Biology：電鏡、超離心、X射線衍射等新技術(shù)，細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)水平。多方位研究細(xì)胞的生命活動(dòng)。其標(biāo)志是：1965年 De Robetis細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的特點(diǎn)深刻性： 多層次水平、 功能活動(dòng)與分子、超分子結(jié)構(gòu)變化相聯(lián)系綜合性 同生理、生化、遺傳、發(fā)育等學(xué)科融匯四、分子細(xì)胞生物學(xué)的出現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)形成八十年代，提出Molecular Cell Biology研究亞細(xì)胞成分的分子結(jié)構(gòu) 細(xì)胞膜五、信息細(xì)胞生物學(xué)信號(hào)傳遞網(wǎng)絡(luò)第三節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)的進(jìn)展歷程 三百多年來(lái)細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)

9、域取得了豐碩成果，許多細(xì)胞相關(guān)的成果榮獲Nobel 生理、醫(yī)學(xué)、化學(xué)獎(jiǎng)重要進(jìn)展有前期對(duì)質(zhì)膜、線粒體膜、核糖體、細(xì)胞骨架、染色體等的結(jié)構(gòu)功能有了認(rèn)識(shí)1931年電子顯微鏡發(fā)明1958年遺傳信息傳遞的中心法則1960年蛋白質(zhì)合成的調(diào)控操縱子學(xué)說(shuō)1966年掃描干擾顯微鏡可以識(shí)別分子1976年細(xì)胞質(zhì)膜上的離子通道 1979年合成了胰島素1982年掃描隧道顯微鏡（發(fā)明人獲1986年諾貝爾物理獎(jiǎng)，可用于觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排列及與表面電子有關(guān)的物化性質(zhì)）1985年高壓電鏡觀察DNA三維雙螺旋結(jié)構(gòu)1990年人類基因組計(jì)劃1996年克隆羊1997年高分辨X射線顯示了核心顆粒原子水平結(jié)構(gòu) 2001-2010年

10、 人類基因組草圖 RNA干擾， 端粒及端粒酶， 嗅覺的本質(zhì)， 細(xì)胞程序性死亡， 細(xì)胞周期調(diào)控， 人腦神經(jīng)細(xì)胞間的信號(hào)傳遞， 病毒致癌學(xué)說(shuō)， 基因打靶， 胃病元兇幽門螺旋桿菌 成果的不斷深入和提高顯示出以下特點(diǎn)（一）細(xì)胞結(jié)構(gòu)層次的深入和整合從顯微結(jié)構(gòu)到亞微、分子水平的重新認(rèn)識(shí) 高爾基復(fù)合體2. 更多的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn) 核糖體、溶酶體、過氧化物酶體、細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)、核孔核膜 3. 多層面結(jié)構(gòu)知識(shí)的整合 即在顯微水平、亞微水平和分子水平三個(gè)層次對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究.（二）細(xì)胞“時(shí)空”特性的認(rèn)識(shí)1. 細(xì)胞質(zhì)中化學(xué)物質(zhì)的區(qū)域化各種特定物質(zhì)尤其是酶被區(qū)域化2. 細(xì)胞器的存在有時(shí)空性 細(xì)胞器在細(xì)胞質(zhì)中的排布與

11、細(xì)胞功能活動(dòng)相適應(yīng)3. 細(xì)胞在個(gè)體中存在的時(shí)空特性多細(xì)胞生物由不同類型的細(xì)胞組成，細(xì)胞之間形成特殊的聯(lián)系以協(xié)調(diào)工作，執(zhí)行整體功能。出生前的造血部位： 卵黃囊造血：人胚第3-9周。 肝臟造血：人胚第6周至第45個(gè)月達(dá)高峰，以紅、粒細(xì)胞造血為主，不生成淋巴細(xì)胞。 67周的人胚已有胸腺，開始有淋巴細(xì)胞形成，脾臟自 第5個(gè)月形成淋巴細(xì)胞，出生時(shí)成為淋巴細(xì)胞的器官。 骨髓造血：人胚第5個(gè)月以后始成為造血中心出生時(shí)全身骨髓普遍造血，5歲以后由四肢遠(yuǎn)側(cè)呈向心性退縮。（三）細(xì)胞“單位”概念的深化1. 細(xì)胞獨(dú)立生存的潛能性2. 細(xì)胞中物質(zhì)代謝體系的完整性3. 細(xì)胞基本的生物學(xué)特性相似雖然細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的含量與

12、分布有很大差別，但細(xì)胞的存活、分裂、運(yùn)動(dòng)、衰老、死亡等活動(dòng)的基本特征相似 本門課程中認(rèn)識(shí)細(xì)胞要：顯微、超微、分子三個(gè)水平上綜合動(dòng)態(tài)變化結(jié)構(gòu)與功能聯(lián)系細(xì)胞器組織器官系統(tǒng)生物大分子細(xì)胞個(gè)體2、是四大基礎(chǔ)學(xué)科之一（分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)） 1、是聯(lián)系生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)各學(xué)科的紐帶和橋梁 。第四節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué) 細(xì)胞生物學(xué)是醫(yī)學(xué)重要的基礎(chǔ)學(xué)科之一細(xì)胞生物學(xué)理論和知識(shí)，可加深人們對(duì)疾病發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識(shí)，從而提出有效的診治方案。如:腫瘤發(fā)病機(jī)理、心腦血管病防治等。 醫(yī)學(xué)新課題的解決離不開細(xì)胞生物學(xué)研究例如干細(xì)胞研究。 細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)中，可為疾病治療提供新途徑。 例：基因工程

13、制藥、單克隆抗體 細(xì)胞與人體的生長(zhǎng)發(fā)育細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)的前沿學(xué)科 1、是四大前沿學(xué)科之一 （分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和免疫學(xué)） 2、是生命科學(xué)帶頭學(xué)科和生長(zhǎng)點(diǎn) （細(xì)胞凋亡、干細(xì)胞、 克隆技術(shù)） 3、 SCI論文最集中的三個(gè)領(lǐng)域（細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞凋亡、基因組與后基因 組研究） 4、 NIH熱門話題五大方向（細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞衰老、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、 DNA損傷與修復(fù)） 細(xì)胞是一切生命活動(dòng)結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，細(xì)胞生物學(xué)是研究細(xì)胞生命活動(dòng)基本規(guī)律的科學(xué)。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞代謝、遺傳、增殖與分化，信息的傳遞與細(xì)胞通訊等是細(xì)胞生物學(xué)主要研究?jī)?nèi)容。 雖然今后細(xì)胞生物學(xué)研究的內(nèi)容是全方位的

14、，但概括起來(lái)可能是兩個(gè)基本點(diǎn)： 一、基因與基因產(chǎn)物如何控制細(xì)胞的重要生命活動(dòng)，如生長(zhǎng)、增殖、分化與衰老等，在此要涉及到一個(gè)全新的問題，細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)如何傳遞 二、基因產(chǎn)物蛋白質(zhì)分子與其他生物分子如何構(gòu)建與裝配成細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，行使細(xì)胞的有序的生命活動(dòng)今后20多年，以下問題可望取得重要進(jìn)展與突破遺傳信息的儲(chǔ)存、復(fù)制與表達(dá)的主要執(zhí)行者染色體的結(jié)構(gòu)與功能可能在不同的結(jié)構(gòu)層次上得到闡明。細(xì)胞骨架（包括核骨架與染色體骨架）的研究將得到全方位的進(jìn)展細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)、遺傳學(xué)的結(jié)合，將在細(xì)胞分化機(jī)理研究方面有重要突破，為發(fā)育生物學(xué)快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 細(xì)胞衰老與細(xì)胞程序化死亡的機(jī)理將在更深層次上闡明以細(xì)胞分子生

15、物學(xué)為骨干學(xué)科與其他學(xué)科結(jié)合，人工裝配生命體的理想可能逐步實(shí)現(xiàn)。 作業(yè)細(xì)胞生物學(xué)的研究任務(wù)是什么?什么是顯微結(jié)構(gòu)?什么是超微結(jié)構(gòu)?各自的分辨率?How big is a cell and how big are its parts? These drawings convey a sense of scale between living cells and atoms. Each panel shows an image that is then magnified by a factor of 10 in an imaginary progression from a thumb, to skin, to skin cells to a mitochondrion, to a ribosome, and ultimately to a