醫(yī)學(xué)生物學(xué)1課件

醫(yī)學(xué)生物學(xué)

緒論第一節(jié)生物學(xué)的形成與發(fā)展一、生物學(xué)的概念：生物學(xué)(biology)是研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)，并探討生命發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的一門生命科學(xué)。二、生物學(xué)的發(fā)展概況及趨勢：（一）發(fā)展概況

1．古老的生物學(xué)：（1）我國栽培白菜已有7000年歷史。（2）公元前5000年，人類已掌握了水稻種植技術(shù)；3000年開始馴養(yǎng)家豬2700年流傳種桑養(yǎng)蠶、織布技術(shù)。（6）在西方，醫(yī)學(xué)之祖Hippocrates在古希臘時代就已經(jīng)闡述了疾病的發(fā)病原因，古羅馬的Galen對動物內(nèi)部器官的大量解剖學(xué)研究，奠定了西方醫(yī)學(xué)發(fā)展的解剖學(xué)基礎(chǔ)。古希臘的Aristotle對動植物也有廣泛研究，但他卻堅持神創(chuàng)論，認(rèn)為是上帝創(chuàng)造了萬物，嚴(yán)重阻礙了自然科學(xué)的發(fā)展。2．細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及細(xì)胞學(xué)說的提出：（1）1665年-英國-物理學(xué)家-胡克（RobertHooke）首次發(fā)現(xiàn)了軟木細(xì)胞（櫟樹皮－植物細(xì)胞死的細(xì)胞壁）。（2）1674年，荷蘭的布商列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)為了檢查布的質(zhì)量，親自磨制透鏡，裝配了高倍顯微鏡(300倍左右)，并觀察到了血細(xì)胞、池塘水滴中的原生動物、人類和哺乳類動物的精子，人類第一次觀察到了完整的活細(xì)胞。（3）1735年，瑞典植物學(xué)家Linnaeus對植物進(jìn)行了系統(tǒng)的分類，創(chuàng)立了生物分類的等級和“雙名法”。（4）1838年，德國植物學(xué)家施來登(MathiasSchleiden)提出植物是由細(xì)胞構(gòu)成的，1839年，德國動物學(xué)家施旺(TheodorSchwann)提出：①地球上的生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的；②所有的生活細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上都是類似的，自此創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)說。（5）1855年，德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖(RudolfVirchow)補(bǔ)充了細(xì)胞學(xué)說的第三條原理：所有的細(xì)胞都是來自于已有細(xì)胞的分裂，即細(xì)胞來自于細(xì)胞。

（7）1865年孟德爾總結(jié)了生物遺傳的基本規(guī)律，分離律、自由組合律，奠定了現(xiàn)代遺傳學(xué)基礎(chǔ)。3．分子水平的發(fā)展：（1）1944年細(xì)菌學(xué)家艾弗里以細(xì)菌為材料，首次證實了DNA是遺傳物質(zhì)。（3）1954年提出了生物信息傳遞的中心法則，揭示了生物體的分子結(jié)構(gòu)及其運動規(guī)律。（4）1961年提出“乳糖操縱子模型”用于探討基因的調(diào)控。（5）1965年我國首次人工合成胰島素，打破了生命活性物質(zhì)只能在生物體內(nèi)合成的說法。（6）1966年遺傳密碼被成功破譯，為基因工程發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。4．基因工程的發(fā)展：

（1）1973年，美國人Cohen開創(chuàng)了體外重組DNA技術(shù)，并成功的轉(zhuǎn)化于大腸桿菌。（2）1977年將人生長激素抑制因子基因?qū)氪竽c桿菌中并成功表達(dá)。（9公斤細(xì)菌培養(yǎng)液獲得的激素含量相當(dāng)于從50萬頭羊腦中提取的量）。（3）1997年英國科學(xué)家威爾莫特用羊的乳腺細(xì)胞，成功克隆出了“多莉”羊。

動物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性A羊B羊去核卵細(xì)胞細(xì)胞的核乳腺上皮體外培養(yǎng)發(fā)育為胚胚C羊子宮多利威爾莫特與多莉

多莉羊（1997～2003）Wilmut我國第一頭體細(xì)胞克隆豬世界上首只克隆狗

（4）美國參議院于2002年4月18日通過一項決議，指定4月21——28日為“國家生物技術(shù)周”，以示國家對生物技術(shù)的重視。（5）2002年6月歐共體部長會議批準(zhǔn)了160億美元的事物技術(shù)研究計劃，我國“十五”高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃中“生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化工程已列為十二項重大項目之一。5．人類基因組計劃：

人類基因組計劃(humangenomeproject,HGP)是由美國科學(xué)家于1985年率先提出，于1990年正式啟動的。美國、英國、法國、德國、日本和我國科學(xué)家共同參與了這一價值達(dá)30億美元的人類基因組計劃。這是一部“生命的天書”，蘊(yùn)藏著生命的秘密，決定人的生、老、病、死。2000年6月26日克林頓宣布人類基因組草圖繪制完成6.三個階段(四個轉(zhuǎn)折點)：（1）細(xì)胞學(xué)說的建立——DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出1838－1953，經(jīng)歷了近一個世紀(jì)（2）DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的提出——基因工程的發(fā)展及應(yīng)用1953－70年代，80年代（3）基因工程的發(fā)展及應(yīng)用——克隆動物、人類基因組計劃70年代，80年代－95年、97年（二）生物學(xué)發(fā)展的趨勢：微觀方向：分子生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。宏觀方向：未來生態(tài)學(xué)的研究在深度和廣度上都將有很大發(fā)展。形成新的邊緣學(xué)科，面臨一個大綜合和大發(fā)展時期。主要體現(xiàn)如下：一、生長和發(fā)育與醫(yī)學(xué)關(guān)系二、分化與醫(yī)學(xué)關(guān)系三、干細(xì)胞與醫(yī)學(xué)關(guān)系四、克隆技術(shù)與醫(yī)學(xué)關(guān)系五、基因組醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)關(guān)系六、生殖與醫(yī)學(xué)第三節(jié)學(xué)習(xí)《醫(yī)學(xué)生物學(xué)》目的和要求使醫(yī)學(xué)生了解、掌握與醫(yī)學(xué)相關(guān)的生物學(xué)基本理論、基本知識和基本技能，為進(jìn)一步學(xué)好基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程和臨床各學(xué)科課程奠定基礎(chǔ)。本教材分三篇共十六章，本課程重點講述1－4章，16章（概略介紹）。第一章生命的特征與起源Whatislife?抽象的概念現(xiàn)實的存在具體的特征

研究的主題第一節(jié)生命的基本特征一．生命——以核酸、蛋白質(zhì)為主導(dǎo)的自然物質(zhì)體系

生命：以自然元素為基本組分的物質(zhì)運動體系。核酸——生命信息的編碼、儲藏蛋白質(zhì)——生命信息的表達(dá)、體現(xiàn)二．生命——以細(xì)胞為基本單位的功能結(jié)構(gòu)體系生命有機(jī)體決非化學(xué)物質(zhì)的簡單堆砌。它們只有按照一定的形式和比例，在不同的層次上相互化合，依次組裝，形成特定的結(jié)構(gòu)體系——細(xì)胞，才能執(zhí)行各種生理功能，進(jìn)行和完成各種生命活動過程。細(xì)胞是一切生命有機(jī)體結(jié)構(gòu)和功能活動的基本單位。三．生命——以新陳代謝為基本運動形式的自我更新體系任何生命有機(jī)體，無不時時刻刻地進(jìn)行著與其周圍環(huán)境間的物質(zhì)和能量交換，并因此而得以不斷的自我更新。這就是所謂的新陳代謝(metabolism)。同化作用(assimilation)異化作用(disassimilation)同化作用：生命有機(jī)體從外界環(huán)境攝取營養(yǎng)物質(zhì)以構(gòu)建自身的能量儲存過程。異化作用：伴之以能量釋放的自身物質(zhì)分解過程。

新陳代謝不僅是生物有機(jī)界高度一致的生命基本運動形式，而且也是區(qū)別于非生命自然界的根本標(biāo)志。

四．生命——自主性的信息傳遞、轉(zhuǎn)換與調(diào)節(jié)體系信息的傳遞、轉(zhuǎn)換，不僅是生命物質(zhì)自主性運動的表現(xiàn)形式，而且也是維持、調(diào)節(jié)機(jī)體正常生命活動穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性和秩序性的統(tǒng)一機(jī)制。五．生命——以生長發(fā)育為表現(xiàn)形式的“質(zhì)”、“量”轉(zhuǎn)換體系生長(growth)：生命有機(jī)體在其新陳代謝過程中的一定階段，當(dāng)同化作用大于異化作用時，表現(xiàn)出體積的增大和重量的增加的現(xiàn)象。個體發(fā)育(ontogenesis)：生命有機(jī)體自始至終地伴隨的結(jié)構(gòu)和功能上的一系列變化。

六．生命——通過生殖繁衍實現(xiàn)的物質(zhì)能量運動的守恒體系任何生物個體的壽命總是有限的——當(dāng)其生長發(fā)育到一定時期都會死亡；生命現(xiàn)象的世代延續(xù)卻是無限的——所有的生物又都具有繁衍與其自身相似后代個體的能力。生殖：可視之為生命物質(zhì)運動無限性的持續(xù)死亡：可看作是生命物質(zhì)運動有限性的終結(jié)生物有機(jī)體通過特定方式產(chǎn)生子代個體，從而使生命得以延續(xù)的這一過程，稱之為生殖(reproduction)。生殖是一切生命有機(jī)體最重要的屬性之一。無性生殖(asexualreproduction)有性生殖(sexualreproduction)七．生命——以遺傳變異規(guī)律為樞紐的綜合決定體系遺傳(heredity)：是指生命有機(jī)體在生殖過程中所表現(xiàn)出來的親子代之間的相似現(xiàn)象變異(variation)：是指同種個體之間的差異遺傳：運動方向及運動形式的穩(wěn)定與延續(xù)變異：運動方向及運動形式的變化和更迭八．生命——具有時空順序性的物質(zhì)運動演化體系生命現(xiàn)象是地球物質(zhì)運動的特殊形式，表現(xiàn)生命現(xiàn)象的所有生物是生命歷史長期演化的結(jié)果。無機(jī)物有機(jī)物生物大分子生物大分子有機(jī)物質(zhì)體系原始生命生命形態(tài)的分化和內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)的完善與提高進(jìn)化(evolution)：生命從無到有；從少到多；從簡單到復(fù)雜；從低級到高級的發(fā)展過程。九．生命——與自然環(huán)境的協(xié)同共存體系生命的存在不是孤立的。一切生物都占有一定的空間，其生命活動都離不開特定的生存環(huán)境，并且必然地與構(gòu)成其生存環(huán)境的各種外界條件相聯(lián)系。生物與生存環(huán)境的相互作用和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，是生命自然界的基本法則。第二節(jié)生命的起源一．原始生命的化學(xué)演化從無機(jī)小分子物質(zhì)到有機(jī)小分子物質(zhì)從有機(jī)小分子物質(zhì)到生命大分子物質(zhì)從生命大分子物質(zhì)組成多分子體系從多分子體系演變?yōu)樵忌技?xì)胞的產(chǎn)生最原始細(xì)胞的雛形具有可變形的半通透性脂質(zhì)-蛋白質(zhì)界膜含有由核酸-蛋白質(zhì)整合體系組成的信息系統(tǒng)和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)能夠通過厭氧呼吸獲取能量的異養(yǎng)型原始生命單位

三．自養(yǎng)生物的出現(xiàn)原核生物(prokaryote)二極生態(tài)系統(tǒng)自養(yǎng)與異養(yǎng)合成與分解四．從原核生物到真核生物分化起源說真核生物的出現(xiàn)，是在自然歷史演化過程中，原核生物與自然環(huán)境之間相互作用，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸分化、功能不斷完善提高的結(jié)果。真核細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器不是細(xì)胞自身結(jié)構(gòu)分化演變的結(jié)果，而是來源于外部。內(nèi)共生起源說第二章生命的基本單位

—細(xì)胞細(xì)胞(cell)：是一切生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命活動的基本單位生物體的一切生理活動、生命的基本特征及各種生命現(xiàn)象都是以細(xì)胞為單位體現(xiàn)的。細(xì)胞是生命的載體。第一節(jié)細(xì)胞發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞

學(xué)說的建立一．細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國物理學(xué)家Hooke在用自制的顯傲鏡觀察軟木組織時，首次發(fā)現(xiàn)了植物的組織細(xì)胞，實際上他觀察到的是一些死亡的櫟樹皮韌皮部細(xì)胞的細(xì)胞壁。二．細(xì)胞學(xué)說的建立“一切生物，包括單細(xì)胞生物、高等動物和植物都是由細(xì)胞組成的，細(xì)胞是生物形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能活動的基本單位”。這就是著名的細(xì)胞學(xué)說(ce11theory)。

SchleidenMJ.（1804-1881）SchwannT.（1810-1882）細(xì)胞學(xué)說的基本內(nèi)容一切生物都是由細(xì)胞組成的所有細(xì)胞都具有共同的基本結(jié)構(gòu)生物體通過細(xì)胞活動反映其生命特征細(xì)胞來自原有細(xì)胞的分裂

第二節(jié)細(xì)胞的基本特征一．細(xì)胞的基本定義細(xì)胞是構(gòu)成生物有機(jī)體的基本結(jié)構(gòu)單位細(xì)胞是代謝與功能的基本單位細(xì)胞是生物有機(jī)體生長發(fā)育的基本單位細(xì)胞是遺傳的基本單位，具有遺傳的全能性二．細(xì)胞的大小、形態(tài)和數(shù)量人和動物的細(xì)胞直徑一般在10～100m之間。人體內(nèi)最大的細(xì)胞是卵細(xì)胞，直徑約100m，最小的細(xì)胞直徑只有4～5m。細(xì)胞大小人類卵細(xì)胞100m人類肝細(xì)胞18～20m人類小淋巴細(xì)胞4～5m鴕鳥卵12cm支原體0.1m細(xì)胞的形態(tài)多種多樣，大小也不一致，這是與細(xì)胞功能相適應(yīng)的。凡是游離的細(xì)胞大多數(shù)呈球形或橢圓形。生物包括單細(xì)胞生物和多細(xì)胞生物。單細(xì)胞生物一個細(xì)胞就是一個完整的個體，多細(xì)胞生物的機(jī)體根據(jù)其復(fù)雜程度由數(shù)百乃至萬億計細(xì)胞構(gòu)成。（成人約有個細(xì)胞）1014細(xì)胞體積守恒定律：生物體器官的大小與細(xì)胞數(shù)量成正比，而與細(xì)胞的大小無關(guān)。

三．細(xì)胞的主要共性所有細(xì)胞都具有選擇透性的膜結(jié)構(gòu)細(xì)胞都具有遺傳物質(zhì)細(xì)胞都具有核糖體四．原核細(xì)胞與真核細(xì)胞（一）原核細(xì)胞原核細(xì)胞因沒有典型的核結(jié)構(gòu)而得名原核細(xì)胞最主要的特征是沒有膜包被的細(xì)胞核，也沒有核仁。DNA位于細(xì)胞中央的核區(qū)，稱為擬核(nucleoid)，該區(qū)稱為擬核區(qū)。原核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)：細(xì)胞膜細(xì)胞質(zhì)DNA核糖體支原體細(xì)菌細(xì)胞模式圖◆質(zhì)粒質(zhì)粒是細(xì)菌染色體外的遺傳物質(zhì)，為環(huán)形閉合的雙股DNA，存在于細(xì)胞質(zhì)中，質(zhì)粒編碼非細(xì)菌生命所必須的某些生物學(xué)性狀，如性菌毛、細(xì)菌素、毒素和耐藥性等。質(zhì)粒能進(jìn)行自我復(fù)制，與細(xì)菌的遺傳變異有關(guān)。質(zhì)粒上常有抗生素的抗性基因，例如，四環(huán)素抗性基因或卡那霉素抗性基因等。有些質(zhì)粒稱為附加體(episome)，這類質(zhì)粒能夠整合進(jìn)細(xì)菌的染色體，也能從整合位置上切離下來成為游離于染色體外的DNA分子。在基因工程中，常用人工構(gòu)建的質(zhì)粒作為載體。以脂質(zhì)、蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的細(xì)胞膜相結(jié)構(gòu)，以核酸和蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳信息表達(dá)系統(tǒng)，以特異蛋白質(zhì)分子為基礎(chǔ)的細(xì)胞骨架系統(tǒng)。（二）真核細(xì)胞真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)：此外還可觀察到一些比較大的結(jié)構(gòu)：線粒體、中心體、高爾基體。光鏡下結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)電鏡下結(jié)構(gòu)膜相結(jié)構(gòu)非膜相結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜溶酶體高爾基復(fù)合體線粒體過氧化氫體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核膜核糖體核仁染色質(zhì)核基質(zhì)微絲中等纖維微管中心粒細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別1.真核細(xì)胞與原核細(xì)胞最本質(zhì)的區(qū)別：（1）原核細(xì)胞無核膜（2）原核細(xì)胞DNA暴露，無組蛋白2.真核細(xì)胞與原核細(xì)胞的共同點：（1）都有細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和核體（2）都有遺傳物質(zhì)（3）都能獨立的完成生命活動原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較特征原核細(xì)胞真核細(xì)胞細(xì)胞大小細(xì)胞核細(xì)胞器核糖體染色體較?。?~10μm）較大（10~100μm）無核仁和核膜有核仁和核膜僅有核糖體有各種細(xì)胞器70S（50S+30S）80S（60S+40S）單條，由非組蛋白與單個DNA分子組成。多條，由組蛋白及非組蛋白與多個DNA分子組成。內(nèi)膜系統(tǒng)無有（復(fù)雜）細(xì)胞骨架無有（微管、微絲、中間纖維）細(xì)胞壁主要組分為肽聚糖主要組分為纖維素細(xì)胞分裂無絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂在結(jié)構(gòu)上比原核細(xì)胞和真核細(xì)胞都要簡單得多，是由核酸(DNA或RNA)芯和蛋白質(zhì)外殼組成。（三）病毒與蛋白質(zhì)感染因子1．病毒動物病毒，植物病毒，細(xì)菌病毒（噬菌體）類病毒（只含核酸不含蛋白質(zhì)）脊髓灰質(zhì)炎病毒

煙草花葉病毒

皰疹性口炎病毒

人類天花病毒（圖中深染的顆粒）

絲狀有被膜的病毒（流感病毒）T4噬菌體2．蛋白質(zhì)感染因子1982年，Prusiner在患瘙癢病的羊體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)因子，并證明是羊瘙癢病的致病因子。這種感染因子不含核酸，在復(fù)制方式和傳染途徑上完全不同于傳統(tǒng)概念上的病毒，與神經(jīng)系統(tǒng)致病有關(guān)。

羊瘙癢病發(fā)現(xiàn)已有200年的歷史，羊得了這種病就會渾身發(fā)癢，不斷在堅硬物質(zhì)上搓擦身體，最后死亡。它是一類傳染性海綿狀腦病（transmissiblespongiformencephalopathies，

TSE）。瘋牛病，即牛海綿狀腦?。╞ovinespongiformencephalopathy，

BSE）也屬于此類疾病，發(fā)現(xiàn)于1986年，是由于牛被喂以由死羊骨粉制造的飼料而被感染，病牛腦內(nèi)灰質(zhì)及神經(jīng)元都有典型的海綿狀退化，出現(xiàn)淀粉樣（amyloid）蛋白沉淀，與羊瘙癢病相似。同類型的prion也會使鹿、貂及猴子患病。Prion是一種結(jié)構(gòu)變異的蛋白質(zhì)，對高溫和蛋白酶均具有較強(qiáng)的抵抗力。它能轉(zhuǎn)變細(xì)胞內(nèi)的此類正常的蛋白PrPC，使PrPC發(fā)生結(jié)構(gòu)變異，變?yōu)榫哂兄虏∽饔玫腜rPSc。PrPC存在于神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和其它一些細(xì)胞，屬于糖磷脂酰肌醇錨定蛋白，集中在膜上的脂筏中，對蛋白酶和高溫敏感，可能和細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。vCJD病人大腦組織切片，海綿狀病變及周圍的沉淀斑淀粉樣蛋白沉淀PrPcPrPSc

蛋白質(zhì)感染因子的增殖既不是由于基因過分表達(dá)，也不是因翻譯量增