緒論細胞生物學(xué)翟中和第四

細胞生物學(xué)

CellBiology

生物與食品工程學(xué)院

現(xiàn)在是1頁\一共有55頁\編輯于星期二教學(xué)安排與考核方式講課：42學(xué)時實驗：12學(xué)時考核方式：平時成績30%（考勤、課堂表現(xiàn)、回答問題、課后作業(yè)）理論課考試成績70%（閉卷）現(xiàn)在是2頁\一共有55頁\編輯于星期二教材現(xiàn)在是3頁\一共有55頁\編輯于星期二目錄第一章緒論第二章細胞的統(tǒng)一性與多樣性第三章細胞生物學(xué)研究方法第四章細胞質(zhì)膜第五章 物質(zhì)跨膜運輸?shù)诹戮€粒體和葉綠體第七章 細胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)第八章蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸?shù)诰耪录毎盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)

第十章細胞骨架第十一章細胞核與染色質(zhì)第十二章核糖體第十三章細胞周期與細胞分裂第十四章細胞增殖調(diào)控與癌細胞第十五章細胞分化與胚胎發(fā)育第十六章細胞死亡與細胞衰老第十七章細胞的社會聯(lián)系基本知識介紹（1-3章）細胞的基本結(jié)構(gòu)與功能（4-12章）細胞重大生命活動（13-17章）現(xiàn)在是4頁\一共有55頁\編輯于星期二第1章緒論現(xiàn)在是5頁\一共有55頁\編輯于星期二本章主要內(nèi)容第一節(jié)細胞生物學(xué)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀第二節(jié)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)發(fā)展簡史現(xiàn)在是6頁\一共有55頁\編輯于星期二第一節(jié)細胞生物學(xué)研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀細胞生物學(xué)(cellbiology)是研究和揭示細胞基本生命活動規(guī)律的學(xué)科，它從顯微、亞顯微及分子水平上研究細胞結(jié)構(gòu)與功能，細胞增殖、分化、代謝、運動、衰老、死亡，以及細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，細胞基因表達與調(diào)控，細胞起源與進化等重大生命過程現(xiàn)在是7頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容生物膜和細胞器細胞骨架體系細胞核、染色體和基因表達現(xiàn)在是8頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細胞增殖及其調(diào)控細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)在是9頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細胞分化及干細胞生物學(xué)細胞死亡現(xiàn)在是10頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容細胞衰老細胞工程現(xiàn)在是11頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞生物學(xué)的主要研究內(nèi)容MoleculesPolymersCellsOrganisms細胞的起源與進化現(xiàn)在是12頁\一共有55頁\編輯于星期二細胞重大生命活動及其相互關(guān)系現(xiàn)在是13頁\一共有55頁\編輯于星期二Theinnerlifeofthecell現(xiàn)在是14頁\一共有55頁\編輯于星期二Theinnerlifeofthecell現(xiàn)在是15頁\一共有55頁\編輯于星期二Theinnerlifeofthecell現(xiàn)在是16頁\一共有55頁\編輯于星期二二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科1925.Wilson：“一切生命的關(guān)鍵問題都要到細胞中去尋找答案”EdmundB.Wilson,1856-1939Thekeytoeverybiologicalproblemmustfinallybesoughtinthecell.現(xiàn)在是17頁\一共有55頁\編輯于星期二分子水平細胞水平，相互滲透交融細胞結(jié)構(gòu)功能研究為主細胞重大生命活動為主分析綜合功能基因組學(xué)研究是細胞生物學(xué)研究的基礎(chǔ)和歸宿(應(yīng)用)由基因治療細胞治療細胞生物學(xué)發(fā)展趨勢二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是18頁\一共有55頁\編輯于星期二二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科當(dāng)前細胞生物學(xué)研究的3個根本性問題基因組如何在時間和空間上有序表達基因表達的產(chǎn)物如何逐級組裝成細胞的基本結(jié)構(gòu)體系及各種細胞器基因及其表達的產(chǎn)物如何調(diào)節(jié)細胞的重大生命活動現(xiàn)在是19頁\一共有55頁\編輯于星期二

美國科學(xué)情報研究所（ISI）1997年SCI收錄及引用論文檢索，全世界自然科學(xué)研究中論文發(fā)表最集中的三個領(lǐng)域分別是：細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）；細胞凋亡（cellapoptosis）；基因組與后基因組學(xué)研究（genomeandpost-genomicanalysis）。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是20頁\一共有55頁\編輯于星期二

美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）在1998年底發(fā)表的一份題為《什么是當(dāng)今科研領(lǐng)域的熱門話題？》（“Whatispopularinresearchtoday？”）的調(diào)查報告中指出，目前全球研究最熱門的是 三種疾?。?/p>

癌癥（cancer）

心血管病（cardiovasculardiseases）

愛滋病和肝炎等傳染病

（infectiousdiseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向：

細胞周期調(diào)控（cellcyclecontrol）；

細胞凋亡（cellapoptosis）；

細胞衰老（cellularsenescence）；

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）；

DNA的損傷與修復(fù)（DNAdamageandrepair）二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是21頁\一共有55頁\編輯于星期二2000年，瑞典科學(xué)家阿爾維德·卡爾松(ArvidCarlsson)、美國科學(xué)家保羅·格林加德(PaulGreengard)、奧地利科學(xué)家埃里克·坎德爾(EricRKandel)因在人類腦神經(jīng)細胞間信號的相互傳遞方面獲得的重要發(fā)現(xiàn)，而共同獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)及生理學(xué)獎。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科諾貝爾獎（2000-2013）

現(xiàn)在是22頁\一共有55頁\編輯于星期二2001年，美國人Leland

Hartwell、英國人PaulNurse、Timothy

Hunt因?qū)毎芷谡{(diào)控機理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎。LelandH.Hartwell

R.Timothy(Tim)Hunt

SirPaulM.Nurse

二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是23頁\一共有55頁\編輯于星期二2002年，英國人布雷諾爾、美國人霍維茨和英國人蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和細胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohnE.Sulston

二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是24頁\一共有55頁\編輯于星期二2003年，美國科學(xué)家彼得·阿格雷和羅德里克·麥金農(nóng)，分別因?qū)毎にǖ溃x子通道結(jié)構(gòu)和機理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎。PeterAgreRoderickMacKinnon

二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是25頁\一共有55頁\編輯于星期二2004年，美國人RichardAxel和LindaB.Buck獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎，他們發(fā)現(xiàn)氣味受體和嗅覺系統(tǒng)的組成。RichardAxelLindaB.Buck二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是26頁\一共有55頁\編輯于星期二2005年BarryJ.Marshall和J.RobinWarren獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎，他們發(fā)現(xiàn)幽門螺桿菌及其在胃炎和胃潰瘍方面的作用。BarryJ.MarshallJ.RobinWarren二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是27頁\一共有55頁\編輯于星期二2006年美國人AndrewZ.Fire和CraigC.Mello因?qū)NA干擾的研究而獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。AndrewZ.Fire CraigC.Mello二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是28頁\一共有55頁\編輯于星期二2007年美國的馬里奧·卡佩奇、奧利弗·史密斯和英國的馬丁·伊文思因?qū)虼虬屑夹g(shù)的研究而獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。MarioR.CapecchiSirMartinJ.EvansOliverSmithies二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是29頁\一共有55頁\編輯于星期二二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科2008年兩位法國科學(xué)家西諾西和蒙塔尼因發(fā)現(xiàn)人類免疫缺陷病毒（HIV）,德國科學(xué)家哈拉爾德·楚爾·豪森因發(fā)現(xiàn)人類乳突淋瘤病毒（HPV）導(dǎo)致子宮頸癌而獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。現(xiàn)在是30頁\一共有55頁\編輯于星期二2008年日本科學(xué)家下村修、美國科學(xué)家馬丁·沙爾菲和美籍華裔科學(xué)家錢永健因發(fā)現(xiàn)和修飾綠色熒光蛋白（GFP)獲得諾貝爾化學(xué)獎。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是31頁\一共有55頁\編輯于星期二2009年萬卡特拉曼-萊馬克里斯南、托馬斯-施泰茨和阿達-尤納斯因?qū)Α昂颂求w結(jié)構(gòu)和功能的研究”做出突出貢獻而獲得諾貝爾化學(xué)獎。

二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是32頁\一共有55頁\編輯于星期二2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家伊麗莎白·布萊克本、卡蘿爾·格雷德和杰克·紹斯塔克，以表彰他們“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護染色體的”。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是33頁\一共有55頁\編輯于星期二2010年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予英國生理學(xué)家羅伯特·愛德華茲，以表彰他在體外受精技術(shù)領(lǐng)域做出的開創(chuàng)性貢獻。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是34頁\一共有55頁\編輯于星期二2011美國的布魯斯·巴特勒、盧森堡科學(xué)家朱爾斯·霍夫曼和加拿大科學(xué)家拉爾夫·斯坦曼因發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)激活的關(guān)鍵原理而獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是35頁\一共有55頁\編輯于星期二二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科2012年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予英國科學(xué)家約翰·格登和日本醫(yī)學(xué)教授山中伸彌，以表彰他們在“體細胞重編程技術(shù)”領(lǐng)域做出的革命性貢獻?，F(xiàn)在是36頁\一共有55頁\編輯于星期二2012年兩位美國科學(xué)家羅伯特·萊夫科維茨和布萊恩·克比爾卡因“G蛋白偶聯(lián)受體研究”而獲得諾貝爾化學(xué)獎。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是37頁\一共有55頁\編輯于星期二2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予美國科學(xué)家詹姆斯-E.羅斯曼和蘭迪-W.謝克曼、德國科學(xué)家托馬斯-C.蘇德霍夫，以表彰他們發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)部囊泡運輸調(diào)控機制。二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是38頁\一共有55頁\編輯于星期二諾貝爾獎（2000-2013）

2000:神經(jīng)系統(tǒng)中的信號傳遞2001:控制細胞周期的關(guān)鍵物質(zhì)2002:細胞凋亡調(diào)節(jié)機制2003:細胞膜水通道及離子通道結(jié)構(gòu)和機理2004:氣味受體和嗅覺系統(tǒng)的組成2005:幽門螺旋桿菌2006:RNAi2007:基因敲除小鼠2008:綠色熒光蛋白（化學(xué)），HIV/HPV（生理）2009:染色體端粒酶的自然脫落物將引發(fā)衰老和癌癥（生理）核糖體結(jié)構(gòu)和功能的研究（化學(xué)）2010:體外受精2011:免疫系統(tǒng)激活的關(guān)鍵原理2012:體細胞重編程技術(shù)(生理），G蛋白偶聯(lián)受體研究（化學(xué)）2013:細胞內(nèi)部囊泡運輸調(diào)控機制二、現(xiàn)代生命科學(xué)中重要的基礎(chǔ)前沿學(xué)科現(xiàn)在是39頁\一共有55頁\編輯于星期二第二節(jié)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)發(fā)展簡史2014年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎在瑞典揭曉科學(xué)家JohnO'Keefe、May-BrittMoser、EdvardI.Mosel因發(fā)現(xiàn)組成大腦定位系統(tǒng)（GPS）的特殊細胞的研究成果獲得此獎項。（詳見：2014諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)哐芯亢喗椋┈F(xiàn)在是40頁\一共有55頁\編輯于星期二第二節(jié)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)發(fā)展簡史

2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎揭曉，我國科學(xué)家屠呦呦獲獎！獲獎理由是“有關(guān)瘧疾新療法的發(fā)現(xiàn)”。另外兩名獲獎科學(xué)家為愛爾蘭的WilliamC.Campbell和日本的Satoshiōmura，獲獎理由是“有關(guān)蛔蟲寄生蟲感染新療法的發(fā)現(xiàn)”。其中，屠呦呦獨享一半獎金，愛爾蘭和日本科學(xué)家分享另外一半獎金?，F(xiàn)在是41頁\一共有55頁\編輯于星期二第二節(jié)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)發(fā)展簡史細胞的發(fā)現(xiàn)細胞學(xué)說的建立其意義細胞學(xué)的經(jīng)典時期實驗細胞學(xué)與細胞學(xué)的分支及其發(fā)展細胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展現(xiàn)在是42頁\一共有55頁\編輯于星期二第二節(jié)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)發(fā)展簡史

從研究內(nèi)容來看細胞生物學(xué)的發(fā)展可分為三個層次，即：顯微水平、超微水平和分子水平。從時間縱軸來看細胞生物學(xué)的歷史大致可以劃分為四個主要的階段：第一階段：從16世紀末—19世紀30年代，是細胞發(fā)現(xiàn)和細胞知識的積累階段。第二階段：從19世紀30—20世紀中期，細胞學(xué)說形成后，主要進行細胞顯微形態(tài)的研究。第三階段：從20世紀30年代—70年代，以細胞超微結(jié)構(gòu)、核型、帶型研究為主要內(nèi)容。第四階段：從20世紀80年代分子克隆技術(shù)的成熟到當(dāng)前，細胞生物學(xué)與分子生物學(xué)的結(jié)合愈來愈緊密，基因調(diào)控、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞分化和凋亡、腫瘤生物學(xué)等領(lǐng)域成為當(dāng)前的主流研究內(nèi)容?，F(xiàn)在是43頁\一共有55頁\編輯于星期二第二節(jié)細胞學(xué)與細胞生物學(xué)發(fā)展簡史現(xiàn)在是44頁\一共有55頁\編輯于星期二

1590年J.和Z.Janssen制作第一臺復(fù)式顯微鏡。1610年GalileoGalilei用顯微鏡觀察昆蟲。1665年英國人RobertHooke出版《顯微圖譜》。觀察了軟木，并首次用cells來描述“細胞”。一、細胞的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在是45頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞的發(fā)現(xiàn)RobertHookeHooke'smicroscopeCellstructureofCorkbyHooke現(xiàn)在是46頁\一共有55頁\編輯于星期二一、細胞的發(fā)現(xiàn)AntonievanLeeuwenhoekReplicaofmicroscopebyVanLeeuwenhoek現(xiàn)在是47頁\一共有55頁\編輯于星期二二、細胞學(xué)說的建立及其意義MatthiasJakobSchleidenTheodorSchwannRudolphCarlVirchow現(xiàn)在是48頁\一共有55頁\編輯于星期二細胞學(xué)說（Celltheory）1838年，德國植物學(xué)家施來登

發(fā)表論文指出∶植物是由細胞構(gòu)成的1839年，德國動物學(xué)家施旺首次提出細胞學(xué)這個名稱，并提出了◆所有的生物都是由一個或多個細胞組成的◆細胞是生命的基本單位

1858年，德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖對細胞學(xué)說進行了重要補充：一切細胞產(chǎn)自細胞。細胞學(xué)說是人類在19世紀的三大發(fā)現(xiàn)之一現(xiàn)在是49頁\一共有55頁\編輯于星期二三、細胞學(xué)的經(jīng)典時期1.原生質(zhì)理論的提出原生質(zhì)(protoplasm)(普金耶1840，馮·莫爾1846)；原生質(zhì)理論(舒爾策1861)；原生質(zhì)體(protoplast)(Hanstein1880)2.細胞分裂的研究直接分裂；有絲分裂；減數(shù)分裂(1841－1886)3.細胞器的發(fā)現(xiàn)中心體(1883)；線粒體(1894)；高爾基體(1898)現(xiàn)在是50頁\一共有55頁\編輯于星期二四、實驗細胞學(xué)與細胞學(xué)的分支及其發(fā)展1.細胞遺傳學(xué)動物受精(1876)；卵和精子染色體(1883)；植物雙受精(1888，1893)，遺傳法則(孟德爾34年前，1900)，性別與染色體有關(guān)(1905)；基因?qū)W說(Morga