分子生物學(xué)課件：緒論-細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史

MolecularCellBiology分子細(xì)胞生物學(xué)第一章緒論

重點：該學(xué)科的研究任務(wù)及重要性本章內(nèi)容

一、細(xì)胞生物學(xué)研究內(nèi)容

二、細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史三、細(xì)胞生物學(xué)的研究進展四、細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)：以細(xì)胞為研究對象，從細(xì)胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平三個層次，以動態(tài)的觀點研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和各種生命活動規(guī)律的學(xué)科。Wilson:一切生物學(xué)問題的答案最終都要到細(xì)胞中去尋找。Why?分子細(xì)胞生物學(xué)的意義A.細(xì)胞是組成所有有機體的基本結(jié)構(gòu)單位B.細(xì)胞是所有有機體代謝活動的功能單位.C.細(xì)胞是繁殖的基礎(chǔ)和遺傳的橋梁D.細(xì)胞是生命生長發(fā)育的基礎(chǔ)Humanfetaldevelopment.(a)At5weeks,eyes,theheart,theliverandrudimentsofallotherorganshavestartedtodevelopintheembryo,whichisonlyabout1cmlong.(b)Growthanddevelopmentoftheoffspring,nowcalledafetus,continueduringthesecondtrimester.Thisfetusis14weeksoldandabout6cmlong.(c)Thefetusinthisphotographis20weeksold.Nowthefetusgrowstoabout30cminlength.DollyandherdaughterTheprocessofcloningDollyE.細(xì)胞(或細(xì)胞核)是全能性的,形成新的胚體或個體受精卵的全能性胚泡胎兒植物細(xì)胞的全能性

一、細(xì)胞生物學(xué)研究內(nèi)容

首先研究細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)，然后是細(xì)胞的功能。

顯微結(jié)構(gòu)：在光學(xué)顯微鏡下細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)

亞顯微結(jié)構(gòu):超微結(jié)構(gòu),電子顯微鏡下細(xì)胞的結(jié)構(gòu)細(xì)胞的功能：物質(zhì)的吸收、合成與分解、增殖與分化、遺傳與變異等等本人實驗室主要研究方向：血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡與轉(zhuǎn)分化。神經(jīng)細(xì)胞的分化與凋亡。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分化與老化。細(xì)胞凋亡(人臍靜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞)小鼠大腦皮層神經(jīng)元細(xì)胞分化（骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞）小鼠神經(jīng)干細(xì)胞細(xì)胞老化(HUVEC)1緒論，技術(shù)，細(xì)胞的基本概念（1-3）2膜系統(tǒng)（4-11）3細(xì)胞骨架（12）4細(xì)胞核：遺傳信息表達結(jié)構(gòu)（13）5功能：蛋白質(zhì)合成、增殖和分化（14-18）6腫瘤細(xì)胞－－特殊的細(xì)胞

受信號轉(zhuǎn)導(dǎo)控制分化受阻增殖過度凋亡異常二、細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡史生物學(xué)發(fā)展的三個階段：1）19世紀(jì)以前是以形態(tài)描述為主的生物科學(xué)時期；2）20世紀(jì)上半葉，主要為實驗生物學(xué)時期；3）從上世紀(jì)五、六十年代以來，為精細(xì)定性與定量生物學(xué)時期，這是與DNA雙螺旋的發(fā)現(xiàn)及中心法則的建立分不開的。細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的幾個重要時期細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立和細(xì)胞學(xué)的形成電鏡下的細(xì)胞和細(xì)胞生物學(xué)的興起分子細(xì)胞生物學(xué)的出現(xiàn)信息細(xì)胞生物學(xué)（一）細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)荷蘭眼鏡商Janssen于1604年創(chuàng)造的，放大倍數(shù)10~30倍，又稱為“跳蚤鏡”（只能觀察小昆蟲）；英國物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家Robert.Hooke（胡克）創(chuàng)造了第一架有科研價值的顯微鏡，放大倍數(shù)40~140倍，并從木栓中發(fā)現(xiàn)蜂巢狀小室──cell，Hooke于1665年發(fā)表《顯微圖譜》一書。他在這本書中描繪的“微小孔洞”被認(rèn)為是細(xì)胞學(xué)史上第一個細(xì)胞模式圖。第一次觀察到活細(xì)胞的是：荷蘭布商列文虎克（A.V.Leeuwenhoek）。300倍,1674年（二）細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立和細(xì)胞學(xué)的形成1、細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立：

1831年，布朗（R.Brown）發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核；1835年，杜雅?。‥.Dujardin）發(fā)現(xiàn)了動物細(xì)胞中的粘液質(zhì)，并稱其為“肉樣質(zhì)”（sarcode）;1840年，浦金野（Purkinje）提出“原生質(zhì)”。celltheory:Schleiden，Schwan，VirchowSchleiden

SchwanVirchow

Celltheory:

（1）一切生物都由細(xì)胞組成；（2）細(xì)胞是生物體的最小活動單位；（3）細(xì)胞只能通過細(xì)胞分裂而來。

意義：顯示了細(xì)胞對于生命非常重要,把生命的奧秘和生命本身濃縮到了細(xì)胞這個微觀世界，推動了對細(xì)胞的研究。

2、細(xì)胞學(xué)的經(jīng)典時期

細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要發(fā)現(xiàn)1888年，T.Boveri發(fā)現(xiàn)中心體1898年，C.Benda發(fā)現(xiàn)線粒體1898年，C.Golgi發(fā)現(xiàn)高爾基體

細(xì)胞功能的重要發(fā)現(xiàn)1880年，W.Flemming發(fā)現(xiàn)并提出有絲分裂1905年，J.E.Moore等發(fā)現(xiàn)并提出減數(shù)分裂赫特維希(O.Hertwig)于1892年發(fā)表了《細(xì)胞與組織》的著名著作，這一著作標(biāo)志著細(xì)胞學(xué)（Cytology）作為一門獨立的生物學(xué)科的建立。WilsonE.B.于1896年發(fā)表了名為《發(fā)育和遺傳中的細(xì)胞》一書，(TheCellinDevelopmentandHeredity)，成為細(xì)胞學(xué)史上第一部有系統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)。第二幅細(xì)胞模式圖。（三）電鏡下的細(xì)胞和細(xì)胞生物學(xué)的興起1933年，德國科學(xué)家Ruska（魯斯卡）在西門子公司（Siemens）設(shè)計制造出世界上第一臺電子顯微鏡。1961年，比利時人Brachet,J（布拉舍）發(fā)表了《livingcell》繪制了一幅細(xì)胞模式圖,成為細(xì)胞學(xué)史上第三幅細(xì)胞模式圖。[Hooke（1665年）第一幅、Wilson（1925年）第二幅、Brachet（1961年）第三幅]Cell細(xì)胞學(xué)（cytology)

細(xì)胞生物學(xué)（cellbiology)1665Hooke1925年Wilson1961年Brachet200－300年幾十年總結(jié)從細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)到細(xì)胞生物學(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Cytology：光學(xué)顯微鏡觀察，細(xì)胞整體水平的形態(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。其標(biāo)志是：1965年De

Robetis《細(xì)胞生物學(xué)》。細(xì)胞生物學(xué)的特點深刻性：多層次水平、功能活動與分子、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）現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)與分子細(xì)胞生物學(xué)的出現(xiàn)上世紀(jì)50年代，對細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的結(jié)構(gòu)尚不了解，認(rèn)為各種細(xì)胞器是懸浮在溶液狀基質(zhì)中(cytoplasmicmatrix)；60年代，電鏡標(biāo)本固定技術(shù)改進，人們發(fā)現(xiàn)基質(zhì)中有微管、微絲的存在；70年代，由于使用了高壓電鏡，人們看到了細(xì)胞的立體結(jié)構(gòu)，又發(fā)現(xiàn)基質(zhì)中除了有微管、微絲外，還有網(wǎng)架狀的微梁網(wǎng)架，或稱微梁系統(tǒng)。

至此，人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中具有一定秩序的立體空間結(jié)構(gòu)──“細(xì)胞骨架”（cytoskeleton）1986年，美國、日本又研制成功了掃描隧道顯微鏡，能顯示出晶體表面的原子布陣。

Darnell等人于1986年提出了“分子細(xì)胞生物學(xué)”的概念（molecularcellbiology)(五)信息細(xì)胞生物學(xué)信號傳遞網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞生物學(xué)主要經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：1、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)(1665年R.Hooke;1675年Leeuwenhoke)2、細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立和細(xì)胞學(xué)的形成(1838年Schleidon;1839年Schwann)3、細(xì)胞生物學(xué)的出現(xiàn)(1965年DeRobertis)4、分子細(xì)胞生物學(xué)的興起(1986年Darnell)5、信息細(xì)胞生物學(xué)cell─cytology─cellbiology─molecularcellbiology

─informationalcellbiology三、細(xì)胞生物學(xué)的研究進展（P9）細(xì)胞工程方面碩果累累細(xì)胞工程（cellengineering）以細(xì)胞為對象，應(yīng)用生命科學(xué)理論，借助工程學(xué)原理與技術(shù)，有目的地利用或改造生物遺傳特性，以獲得特定的細(xì)胞、組織產(chǎn)品或新型物種的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。主要包括：單克隆抗體制備；轉(zhuǎn)基因動物、轉(zhuǎn)基因植物的開發(fā)與利用；克隆技術(shù)的研究；胚胎與組織干細(xì)胞研究的廣泛開展1.克隆技術(shù)的成果：多利于1996年7月5日出生，2003年2月14日因肺部感染而死亡。世界首例冷凍克隆牛胚胎移植犢牛在萊陽農(nóng)學(xué)院降生北京第2頭克隆牛誕生生命源于牛耳細(xì)胞世界第一只克隆寵物

英國培育的新型轉(zhuǎn)基因克隆豬轉(zhuǎn)反義ACC合成酶（1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸）基因的番茄(左)和其親本(右)同時采摘并貯藏相同時間耐貯轉(zhuǎn)基因番茄2.轉(zhuǎn)基因技術(shù)成果：定義：干細(xì)胞的“干”，是起源的意思。因此嚴(yán)格地說，干細(xì)胞是尚未分化發(fā)育的，能生成各種器官組織的全能細(xì)胞。分類：干細(xì)胞可以分為全能干細(xì)胞和組織干細(xì)胞。3.干細(xì)胞成果：四步“打造”人造肝臟

1從出生僅幾分鐘的嬰兒臍帶血中分離出干細(xì)胞；

2將這些干細(xì)胞放入一個“生物反應(yīng)器”中。這個由美國宇航局開發(fā)的電子裝置可以在地面上模擬出零重力下的實驗環(huán)境，細(xì)胞分裂繁殖的速度要比常態(tài)下快得多；

3適時加入各種荷爾蒙和化學(xué)物質(zhì)，誘使干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為肝臟組織；

4第四步繼續(xù)培育得到的“迷你肝臟”。

2.人類基因組約10萬個基因的作圖和測序完成，進入以揭示基因功能為主的后基因組計劃，人類遺傳病的基因治療成為常規(guī)技術(shù)。3.生物芯片技術(shù)廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境保護、司法鑒定等領(lǐng)域。/biology/cell/Index.shtml四、

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，可加深人們對疾病發(fā)生機理的認(rèn)識，從而提出有效的診治方案。如:腫瘤發(fā)病機理、心腦血管病防治等?！?/p>

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)實驗技術(shù)運用到醫(yī)學(xué)中，可為疾病治療提供新途徑例：單克隆抗體

翟中和.細(xì)胞生物學(xué).高等教育出版社.2000年8月汪堃仁.細(xì)胞生物學(xué)（第二版).北京師范大學(xué)出版社.1998年11月王金發(fā).細(xì)胞生物學(xué).科學(xué)出版社.2003年8月辛華.細(xì)胞生物學(xué)實驗.科學(xué)出版社.2001年02月楊漢民.細(xì)胞生物學(xué)實驗（第二版）.高等教育出版社.1997年07月MolecularBiologyoftheCell4thEdition,BruceAlbertsetal.,2002細(xì)胞生物學(xué)參考書：細(xì)胞生物學(xué)專業(yè)優(yōu)秀期刊，提供1955年以來的全文。生物化學(xué)方面的優(yōu)秀期刊，提供1905年以來的全文。