细胞生物学细胞生物学

细胞生物学细胞生物学

细胞生物学细胞生物学主讲：王国莉博士\n第一章绪论（提纲）细胞生物学研究的内容和现状¿细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科¿细胞生物学的主要研究内容¿当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域¿细胞重大生命活动的相互关系细胞学与细胞生物学发展简史¿细胞的发现¿细胞学说的建立其意义¿细胞学的经典时期¿实验细胞学与细胞学的分支及其发展¿细胞生物学学科的形成与发展¿细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书\n第一节细胞生物学研究的内容与现状1细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科v细胞生物学的概念v研究细胞生物学的重要意义v生命科学的四大基本学科细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学\n细胞生物学¿细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。¿生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系，而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。\n22细胞生细胞生物学物学的主要的主要研究研究内容内容v研究对象研究的对象是细胞v研究目的探索细胞的基本生命活动规律v研究任务以动态的观点、用现代的科技教学手段从亚细胞水平、细胞水平和分子水平三个水平研究细胞的生命活动规律\nv主要研究内容细胞结构与功能、细胞重要生命活动：¿细胞核、染色体以及基因表达的研究¿生物膜与细胞器的研究¿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\n3细胞生物学研究的总趋势与重点领域v总趋势细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学)相互渗透与交融是总的发展趋势。v三大基本问题Ø细胞内基因组的时空表达Ø基因表达产物的组装及对生命的调控Ø基因表达产物活性因子和信号分子对细胞生命活动的调节作用\nv细胞基本生命活动研究的若干重大课题²染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用²细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控²细胞信号转导的研究²细胞结构体系的组装\n美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（ScienceCitationIndex）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（signaltransduction）；¿细胞凋亡（cellapoptosis）；¿基因组与后基因组学研究（genomeandpost-genomicanalysis）。\n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？》（“Whatispopularinresearchtoday？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是¿三种疾病：²癌症（cancer）²心血管病（cardiovasculardiseases）²爱滋病和肝炎等传染病（infectiousdiseases：AIDS，hepatitis）¿五大研究方向：²细胞周期调控（cellcyclecontrol）；²细胞凋亡（cellapoptosis）；²细胞衰老（cellularsenescence）；²信号转导（signaltransduction）；²DNA的损伤与修复（DNAdamageandrepair）\n\n44当代细胞生物学研究的内容和现当代细胞生物学研究的内容和现状状l主要内容：细胞的结构与功能、细胞重要生命活动Ø结构与功能主要包括：生物膜（细胞膜）的研究，细胞核与基因的研究，细胞骨架的研究，产能细胞器的研究Ø细胞重要生命活动：细胞增殖与分化；细胞衰老与死亡；细胞信号转导；细胞起源与进化；细胞工程\n第二第二节节细胞学与细胞生物学发展细胞学与细胞生物学发展简史简史1细胞的发现英人胡克（RobertHooke）于1665年发现了第一个植物细胞。他用自制显微镜观察了软木及其它植物组织，发现其中有许多小室，状如蜂窝，就称之为“细胞”（cell）。但此时他及其以后的一些学者都没有注意到细胞的内含物。一直到19世纪30年代布朗（RBrown,1831）在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核；迪雅尔丹(F.Dujardin,1835)在低等动物根足虫和多孔虫的细胞内发现了内含物，称之为“肉样质”(sarcode)。至此，细胞的基本结构都被发现了。\n\n2细胞学说的建立及其意义19世纪30年代建立了细胞学说。v德国植物学家施莱登（M.J.Schleiden,1838）《植物发生论》，《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》（1839），指出所有植物体乃是细胞的组合。动物学家施旺（Schwann,1939）在动物中也证实了这一观点，并首次提出“细胞学说”(celltheory)。v一切动植物都是由细胞组成的，它们依照一定的规律排列在动植物体内。细胞是一切动植物的基本单位。v细胞学说的提出具有重大意义\n“细胞学说”的基本内容¿认为细胞是有机体，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,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；¿新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。\n3细胞学的经典时期l原生质理论的提出1840普金耶(Pukinje，1840)在动物细胞中也看到了“肉样质”的东西；1846冯•莫尔(vonMohl，1846)在植物细胞中也看到了“肉样质”的东西，命名为“原生质”(protoplasm)。1861舒尔策(MaxSchultze)认为动物细胞中的“肉样质”和植物细胞中的“原生质”具有同样的意义。他并提出了原生质理论：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。1880Hanstein提出了“原生质体”(protoplast)，这个词比“细胞”（cell）更确切，但由于“细胞”一词沿用已久，故仍采用旧名。原生质体细胞质+细胞核\nl细胞分裂的研究l1841雷马克(Remak)在观察鸡胚血细胞时发现了细胞的直接分裂。l1855微尔和提出“一切细胞来自细胞”的著名论断。l其后，在动物和植物中都发现了间接分裂或核分裂（Schleicher,1878）；l1882费勒明(Flemming)把直接分裂——无丝分裂，间接分裂或核分裂——有丝分裂；l1883年在动物，1886年在植物中分别发现了减数分裂。l此后，中心体、线粒体和高尔基体相继被发现。由于这许多发现，所以19世纪的最后25年被称为细胞学的经典时期。\nl重要细胞器的发现对细胞质研究的重视细胞研究技术的发展促进了细胞器研究的进展一些细胞器逐渐被发现\n44试试验细胞学验细胞学与与细胞学的分支细胞学的分支及及其发展其发展l细胞学的出现：1892年O.Hertwig在《细胞和组织》一书中提出，生物学的基础在于研究细胞的特性、结构和机能，以细胞为基础，对所有生物学现象来作一般性综合，从而使细胞学成为生物科学的一个独立分支。l细胞遗传学的发展：细胞遗传学主要从细胞学角度，特别是从染色体的结构和功能，以及染色体和其他细胞器的关系来研究遗传现象，阐明遗传和变异的机制。其核心就是染色体-基因学说。\nl细胞生理学的研究：细胞生理学主要是研究细胞对其周围环境的反应，细胞生长与繁殖的机理，细胞从环境中摄取营养的能力，机体代谢功能与其复制方法，细胞的兴奋性、收缩性、分泌和细胞活动的其它表现机制，生物膜的主动运输和能量传递与生物电等。l细胞化学：DNA和RNA的定性与定量研究，细胞组分分离技术、放射自显影技术和超微量分析等方法的广泛运用，对细胞内核酸与蛋白质的代谢作用研究也有很大的促进作用。l实验细胞学时期大致是指从20世纪初至50年代的阶段。除上述细胞学的分支外，细胞生物化学、细胞病理学、微生物细胞学与原生动物细胞学等也得到相应的发展。\n55细胞生物学细胞生物学学学科的形成与发展科的形成与发展l20世纪50年代：电子显微镜与超薄切片技术的结合，产生细胞超微结构学l50－60年代：知识的积累和一些细胞结构的了解，生物化学与与细胞学的相互渗透和结合，60年代出现了细胞生物学的概念l70年代分子生物学的概念和技术引进细胞学l80年代细胞生物学的发展方向为细胞分子生物学\n细胞学遗传学生理学化学（1900-1950）超微结构学（1950-1970）生物化学（1950-1970）分子生物学（20世纪70年代以来）v细胞生物学——以细胞作为一切有机体进行生命活动的基本单位这一概念为出发点，在各个层次上（主要是分子水平上）研究细胞生命活动的基本规律的学科，它是一切生命科学的基础学科。v发展趋势：20世纪80年代以来，细胞生物学的主要发展方向是细胞的分子生物学，即在分子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能量、信息过程的结合。并在分子水平上深入探索其生命活动规律。其进一步发展的特点是：深刻性与综合性。\n66细胞生物学细胞生物学的的主要学术组织主要学术组织、、学术刊学术刊物与教科书物与教科书l细胞生物学的学术组织：世界性的细胞生物学联盟、洲际的国际细胞学联盟、各个国家的细胞生物学学会l学术刊物Cell、Science、Nature、PNAS(ProceedingsofNationalAcademyofScience)J.CellBiol.、J.Mol.Biol.、J.Histochem.Cytochem.、Gene、LifeScience、J.CellScienceHistochemistry、CellTissueRes.、CellStruct.Funct.、ActaHistochem.Cytochem.、CellBiologyInt.ReportsProtoplasma\n\nAlbertsBetal.EssentialCellBiology.NewYorkandLondon：Garlandpublishing，Inc.1998AlbertsBetal.MolecuarBiologyoftheCell,3rded.NewYorkandLondon：GarlandPublishing，Inc.1994BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishingCompany.2000GeraldKarp.CellandMolecularBiology：conceptsandexperiments，2ndEdition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999LodishH.etal.MolecularCellBiology.4thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2000.\n\n\n\nl中国有关学术刊物：l《中国科学》、《科学通报》、《实验生物学报》*、《细胞生物学杂志》*、《遗传学报》、《解剖学报》、《微生物学报》、《植物学报》、《细胞研究》*、《生物科学》*、《植物生理与分子生物学学报》（原《植物生理学报》）*、《植物生理通讯》*注：打“*”者期刊全文上网l国内出版的主要教学用书：l郑国昌，《细胞生物学》（第二版），高等教育出版社，1992l翟中和，《细胞生物学》，高等教育出版社，1995l汪德耀，《细胞生物学》，上海科技出版社，1988l郑国昌、翟中和主编，《细胞生物学进展》（第一卷），高等教育出版社，1989l郑国昌、翟中和主编，《细胞生物学进展》（第二卷），高等教育出版社，1991l郑国昌、翟中和主编，《细胞生物学进展》（第三卷），高等教育出版社，1994l国际互联网相关网站\n学学习细习细胞胞生生物物学的学的注注意点意点l抽象思维与动态观点l结构与功能统一的观点l同一性(unity)和多样性(diversity)的问题l细胞生物学的主要内容：基本概念与实验证据；细胞器的动态特征；化学能的产生与利用；细胞的活动及其调控等l实验科学与实验技术——细胞真知源于实验室——Whatweknow//Howweknow.