1、细胞与遗传学教研室,细胞生物学,CELL BIOLOGY,教材,2,生命活动细胞通讯细胞增殖细胞分化细胞衰老细胞死亡,细胞结构细胞膜细胞质核糖体内膜系统细胞骨架线粒体细胞核,医学细胞生物学 内容设置,绪论细胞概述,4,5,第一章 细胞与细胞生物学,6,什么是细胞生物学？,为什么要学习细胞生物学？,7,细胞生物学（Cell Biology） ：以动态的观点、系统的观点和结构与功能统一的观点，从显微水平，到超微水平和分子水平等不同层次，研究细胞的生命活动规律以及整合功能，阐明其生命活动规律的科学。,研究的是细胞的共性,8,细胞的形态和结构（膜系统、细胞骨架、细胞核）细胞的代谢（能量代谢-线粒体）细
2、胞的增殖和分化细胞的遗传和变异细胞的衰老和死亡细胞的起源与进化细胞的兴奋与运动细胞的信息传递（信号传导）,细胞生物学研究内容：,9,生物膜与细胞器的研究,10,生物膜与细胞器的研究,11,光镜下显示 细胞骨架：,红色显示微丝，绿色显示微管,12,细胞核、染色体以及基因表达的研究,13,细胞增殖及其调控,14,15,16,17,细胞,组织,器官,系统,个体,种群,群落,生态系统,生物圈,生命系统的结构层次,18,第一节 细胞生物学的发展简史,19,1）1665-1677，细胞发现（简陋显微镜） 1830s-1855，细胞学说的建立2）1830s-20世纪初，经典细胞学阶段3）20世纪初至中叶，电
3、镜发明及细胞超微结构研究4）1953年以来，分子细胞生物学时代,细胞生物学的四个主要发展阶段,20,各种观察仪器的分辨力和观察对象,21,一、细胞的发现,显微镜之于生物学，犹如望远镜之于天文学。1590年荷兰眼镜制造商J. 和Z. Janssen父子制作第一台复式显微镜，放大倍数不超过10倍。1665年英国人Robert Hooke（胡克）出版显微图谱。观察了软木，并首次用cells来描述“细胞”。1680年A. van Leeuwenhoek（列文虎克）当选为英国皇家学会会员，他一生中制作了200多台显微镜和400多个镜头。他观察过植物、原生动物、水、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌、唾液、血液、
4、精液等等。之后的160多年里，对细胞的研究没有实质进展。,22,第一阶段 细胞的发现,1590年荷兰眼镜制造商J.和Z.Janssen父子制作第一台复式显微镜，放大倍数不超过10倍。,23,1665年英国人Robert Hooke（胡克）出版显微图谱。观察了软木，并首次用cells来描述“细胞”。,24,Robert Hookes microscope,25,1680年A. van Leeuwenhoek（列文虎克）当选为英国皇家学会会员，他一生中制作了200多台显微镜和400多个镜头。他观察过植物、原生动物、水、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌、唾液、精液等等。,26,二、细胞学的发展,1、186
5、4年，Von.Mohl提出原生质理论。 2、1879年，德国人W.Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了mitosis这一术语。德国人E.Strasburger在植物细胞中发现有丝分裂，并分期。 3、1905年，J.Farmer 和J.More把进行有性生殖的生物体的生殖细胞使染色体数目减半的分裂方式称为减数分裂。,第二阶段,27,第三阶段，实验细胞学阶段,1879年，德国人W.Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了mitosis这一术语。德国人E.Strasburger在植物细胞发现有丝分裂，并分期。 1905年，J.Farmer 和J.More把
6、进行有性生殖的生物体的生殖细胞使染色体数目减半的分裂方式称为减数分裂。中心体、高尔基体、线粒体等细胞器的发现,28,1933年德国人E.Ruska和M.Knoll发明透射电镜，人类视野进入超微领域。1939年Siemens公司生产商品电镜,29,第四阶段，分子细胞生物学时代,1944年，美国人O. Avery，C. Macleod和M. McCarthy等人通过肺炎球菌转化实验证明DNA是遗传物质。1953年，美国人J. D. Watson 和英国人F. H. C. Crick提出DNA双螺旋模型。1956年，蒋有兴（美籍华人）利用徐道觉发明的低渗处理技术证实了人的2n为46条，而不是48条。
7、1961-64年，美国人M. W. Nirenberg破译DNA遗传密码。,30,31,1953年，JD.Watson(沃森) 和FHC.Crick（克里克）提出DNA双螺旋模型。,1962年获诺贝尔生理医学奖。,32,34,第二节 细胞学说的创立,35,细胞学说,细胞学说（Cell Theory）是19世纪的重大发现之一，其基本内容有三条：一切生命均由单细胞或多细胞构成；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位；一切细胞只能来自原来的细胞,其中 是由德国植物学家施莱登（MJ. Schleiden）和动物学家施旺（T. Schwann）提出的而是1855年由德国病理学家鲁道夫（Rudolf Vi
8、rchow）提出,36,Matthias Jacob Schleiden,Theodar Schwann,37,Rudolf Virchow,38,第三节 细胞的化学组成（自学）,39,第四节 生物体由细胞组成,40,41,42,43,大小：差异很大。,形状：多样，但同种细胞的形状一般是固定的。,44,细胞（cell）：有机体结构与功能的基本单位（除了病毒），是一切生命活动的基本单位。,一切生命均由单细胞或多细胞构成,45,细胞是构成有机体的基本单位,46,非细胞的生命形态病毒,例外,47,48,原始细胞,古细菌,真细菌等原核细胞,真核细胞,环境不变,环境变化,原核细胞,（原核）,细胞多样性-
9、结构和分类,49,一类没有明显细胞核结构的单细胞生物 包括：细菌、蓝藻（即蓝绿藻）、支原体、放线菌、立克次体,原核细胞（prokaryotic cell）,不是“绿藻”,50,扫描电镜法，附于细胞表面众多的圆形颗粒为支原体,51,细菌,支原体,蓝藻,放线菌,52,真核细胞（eukaryotic cell）,种类：基本特点：有细胞核有内膜系统有细胞骨架系统具有有氧代谢体系（线粒体）,53,高尔基体 内质网,线粒体,细胞骨架,54,原核细胞,真核细胞,55,真核细胞与原核细胞的异同,56,真核细胞与原核细胞的比较,共性：主要集中在细胞功能方面差异：主要反映在细胞结构方面,57,第五节 细胞生物学的
10、研究进展,58,细胞生物学与医学,59,那么，医学和生物学， 哪个先出现在历史上？,？,60,生物学和医学对应发展史,61,生物学,传统医学,分类,群体,进化,细胞生物学,现代医学,共同发展,植物学动物学,用药,解剖,病理,生理,显微镜,62,医学细胞生物学的研究目的：,揭示各种疾病的发病机制，并提出更实用有效的诊疗手段。,63,大肠杆菌,酿酒酵母,细胞研究的模型-模式生物,64,拟南芥,海胆,65,斑马鱼,小鼠,66,热点问题：干细胞组织工程人类基因组计划基因诊断基因治疗生物制药,67,干细胞（stem cell）,干细胞（stem cell）：一类未分化的细胞群，具有自我更新和多向分化的特
11、点。,胚胎干细胞成体干细胞,68,干细胞的分化潜能,受精卵,胚胎干细胞（胚泡的内细胞团）,全能性干细胞,多能性干细胞,成体干细胞,相应组织的细胞,分化潜能最低的干细胞,精原干细胞、造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、表皮干细胞、肠干细胞、肝干细胞,69,应用前景,定向培养胚胎干细胞各种人体组织、器官,成体干细胞,植入体内,直接修复各种组织、器官,成果：神经干细胞已用于治疗帕金森症，并取得一定疗效已有实验室在体外建立了胚胎干细胞系,70,组织工程(Tissue Engineering) ：应用生命科学与工程学的原理与技术，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物
12、替代物的一门新兴学科。三个要素：种子细胞、生物材料（支架）、组织构建,组织工程,71,上海第二医科大学曹谊林教授 ， 1998年，一只背上长着人耳朵的老鼠震撼了全世界；2001年，一个颅骨破损达66厘米的男孩在上海被利用组织化人工颅骨修补成功。,72,人类基因组计划（HGP）,人类基因组计划 1990-2001年初完成，包括中国、美国、英国、德国、日本等国家的科学家完成了30亿碱基对序列的测定.后基因组计划 即蛋白质组学计划,目标是阐述体内所具有功能性蛋白的空间构型、作用特点、折叠规律等。,73,基因诊断,基因诊断（gene diagnosis）:通过检测特定基因序列来诊断疾病的方法。,遗传疾
13、病肿瘤感染性疾病，传染性流行病器官移植组织配型法医学中个体识别、亲子鉴定,74,基因治疗,基因治疗（gene therapy）:将功能正常的基因导入那些基因结构或功能发生紊乱的细胞内，从而使患者基因型发生改变的操作过程。,75,生物制药,转基因动物 人血清蛋白、人凝血因子和、抗凝血酶、抗胰蛋白酶基因工程单克隆抗体广泛应用于体内外诊断试剂的制造（肿瘤、心血管疾病）抗肿瘤单克隆抗体是治疗肿瘤的有效手段之一，如抗上皮来源肿瘤、抗乳腺癌原癌基因的抗体,76,特殊蛋白质的大量生产,乳汁中分泌人凝血因子IX的转基因山羊,美国转基因猪，其体内含有人类的基因，乳汁含有人体蛋白fator。只需300600只这样的母猪就能满足全世界对这种蛋白的需求。,77,78,细胞生物学在医学中的应用-推动医学革命，延长人类寿命,79,
