细胞生物学研究进展

第一讲（ 1）一切动物和植物都是由细胞构成的；（ 2）细胞是构成有机体的基本单位：（ 3）任何一个细胞都是从已经存在的细胞 分裂而来的。细胞学说一、细胞学说与细胞生物学细胞生物学 (cell biology)是以细胞为研究对象 , 从细胞整体水平、亚显微结构水平和分子水平三个层面来研究细胞的结构及其生命活动规律的科学。医用细胞生物学 (cell biology)以细胞生物学和分子生物学为基础，研究人体生长发育、衰老和死亡等生命活动规律及疾病发生机制和防治的科学。 细胞学形态结构 细胞生物学生物学活动机制三维机构 分子生物学大分子结构的研究分子细胞生物学是细胞生物的主要发展方向二 、 细胞生物学发展结构图分子细胞生物学三、细胞生物学的研究内容及重点领域细胞生物学与分子生物学细胞生物学与分子生物学 (包括分子遗传学与包括分子遗传学与生物化学生物化学 ) 相互渗透与交融是总的发展趋势。相互渗透与交融是总的发展趋势。（一）研究内容1.生物膜与细胞器生物膜与细胞器2.细胞骨架系统细胞骨架系统3.细胞信号转导细胞信号转导4.细胞核、染色体及基因表达细胞核、染色体及基因表达5.细胞增殖及调控细胞增殖及调控6.细胞分化与调控及干细胞细胞分化与调控及干细胞7.细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡8.细胞工程细胞工程9.细胞起源与进化细胞起源与进化染色体 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细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控细胞信号转导的研究细胞结构体系的组装蛋白质之间的相互作用细胞内的网络调控（二）重点领域美国科学情报研究所（ ISI）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（ signal transduction）；细胞凋亡（ cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（ genome and post-genomic analysis）。（三）热点问题功能基因组学功能基因组学 蛋白质组学蛋白质组学细胞生长与分化细胞生长与分化 干细胞研究干细胞研究细胞信号转导细胞信号转导 真核基因转录调控真核基因转录调控细胞增殖及调控细胞增殖及调控 细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡细胞与分子免疫细胞与分子免疫 细胞粘附与通讯细胞粘附与通讯 内容（方向）；领域（范围）；热点（题）美国国立卫生研究院（ NIH） 曾提出当今全球疾病研究最热门的科研领 域 : 癌症（ cancer）心血管病（ cardiovascular diseases）爱滋病和肝炎等传染病（ infectious diseases： AIDS， hepatitis）（四）难点问题安乐死器官移植人工授精死亡标准（脑、心）转基因动物和植物动物克隆胚胎干细胞和组织工程四、细胞生命活动与人类的相互关系五、细胞生物学的研究进展1998 发现人类胚胎干细胞、阐明内质网蛋白质合成机制和发现细胞凋亡基因及调节规律 1960 蛋白质合成操纵子学说1961 线粒体氧化磷酸化偶联机制 化学渗透1968 遗传密码在蛋白质合成中的作用1969 癌基因学说1970 反转录酶1972 膜的液态镶嵌模型1976 膜上离子通道1977 生长激素释放抑制素基因在大肠杆菌中表达1999 发现细胞膜水通道2000 人类基因组 “ 工作框架图 ”1997 克隆羊和核小体核心组蛋白 8聚体原子结构20世纪 60年代以来重要进展21世纪诺贝尔生理学或医学奖年，瑞典科学家阿尔维德 卡尔松、美国科学家保罗 格林加德和埃里克 坎德尔。他们在研究脑细胞间信号的相互传递方面获得了重要发现。 年，美国科学家利兰 哈特韦尔、英国科学家保罗 纳斯和蒂莫西 亨特。他们发现了导致细胞分裂的关键性调节机制，这一发现为研究治疗癌症的新方法开辟了途径。年，英国科学家悉尼 布雷内、约翰 苏尔斯顿和美国科学家罗伯特 霍维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用作出了重大贡献。 年，美国科学家保罗 劳特布尔和英国科学家彼得 曼斯菲尔德。他们在核磁共振成像技术上获得关键性发现，这些发现最终导致核磁共振成像仪的出现。 4年美国科学家理查德 阿克塞尔和琳达 巴克，发现了人体 “ 气味感受器 ” 的大型基因家族。它对应着的相同数目的气味受体种类，并从分子层面到细胞组织层面清楚地阐明了嗅觉系统的工作原理。 5 年澳大利亚科学家罗宾 沃伦和巴里 马歇尔。在 1982年发现了导致人类罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁 幽门螺杆菌，从此推翻了胃溃疡等疾病是由于精神紧张所致的传统观念。 6 年美国科学家安德鲁 法尔和克雷格 梅洛发现 RNA干扰机制。 RNA能够干扰生物体本身的 RNA“ 信使 ” 功能，导致相应蛋白质无法合成，从而直接从源头上让致病基因 “ 沉默 ” ，可有效治疗疾病。 7年，英国 科学家埃文斯 、 美国科学家卡佩奇和史密斯 在胚胎干细胞和哺乳动物 DNA重组方面做出贡献。 他们 利用小鼠胚胎干细胞对活体内特定基因进行改造，这为 “ 基因靶向 ” 技术的发展奠定了基础。1941 1937 1925英国 美国美国路克 -蒙塔尼埃 (法国 ) 楚尔 -郝森 (德国 )巴雷 -西诺希 (法国 )2008年，德国科学家楚尔郝森因发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌 ;而两名法国科学家巴雷 -西诺希和路克 -蒙塔尼埃发现人类免疫缺陷病毒。 1947 1932 19362009年，美国伊丽莎白 布莱克本 、卡罗尔 格雷德以及杰克 绍斯塔克发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。伊丽莎白 -布莱克本 卡罗尔 格雷德 杰克 绍斯塔克1948 195219612010年，英国生理学家罗伯特 爱德华兹因为在试管婴儿方面的研究获得诺贝尔生理学或医学奖。 2011年度诺贝尔生理学或医学奖 :通过发现免疫系统激活的关键原理 ,革命性地改变我们对免疫系统的理解 布鲁斯 博伊特勒 朱尔斯 霍夫曼 拉尔夫 斯坦曼（美国 , 1957） （卢森堡 ,1941） （加拿大 ,1943）2012年英国科学家约翰 格登和日本科学家山中伸弥因在诱导多功能干细胞领域的贡献共同分享诺贝尔奖生理学或医学奖 . 约翰 格登 (英国 ) 山中伸弥 (日本 )爱德华 莫泽 (Edvard I. Moser)梅 -布里特 莫泽 (May-Britt Moser)约翰 奥基夫 (John OKeefe)1939年出生于美国纽约市，拥有美国和英国国籍。1963年出生于挪威 1962年出生于挪威 以奖励他们在 “发现了大脑中形成定位系统的细胞 ”方面所做的贡献。我们如何知道自己的位置？我们如何从一个地方去到另一个地方？为何当我们在下次重复同样的路线时能够迅速查找到这些信息，我们在大脑中是如何对它们进行存储的？今年的诺贝尔生理学与医学奖获得者们发现了大脑内的定位系统，一种大脑中内置的 “GPS”，它让我们能够在空间中行实现定位，揭示了高等认知能力的细胞层面机制。端粒和端粒酶1938年： McClintock和 Muller 发现真核生物染色体末端可维 护染色体稳定性和完整性，提出 “ 端粒 ” 概念 ；1972年： Watson 推测有机体内存在可以保持染色体顶端的“ 末端复制问题 ” 假说；1978年： Blackburn 首次阐明了 端粒结构 ；1985年： Greider 和 Blackburn首先发现了 端粒酶 ；1987年：命为端酶（ telomerase）；1989年： Morin 在人 Hela 细胞中检测到端粒酶 活性 ；1995年 ： Feng 等克隆了人类端粒酶 RNA 基因 ：Collins 等纯化并克隆了四膜虫端粒酶两个多肽 ： 1997年 ： Harrington 发现了人类端粒酶相关蛋白 TP1. 一、研究进展是指位于真核细胞线性染色体末端的一种 ,由富含 G 的 DNA 重复序列和端粒结合蛋白所构成的一种核蛋白复合体。二、端 粒 (telomere) 3TTGGGG TTGGGGTT5GGGGTT GGGGTT GGGGTT GGGG3AACCCC 5Cn（ A/T） m （ n1， m=1-4）（一 )概 念哺乳动物端粒末端形成环状结构 ,保护染色体 3 端的稳定1.序列大多数长约 5 8 bp；2.DNA 3 端较 5 端长 ,且呈弯曲帽状 (12 16 bp)；3.不同种