秋CB第章绪论.ppt

1,医学细胞生物学MedicalCellBiology,2,课外交流,邮箱：密码：KOKOKO备注：2099代表永恒的幸福KOKOKO代表永远充满力量,3,关于本课程的教学安排,本学期总19周(3/9/2012-11/1/2013)；上课时间：11周，计28学时，理论课22学时，实验课6学时。,4,关于本课程的教学内容,第一章绪论第二章细胞的化学组成第三章细胞的基本形态及类型第四章细胞膜及细胞表面第五章核糖体与蛋白质的生物合成第六章细胞内膜系统的结构与功能第七章线粒体的结构与功能第八章细胞核与细胞遗传第九章细胞骨架与细胞运动第十章细胞连接与细胞外基质第十一章细胞的增殖第十二章细胞的分化第十三章细胞的衰老、凋亡及保护第十四章细胞工程及其在医药学中的应用,5,其中:第三章、第十章、第十三章、第十四章以自学为主，教师给予适当辅导。,6,主要参考书,7,8,9,10,11,12,13,14,教学方法和理念,1.多媒体教学。2.讲授一门课程，而非传授一本教材。3.讲授这门课程最核心最重要的内容。4.开展课堂即席问答与抢答，活跃课堂气氛。5.希望大家在本课程中，获得知识、获得技能、获得快乐。,15,第1章绪论,1.1细胞1.2细胞生物学1.3医学细胞生物学,16,1.1细胞,17,1.1.1细胞的概念,细胞的定义cell-生物体结构与功能的基本单位。细胞的特征：生长发育、分裂增殖、新陈代谢、衰老凋亡、遗传变异,18,第一个发现细胞的是英国学者胡克(RorbertHooke)。1665年，胡克发表了Micrographia一书，报道用自制的显微镜(30倍)观察栎树软木塞切片时发现“cella”。1674年，荷兰布商列文虎克(AntonvanLeeuwenhoek)自制了高倍显微镜(300倍左右)观察到池塘水滴中的原生动物、单细胞藻类、动物精子和鱼类红细胞。,细胞的发现：,19,胡克自制的显微镜,20,1.1.2细胞的起源和进化,细胞-地球演变和生命进化的产物30亿年前出现了原核细胞的祖先；15亿年前出现了真核细胞的祖先；无机分子有机分子生物大分子原核细胞真核细胞,21,1.1.3细胞的类型和基本结构,原核细胞（ProkaryoticCells）没有明显可见的细胞核，同时也没有核膜和核仁，只有拟核，进化地位较低。原核细胞的基本特点:、遗传信息量少;内部结构简单，特别是没有分化为以膜为基础的专门结构和功能的细胞器和细胞核膜。,22,支原体（mycoplasma）是最简单的原核细胞，直径为0.10.3m;具有细胞膜，但没有细胞壁;环状双螺旋DNA，能指导合成750多种蛋白质;惟一的细胞器是核糖体，每个细胞中约有8001500个;具感染性，可在培养基上培养;培养细胞很容易被支原体污染，污染源主要是血清。,23,一个典型的支原体,24,细菌（Bacteria）原核细胞里面最主要的一类,细菌的模式图,25,真核细胞（EukaryoticCells）有完整细胞核，有核膜、核仁。真核细胞的基本特点:遗传系统复杂；有膜性细胞器，有细胞骨架。酵母是最简单的真核细胞。,26,一个典型的动物细胞模式图,细胞膜,27,真核细胞与原核细胞,Eukaryoticcell体积大(10-100m)有完整细胞核；有膜性细胞器；有细胞骨架；遗传系统复杂；核糖体80；分裂方式多样。,Prokaryoticcell体积小（1-10m）无核结构；无膜性细胞；无细胞骨架；遗传系统简单；核糖体70；无丝分裂。,28,非细胞生物病毒的结构,29,SARS,30,1.2细胞生物学,1.2.1细胞生物学的形成和发展,细胞学说创立时期经典细胞学时期实验细胞学时期细胞生物学时期,31,1细胞学说时期,1838年，德国植物学家施来登(MathiasSchleiden)发表论文指出植物是由细胞构成的;1839年，德国动物学家施旺(TheodorSchwan)首次提出细胞学这个名称，并提出了细胞学说的前两条原理所有的生物都是由一个或多个细胞组成的；细胞是生命的基本单位;1858年，德国病理医生魏尔肖(RudolfVirchow)对细胞学说进行了重要补充并提出一切细胞产自细胞。,细胞学说的提出和细胞理论的形成,32,细胞学说（celltheory）,地球上的生物都是由细胞构成的；所有活细胞在结构上相似；生物体通过细胞的活动反映其功能；所有细胞都来自已有细胞的分裂，即细胞来自细胞。,33,经典细胞学时期(1875-1900)重要细胞器的发现1883年贝内登（Benden）和博费里在动、植物细胞中发现了中心体;1888年沃尔德耶（Waldeyer）提出染色体概念;1894年阿尔特曼(Altmann)发现了线粒体;1898年高尔基(Golgi)发现了高尔基体。,2细胞学时期,34,实验细胞学时期(1900-1953)实验细胞学(experimentalcytology)是指采用实验手段研究细胞学的问题，即从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学及遗传发育机理的研究。,35,3细胞生物学时期,细胞生物学诞生的标志1965Robertis普通细胞学细胞生物学1976Boston第一届国际细胞生物学大会。20世纪80年代以来，高技术手段大量应用，分子细胞生物学（molecularcellbiology）细胞水平超微结构水平分子水平,36,Robertis细胞学教科书名称变更,1946第版普通细胞学1965第版细胞生物学1980第版细胞分子生物学,37,细胞生物学定义,应用现代科技手段，从整体、超微结构和分子等3个水平上研究细胞的结构和功能、探索细胞生命活动规律的科学。,38,1.2.2细胞生物学研究内容和范围,4个方面：细胞结构和化学组成；细胞及细胞器功能；细胞增殖与分化；细胞衰老与死亡。,39,细胞生物学领域的分支学科,细胞形态学（cytomorphology）细胞及细胞器的形态结构与相互关系。细胞遗传学（cytogenetics）染色体结构和行为与遗传效应关系。细胞化学（cytochemistry）细胞各种成分种类、分布和定位。细胞生理学（cytophysiology）细胞各种代谢活动规律。细胞动力学（cytodynamics）细胞分裂增殖的规律。细胞病理、细胞免疫、细胞分类、细胞工程、细胞克隆,40,美国NIH88年发表Whatispopularinresearchtoday？(什么是当今科研热门话题？)的调查。全球研究最热门的是3种疾病5大研究方向。三种疾病：癌症（cancer）心血管病（cardiovasculardiseases）艾滋和肝炎等传染病（infectiousdiseases：AIDS，hepatitis）,41,五大研究方向,细胞周期调控（cellcyclecontrol）细胞凋亡（cellapoptosis）细胞衰老（cellularsenescence）信号转导（signaltransduction）DNA损伤与修复（DNAdamageandrepair）,42,43,细胞凋亡机理研究,44,细胞生物学与诺贝尔奖,2001年：美国Hartwell哈特韦尔、英国Nurse（纳斯）、Hunt（亨特）细胞周期调控机理（START基因）研究2002年：英国人Brenner（布雷内）、美国人Horvitz（霍维茨）和英国人Sulston（苏尔斯顿），在线虫中搞清了对每个细胞的分裂和分化过程，初步阐明器官发育的遗传调控以及细胞凋亡的关系。2003年：美国Agre（阿格雷）、MacKinnon（麦金农）。细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获化学奖。2004年：以色列阿龙切哈诺袄、阿夫拉姆赫什科和美国欧文罗斯获化学奖。发现泛素（一种热稳蛋白）在细胞内的蛋白质降解过程中的重要作用及机理。,45,2007年诺贝尔生理学或医学奖,美国犹他大学Eccles人类遗传学研究所科学家MarioR.Capecchi、美国北卡罗来纳州大学教会山分校医学院教授OliverSmithies英国科学家卡迪夫大学卡迪夫生命科学学院MartinJ.Evans因干细胞研究获得此奖项。,46,2007年诺贝尔奖,三位科学家因干细胞研究获得此奖项,47,2008年诺贝尔化学奖,成果：绿色荧光蛋白的发现和研究,48,2009年诺贝尔生理学或医学奖,成果：发现端粒和端粒酶如何保护染色体,49,2009年诺贝尔化学奖,成果：核糖体结构和功能,50,2010诺贝尔生理学或医学奖试管婴儿,2011诺贝尔生理学或医学奖免疫系统激活的关键原理：为传染病、癌症以及炎症的防治开辟了新的道路,51,1.2.3研究技术和方法,细胞生物学的发展与研究技术有密切关系。没有光镜，不会有细胞的发现和细胞学的形成；没有电镜、超速离心机、流式细胞仪就不会有细胞生物学。研究技术和方法是该学科重要组成部分,52,光学显微技术-利用光镜观察细胞的技术（光学显微镜技术+显微制片技术）。光学显微镜（）是利用光线照明使微小物体形成放大影象的仪器（机械系统光学系统）可提高人眼分辨力（率）-在25cm明视距离处分辩被检物体细微结构最小间距能力。人眼0.2mm(200m)；光镜0.2m光镜最大放大倍数：1600倍。,1光学显微技术,53,光学显微镜（OlympusCX21）,54,常用光镜的类型,1.普通显微镜用于组织和细胞一般形态结构观察。2.暗视野显微镜在聚光器上加遮光板，使直射光不进物镜，形成暗视野，散射光进入视野。3.荧光显微镜紫外线光源。标本中荧光物质受激发产生荧光。微小结构、微量物质观察。4.倒置显微镜光源和聚光镜在上，物镜在下。,55,万能光学显微镜,56,荧光显微镜BX51型,57,荧光显微镜下的细胞,58,BX51型荧光显微镜下的蛙染色体,59,基础医学院的倒置显微镜,60,显微制片技术：玻片标本制备技术、染色技术液态材料（血液、骨髓）涂片、滴片。固态材料（肝、脑、肾）切片。制片：固定、脱水、包埋、切片、染色染色：苏木精、伊红、硝酸银、吉姆萨不同细胞、不同结构常用不同染料显示。光学显微技术：应用于细胞学、病理学、组织学、微生物学。,61,2电子显微技术电镜技术+制片技术,电子显微镜-利用电子流使物体成像的仪器。在电磁透镜作用下，电子流照射标本后形成不同密度的透射或反射电子流，多级放大后在荧屏成像。特点：1、放大倍数高：可达100万倍以上。光镜看不见病毒，100万倍后有鸭蛋那么大2、分辨率高：电镜0.2nm；光镜0.2m；人眼0.2mm；3、两种类型：透射式电镜、扫描式电镜。,62,1、透射电镜transmissionelectronmicroscope，TEM样品超薄切片观察内部结构分辨力高放大倍数高2、扫描电镜scanningelectronmicroscope，SEM样品不用切片；观察表面或断面形态；景深大、立体感；分辨力、放大倍数稍低。,63,透射式电镜（TEM）,64,透射电镜下的细胞内结构,65,扫描式电镜（SEM）,66,扫描电镜下的神经细胞,67,扫描电镜下的血细胞,68,扫描电镜下的精与卵,69,TEM样品制备：固定脱水包埋超薄切片特殊染色样品要切成nm的薄片，一个细胞要被切成2个薄片。电镜应用于细胞生物学和医学的许多领域是研究细胞和病毒的强有力工具。被誉为20世纪最伟大的发明之一；电镜是德国物理学家Ruska在1938发明，在1986获得诺贝尔奖。,70,莱卡牌超薄切片机,71,3流式细胞技术,1980s出现流式细胞技术。这一技术通过流式细胞仪（FCM）（flowcytometer），可对流动的活细胞进行分类检测，并且可对细胞中DNA、RNA、蛋白质含量、细胞体积等多项指标同时测量，提供可靠参数。,72,流式细胞仪（FCM）,集合了流体力学、激光技术、电子工程学、计算机技术、显微荧光计量等技术于一体的高技术仪器，可以定性和定量分析细胞的物理化学特性，特别适合于测定细胞内各种成分的含量以及细胞的生活状态，还可对不同细胞进行分离。FCM已经运用于细胞生物学、肿瘤学、免疫学、血液学、药物学等领域。,73,流式细胞仪工作原理,细胞流动室；光和聚光装置；信号检测器；计算机；细胞分选装置,74,流式细胞仪（BECKMANEpicsXL型）,75,流式细胞仪（美国BD公司）我院购置（78万）分析速度10000个/秒，分选速度700个/秒,76,4细胞培养技术,什么是细胞培养？使机体细胞在体外合适条件下继续生长、发育、增殖的技术。原代培养（primaryculture）直接从机体取出细胞或组织所进行的首次培养。传代培养（subculture）当原代培养细胞增殖到一定密度后，分装到几个容器中再培养。,77,细胞培养示意图,78,接触抑制现象,培养的细胞，要经常传代，否则，会发生接触抑制衰老。人的正常细胞可传代次退化而不能再传。体外培养而成的细胞群体称为细胞株或细胞系。,79,细胞株与细胞系,细胞系（cellline）：通过原代培养并且经过传代后所形成的细胞群体，由于来源于原代培养物，故一个细胞系往往由多个性状不同的细胞群体组成。细胞株（cellstrain）：利用单细胞分离培养法从原代培养物或细胞系中选择出来的细胞群，一个细胞株往往具有特殊的生物学性状或标记，并可持续存在。,80,正常细胞与癌细胞的生长特性,81,培养中的HeLa细胞,82,1.3医