第1章--绪论细胞生物学(翟中和第四版)

1、第1章-绪论细胞生物学(翟中和第四版)教学安排与考核方式 讲课：32学时（单双周） 实验：24学时（15-17 考核方式： 30%（考勤、课堂表现、回答问题、课后作业） 理论课考试成绩70% （闭卷）教材目录第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 细胞的统一性与多样性细胞的统一性与多样性 第三章第三章 细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法 第四章第四章 细胞质膜细胞质膜 第五章第五章 物质跨膜运输物质跨膜运输 第六章第六章 线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体 第七章第七章 细胞质基质与内膜系统细胞质基质与内膜系统 第八章第八章 蛋白质分选与膜泡运输蛋白质分选与膜泡运输 第九章第九章 细胞信号转导细胞信号

2、转导 第十章第十章 细胞骨架细胞骨架第第 十一十一 章章 细胞核与染色质细胞核与染色质 第十二章第十二章 核糖体核糖体 第十三章第十三章 细胞周期与细胞分裂细胞周期与细胞分裂第十四章第十四章 细胞增殖调控与癌细胞细胞增殖调控与癌细胞第十五章第十五章 细胞分化与胚胎发育细胞分化与胚胎发育第十六章第十六章 细胞死亡与细胞衰老细胞死亡与细胞衰老第十七章第十七章 细胞的社会联系细胞的社会联系n基本知识介绍（1-3章）n细胞的基本结构与功能（4-12章）n细胞重大生命活动（13-17章）第1章 绪论本章主要内容 第一节第一节 细胞生物学研究的内容与现状细胞生物学研究的内容与现状 第二节第二节 细胞学与细

3、胞生物学发展简史细胞学与细胞生物学发展简史第一节 细胞生物学研究的内容与现状 细胞生物学细胞生物学(cell biology)是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程一、细胞生物学的主要研究内容生物膜和细胞器生物膜和细胞器细胞骨架体系细胞骨架体系细胞核、染色体和基因表达细胞核、染色体和基因表达一、细胞生物学的主要研究内容细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控细胞信号转导细胞信号转导一、细胞生物学的主要研究内容细胞分化及干细胞生物学细胞分化及干细胞生

4、物学细胞死亡细胞死亡一、细胞生物学的主要研究内容细胞衰老细胞衰老细胞工程细胞工程一、细胞生物学的主要研究内容MoleculesPolymersCellsOrganisms细胞的起源与进化细胞的起源与进化细胞重大生命活动及其相互关系The inner life of the cellThe inner life of the cellThe inner life of the cell二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 1925. Wilson：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”Edmund B. Wilson, 1856-1939The key to every biologica

5、l problem must finally be sought in the cell. 分子水平 细胞水平，相互渗透交融 细胞结构功能研究为主 细胞重大生命活动为主 分析 综合 功能基因组学研究是细胞生物学研究的基础和归宿 (应用)由基因治疗 细胞治疗细胞生物学发展趋势细胞生物学发展趋势二、现代生命科学中重要的基础前沿学科二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 当前细胞生物学研究的当前细胞生物学研究的3个根本性问题个根本性问题 基因组如何在时间和空间上有序表达 基因表达的产物如何逐级组装成细胞的基本结构体系及各种细胞器 基因及其表达的产物如何调节细胞的重大生命活动美国科学情报研究所（ISI）

6、1997年SCI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：细胞信号转导细胞信号转导（signal transduction）；细胞凋亡细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。二、现代生命科学中重要的基础前沿学科美国国立卫生研究院（NIH）在1998年底发表的一份题为什么是当今科研领域的热门话题？（“What is popular in research today？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是三种疾病三种疾病： 癌症（cancer）

7、心血管病（cardiovascular diseases） 爱滋病和肝炎等传染病 （infectious diseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向五大研究方向： 细胞周期调控（cell cycle control）； 细胞凋亡（ cell apoptosis）； 细胞衰老（cellular senescence）； 信号转导（signal transduction）； DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2000年，瑞典科学家阿尔维德卡尔松(Arvid Carlsson)、美国科学家保罗格林加德(Paul G

8、reengard)、奥地利科学家埃里克坎德尔(Eric R Kandel)因在人类脑神经细胞间信号的相互传递方面获得的重要发现，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。二、现代生命科学中重要的基础前沿学科诺贝尔奖（诺贝尔奖（2000-2013） 2001年，美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科2002年，英国人布雷诺尔、美国人霍维茨和英国人苏尔斯顿，

9、因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学或医学奖。Sydney BrennerH. Robert HorvitzJohn E. Sulston 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科2003年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 Peter AgreRoderick MacKinnon 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2004年，美国人Richard Axel和Linda B. Buck获诺贝尔生理与医学奖，他们发现气味受体和嗅觉系统的组成。Richard AxelLinda B. Buck二、现代生命

10、科学中重要的基础前沿学科 2005年Barry J. Marshall 和J. Robin Warren 获诺贝尔生理与医学奖，他们发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡方面的作用。Barry J. MarshallJ. Robin Warren二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2006年美国人Andrew Z. Fire和Craig C. Mello因对RNA干扰的研究而获诺贝尔生理与医学奖。Andrew Z. FireCraig C. Mello二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2007年美国的马里奥卡佩奇、奥利弗史密斯和英国的马丁伊文思因对基因打靶技术的研究而获诺贝尔生理学医学奖。Ma

11、rio R. CapecchiSir Martin J. EvansOliver Smithies 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2008年两位法国科学家西诺西和蒙塔尼因发现人类免疫缺陷病毒（HIV）,德国科学家哈拉尔德楚尔豪森因发现人类乳突淋瘤病毒（HPV）导致子宫颈癌而获诺贝尔生理学医学奖。 2008年日本科学家下村修、美国科学家马丁沙尔菲和美籍华裔科学家钱永健因发现和修饰绿色荧光蛋白（GFP)获得诺贝尔化学奖。 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2009年万卡特拉曼-莱马克里斯南、托马斯-施泰茨和阿达-尤纳斯因对“核糖体结构和功能的研究”做

12、出突出贡献而获得诺贝尔化学奖。 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白布莱克本、卡萝尔格雷德和杰克绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2010年诺贝尔生理学或医学奖授予英国生理学家罗伯特爱德华兹，以表彰他在体外受精技术领域做出的开创性贡献。二、现代生命科学中重要的基础前沿学科 2011美国的布鲁斯巴特勒、卢森堡科学家朱尔斯霍夫曼和加拿大科学家拉尔夫斯坦曼因发现了免疫系统激活的关键原理而获诺贝尔生理学医学奖。二、现代生命科学中重要的基础前沿学科二、现代生命科学中重要的基础前沿学科

13、2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国科学家约翰格登和日本医学教授山中伸弥，以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。 2012年两位美国科学家罗伯特莱夫科维茨和布莱恩克比尔卡因“G蛋白偶联受体研究” 而获得诺贝尔化学奖。 二、现代生命科学中重要的基础前沿学科2013年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家詹姆斯-E. 罗斯曼和兰迪- W. 谢克曼、德国科学家托马斯- C. 苏德霍夫，以表彰他们发现细胞内部囊泡运输调控机制。二、现代生命科学中重要的基础前沿学科诺贝尔奖（2000-2013）2000: 神经系统中的信号传递2001: 控制细胞周期的关键物质2002: 细胞凋亡调节机制20

14、03: 细胞膜水通道及离子通道结构和机理2004: 气味受体和嗅觉系统的组成2005: 幽门螺旋杆菌2006: RNAi2007: 基因敲除小鼠2008: 绿色荧光蛋白（化学），HIV/HPV（生理）2009: 染色体端粒酶的自然脱落物将引发衰老和癌症（生理）核糖体结构和功能的研究（化学）2010:体外受精2011:免疫系统激活的关键原理2012:体细胞重编程技术(生理）， G蛋白偶联受体研究（化学）2013:细胞内部囊泡运输调控机制二、现代生命科学中重要的基础前沿学科第二节 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

15、生物学学科的形成与发展第二节 细胞学与细胞生物学发展简史 从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：显微水从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：显微水平、超微水平和分子水平。从时间纵轴来看细胞生物学的历史大平、超微水平和分子水平。从时间纵轴来看细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：致可以划分为四个主要的阶段： 第一阶段：从第一阶段：从16世纪末世纪末19世纪世纪30年代，是细胞发现和细胞知识年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。的积累阶段。 第二阶段：从第二阶段：从19世纪世纪3020世纪中期，细胞学说形成后，主要进世纪中期，细胞学说形成后，主要进行细胞显微形态的研

16、究。行细胞显微形态的研究。 第三阶段：从第三阶段：从20世纪世纪30年代年代70年代，以细胞超微结构、核型、年代，以细胞超微结构、核型、带型研究为主要内容。带型研究为主要内容。 第四阶段：从第四阶段：从20世纪世纪80年代分子克隆技术的成熟到当前，细胞生年代分子克隆技术的成熟到当前，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细胞分化和凋亡、肿瘤生物学等领域成为当前的主流研究内容。胞分化和凋亡、肿瘤生物学等领域成为当前的主流研究内容。第二节 细胞学与细胞生物学发展简史1590年J. 和Z. Janssen制作第一台复式显微

17、镜。1610年Galileo Galilei用显微镜观察昆虫。1665年英国人Robert Hooke出版显微图谱。观察了软木，并首次用cells来描述“细胞”。一、细胞的发现一、细胞的发现Robert HookeHookes microscopeCell structure of Cork by Hooke一、细胞的发现Antonie van LeeuwenhoekReplica of microscope by Van Leeuwenhoek二、细胞学说的建立及其意义Matthias Jakob SchleidenTheodor SchwannRudolph Carl Virchow 细胞

18、学说（Cell theory） 1838年，德国植物学家施来登 发表论文指出 植物是由细胞构成的 1839年，德国动物学家施旺首次提出细胞学这个名称，并提出了 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，德国医生和病理学家魏尔肖 对细胞学说进行了重要补充：一切细胞产自细胞。细胞学说是人类在细胞学说是人类在19世纪的三大发现之一世纪的三大发现之一三、细胞学的经典时期1. 原生质理论的提出 原生质(protoplasm)(普金耶1840，冯莫尔1846)；原生质理论(舒尔策1861)；原生质体(protoplast) (Hanstein 1880)2. 细胞分裂的研究 直接分裂；有丝分裂；减数分裂(18411886)3. 细胞器的发现 中心体(1883)；线粒体(1894)；高尔