第一章细胞绪论

1、2015年年8月月Cell Biology主讲教师：主讲教师：康美玲康美玲枣庄学院生命科学学院枣庄学院生命科学学院l国外国外：Cell、 Science、 Nature、 J.Cell Biol.l国内国内：中国科学、科学通报、：中国科学、科学通报、l 实验生物学报、细胞生物学杂志等实验生物学报、细胞生物学杂志等l审题审题 考什么？考什么？l答题答题 要点？逻辑性要点？逻辑性l卷面卷面 整洁、条理整洁、条理l名词解释、简答题举例名词解释、简答题举例:l灯刷染色体灯刷染色体l简述单位膜模型简述单位膜模型在鱼类、两栖类、爬行、鸟类的在鱼类、两栖类、爬行、鸟类的卵母细胞减卵母细胞减数分裂的双线期数分

2、裂的双线期都可出现的都可出现的状如灯刷状如灯刷的染色的染色体，这种染色体主轴两侧有体，这种染色体主轴两侧有侧环（侧环（DNA可发可发生转录），生转录），电镜下灯刷染色体是两条电镜下灯刷染色体是两条DNA的的细线或染色单体组成。细线或染色单体组成。 1892年年Rcket用鲨鱼用鲨鱼卵母细胞看到了灯刷染色体的全貌。卵母细胞看到了灯刷染色体的全貌。1959年年Robertson修改了修改了DanielliDavson模型，模型，根据清晰的根据清晰的细胞膜细胞膜电镜照片提出了单位膜模型：电镜照片提出了单位膜模型：他假定脂类双分子层内外表面蛋白质是他假定脂类双分子层内外表面蛋白质是伸展的伸展的片状厚片

3、状厚20，中间为脂双分子层厚，中间为脂双分子层厚35，整个膜，整个膜厚厚75，细胞的各种膜均呈，细胞的各种膜均呈三夹板式结构三夹板式结构，暗区，暗区为蛋白质和膜脂的极性端，亮区为脂类的非极为蛋白质和膜脂的极性端，亮区为脂类的非极性端即脂肪酸碳氢链的部分。性端即脂肪酸碳氢链的部分。 线粒体为双膜，线粒体为双膜，每一层膜均为单位膜每一层膜均为单位膜。Robertson把膜作为一个单位看待，他强调把膜作为一个单位看待，他强调在电镜下所见约在电镜下所见约75的三层结构都是同一膜的三层结构都是同一膜的一部分。他提出的一部分。他提出真、原核细胞膜具有共同真、原核细胞膜具有共同的膜结构的膜结构-单位膜单位膜

4、，并且所有各种膜都具，并且所有各种膜都具有相似的分子排列和起源。有相似的分子排列和起源。lWholWhenlWherelWhatlWhy（原因（原因-结构）结构）lHow（功能（功能-过程）过程）l第一章第一章 绪论绪论(1)(1)l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 (18)(18)l第三章第三章 细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法 (48)(48)l第四章第四章 细胞质膜细胞质膜 (82)(82)l第五章第五章 物质的跨膜运输物质的跨膜运输 (100)(100)l第六章第六章 细胞的能量转换细胞的能量转换线粒体和叶绿体线粒体和叶绿体(126)(126)l第七章第七章

5、真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输(168)(168)l第八章第八章 细胞信号转导细胞信号转导 (217)(217)l第九章第九章 细胞骨架细胞骨架 (263)(263)l第十章第十章 细胞核与染色体细胞核与染色体 (307)(307)l第十一章第十一章 核糖体核糖体 (366)(366)l第十二章第十二章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控(384)(384)l第十三章第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老程序性细胞死亡与细胞衰老(441)(441)l第十四章第十四章 细胞分化与基因表达调控细胞分化与基因表达调控(468)(468)l第十五章第十五章 细胞

6、社会的联系细胞社会的联系: :细胞连接细胞细胞连接细胞 黏着和细胞外基质黏着和细胞外基质(504)(504) 第一节第一节 细胞生物学研究的内容和现状细胞生物学研究的内容和现状 一、一、 细胞生物学细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科是现代生命科学的重要基础学科 二、二、 细胞生物学的主要研究细胞生物学的主要研究内容内容 三、三、 当前细胞生物学研究的当前细胞生物学研究的总趋势总趋势与与重点领域重点领域 细胞重大生命活动的相互关系细胞重大生命活动的相互关系 第二节第二节 细胞学与细胞生物学发展简史细胞学与细胞生物学发展简史 一、一、细胞细胞的发现的发现 二、细胞学说二、细胞学说的建立及其意义

7、的建立及其意义 三、细胞学的经典时期三、细胞学的经典时期 四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展 五、五、细胞生物学学科的形成与发展细胞生物学学科的形成与发展 六、六、细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书l1、概念或定义、概念或定义l2、核心问题、核心问题l3、细胞生物学与细胞学、细胞生物学与细胞学l4、学科层次、学科层次l5、要重视细胞生物学、要重视细胞生物学l或者说或者说：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念：应用现代物理学与化学的技术成就和分子生物学的概念与方法，以细胞为生命活动基本单位的思想为

8、出发点，探索生命与方法，以细胞为生命活动基本单位的思想为出发点，探索生命活动规律的学科。活动规律的学科。l细胞生物学是以（细胞生物学是以（ ）为研究对象，此对象的）为研究对象，此对象的生物学特征是（生物学特征是（ ），生物进化的基本单位，），生物进化的基本单位，个体发育的基本单位，各种复杂生命活动现象个体发育的基本单位，各种复杂生命活动现象的表现形式。的表现形式。l细胞、生命活动的基本单位细胞、生命活动的基本单位 核心问题核心问题是将遗传与发育在细胞水平上结是将遗传与发育在细胞水平上结合起来。合起来。l细胞学（细胞学（cytology）:是研究细胞的结构、功能及是研究细胞的结构、功能及其生活史

9、的科学，于其生活史的科学，于18921896年形成。年形成。l静态观点静态观点： 侧重整体细胞水平和亚细胞水平侧重整体细胞水平和亚细胞水平l细胞生物学细胞生物学（Cell Biology）：）：细胞生命活动规细胞生命活动规 律和调控机制；是律和调控机制；是1965年年De Robertis率先提出。率先提出。l动态观点动态观点：侧重整体细胞水平、亚细胞水平：侧重整体细胞水平、亚细胞水平 和分和分子水平的结合。子水平的结合。l介于介于分子生物学和个体生物学分子生物学和个体生物学之间，同之间，同它们互相渗透，是承上启下的学科。它们互相渗透，是承上启下的学科。l思考：细胞生物学区别于生命科学其他思考

10、：细胞生物学区别于生命科学其他分支学科的特点是什么？分支学科的特点是什么？ 生命体生命体是多层次、非线性、多侧面的复是多层次、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命活动的基本单位，有了细胞才有完整的生命活动。生命活动。细胞结构与功能、细胞重要生命活动：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生物膜与细胞器的研究 细胞骨架体系的研究细胞骨架体系的研究 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控 细胞分化及其调控细胞分化及其调控 细胞的衰

11、老与凋亡细胞的衰老与凋亡 细胞的起源与进化细胞的起源与进化 细胞工程细胞工程l（一）总趋势（一）总趋势l（二）三大基本问题（二）三大基本问题l（三）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题（三）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题l（四）细胞生物学研究的重要性（四）细胞生物学研究的重要性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) ) 相互渗透与交融相互渗透与交融是总的发展趋势。是总的发展趋势。分子细胞生物学分子细胞生物学是当前细胞生物学发展的是当前细胞生物学发展的主流主流。思考：分子细胞生物学的形成时间？思考：分子细胞生物学的形成时间

12、？返回l分子细胞生物学：分子细胞生物学：将生物化学、遗传学将生物化学、遗传学与细胞生物学有机联系起来，从而完整与细胞生物学有机联系起来，从而完整而系统地从分子水平上了解细胞的结构而系统地从分子水平上了解细胞的结构和功能的学科，由和功能的学科，由“Darnell” 于于1986年倡年倡议的。议的。l从分子水平从分子水平-细胞水平，相互渗透细胞水平，相互渗透l从细胞结构与功能研究从细胞结构与功能研究- 细胞生命活动细胞生命活动l从分析从分析-综合综合 l由基因治疗由基因治疗- 细胞治疗细胞治疗 l1.细胞内的基因组是如何在时间与空间上细胞内的基因组是如何在时间与空间上 有序表达？有序表达？l2.基

13、因表达的产物基因表达的产物主要是结构蛋白与核酸、脂质、主要是结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，它们如何逐级装配成能行使生命活多糖及其复合物，它们如何逐级装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？这种自组装过程的动的基本结构体系及各种细胞器？这种自组装过程的调控程序与调控机制是什么？调控程序与调控机制是什么？l3.基因表达的产物基因表达的产物主要是大量活性因子与信号分主要是大量活性因子与信号分子。他们是如何调节细胞最重要的生命活动过程的？子。他们是如何调节细胞最重要的生命活动过程的？返回 染色体染色体DNADNA与蛋白质相互作用关系与蛋白质相互作用关系 主要是非组蛋白对基因组的作用主要

14、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增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控 细胞细胞信号转导信号转导的研究的研究 细胞结构体系的组装细胞结构体系的组装 返回l(1)细胞间信号传递细胞间信号传递:重点是信号分子的结构与功重点是信号分子的结构与功能、信号分子与受体相互作用的机制能、信号分子与受体相互作用的机制;l(2)受体与信号跨膜转导受体与信号跨膜转导:G蛋白的发现与研究使受蛋白的发现与研究使受体转换器的概念与结构功能更具体化体转换器的概念与结构功能更具体化;l(3)细胞内信号传递途径细胞内信号传递途径:关键是蛋白的磷酸化与关键是蛋白的磷酸化与去磷酸化。直至使转录因子

15、磷酸化去磷酸化。直至使转录因子磷酸化,从而调节基因从而调节基因的转录。的转录。返回美国科学情报研究所（美国科学情报研究所（ISI）1997年年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然）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：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）。）。l200

16、0年，神经系统中的信号传递年，神经系统中的信号传递l2001年，控制细胞周期的关键物质年，控制细胞周期的关键物质l2002年，细胞凋亡调节机制年，细胞凋亡调节机制l2003年，细胞膜水通道及离子通道结构和机理年，细胞膜水通道及离子通道结构和机理l2004年，泛素调节的蛋白质降解系统年，泛素调节的蛋白质降解系统l2005年，幽门螺旋杆菌的发现年，幽门螺旋杆菌的发现l2006年，年，RNAil2007年，基因敲除小鼠年，基因敲除小鼠l2008年，绿色荧光蛋白的应用年，绿色荧光蛋白的应用l一、细胞的发现一、细胞的发现（1665）l二、细胞学说的建立二、细胞学说的建立（18381839） l三、细胞学

17、经典时期三、细胞学经典时期（1875-1900） l四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展时四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展时期期（1900-1953） l五、细胞生物学学科的形成与发展五、细胞生物学学科的形成与发展（1965）对细胞的发现具有杰出贡献的学者：对细胞的发现具有杰出贡献的学者：（1）英国学者胡克英国学者胡克(Robter Hooke)1665年首次用显微镜观察植物细胞，发表显微图谱，年首次用显微镜观察植物细胞，发表显微图谱，绘制细绘制细胞学史上第一个有代表意义的细胞模式图。胞学史上第一个有代表意义的细胞模式图。（2）荷兰学者列文虎克荷兰学者列文虎克(A.V.Leeuwen Ho

18、ek)首次用显微镜观察活细胞，首次用显微镜观察活细胞，1674年首次描绘细胞核结构。年首次描绘细胞核结构。返回l1、 M. Schleidon (1838年年)l2、 T. Schwann(1839年年)l3、 “细胞学说细胞学说”的基本内容的基本内容l4、细胞学说的完善细胞学说的完善l5、细胞学说的意义细胞学说的意义返回 18381838年，德国植物学家年，德国植物学家M.SchleidonM.Schleidon根据自己的根据自己的观察，论证了观察，论证了所有的植物体都是由细胞组合而成所有的植物体都是由细胞组合而成的的，细胞是构成植物体的基本单位。细胞是构成植物体的基本单位。 - -植物发生

19、论植物发生论l18391839年，德国动物学家年，德国动物学家T. SchwannT. Schwann认为，认为，动物动物体也是由细胞所组成体也是由细胞所组成。l首次提出首次提出“细胞学说细胞学说”这一名词这一名词-关于关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究动植物的结构和生长的一致性的显微研究 认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞 发育而来发育而来, ,并由细胞和细胞产物所构成；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，既有它每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的自己的” 生命生命, ,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助

20、益；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。新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。l（1）1841年柯里克：个体发育是细胞不断繁殖和年柯里克：个体发育是细胞不断繁殖和分化所致；分化所致；l（2）1845年希波尔顿：原生动物为单细胞；年希波尔顿：原生动物为单细胞；l（3）1858年魏（菲）尔肖：病理过程在细胞和组年魏（菲）尔肖：病理过程在细胞和组织内进行，织内进行，细胞只能来自细胞细胞只能来自细胞；l（4）1861年舒尔茨：细胞是具有生命特征的原生年舒尔茨：细胞是具有生命特征的原生质，其中只有一个核。质，其中只有一个核。l细胞学说创建时提出（细胞学说创建时提出

21、（ ）lA.细胞由细胞膜、细胞核、细胞质组成细胞由细胞膜、细胞核、细胞质组成lB.一切动植物都由细胞组成，细胞是一切动植物的基一切动植物都由细胞组成，细胞是一切动植物的基本单位本单位lC.细胞只能来自细胞细胞只能来自细胞lD.生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连生物个体发育的过程就是细胞不断增殖和分化的连续过程续过程l（1）促进了生命科学发展）促进了生命科学发展,明确了整个自然明确了整个自然界在结构上的统一性界在结构上的统一性;l（2）推进了人类对整个自然界的认识）推进了人类对整个自然界的认识;l（3）有力促进了自然科学和哲学的进步。）有力促进了自然科学和哲学的进步。l 为建立细胞学打

22、下基础，是进化论和遗传学为建立细胞学打下基础，是进化论和遗传学的基石；的基石；l1、原生质理论和原生质概念的产生、原生质理论和原生质概念的产生l2、细胞分裂活动的发现、细胞分裂活动的发现l3、重要细胞器的产生、重要细胞器的产生返回l(1)1840年，普金耶年，普金耶：动物细胞：动物细胞“肉样质肉样质”l(2)1846年，冯莫尔：植物细胞年，冯莫尔：植物细胞“肉样质肉样质”，命名为命名为“原生质原生质”l(3)1861年，舒尔茨年，舒尔茨:原生质理论原生质理论l(4)1880年，汉斯坦年，汉斯坦:原生质体概念原生质体概念l（1）1841年，瑞马克发现直接分裂年，瑞马克发现直接分裂l（2）施特拉斯

23、布格）施特拉斯布格and弗莱明：间接分裂弗莱明：间接分裂l（3）海明：直接分裂）海明：直接分裂-无丝分裂；无丝分裂； 间接分裂间接分裂-有丝分裂有丝分裂l（4）1883年，范贝内登年，范贝内登and1886年施特拉斯布格：年施特拉斯布格：减数分裂减数分裂l（1）1875年赫特维希：动物受精；年赫特维希：动物受精；l（2）1883年范贝内登：蛔虫卵和精子染年范贝内登：蛔虫卵和精子染色体数目比体细胞减半；色体数目比体细胞减半；l（3）1888年施特拉斯布格：植物受精，年施特拉斯布格：植物受精，其生殖细胞染色体数目比体细胞减半；其生殖细胞染色体数目比体细胞减半； l（4）1898年纳瓦兴：被子植物双

24、受精年纳瓦兴：被子植物双受精显微镜显微镜石蜡切片石蜡切片染色染色质体质体中心体中心体线粒体线粒体高尔基体高尔基体l1、实验细胞学、实验细胞学l2、细胞遗传学、细胞遗传学l3、细胞生理学、细胞生理学l4、细胞化学、细胞化学l5、细胞分类学、细胞分类学l6、细胞免疫学、细胞免疫学l7、细胞病理学、细胞病理学l8、细胞社会学、细胞社会学l细胞遗传学：主要细胞遗传学：主要从细胞学角度特别是染色从细胞学角度特别是染色体的结构与功能以及染色体和其它细胞器的体的结构与功能以及染色体和其它细胞器的关系来研究遗传现象。关系来研究遗传现象。l细胞生理学：细胞生理学：研究细胞的生命活动规律。细研究细胞的生命活动规律

25、。细胞如何从环境中摄取营养经过代谢而获得能胞如何从环境中摄取营养经过代谢而获得能量进行生长、分裂等。量进行生长、分裂等。l细胞化学：细胞化学：研究细胞内的化学布局。研究细胞内的化学布局。l细胞社会学：细胞社会学：是从系统论的观点出发，研究细是从系统论的观点出发，研究细胞整体和细胞群体中细胞间的社会行为（包括胞整体和细胞群体中细胞间的社会行为（包括细胞间识别、通信、集合和相互间作用等），细胞间识别、通信、集合和相互间作用等），及整体和细胞群对细胞的生长、分化和死亡等及整体和细胞群对细胞的生长、分化和死亡等活动的调节控制。活动的调节控制。l细胞生物学的兴起是细胞生物学的兴起是先进先进实验实验技术发

26、展的技术发展的必然产物。必然产物。光学显微镜光学显微镜细胞学细胞学；1892年年电子显微镜结合其它先进技术电子显微镜结合其它先进技术细胞生物学细胞生物学19651965年，年，D.RobetisD.Robetis将他原著的普通细胞学更名为将他原著的普通细胞学更名为细胞生物学（第四版），率先提出细胞生物学这细胞生物学（第四版），率先提出细胞生物学这一概念。一概念。 深刻性深刻性：它从细胞的它从细胞的整体整体、超微超微和和分子分子各个各个结构层次对细胞进行剖析，并把结构层次对细胞进行剖析，并把细胞的生命活动细胞的生命活动同分子水平和超分子水平的同分子水平和超分子水平的结构变化结构变化联系起来。联系

27、起来。综合性综合性：它所研究的它所研究的内容极其广泛内容极其广泛，涉及到，涉及到许多领域，并许多领域，并同生理学、遗传学、发育生物学和同生理学、遗传学、发育生物学和生物化学相互融汇在一起。生物化学相互融汇在一起。细胞生物学细胞生物学她们均须从细胞水平细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理!细胞研究研究 对象对象生理学生理学解剖学解剖学遗传学遗传学免疫学免疫学组织胚胎学组织胚胎学发育生物学发育生物学分子生物学分子生物学生物化学生物化学动物学动物学植物学植物学微生物学微生物学基因组学基因组学蛋白质组学蛋白质组学生态学生态学研究细胞结构和研究细胞结构和生命活动规律生命活动规律相互促进相互促进相互渗透相互渗透相互汇融相互汇融相互促进相互促进相互渗透相互渗透相互汇融相互汇融l细胞生物学的发展史常以简答或填空的方式考查细胞生物学的发展史常以简答或填空的方式考