第一节细胞生物学的概念和研究对象PPT课件

1、第一节第一节 细胞生物学的概念细胞生物学的概念和研究对象和研究对象一、概念一、概念 细胞生物学（细胞生物学（cell biology)-cell biology)-是从细胞整体水平、亚显微结构水平和是从细胞整体水平、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。其生命活动规律的科学。二、研究对象：细胞二、研究对象：细胞 19971997年年SCISCI（Science Citation IndexScience Citation Index）收）收录的全世界自然科学研究论文发表最集中的录的全世界自然科学研究论文发表最集中的三个领域分别

2、是：三个领域分别是：细胞信号转导细胞信号转导（signal transductionsignal transduction）；）；细胞凋亡（细胞凋亡（cell apoptosiscell 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 genome and post-genomic analysispost-genomic analysis）。第二节细胞生物学的发展简史第二节细胞生物学的发展简史一一. .细胞的发现细胞的发现（ 1616世纪末世纪末-19-19世纪世纪3030年代）年代） 细胞的发现是细胞的发现是显微镜显微镜的发明和应用的结果。的

3、发明和应用的结果。 1. 1. 第一台显微镜第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森是荷兰眼镜商詹森(Hans (Hans Janssen)Janssen)在在16041604年发明的年发明的. . 由由2 2个透镜个透镜组成，光学性能不理想，未显示组成，光学性能不理想，未显示出实用性。出实用性。 随着技术的改进，出现了复式显微镜随着技术的改进，出现了复式显微镜 2.16652.1665年，英国的物理学家年，英国的物理学家胡克（胡克（R. HookR. Hook）第一次发现细胞第一次发现细胞( (木栓木栓) ) 3.16743.1674年，荷兰生物学家年，荷兰生物学家列文虎克列文虎克( (Anton An

4、ton van Leeuwenhoekvan Leeuwenhoek) )他一生中制作了他一生中制作了200200多台多台显微镜和显微镜和400400多个镜头多个镜头, ,第一次观察到完整第一次观察到完整的活细胞，的活细胞，在池塘水中发现了原生物。在池塘水中发现了原生物。Robert Hooke现代显微镜现代显微镜二二. .细胞学说细胞学说(cell theory)(cell theory)的创立的创立（ 19世纪30-20世纪初期） 18381838年，年， 德国植物学家施来登德国植物学家施来登( (Mathias Mathias SchleidenSchleiden) )提出提出: : 植

5、物是由细胞构成的，植物的植物是由细胞构成的，植物的胚是由单个细胞产生的胚是由单个细胞产生的 ; ; 18391839年，年， 德国动物学家施旺德国动物学家施旺( (Theodor SchwannTheodor Schwann) )提出提出地球上的生物都是由细胞构成的地球上的生物都是由细胞构成的; ; 所所有的生活细胞在结构上都是类似的有的生活细胞在结构上都是类似的 ; ; 18851885年，年，德国医生和病理学家魏尔肖德国医生和病理学家魏尔肖( (Rudolf Rudolf VirchowVirchow) )补充了细胞学说的第三条原理补充了细胞学说的第三条原理: : 所有的所有的细胞都是来自

6、于已有细胞的分裂，即细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞来自于细胞细胞 细胞学说的提出，将生物学的细胞学说的提出，将生物学的研究从研究从宏观水平和大体水平引入到宏观水平和大体水平引入到微观水平微观水平 油镜的使用，标本制备中的切油镜的使用，标本制备中的切片、固定、染色等技术的发展，片、固定、染色等技术的发展，细细胞的内部结构迅速被发现胞的内部结构迅速被发现细胞学理论对细胞学发展的推动作用细胞学理论对细胞学发展的推动作用 1.1.原生质理论的提出原生质理论的提出: : 1840 1840年普金耶年普金耶(Pukinje(Pukinje) )在动物、在动物、18461846年冯年冯莫耳莫

7、耳(von.Mohl(von.Mohl) )在植物中分别看到了在植物中分别看到了“肉样质肉样质”的物质，并将其命名为的物质，并将其命名为“原生原生质质” ” 。 18611861年舒尔策年舒尔策(Max Schultze(Max Schultze) )认为动认为动植物细胞中的原生质具有同样的意义，提植物细胞中的原生质具有同样的意义，提出了出了原生质理论原生质理论 2.2.细胞受精和分裂的研究细胞受精和分裂的研究 1875 1875年赫特维年赫特维希希(O.Hertwig(O.Hertwig) )发现发现受精卵受精卵中两亲本核的合并中两亲本核的合并;1877;1877年施特拉斯布格年施特拉斯布格

8、(Strasburger(Strasburger) )发现发现动物的受精现象动物的受精现象; ; 18831883年范年范贝内登贝内登(van Beneden(van Beneden) )在动物中、在动物中、18861886年施特拉斯布格年施特拉斯布格(Stras(Stras-burger)-burger)在植在植物中发现了物中发现了减数分裂现象减数分裂现象; ; 1880-18821880-1882年年FlemmingFlemming在蝾螈幼虫的组织细在蝾螈幼虫的组织细胞中发现了胞中发现了有丝分裂有丝分裂3.3.一些重要细胞器的发现一些重要细胞器的发现 18831883年范年范贝内登贝内登(

9、 (Van BenedenVan Beneden) )和博费里和博费里( (BoveriBoveri) )在动、植物细胞中发现了在动、植物细胞中发现了中心体中心体; ; 18881888年沃尔德耶年沃尔德耶( (WaldeyerWaldeyer) )提出提出染色体概染色体概念念; ; 18981898年高尔基年高尔基( (GolgiGolgi) )发现了发现了高尔基复合体高尔基复合体; ;同年，同年，线粒体线粒体也被正式命名也被正式命名三、细胞生物学的兴起三、细胞生物学的兴起（从20世纪30年代-50年代） 19321932年，德国人年，德国人M.KnollM.Knoll和和E.A.F.Rus

10、kaE.A.F.Ruska发明电镜，发明电镜，19401940年，美、德制造出分辨力为年，美、德制造出分辨力为0.2nm0.2nm的商品电镜的商品电镜。 19811981年，瑞士人年，瑞士人G.BinnigG.Binnig和和H.RoherIH.RoherI在在IBMIBM苏黎世实验中心苏黎世实验中心（Zurich Research CenterZurich Research Center）发明了扫描隧道显微镜而与）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者电镜发明者RuskaRuska同获同获19861986年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔物理学奖。Cs atoms (red) on the Ga

11、As surface (blue). 显微镜放大倍数显微镜放大倍数最大为最大为10001000倍倍，最小分辨，最小分辨率距离为率距离为0.20.2umum 电子显微镜放大倍数可达几十万倍，分辨电子显微镜放大倍数可达几十万倍，分辨率可达率可达1 1nmnm 细胞细胞显微结构从亚微水平的重新认识显微结构从亚微水平的重新认识。 膜相结构膜相结构 单位膜的概念单位膜的概念 溶酶体溶酶体 过氧化物酶体过氧化物酶体 细胞骨架等细胞骨架等 19651965年年E.D.P.Derobetis E.D.P.Derobetis 将原著将原著“普通生普通生物学物学”更名为更名为“细胞生物学细胞生物学”四、细胞分子生

12、物学四、细胞分子生物学 （从（从2020世纪世纪5050年代至今）年代至今） J. WatsonJ. Watson和和H. H. CrickCrick的的DNADNA双螺双螺旋模型的提出到旋模型的提出到7070年代分子克隆年代分子克隆技术的成熟到当技术的成熟到当前前当今细胞生物学研究的主要内容当今细胞生物学研究的主要内容 : : 细胞整体细胞整体, , 亚显微结构亚显微结构, , 分子分子 19811981年，美国首次发现艾滋病，年，美国首次发现艾滋病，19831983年，法国年，法国巴斯德研究所的巴斯德研究所的Luc Montagbier Luc Montagbier 发现发现AIDSAID

13、S病毒。病毒。艾滋病的全称为艾滋病的全称为Acquired ImmunoDeficiencyAcquired ImmunoDeficiency Syndrome Syndrome ，由人类免疫缺陷病毒，由人类免疫缺陷病毒HIVHIV引起。引起。2020年来全球共有约年来全球共有约58005800万人受到艾滋病病毒感染，万人受到艾滋病病毒感染，22002200万人死于艾滋病。我国于万人死于艾滋病。我国于19851985年发现。年发现。HIVHIV有以下特点：有以下特点： 嗜嗜T T淋巴细胞；淋巴细胞；整合宿主细胞终身难以消除；整合宿主细胞终身难以消除；多变性，基因变异是艾滋病病毒致病能力增强多变

14、性，基因变异是艾滋病病毒致病能力增强之原因；之原因；广泛存在于感染者的广泛存在于感染者的血液、精液、阴血液、精液、阴道分泌物以及唾液、尿液、脑脊液及有神经症状道分泌物以及唾液、尿液、脑脊液及有神经症状者的脑组织中者的脑组织中；较乙肝病毒对外界的抵抗力低，较乙肝病毒对外界的抵抗力低，56305630分钟就可以使其灭活分钟就可以使其灭活；感染者潜伏期长、感染者潜伏期长、病死率高；病死率高；基因组比已知的任何逆转录酶病毒基因组比已知的任何逆转录酶病毒基因都复杂基因都复杂第三节第三节 细胞生物学与医学细胞生物学与医学 细胞与人体的生长发育细胞与人体的生长发育 细胞与人类疾病细胞与人类疾病 主动剔除某些

15、特定细胞主动剔除某些特定细胞 影响或调整某些细胞的生物学行为影响或调整某些细胞的生物学行为 细胞与医学研究细胞与医学研究 细胞也是人体疾病的基本单位细胞也是人体疾病的基本单位 第二章第二章. .细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法 显微成像技术显微成像技术 细胞化学技术细胞化学技术(cytochemistry(cytochemistry) ) 细胞培养和细胞融合细胞培养和细胞融合 分离技术分离技术 分子生物学方法分子生物学方法 第一节第一节 显微镜技术显微镜技术 光学显微镜光学显微镜 : : 观察显微结构观察显微结构 （light microscope)light microscope)显微镜

16、显微镜 电子显微镜电子显微镜 : : 观察亚显微结构观察亚显微结构 ( (electron microscope) electron microscope) 显微成像技术显微成像技术 光学和电子光学和电子显微镜成像显微镜成像原理原理三个基本要三个基本要素素: :照明系照明系统，统， 被观被观察的样品，察的样品，聚焦和成聚焦和成像的透镜系像的透镜系统统一、光学显微镜一、光学显微镜( (一一) )普通光学显微镜普通光学显微镜 ：以日光或灯光为光源：以日光或灯光为光源 分辨力：人眼在分辨力：人眼在25 cm25 cm的明视距离处，能分辨的明视距离处，能分辨被检物体细微结构最小的间隔的能力。被检物体细

17、微结构最小的间隔的能力。常用分辨率来表示：常用分辨率来表示： 分辨力分辨力( (R) = R) = 0.61 /NA0.61 /NA （NANA为镜口率，为镜口率，为波长）为波长） NA = n sinNA = n sin (n (n为介质的折射率，为介质的折射率，为视锥半顶角为视锥半顶角) ) 二、电子显微镜二、电子显微镜1. 1. 原理：原理： 以电子束代替以电子束代替光线，电磁场代替透镜光线，电磁场代替透镜2. 2. 特点：特点： (1)(1)分辨率高，可达分辨率高，可达0.10.1nm nm (2) (2)物体的亲电子差异物体的亲电子差异反映物体的颜色和密度反映物体的颜色和密度 差异差

18、异3. 3. 分类：分类：透射电镜、扫描透射电镜、扫描电镜、隧道扫描电镜电镜、隧道扫描电镜JEOL扫描电子显微镜激光共聚焦扫描显微镜电镜与光镜的比较电镜与光镜的比较显微镜显微镜分辨本分辨本领领光源光源透镜透镜真空真空成像原理成像原理LMTEM200nm100nm0.1nm可见光可见光（400-700） 紫外光紫外光（约（约200nm)电子束电子束（0.01-0.9）玻璃透镜玻璃透镜玻璃透镜玻璃透镜电磁透镜电磁透镜不要求真空不要求真空不要求真空不要求真空要求真空要求真空1.33x10-51.33x10-3Pa利用样品对光利用样品对光的吸收形成明的吸收形成明暗反差和颜色暗反差和颜色变化变化利用样品对电利用样品对电子的散射和透子的散射和透射形成明暗反射形成明暗反差差三、三、 离心分离技术离心分离技术 差速离心差速离心： 在密度均一的介质中由低速到高速逐级离心，用在密