素材细胞学说 省赛获奖-完整版课件

细胞学说第一节细胞学说的萌芽16世纪末，荷兰的眼镜制造商赞森父子（H.Janssen&Z.Janssen）发明了显微镜，放大倍数还不到10倍。17世纪初，列文·虎克（Leeuwenhoek，1632-1723）靠自学亲手制作了400多台放大倍数在50到200倍的显微镜，观察了很多物质，如植物、动物、矿物、水、唾液、火药等，发现了原生动物和细菌。MadebyA.vanLeeuwenhoek(1632-1723).Magnificationrangesat50-275x.一、显微镜的发明和细胞的发现在开拓显微生物学的道路上，另一位领军人物是英国皇家学会的干事长罗伯特·胡克（R.Hooke，1635-1703），1665年，胡克制作了能放大40到140倍的复式显微镜。他用这台显微镜观察了软木薄片，结果发现软木薄片是由许多排列整齐的蜂窝状小孔组成，胡克把这些小孔命名为“细胞”（cell）。二、显微镜的发展1752年，英国人J.Dollond发明消色差显微镜。色差是透镜成像的一个严重缺陷，发生在多色光为光源的情况下，白光由红、

橙、黄、绿、青、蓝、紫七种组成，各种光的波长不同，所以在通过透镜时的折射率也不同，这样物方一个点，在象方则可能形成一个色斑。色差一般有位置色差，放大率色差。位置色差使像在任何位置观察，都带有色斑或晕环，使像模糊不清。而放大率色差使像带有彩色边缘。消色差显微镜的发现使显微镜的观察更加清晰。消色差镜头（Chromatic）只能对两种色光消色差。复消色差镜头（Apochromatic，APO），是指能对多种色光（超过两种）消除色差的镜头。1812年，苏格兰人D.Brewster发明油浸物镜，改进了体视显微镜。1840年，CharlesChevalier制造了学生用显微镜。1886年，德国人ErnstAbbe发明消色差能力更强复消色差显微镜，并改进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。1935年，荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了相差显微镜（phasecontrastmicroscope)，并因此获1953年诺贝尔物理奖。相差显微镜：利用光的衍射和干涉现象将透过标本的光线光程差或相位差转换成肉眼可分辨的振幅差显微镜。相差显微镜把透过标本的可见光的光程差变成振幅差，提高了密度不同物质图像的明暗区别，使各种结构变得清晰可见。主要用于观察活细胞或不染色的组织切片，有时也可用于观察缺少反差的染色样品。四种光学显微镜下细胞的形态(A)明视野显微镜（bright-fieldmicroscopy）；(B)相差显微镜（phase-contrastmicroscopy）；(C)微分干涉显微镜（Nomarskidifferential-interference-contrastmicroscopy）；(D)暗视野显微镜（dark-fieldmicroscopy）.电子显微镜及其应用1932年，德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska发明电镜，1940年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜（氢原子的直径为0.106nm）。人眼的分辨力为0.1mm，光学显微镜的分辨力为200nm。电镜有两种类型，一种是透射电镜（transmissionEM，TEM），一种是扫描电镜（scanningEM，SEM）。电子显微镜及其应用1986年，E.A.F.Ruska因设计第一台透射电子显微镜获得诺贝尔物理学奖。各种电子显微镜技术进一步揭示了细胞的微观领域，看见了在光镜下看不到的许多结构，直至看到了一些分子。电子显微镜及其应用日本电子，JEM-1400生物医学超微结构与电镜技术

--几十年的积累--由他主编的“医学生物学电子显微镜图谱”、“生物医学超微结构与电子显微镜技术”成为我国长期广泛使用的主要教科书利用电镜技术，洪院士在成人腹泻轮状病毒和流行性出血热病毒的研究领域，做出了两项突破性发现，取得了世界领先的成果成人腹泻轮状病毒

（ADRV）的发现PurifiedGroupBRotavirus（ADRV）轮状病毒轮状病毒是引起婴幼儿腹泻的主要病原体之一，其主要感染小肠上皮细胞，从而造成细胞损伤，引起腹泻。轮状病毒每年在夏秋冬季流行，感染途径为粪－口途径，临床表现为急性胃肠炎，呈渗透性腹泻病，病程一般为7天，发热持续3天，呕吐2～3天，腹泻5天，严重出现脱水症状。轮状病毒总共有七种，分别以英文字母编号为A、B、C、D、E、F与G等。人类主要是受到轮状病毒A种、B种与C种的感染，而其中最常见的是轮状病毒A种的感染。成人腹泻轮状病毒（ADRV）的发现流行性出血热病毒形态的发现HemorrhagicFeverwithRenalSyndrome(HFRS)

ImmunofluorescencestainingHemorrhagicFeverwithRenalSyndrome(HFRS),HantaanVirus(Hantavirus)IEMThinsectionEM流行性出血热病毒该病毒引起的流行性出血热是一种以鼠类为主要传染源的自然疫源性疾病，以发热、出血倾向及肾脏损害为主要临床特征的急性病毒性传染病。本病主要分布于欧亚大陆，但HFRS病毒的传播几乎遍及世界各大洲。在我国已有半个世纪的流行史，全国除青海、台湾省外均有疫情发生。八十年代中期以来，我国本病年发病数逾已10万，已成为除病毒性肝炎外，危害最大的一种病毒性疾病。负染超薄切片EV71的形态EV71EV71属于微小病毒科（picornaviridae）中的肠病毒群（enterovirus），为目前肠病毒群中最晚发现的病毒，其感染性强且致病率高，尤其是神经系统方面的并发症。其它同属于肠病毒群之病毒尚包括小儿麻痹病毒（Polioviruses；具3种型别）、柯萨奇病毒（Coxsackieviruses；A型具23种型别、B型具6种型别）、埃科病毒（Echoviruses；具31种型别）及肠病毒（Enteroviruses68～71型）。NormalandGeneticallyreproducedFillamentousIBidentifiedwithimmuno-colloidalgoldExpressedbyrecombinantvacciniavirusNormalfillamentousIB幽门螺杆菌（Helicobacterpylori,Hp）×48000“noacid,noulcer”,“nohp,noulcer”.幽门螺杆菌（Helicobacterpylori,Hp）巴里·马歇尔（BarryJ.Marshall，1951年9月30日～）澳大利亚科学家，与罗宾·沃伦(J.RobinWarren，1937年6月11日～）发现了幽门螺杆菌（Helicobacterpylori，Hp）以及这种细菌在胃炎和胃溃疡等疾病中的作用，被授与2005年诺贝尔生理或医学奖。巴里.马歇尔罗宾.沃伦幽门螺杆菌（Helicobacterpylori,Hp）幽门螺杆菌感染是慢性活动性胃炎、消化性溃疡、胃黏膜相关淋巴组织(MALT)淋巴瘤和胃癌的主要致病因素。1994年世界卫生组织/国际癌症研究机构(WHO/IARC)将幽门螺杆菌定为Ⅰ类致癌原。我国及大多数发展中国家人群幽门螺杆菌感染因地区有所不同。低达20%，高达90%，人群中总感染率高于发达国家。目前多数学者认为“人－人”“粪－口”是主要的传播方式和途径，亦可通过内镜传播，而且幽门螺杆菌感染在家庭内有明显的聚集现象。透射电镜观察A寡聚体和纤维A寡聚体A纤维纳米材料冷冻电子显微镜及生物大分子的三维重构冷冻电子显微镜（cryoelectronmicroscopy）的研究对象非常广泛，从蛋白质、蛋白质复合物到细胞器甚至整个细胞。该技术可以突破X-射线晶体学只能研究三维晶体样品和核磁共振波谱学只能研究小分子量（小于100kD）样品的限制。同时，冷冻电镜通过高压快速液氮冷冻的制样方法能够使样品处于生理环境的玻璃态冰中从而保持其天然构像，并且由于快速冷冻可以捕捉到某个反应过程的中间状态从而可以对大分子复合物进行生物学功能的动态研究。冷冻电子显微镜及生物大分子的三维重构确定三维结构的方法主要有电子晶体学方法、单粒子重构法和电子断层扫描成像技术，分别针对较小的对称结构，较大的不对称结构和更大的亚细胞结构进行三维重构和功能研究。通过自动图像采集系统记录生物样品空间结构的二维投影，利用各种计算机软件程序包，从电镜的二维图像重构样品的三维结构，即三维重构。冷冻电子显微镜及生物大分子的三维重构蛋白质结构生物学研究主要有三大手段：晶体学、核磁共振技术和冷冻电镜三维重构技术。截至目前，国际上利用前两项技术，尤其是利用晶体学方法进行结构研究的研究组较多，在这一领域生物物理所涌现出了多位院士，如梁栋材、常文瑞、王大成和饶子和，都是这一领域中卓有建树的科学家，颇具国际影响力。而相比之下，虽然冷冻电镜三维重构技术，在研究蛋白质复合物与分子纳米结构及其功能方面具有巨大优势，由于具有较强的设备依赖性，以它为手段进行结构研究的实验室却相对较少。这也使得这个领域具有巨大发展前景和上升空间。现代普通光学显微镜Fluorescenceimageofepithelialcell,DNAinblueandMicrotubulesingreen现代荧光显微镜用于观察能激发出荧光的结构。用途：免疫荧光观察、基因定位、疾病诊断。三、细胞学说的雏形较早重新认识细胞的是德国博物学家、解剖学家奥肯（LorenzOken，1779-1859）。1805年，他提出：所有的高等动物必定是由称为原始动物的“微动物”形成的，这种“微动物”也是形成植物的基本物质。奥肯的论点表明植物和动物有一个共同的基本单位。

植物细胞学的奠基人法国的米尔贝尔（Charles-FrançoisBrisseaudeMirbel，1776-1854）1802年在他的论文《论植物生理和解剖》中推测植物的所有结构都是由薄壁组织分化出来的。英国植物学家罗伯特·布朗（RobertBrown，1773-1858）于1831年在利用一台放大倍数约为300倍的显微镜研究澳洲收集的兰科植物叶片时，发现了存在于表皮细胞里的细胞核，这一发现也为细胞学说的创立做出了一定的贡献。捷克生物学家浦肯野（JanEvangelistaPurkinje，1787-1869）于1835年用显微镜观察了母鸡卵中的胚核，发现动物的胚胎细胞是由紧密结合的原生质组成，而且这些原生质与植物的组织结构非常相似。1837年，浦肯野在全德自然科学和医学科学家布拉格年会上提出：不仅动物体内的各种器官和组织之间在显微结构上具有高度的一致性，而且动物和植物之间存在着明显的相似性，他们都是由“细胞”或“小球”为主组成的。这实际上是“细胞学说”的雏形。19世纪20、30年代，“细胞或小球可能是植物或动物的基本结构”这一观点已被一部分学者接受第二节细胞学说的诞生一、细胞学说的建立：1838年，德国科学家施莱登（MatthiasJakobSchleiden，1804-1881）根据自己多年在显微镜下观察植物组织结构的结果，发表了著名的《植物发生论》，文中提出：任何植物体中，细胞是结构的基本成分；低等植物如某些藻类和真菌是由一个单细胞组成的，高等植物则是各具特色的、独立的、分离的细胞的集合体。这些基本观点构筑了细胞学说的基本框架。施莱登与施旺（TheodorSchwann，1810-1882）在1838年一次聚会上的偶然相遇推动了细胞学说的诞生。德国植物学家施莱登1839年,施旺于出版了专著《动植物的结构和生长一致性的显微研究》，书中阐明了细胞学说：一切动物和植物都是由细胞组成的，各种细胞依照一定的规律，以各种方式发育成为生物体的各个基本部分；有机体的各种基本组成都有一个共同的发生发育原则，即细胞形成的原则；细胞是生命的基本单位，一切有机体都从单个细胞开始生命活动，并随着其他细胞的形成，不断发育成长。德国动物学家施旺二、细胞学说的意义细胞学说被恩格斯誉为19世纪自然科学三大发现之一，对生物科学的发展起了巨大的促进作用。

细胞学说的建立推倒了分隔动植物界的巨大屏障，揭示了生物界在结构上的统一性和共同起源，把生物界的所有物种都联系起来了，证明了生物彼此之间存在着亲缘关系，为生物进化理论的提出奠定了基础。

细胞学说的建立使生命科学发生了一场翻天覆地的革命，打开了通向“胚胎学”、“遗传学”和“进化论”这些现代概念的通道。第三节细胞学说的发展在细胞学说创立以后，细胞学的发展经历了“细胞学的经典时期(19世纪中-20世纪初)”和“实验细胞学阶段(20世纪初-20世纪中)”，最后发展到“细胞与分子生物学的形成和发展时期”。一、细胞学的经典时期（1875—1898年）提出原生质理论1861Schultze-原生质（protoplasm）理论发现了细胞分裂的主要类型1841Remak-鸡胚血细胞直接分裂1880Flemming-有丝分裂1886Strasburger-减数分裂发现了重要的细胞器1883Boveri-中心体1898Benda-线粒体1898Golgi-高尔基体细胞学说发展过程中经典时期的重要事件继1835年浦肯野把动物胚胎细胞内的物质称为原生质以后，德国植物学家莫尔(Mohl,Hugovon1805-1872)1846年指出：细胞内含物也具有流动性，进一步定义了“原生质”。从此，“原生质”这个词成为广泛通用的生物学名词。德国动物学家舒尔策(MaxSchultze，1825-1874)着重研究了动物细胞的原生质，