细胞生物学绪论

第一章绪论ABriefIntroductiontoCellBiology大自然展开了绚烂的生命画卷上皮细胞毛细胞红细胞肌细胞神经元—细胞演绎了生命画卷的主角地球上生命的同一性令人吃惊—细胞扮演着遗传发育的主角红细胞神经细胞平滑肌细胞脂肪细胞小肠上皮细胞横纹肌细胞骨细胞成纤维细胞细胞生物学发展里程碑细胞生物学的概念与研究内容细胞生物学领域的研究热点细胞生物学是医学的重要基础绪论----学习内容•1665年，RobertHooke（胡克，英国物理学家）首次描述细胞“Cell”——Cella（空隙、小室，小房子）第一个细胞模式图——《显微图谱(Micrographia)》(1665)放大倍数40—140倍细胞学说创立期（1665~1875）•1677年，AntonyVonLeeuwenhoek（列文虎克，荷兰布商，科学家，巴黎科学院通讯院士）观察到活细胞247架显微镜放大270倍荷兰乌德勒支大学博物馆细胞学说创立期（1665~1875）1831年，RobertBrown（布朗，英国）兰科植物表皮细胞细胞核细胞学说创立期（1665~1875）细胞结构模式图1838年，J.Schleiden（施莱登，德国植物学家）《植物发生论》1839年，T.Schwann（施旺，德国动物学家）《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》“细胞学说(celltheory)”一切生物从单细胞到高等动、植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。1855年，RudolfVirchow（菲尔绍，德国病理学家）“一切细胞来自细胞”(Omniscellulaecellula)1857年，RudolphKolliker（寇里克，德国生物学家）发现线粒体1869年，FriedrichMiescher（米歇尔，瑞士医生）首次分离DNA细胞学说创立期（1665~1875）1841年，R.Remak（雷马克，波兰）发现鸡胚血细胞无丝分裂1879年，W.Flemming（弗莱明，德国生物学家）发现有丝分裂1883年，VanBeneden（比耐登，比利时胚胎学家）发现减数分裂，提出遗传的染色体学说细胞学经典时期(1875~1887)M期-分裂前期M期-分裂末期分裂间期G1期，S期，G2期M期-分裂后期M期-分裂中期M期-分裂早期细胞分裂过程1898年，CamilloGolgi（高尔基，意大利医生）发现高尔基复合体1926年，T.Svedberg（斯维德伯格，瑞典物理化学家）发展了第一台分析级超速离心机1938年，Behrens差速离心法分离细胞核1939年，Siemens（西门子公司，德国）生产第一台商品化透射电子显微镜1941年，AHCoons（康恩斯）荧光标记抗体检测细胞抗原1952年，Cey等建立人细胞系实验细胞学时期(1887~1953)1953年，F.Crick（克里克，英国）和J.Watson（沃森，美国），DNA双螺旋结构1955年，H.Eagle（伊格尔，美国）,动物细胞培养基成份1957年，M.Meselson（梅塞尔，美国）等,CsCl密度梯度离心技术分离细胞核1965年，Ham（哈姆）,无血清培养基；第一台商品化扫描电子显微镜分子细胞生物学时期(1953~)1981年，转基因小鼠模型建立大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。1996年，体细胞克隆羊诞生2003年，人类基因组计划序列图绘制成功2009年，全球首例人类胚胎干细胞治疗人体试验获批分子细胞生物学时期(1953~)MouseembryosGFP+GFP-GFP-GFP+TailtipTransgenicMiceDollywithhersurrogatemotherCloningsheep1996年7月5日，英国Roslin研究所Wilmut教授成功克隆了Dolly羊基因母亲人类基因组计划人类三大科学计划曼哈顿原子弹计划阿波罗计划由美国于1990年启动，中国、英国、法国、德国和日本参加。我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务。humangenomeproject,HGPHGP新的发现：•全部人类基因组约有2.91Gbp，约有39000多个基因•有42%的基因尚不知道功能•基因数量少得惊人•存在“热点”和大片“荒漠”•35.3%的基因组包含重复序列•人与人之间99.99%的基因密码相同细胞生物学发展里程碑细胞学说创立期（1665~1875）细胞学经典时期(1875~1887)实验细胞学时期(1887~1953)分子细胞生物学时期(1953~)细胞生物学的概念与研究内容细胞生物学领域的研究热点细胞生物学是医学的重要基础绪论----学习内容细胞生物学的概念与研究内容研究对象：细胞——构成有机体的基本单位代谢与功能的基本单位有机体生长与发育的基础具有遗传的全能性没有细胞就没有完整的生命研究任务:从细胞的显微、亚显微和分子三个水平研究细胞的结构与功能。阐述生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命现象。光学显微镜电子显微镜超速离心法、色谱、电泳和X-衍射技术等显微水平亚显微结构分子水平（基因和蛋白质）研究方法细胞的结构与功能阐明生命现象、揭示疾病发生发展的规律细胞生物学领域的研究热点细胞的信号转导：了解信号转导通路中信号分子之间的相互关系细胞分化与干细胞：了解个体发育、修复和再生人体病变器官Cell—Tissue—Organ—System—Multicellularindividual—Population—EcosystemOct3/4,Sox2,Klf4,c-Myc.adulthumandermalfibroblastsInductionofPluripotentStemCellsfromAdultHumanFibroblastsbyDefinedFactorsTeratomaDerivedfromHumaniPSCells胃肠上皮组织肌肉组织脂肪组织神经组织表皮组织软骨组织Cell,Vol131,861-872,30November2007多潜能干细胞(iPS)的诱导InducedPluripotentStemCellLinesDerivedfromHumanSomaticCellsOCT4,SOX2NANOG,LIN28IMR90cells(人胚胎源成纤维细胞)，新生儿前额分离成纤维细胞软骨组织(中胚层)神经组织(外胚层)胃肠上皮(内胚层)Science.Vol.318.1917-1920,21December,2007癌干细胞（CancerStemCell)Ahumanmelanomacell.Wheredoesitcomefrom?Quintana,E.Efficienttumorformationbysinglemelanomacells.Nature456,593–599(2008).细胞周期与细胞周期调控：了解细胞周期检查点细胞衰老与细胞死亡：了解生命现象端粒DNA的长度随着细胞分裂次数的增加及年龄的增长而逐渐缩短telomeresNecrosisApoptosis细胞生物学与诺贝尔奖2001年，LelandH.Hartwell(美国)、R.TimothyHunt(英国)、PaulM.Nurse(英国)发现细胞周期中的关键调节因子(P/M)2002年，SydneyBrenner（英国）、H.RobertHorvitz（美国）、JohnE.Sulston（英国）发现器官发育和细胞凋亡遗传调控机理(P/M)细胞生物学是医学的重要基础——是基础医学和临床医学的基础，并已渗透医学各门学科中。胰腺糖尿病和胰岛素胰岛β细胞(1)(2)(3)(4)(A)beta-cellmonolayers(B)beta-cellaggregates(5)(6)(7)(8)糖尿病性视网膜病变糖尿病和胰岛素细胞生物学重要SCI期刊JournalsImpactFactor(2007)NatureReviewsMolecularCellBiology31.921Cell29.887CancerCell23.858AnnualReviewofCellandDevelopmentalBiology23.545NatureCellBiology17.623TrendsinCellBiology13.527CurrentOpinioninCellBiology13.444MolecularCell13.156DevelopmentalCell12.436JournalofCellBiology9.598第二章细胞的概念学习内容原核细胞真核细胞距今38亿年前原始细胞形成，生命出现细胞的形成与进化无机分子有机分子(氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸)原核细胞真核细胞蛋白质+核酸多分子体系原始细胞原核细胞（prokaryoticcell）结构简单，仅由细胞膜包绕细胞膜外有坚韧的细胞壁在细胞质内含有DNA区域，称为拟核（nucleoid）一条裸露DNA链，不与蛋白质结合除含有核糖体外，无其他膜性细胞器原核细胞的典型代表——细菌荚膜拟核核糖体纤毛鞭毛真核细胞（eukaryoticcell）1）生物膜系统:以生物膜为基础而形成的膜性结构或细胞器，包括细胞膜、内质网、高尔基复合体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体及核膜等。单位膜2）细胞骨架系统：由一系列纤维状蛋白组成的网状结构系统，包括细胞质骨架和核骨架。真核细胞（eukaryoticcell）微管微丝3）细胞质溶胶：在细胞质中除内膜系统核细胞骨架等结构外，其余的则为可溶性的细胞质溶胶。成分：蛋白质、多糖、脂蛋白、RNA、水、无机离子等。真核细胞（eukaryoticcell）4）遗传信息表达系统：指储存遗传信息的DNA是以与蛋白质结合形式而存在的，并被包装成为高度有序的染色质结构包围在细胞核中。原核细胞与真核细胞的比较特征原核细胞真核细胞细胞结构核膜无有核仁无有线粒体无有内质网无有高尔基复合体体无有溶酶体无有细胞骨架有细胞骨架相关蛋白有核糖体有有基因组结构DNA量（信息量）少大DNA分子结构环状线状染色质或染色体仅有一条DNA，DNA裸露，不与有2个以上DNA分子，DNA与组蛋白和部分酸组蛋白结合，但可与少量类组蛋性蛋白结合，以核小体及各级高级结构构白结合成染色质与染色体基因结构特点无内含子，无大量的DNA重复序列有内含子和大量的DNA重复序列转录与翻译转录与翻译后大无有分子的加工和修饰细胞分裂无丝分裂有丝分裂、减数分裂、无丝分裂小结重点掌握内容1）“细胞学说”2）原核细胞和真核细胞的结构特征3）原核细胞和真核细胞的区别