医学生物学-第一章-绪论

第一章绪论学习目标1.掌握生命的基本特征2.了解生物学的发展简史及学习医学生物学的目的一、生物学的定义及分科生物学：研究生物体生命现象的本质、探讨其发生发展规律的一门科学，也称为生命科学。1.生物类群：动物学、植物学、人类学、微生物学等；2.生命现象研究侧重点：形态学（解剖学、组织学、细胞学等）、功能学（生理学、遗传学、免疫学等）；3.研究层次：种群生物学、细胞生物学、分子生物学等；4.研究手段：生物化学、生物物理学、生物数学、仿生学等。医学生物学与普通生物学有所区别：它是在介绍生命现象一般规律的同时，重点介绍与医学相关的生物学问题，是医学科学的主要基础。二、生命的基本特征生命和非生命有何本质区别？（一）化学成分的同一性（详见第二章）①构成元素相同：CHONPSClCaNaKMgFeCuZnISrFBaCo等②分子成分相同：无机物、有机物③遗传物质都是核酸④酶的成分及储存能量的物质相同（生物催化剂）（二）组成单位的相似性细胞是一切生命有机体的结构和功能活动的基本单位。生物大分子只有形成细胞这样一个有序的系统，才能表现出生命。单细胞生物体：细菌、单细胞藻类、草履虫等。前细胞形态形式：病毒、类病毒细胞；草履虫；单细胞藻类病毒（三）新陈代谢——生物体与外界环境进行的物质与能量的交换。生物与非生物的根本区别!（三）新陈代谢同化作用——生物体从外界环境中摄取物质，把它们转化成自身的结构物质贮存能量的过程。异化作用——生物体将自身的物质分解排出体外释放能量的过程。（四）应激性——生物体对外界刺激能发生相应反应的能力。例：含羞草，猪笼草，向日葵，动物神经系统的反射活动（四）应激性二、生命的基本特征（五）生长和发育生长——生物体同化作用大于异化作用，生物体表现出体积增大的现象。发育——在生长的基础上，生物体的结构和功能从简单到复杂的变化过程。（六）生殖生殖——当生物体长到一定大小和程度时，能够产生和自身相似的新个体的现象。出生生长发育生殖衰老死亡（七）遗传与变异——生物进化遗传——生物体子代和亲代相似的现象。变异——生物体子代和亲代之间、子代个体之间的差异。“龙生九子，子子不同”（八）适应①生物体对环境的适应性例：鱼的体形、腮呼吸适应水生环境②生物体的结构适应生物体的功能例：鱼的鳍适于游泳，鸟的翅膀适于飞翔三、生物学的发展简史盖伦：古罗马，研究动物，推论人体的相似结构，贡献于解剖学维萨里：比利时，《人体的结构》，创立解剖学哈维：英国医生，创立动物生理学胡克：第一个用显微镜观察植物，发现了细胞列文虎克：用显微镜观察微生物，发现原生动物和细菌林奈：瑞典生物学家，提成动植物分类双名法和分类阶梯描述性生物学阶段施莱登和施旺：德国植物学家和动物学家，19世纪30年代，提出细胞是生物体结构和功能的基本单位，产生了“细胞学说”达尔文：英国生物学家，1859年，在《物种起源》一书中，提出以自然选择为中心的生物进化论。实验生物学阶段孟德尔：奥地利学者，根据豌豆杂交实验结果，总结出孟德尔定律。摩尔根：美国遗传学家，通过果蝇杂交实验，发现了连锁与互换规律，创立“基因学说”。分子生物学阶段艾弗里：英国生物学家，1944年，以细菌为材料，证实DNA为遗传物质。沃森和克里克：美国和英国科学家，1953年，提出DNA双螺旋结构模型。——划时代的发现科恩和博耶：美国教授，1973年，分别完成DNA体外重组实验，被誉为重组DNA技术之父。维尔穆特：苏格兰生物学家，1997年，利用克隆技术诞生了首例哺乳动物——绵羊“多莉”分子生物学阶段2000年6月25日，美国和英国同时宣布，人类基因组序列工作草图完成。与“原子弹计划”、“登月计划”被誉为20世纪科学史上的三个里程碑。2001年2月15日，美、英、日、法、德、中六国，联合发表了根据人类基因组94%序列草图做成的初步分析。2001年，人类在干细胞研究中取得了重大突破。四、生物学与医学现代医学的发展是以生物科学的发展为基础的，现代生物学和现代医学又是相互依存、互相促进的。一、生物科学的每一项研究成果、每一项新技术的应用，都会促进医学的进步。1.分子诊断技术——分子诊断的主要技术有核酸分子杂交、聚合酶链反应（PCR）和生物芯片技术。《分子诊断学》2.动物克隆技术3.干细胞研究（见课本第三章第六、七节）（P43-P47）体细胞克隆羊多利1997年首只胚胎克隆羊早在1984年就已问世，但当时克隆研究工作还处于低谷，也很少有人认为体细胞克隆技术是可行的，因此克隆羊多利的诞生震惊了世界，被誉为20世纪最重大、也是最有争议的科技突破之一。胚胎细胞克隆猴“泰特拉”2000年1月克隆猴采用了胚胎细胞克隆的技术。科学家反复实验13次，只有“泰特拉”幸运地降生。科学家说，这些克隆猴将用于人类糖尿病和帕金森氏症的研究。茜茜来到这个世上很不容易，科学家共实验了188次才获得成功。克隆猫CC(clonecat)2002年初由我国自主完成的成年体细胞克隆牛诞生，至今已产犊14头，存活5头。这表明我国已成为继日本、新西兰、美国等国家之后掌握体细胞克隆牛关键技术的少数国家之一。中国克隆的牛犊韩国科学家克隆出首枚人体胚胎？2004年2月11日韩、美研究人员成功克隆出人类早期胚胎，并从中提取出胚胎干细胞，首次证明人类治疗性克隆的可行性。克隆（clone）“西游记”中的美猴王擅长克隆：拔根汗毛变出小美猴王克隆：一个细胞或生物体通过无性繁殖方法扩增所得到的一批同样的细胞或生物体，简单来说就是无性繁殖。1997年2月24日：克隆羊培育成功。随后几年中，克隆牛、克隆猫、克隆猴相继面世。12生肖已经克隆了一半。多名研究人员宣布克隆人计划克隆人：我到底是谁？治疗性克隆——通过对干细胞的研究来复制人类的某些组织或器官。生殖性克隆——对整个人的复制，即从被克隆的人身上取得细胞之后，将其植入被去除了遗传基因物质的卵细胞空壳中，通过刺激使新卵细胞分化并形成胚胎，之后将胚胎植入母体的子宫里孕育。克隆婴儿具有与遗传物质源相同的生理特性。目前，国际上一般把对人类自身的克隆分为治疗性克隆和生殖性克隆。治疗性克隆克隆人普通人1.将人类卵细胞中的DNA取出，由此获得卵细胞的空壳。4.胚胎在子宫内逐渐发育成熟，直至降生。3.将早期胚胎植入代理受孕母亲的子宫。2.将体细胞的遗传物质植入空壳，通过电击刺激细胞融合，卵细胞开始发育，并发育到早期胚胎状。1958年Steward用胡萝卜根培养出完整的新植株，说明单个已分化细胞具有分化的全能性。2.干细胞研究受精卵的全能性发育过程中细胞分化经历一个分化能力逐渐受限制的过程细胞的全能性：生物体中的一个体细胞或一个性细胞在一定条件下，有能力重新形成完整的个体，或者分化形成该个体任何种类的细胞。受精卵、8细胞期前的胚胎细胞是全能细胞。多能细胞：只具有演变为多种细胞类型的能力。单能细胞：仅具有分化形成某一种类型细胞的能力。分化过程：全能多能单能干细胞(stemcell)是存在于人和动物发育各阶段（包括早期胚胎和成熟组织）的一类原始状态的未分化细胞，它能够自我更新并始终保持很强的分化潜能，可以产生一种、多种、甚至全部的机体细胞类型。造血干细胞的分化干细胞的应用：细胞疗法:骨髓移植器官工厂组织工程学（再生医学）基因治疗人造膀胱老鼠长了人耳朵分化异常与肿瘤肿瘤起源于一些未分化或微分化的干细胞，主要表现出增殖过度、分化不全的特征。肿瘤细胞所处的分化状态决定了肿瘤的恶性程度。例如：白血病是多能造血干细胞在某一阶段分化发育受阻的结果。受到正常调控失控发生在干细胞失控发生在祖细胞四、生物学与医学二、针对某些疾病的临床研究，在丰富了医学基础理论和知识的同时，也会揭示一些重大的生物学自然规律。例：疯牛病——朊蛋白这种小团蛋白质也可引起疾病例：Huntington舞蹈症——发现了遗传印记和动态突变等遗传现象即牛脑海绵状病。食用被疯牛病污染了的牛肉、牛脊髓的人，可能染上“克－雅氏症”，病人最终因精神错乱而死亡。朊病毒利用正常细胞中氨基酸排列顺序一致的蛋白进行复制。它是不同于细菌和病毒的生物形式，没有（不利用）DNA或RNA进行复制，目前并无针对性治疗。由于其结构简单之特性，朊毒体的复制传播都较细菌、病毒更快。遗传印记后代的遗传物质来源于不同性别亲本时，其表达功能是有差异的。来自父母双方的同源染色体或等位基因存在着功能上的差异，子代中来自不同性别亲体的同一染色体或基因，当发生改变时可以引起不同的表型，我们把这种现象称为基因组印记(genomicimprinting)或遗传印记(geneticimprinting)。遗传印记遗传印记一般发生在哺乳动物的配子形成期，即这时形成某些基因的差异性活化或失活，这样在不同的基因座上，仅是母源或父源的基因能被表达，这样一个个体表现出上代遗传下来的基因组印记的效应，但当该个体产生自身的配子时，上代的基因组印记将被消除，而打上自身的基因组印记。基因组印记不是一种突变，也不是永久的变化，这种种系专一性基因修饰作用在一个世代中是可以发生转变的。五、开设《医学生物学》课程的目的和要求医学生物学课程是一门医学基础课，既要从医学角度介绍生命现象的一般原理，又要从生物学角度介绍医学科学的发展趋势，是基础医学和临床医学的主要基础。它是服务于医学各专业的生命科学导论。基本理论和基本知识；全面地、辩证地认识和理解生命现象和本质；树立科学的世界观；为学习医学科学打好基础端粒(telomere)理论与端粒酶正常染色体天然末端结构，由重复DNA序列和蛋白质组成。确保染色体双链DNA的完整复制；对染色体的稳定性不可缺少。细胞有丝分裂计时钟：“端粒钟”（Harley,1973）细胞分裂时部分端粒丢失，被细胞感知为DNA损伤;端粒长度决定细胞寿命，端粒缩短导致细胞衰老、死亡。（生殖细胞、肿瘤细胞中，端粒的丢失和补充相对平衡；而人体细胞缺少端粒酶活性）端粒酶可补充丢失的端粒。克隆羊Dolly1996年在“爸爸”Wilmut手中诞生，2003年患进行性肺病被施与“安乐死”，享年6岁（或12岁？？）。克隆羊Dolly的寿命？端粒酶保证真核染色体(后随链)末端的完整复制端粒酶是一种能催化延长端粒末端的核糖核蛋白，由RNA和蛋白组成。它能以自身携带的RNA为模板，逆转录合成端粒DNA并添加于染色体末端，维持端粒长度的稳定。端粒理论*端粒是位于染色体两端的重复DNA序列，细胞分裂时部分端粒丢失，被细胞感知为DNA损伤。亮点显示端粒部分DNA复制结束时新链5’端缩短*端粒的长度决定细胞的寿命，端粒的缩短导致细胞的衰老和死亡。*端粒酶可补充丢失的端粒，胚胎细胞、生殖细胞和肿瘤细胞中端粒酶活性高。“端粒钟”