jiao an-1-第一章绪论

Cell Biology 授课教师：李宏授课班级：2003 生物科学2003 生物技术e-mail: lhzhxy_8@第一章绪论Chapter 1 Introduction第一节细胞生物学极其在生命科学中的地位一、细胞生物学研究的对象和内容:细胞生物学的研究对象是细胞(cell)；细胞是生物结构与功能的基本单位，是生命的基本单位细胞生物学(cell biology)则是从细胞整体、超微结构和分子水平上研究细胞的结构和生命活动规律的科学，是现代生命科学的基础学科。

1. 细胞结构与功能的研究I.细胞核、染色体的研究；II.生物膜与细胞器的研究；III.细胞骨架体系的研究2. 细胞增殖、分化、衰老与凋亡的研究一切动、植物的生长与发育都是通过细胞的增殖与分化来实现的。

一个受精卵通过分裂与分化发育成复杂的有机体。

肿瘤是不分化或去分化的结果。

3. 真核细胞基因表达、调控的研究是细胞生物学、遗传学与发育生物学在细胞水平与分子水平上相结合的最活跃的热门课题。

4. 细胞信号传导的研究RafMEK1,2ERK1,2Cell MembraneRasGTPPKC PK P Bcl-2P P P P P JunP PP TranscriptionPP 细胞间信号传递受体与信号跨膜传递细胞内信号传递Joseph R. Pomerening, Sun Young Kim and James E. Ferrell, Jr.Systems-Level Dissection of the Cell-Cycle Oscillator: Bypassing Positive Feedback Produces Damped Oscillations, cell,Volume 122, Issue 4 , 26 August 2005, Pages 565-5785. 细胞的起源与进化据古微生物的证据，原始细胞在大约35亿多年前就在地球上出现。

6. 细胞工程细胞工程(cell enginerring)是细胞生物学与遗传学的交叉领域。

改造细胞的技术是生物工程技术的重要组成部分。

动、植物杂交—最活跃的领域；单克隆抗体技术—最成功的范例；体细胞克隆—最具创新的进展之一。

细胞生物学她们均须从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理!!细胞研究对象研究细胞结构和生命活动规律在生命科学中占居核心地位其他兄弟学科生理学解剖学遗传学免疫学组织胚胎学发育生物学分子生物学生物化学动物学植物学微生物学基因组学蛋白质组学生态学相互促进相互渗透相互汇融相互促进相互渗透相互汇融细胞生物学生物化学细胞化学(Cytochemistry)可以毫不夸张地说：脱离开细胞，现代生物学的所有分支学科都将失去意义！细胞生理学(Cytophysiology)生理学细胞遗传学(Cytogenetics)遗传学第二节细胞生物学的发展简史细胞生物学的发展史可分成以下三个阶段：一、细胞的发现二、细胞学说的建立及其意义三、细胞生物学的发展一、细胞的发现科学的发展水平具有时代的特征，总是和工具的改进分不开的。

因此，细胞的发现必须依靠放大工具！光镜电镜1.1604年,H &Z.Janssen (荷兰眼镜商)10~301604年, Janssen父子设计的放大镜只能用来观察跳蚤等一些小的昆虫镜筒长约46cm双凸透镜自然光光源——“跳蚤镜”2.1665年：Robert Hooke(英国物理学家)40~140显微镜(microscope)他以极其兴奋的心情写道：“当我一看到这些形像时，我就认为这是我的发现。

因为这的确是我第一次看到的微小空洞，可能这也是历史上的第一次发现。

显然，这使我理解了软木为什么这么轻的原因。

”R. Hooke观察到的一幅图像Hooke用自制显微镜对矿物、动物和植物标本等进行了广泛观察，并将其观察结果整理成“Micrographia”(显微图谱)—显微研究的时代。

R.Hooke在书中使用“cell”一词来表示所观察到的空洞。

所用的“cell”实际上是指由植物细胞壁所围成的空腔，并无现代的“细胞”涵义。

在Hooke开始使用“cell”一词后的一百多年中，学者们一直把注意力集中到细胞壁上，而对完整细胞内部的观察没有任何进展。

270~500布店学徒：为检查布的质量，才开始磨制显微镜他用自制显微镜观察到了池塘水中的原生动物。

他是历史上第一个观察到活细胞的人！他把自己的观察结果告诉英国皇家学会的R. Hooke，得到了肯定和鼓励。

后来，他又对多种动植物活细胞进行了观察，观察到了人和哺乳动物的精子，也看到了鲑鱼红细胞的核。

正鉴于Leeuwenhoek在生物学上的卓越贡献，1680年他当选为英国皇家学会外籍会员!英国皇家学会是英国资助科学发展的组织。

成立于1660年。

并于1662年、1663年、1669年领到皇家的各种特许证。

女王是学会的保护人。

全称“伦敦皇家自然知识促进学会”。

学会宗旨是促进自然科学的发展。

它是世界上历史最长而又从未中断过的科学学会。

它在英国起着全国科学院的作用。

二、细胞学说的建立及其意义19世纪30年代，显微镜制作技术有了明显的进步, 分辨率才提高到1 m以内。

此外，还发明了切片机，使观察手段大为改进，又取得了许多进展。

从18世纪末至19世纪初，学者们开始注意到植物组织小室中的内部结构，并也把它称为cell。

至此‘cell’一词才具有了现代“细胞”的真正意义。

德国植物学教授，施莱登(Matthias Jacob Schleiden,1804~1881)，1838年发表“植物发生论”，认为无论怎样复杂的植物都由形形色色的细胞构成。

他试图重建细胞发育的过程，为此他聪明地选择了胚胎细胞作为他研究的起点，他还在细胞中发现了核仁。

德国解剖学教授，施旺(Theodar Schwann, 1810~1882)，一开始就研究施莱登（Schleiden）的细胞形成学说，他完全接受了这个学说，并把它扩展为所有生命现象的起源和基础的一般理论。

他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去。

施旺提出：1)有机体是由细胞构成的；2) 细胞是构成有机体的基本单位。

在19世纪30年代施莱登和施旺提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。

这一学说即“细胞学说（Cell Theory)”。

除两位科学家之外，还有不少科学家的工作对细胞学说的创立做出了很大的贡献。

1855德国医生和病理学家魏尔肖（Virchow）提出“一切细胞来源于细胞”（omnis cellula e cellula）的著名论断，进一步指明了细胞作为一个相对独立的生命活动基本单位的性质，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。

至此，把细胞作为生命的一般单位，以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。

恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。

三、细胞生物学的发展19世纪后期显微技术的改进，生物固定技术和染色技术的出现——细胞显微结构的认识，各种细胞器相继被发现20世纪30年代电子显微镜技术的问世——细胞形态研究空前高涨20世纪50年代生物化学与细胞学的相互渗透——推动了细胞生物学的发展20世纪70年代分子生物学的兴起——促进了细胞生物学学科的形成与发展20世纪80年代以后，细胞生物学的主要发展方向是细胞的分子生物学，或称细胞分子生物学。

细胞生物学不同于细胞学主要有两点：⑴深刻性：它从细胞的整体、超微和分子各个结构层次对细胞进行剖析，并把细胞的生命活动同分子水平和超分子水平的结构变化联系起来。

⑵综合性：它所研究的内容极其广泛，涉及到许多领域，并同生理学、遗传学、发育生物学和生物化学相互融汇在一起。

细胞生物学的兴起是先进实验技术发展的必然产物。

光学显微镜——细胞学；电子显微镜结合其它先进技术——细胞生物学1.1839年，捷克人J.E.Pukinye用protoplasm 这一术语描述细胞物质,"Protoplast"为神学用语，指人类始祖亚当.2.1879年，德国人W.Flemming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了mitosis这一术语。

德国人E.Stransburger在植物细胞中发现有丝分裂。

3.1883年，比利时人E.van Beneden发现马蛔虫的减数分裂现象。

8.1956年，将有兴(美籍华人)利用徐道觉发明的低渗处理技术证实了人的2n为46条，而不是48条。

9.1961年，英国人P.Mitchell提出线粒体氧化磷酸化偶联的化学渗透学说，获1978年诺贝尔化学奖。

10.1961-1964年，美国人M.W.Nirenberg破译DNA遗传密码。

11.1968年，瑞士人Werner Arber从细菌中发现DNA 限制性内切酶。

12.1970年，美国人D.Baltimore、R.Dulbecco和H.Temin由于发现逆转录酶而共享诺贝尔生理学奖。

13.1973年，美国人S.Cohen和H.Boyer将外源基因拼接在质粒中，在大肠杆菌中表达，揭开基因工程的序幕。

14.1975年，英国人F.Sanger设计出DNA测序的双脱氧法，1980年获诺贝尔化学奖。

此外Sanger还由于1953年测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。

15.1975年，德国人G.J.F.Kohler、阿根廷人stein和丹麦科学家N.K.Jerne发展了单克隆抗体技术，荣获1984年度诺贝尔生理学奖。

16、1981年，美国首次发现爱滋病，1983年，法国巴斯德研究所发现AIDS（Acquired Immunodeficiencey Syndrome）病毒，由人类免疫缺陷病毒HIV引起。

HIV有以下特点：（1）嗜T淋巴细胞；（2）整合宿主细胞终身难以消除；（3）多变性，基因变异是爱滋病病毒致病能力增强之原因；（4）感染者潜伏期长、病死率高；（5）56度30分钟就可以将其灭活；（6）基因组比已知的任何逆转录病毒基因都复杂。

17、1982年，美国人S.B.Prusiner在患羊瘙痒病的样体内发现蛋白质感染因子（prion）。

更新了医学感染的概念，获1997年诺贝尔生理学奖。

19.1990年，美国国会正式批准的“人类基因组计划”(Human Genome Project)，计划在15年内投入30亿美元以上的资金进行人类基因组分析。

-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。

-2000年6月28日人类基因组工作草图完成。

20.1990年，美国国立卫生研究院，给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首例基因治疗。

21.1991年12月，复旦大学遗传所薛京伦主持对一例血友病患者进行了基因治疗试验，并获成功。