第一章-细胞的概论.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,齐齐哈尔医学院生物遗传教研室,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,主要内容,细胞的概念与细胞生物学,1,细胞生物学简史,2,细胞的基本知识,3,5,4,原核细胞,真核细胞,6,细胞生物学与医学,教学要求,掌握细胞、细胞生物学的基本概念,1,细胞学说的基本内容,真核细胞的结构,.,原核细胞与真核细胞的区别,熟悉细胞生物学简史,了解细胞生物学与医学,5,6,4,3,2,第一节 细胞的概念与细胞生物学,第一节 细胞的概念与细胞生物学,单细胞生物：细菌,多细胞生物：大多数生命体,细胞生物学（,cell biology),：从细胞的显微、亚显微和分子水平研究细胞结构、功能及各种生命活动 的本质与规律的科,学。,扫描电镜,基因芯片,第一节 细胞的概念与细胞生物学,细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：,第一阶段：细胞的发现,第二阶段：细胞器的发现,第三阶段：电子显微镜的发现,第四阶段：分子生物学时代,第二节 细胞生物学简史,一、细胞的发现,世界,第一台显微镜,：荷兰眼镜商詹森（,Hans Janssen,）,1604,年发明。,1665,年,英国物理学家罗伯特,胡克,(Robert Hooke),发现细胞,一、细胞的发现,1665,年,，英国人,R.Hook,应用自制的放大倍数不太高的显微镜，在观察植物软木组织时，发现了许多蜂窝状排列的小室，称为“,cell,”,。当时他所看到的细胞只是植物死细胞的细胞壁。,一、细胞的发现,1677,年荷兰科学家列文,虎克,(Leeuwenhoek),发现活的细胞,1665,年英国物理学家罗伯特,胡克,(Robert Hooke),发现细胞,列文,虎克,观,察到了血细胞、水生原生动物、人类和哺乳类动物的精子，这是人类第一次观察到完整的活细胞。,德国植物学家施莱登,(,Schleiden,),德国动物学家施旺,(,Schwann,),细胞的发现,细胞的发现,细胞学说：,“一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均由细胞组成，细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位”。,德国科学家,R.Virchow,对细胞学说进行了重要补充，明确提出论点：,“一切细胞只能来自原来的细胞”。,细胞的发现,细胞学说建立的意义,肯定了细胞作为生命的组成单位这一事实，对生命科学的许多领域的研究和发展起到了积极的推动作用。恩格斯评价细胞学说为,19,世纪自然科学的三大发现之一,。,二、细胞器的发现,从,19,世纪中叶到,20,世纪初期,应用固定和染色技术,，在,光学显微镜,下观察,细胞的形态结构和细胞的分裂活动,。,提出原生质理论,1861,Schultze,-,原生质（,protoplasm,）,理论,发现了细胞分裂的主要类型,1841,Remak,-,鸡胚血细胞直接分裂,188,2,Flemming,-,有丝分裂,1886,Bovery,、,Strasburger,-,减数分裂,发现了重要的细胞器,1883,Boveri,-,中心体,1898,Benda-,线粒体,1898,Golgi-,高尔基体,二、细胞器的发现,采用实验手段，综合研究细胞的生理功能，生化变化和发生发展过程。,1902 Boveri,，,Suttan,染色体遗传理论,1910,Morgen,基因学说,1909,Harrison,组织培养,1943,Cloude,高速离心提取细胞器,1924,FeulgenFeulgen,染色测定,DNA,1940 BrachetUnna,染色测定,RNA,1940 Casperson,紫外光显微分光光度法检测,DNA,二、细胞器的发现,三、电子显微镜的发现,1933,年，德国,E.Ruska,等人研制出,第一台电子显微镜,（,electron Microscope,EM,）,电子显微镜的发现,电子显微镜的应用使细胞的形态学研究深入到,亚显微水平。,发现了过去在光镜下看不到的细胞器，如内质网、溶酶体等。,明确了过去在光镜下看到的高尔基体等细胞器及其微细结构。,超高压电子显微镜,扫描隧道显微镜,原子力显微镜,电子显微镜的发现,电子显微镜的发现,人类精子,扫描电子显微镜,分辨率：,0.2nm,1953,Watson,，,Crick-DNA,双螺旋模型,四、分子生物学时代,自,20,世纪,50,年代始，分子生物学进入一个快速的发展时期：,1953,Meselson,，,Matthaei-,半保留复制,1953,Crick-,中心法则,1955,Gamov-,三联体密码,1956,年，蒋有兴（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。,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。,196164,年，美国人,M.W.Nirenberg,破译,DNA,遗传,密码。,1968,年，瑞士人,Werner Arber,从细菌中发现,DNA,限制性内切酶。,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医学奖。,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。,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。,1983,年，美国人,K.B.Mullis,发明,PCR,仪，于,1993,年获诺贝尔化学奖。,1988,年美国,Cetus,公司获,PCR,技术专利，,1990,年其诊断试剂盒和仪器的销售额达,2600,万美元。,1975,年，德国人,G.J.F.Kohler,、阿根廷人,C.Milstein,和丹麦科学家,N.K.Jerne,发展了单克隆抗体技术，荣获,1984,年度诺贝尔生理医学奖。,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。这种疾病因腺苷脱氨酶（,ADA,）基因变异引起。,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，并获得成功。,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。,Dolly sheep born in Roslin Institute,Scottland.,1996,年,7,月,5,日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。成为世纪末的重大新闻。,分子生物学时代,20,世纪,70,年代特别是,80,年代以后，细胞生物学在,分子水平,研究上获得了快速发展。,分子生物学时代,随着,2003,年,人类基因组计划（,human genome project,，,HGP,）,的完成，逐渐发展起来的,基因组学和蛋白质组学,，以及新近于真核细胞内发现的控制基因信息流通的,非编码,RNA,（,noncoding RNA,）,和不依赖,DNA,序列的,表观遗传（,epigenetics),等新兴领域生命信息和新技术体系的引入，预示着细胞生物学又将进入一个新的快速发展时期。,第三节 细胞的基本知识,一、细胞的组成,（一）细胞与细胞器,原生质团,（二）细胞的化学成分及其结构,细胞的基本知识,细胞的成份,生物大分子,有机小分子,无机化合物,水,无机盐,有机化合物,细胞的基本知识,细胞化学成分的基本结构：,1.,膜状：包括细胞膜、内膜,和核膜。,2.,线（纤维）状,3.,颗粒状,二、细胞的数量、形状和大小,（一）细胞的数量,细胞的数量、形状和大小,（二）细胞的形状,结构、功能、环境,细胞的数量、形状和大小,（三）细胞的大小,名称,人卵,变形虫,海胆卵,肝细胞,红细胞,伤寒,杆菌,流感嗜血杆菌,肺炎,支原体,m,120,100,70,20,7,1.2,1.0,0.1,几种细胞的大小,核质比值（,NP,）,NP=Vn/Vc-Vn,这是制约细胞最大体积的主要因素之一,三、细胞的基本共性,1.,细胞拥有一套独特的遗传密码及使用方式,细胞的基本共性,2.,细胞能自我复制,3.,细胞需要能量供应才能生存,4.,细胞是一个加工厂,细胞的基本共性,5.,细胞是一个“栩栩如生”的世界,6.,细胞具有应激反应,7.,细胞能够自我调节,第四节、原核细胞,细胞的分类,细胞分为两大类,原核细胞（,prokaryotic cell,）,真核细胞（,eukaryotic cell,）,1.,没有细胞核及核膜,2.,没有特定分化的复杂结构及内膜系统,3.,遗传信息量相对较小，,DNA,为裸露的环状分子,原核细胞基本特点：,原核细胞,主要代表：,细菌（典型代表）,支原体,放线菌,蓝绿藻,一、细菌的表面结构,1.,细胞膜（,plasma membrane,）,:,由,脂质和蛋白质,组成，,有时可内陷形成中间体,2.,细胞壁,(cell wall):,位于细菌外表面，主要成分为,肽聚糖,。,细菌结构示意图,二、细菌的拟核和遗传物质,DNA,为裸露的环状分子，无膜包裹，形成,拟核（,nucleoid,）。,很少有重复序列，无内含子。,质粒（,plasmid,）：,能够独立于基因组,DNA,以外，自我复制,的环状结构。,中间体,拟核,细胞膜,细胞壁,核糖体,三、细菌核糖体,核糖体：,大部分游离于细胞质中，小部分附着在细胞膜内表面。,70S,细菌核糖体,50S,大亚基,30S,小亚基,有的细菌还有夹膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。,1.,支原体,(macoplasma):,已知最小的细胞，直径,0.1-0.3um,细胞膜,DNA,核糖体,细胞质,原核生物,肺炎支原体,光镜,下结构：细胞膜（,cell membrane,）,细胞质（,cytoplasm,）,细胞核（,nucleus,）,第五节 真核细胞,膜相结构,非膜相结构,细胞膜,内质网,高尔基复合体,线粒体,溶酶体,过氧化氢体,核膜,核糖体,中心粒,微管,微丝,中等纤维,细胞质基质,核仁,染色质,核基质,电镜下结构,真核细胞的超微结构,糙面内质网,光面内质网,真核细胞的基本结构体系,真核细胞的基本结构特点：,1.,以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜系统,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。,真核细胞的基本结构体系,真核细胞的基本结构体系,2.,以核酸,-,蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统,真核细胞储存遗传信息的,DNA,是以与蛋白质结合形式而存在，,DNA,与蛋白质的结合与包装程度决定了,DNA,复制和遗传信息的表达。,遗传信息的流向是由,DNA RNA(mRNA),蛋白质。,核糖体（,ribosome,）是合成蛋白质的机器。,真核细胞的基本结构体系,3.,由特异蛋白质分子构成的细胞骨架系统,由一系列纤维状蛋白组成的网状结构系统，包括细胞质骨架与核骨架。,真核细胞的基本结构体系,二、真核细胞与原核细胞本质之差,1.,真核细胞具有核和核膜,2.,真核细胞具有丰富的细胞器,3.,真核细胞具有骨架,4.,真核细胞具有丰富的遗传信息,真核细胞与原核细胞比较,，无丝分裂,医学研究对象：人体,医学细胞生物学,研究对象：人体细胞,研究目的：从细胞水平、细胞超微结构水平和分子水平阐明各种生命活动的本质和规律，并且利用和控制这些规律，为防病、治病和人类健康提供科学的理论依据，造福于人类。,第六节 细胞生物学与医学,第六节 细胞生物学与医学,一、疾病的原因是细胞分子水平发生了紊乱,现代医学的几个热点问题及与细胞生物学关系,（一）再生医学与干细胞,现代医学的几个热点问题及与细胞生物学关系,（二）人类基因组计划与蛋白质组计划,现代医学的几个热点问题及与细胞生物学关系,（三）基因诊断,1.,核酸杂交,2.PCR,检测,3.,基因测序,（四）基因治疗,1.,细胞生物学的概念及发展的几个主要阶段,2.,细胞学说的基本内容,3.,真核细胞的结构,4.,原核细胞与真核细胞的区别,本章节重点,