第一章-细胞生物学概述.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一节 细胞生物学的概念,细胞学,是研究细胞的结构、形态、生理功能以及生活史的科学。,细胞生物学,是从细胞整体水平、亚显微结构水平和分子水平三个层面来研究细胞的结构及其生命活动规律的科学。,医学细胞生物学：是以细胞生物学和分子生物学为基础，研究和探讨人体细胞的结构、功能、发生、发展、成长、衰老、死亡的生命活动规律及其发病机理和防治的科学。,第二节 细胞生物学的,研究对象,和,任务,在形态方面,，不仅要描述,细胞,的显微结构，而且要用新的工具和方法观察分析细胞的亚显微结构和分子结构，以及结构的变化过程。,在功能方面,，,不仅要研究细胞各部分的化学组成和新陈代谢的动态变化,，而且还要研究它们之间的关系和相互作用，进而阐明细胞和生物有机体的生长、分裂、分化、运动、衰老与死亡、遗传与变异，以及兴奋的传导等生命活动的现象和规律，乃至,阐明生命活动中的物质代谢、能量代谢和信息传递等规律。,细胞生物学的主要分支,分支,细胞形态学 cytomorphology,细胞生理学 cytophysiology,细胞遗传学 cytogenetics,细胞化学 cytochemistry,分子细胞学 molecular cytology,1665年-英国-物理学家-虎克（,Robert Hooke）软木（栎树皮）-细胞（cell）,（一）细胞学说的创立,1675年-列文胡克（,A.V.Leewenhook）-,放大镜,1838,1839年德国植物学家 M.J.Schleiden 和,动物学家T.Schwann 细胞学说 (cell theory),细胞学说 (cell theory)：一切生物从单细胞到高等动、植物都是由细胞组成；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。,19世纪自然科学的三大发明,细胞学说,达尔文进化论,能量转化与守恒定律,（二）细胞学的经典时期,从19世纪中叶20世纪初叶显微镜下的形态描述,（三）实验细胞学的发展,20世纪初叶20世纪中叶，细胞学的研究从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机理的研究。,1900年孟德尔遗传法则重新发现；1926年摩尔根基因论一书出版1924年,Feulgen 首创核染色反应Feulgen染色法DNA,（四）细胞生物学的兴起,20世纪50年代开始,分子水平上研究细胞的结构和功能,1941年Beadle,和 Taun提出：一个基因一个酶的理论,1953年,Watson 和Crick提出:DNA双螺旋结构模型,1958年Meselson提出:DNA半保留复制,1958年克里克提出：中心法则,细胞学cytology细胞生物学cell biology细胞分子生物学cell and molecular biology,二、细胞生物学的研究动态,（一）生物膜的结构与功能,（二）真核细胞基因组的结构及其表达的调控,（三）染色体的结构与功能,（四）细胞骨架与核骨架,（五）细胞的增殖与调控,（六）细胞的生长与分化,（七）细胞社会学,（八）细胞免疫,例：,溶酶体矽肺,二氧化硅尘粒吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬，含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体。二氧化硅对巨噬细胞有明显毒性作用，石英表面的羟基与溶酶体膜的磷脂或蛋白形成氢键，导致吞噬细胞溶酶体崩解，最后细胞膜本身也被破坏，矽尘释出，后又被其他巨噬细胞吞噬，如此反复进行。受损或已破坏的巨噬细胞释放“致纤维化因子”，并激活成纤维细胞，导致胶原纤维增生。肺纤维化。,当前细胞生物学研究中有三大基本问题。,1、细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达的？,2001年世界人类基因组计划已经完成，估计人类约有34万个基因。研究表明，如果将一些基因放在试管内，只要条件满足，便可以表达。但是在细胞内环境中，它能否表达及其表达程序都将受到严格的调节与控制。,2、基因表达产物产物主要指蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，它们是逐级装配成能行体生命活动的基本结构体系的？,3、基因表达产物这些产物是一些活性因子与信号分子，这些因子是如何调节细胞最重要的生命过程的？诸如细胞的增殖、分化、衰老与调亡等过程的。,（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题。,1、染色体DNA与蛋白质相互作用关系目前认为染色体是由一条巨大的DNA分子与其结合蛋白形成的一种动态复合结构，可分为细胞间期染色体与分裂期染色体。两者在细胞周期中的交替与互相转换，主要是由DNA与蛋白动态结合关系所决定的。与染色体DNA结合的蛋白可分为组蛋白与非组蛋白。目前大量与种类繁多的非组蛋白与DNA的相互关系是研究的主要问题，特别是它们对DNA的复制表达以及与染色体高层次构建等，及动态结构变化的作用是核心问题。,2、细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控,细胞的增殖、分化、凋亡与衰老是细胞最重要的生命活动现象，它们既相互联系又相互制约。一切动植物生长发育都是依靠细胞增殖、分化与凋亡来实现的。,3、细胞信号传导的研究,当前的细胞信号传递的基本内容主要有三方面：（1）是细胞间信号传递：重点是信号分子的结构与功能，信号分子与受体相互作用机制。（2）是受体与信号跨膜转导：G蛋白的发现与较深入的研究使受体转换器的概念与结构功能更具体化。（3）是细胞内信号传递途径：蛋白质的磷酸化与去磷酸化可能是信号转导的关键。,4、细胞结构体系的装配,生物大分子是如何逐级装配并最终形成生物赖以进行生命活动的细胞结构体的？这是当前生命科学面临的最基本的问题之一。,此外，当前细胞生命活动研究还包括很多方面，诸如蛋白质合成、分选与跨膜定向运输。真核细胞起源与进化等等，近年均有迅速的进展。,根据美国科学情报研究所（ISI）SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索说明，目前全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导、细胞凋亡和基因组与后基因组学研究。而当前全球研究最热门的是三种疾病是：癌症、心血管病、艾滋病和肝炎等传染病，5大研究方向是（1）细胞周期调控；（2）细胞凋亡；（3）细胞衰老；（4）信号转导；（5）DNA的损伤与修复。,细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书,1976年国际上成立了世界性的细胞生物学学术联盟，每4年举行一次代表大会，会议反映了细胞生物学研究的世界水平。1978年我国在兰州召开了第一次全国细胞生物学大会，1980年成立了中国细胞生物学学会。由此推动了我国细胞生物学的不断发展。,目前国际上有关细胞生物学或相关学术刊物中，发表的细胞生物学论文被引用最多的三种最重要的学术刊物是：cell、Science、Nature。,国内有关细胞生物学的主要刊物有：中国科学、科学通报、实验生物学报、细胞生物学杂志、Cell Research、遗传学报、解剖学报、微生物学报、植物学报、动物学报。,国内已出版的细胞生物学主要教学用书有：,细胞生物学 郑国昌 北京 高教出版社 第二版1992年,细胞生物学 汪方仁、薛绍白、柳慧图主编 北京 北师大出版社 第二版1998年,细胞生物学 翟中和 北京 高教出版社 第二版 2000年,