细胞与分子生物学01绪论.pptx

Cellular and Molecular Biology细胞与分子生物学 1.第一章 绪论 细胞与分子生物学研究内容 细胞与分子生物学发展简史 细胞与分子生物学和临床医学2.cell 是组成包括人类在内的所有生物体的基本单位，这一基本单位的含义既包括了结构上的，也包括了功能上的。3.cell biology 是在细胞水平上研究生物体生长、运动、遗传、变异、分化、衰老、死亡等生命现象的学科。它从细胞整体、亚细胞结构、分子三个不同水平出发，并将这三个不同层次的研究有机地结合起来，最终揭示生命的本质；事实上，只有从细胞水平上研究生物体的生命现象才是对生命现象最本质上的揭示。4.Cellular and Molecular Biologyn是从细胞整体、亚显微结构以及分子三个不同层次上，把细胞结构、功能有机结合起来，并与生命科学其他学科相互渗透，探索生命活动基本规律的科学。n 5.1.细胞与分子生物学的研究内容n细胞与分子生物学研究的主要任务n 探索疾病的发病机制n 疾病诊断的基础n 疾病的治疗6.(1.1)疾病发病机制的探讨 疾病是细胞病变的综合反映，而细胞病变则是细胞在致病因素的作用下，组成细胞的若干分子相互作用的结果；生物的理化的和遗传的因素都可能通过这种或那种途径影响到细胞内的分子存在，而导致细胞病变 7.(1.2)疾病诊断的基础 n疾病的诊断除了必要的病原学检查外，更主要的是有赖于疾病所带来的异常特征，整体水平、生化水平、细胞水平或分子水平的变化，都可能是疾病诊断的依据 n细胞或分子水平的变化来进行诊断就很容易获得早期诊断，也就十分有利于疾病的早期治疗 8.(1.3)疾病的治疗 疾病的治疗有赖于对疾病机制的深入了解细胞治疗是建立在分子生物学特别是细胞生物学的基础上的现代医学治疗弥补患者的细胞缺陷，恢复细胞内已紊乱的新陈代谢提高细胞的抗病能力降低细胞内毒性物质的作用9.2.细胞与分子生物学发展简史n细胞学说的建立与纯形态观察（1665-1900）n多学科相互渗透（1900-1953）n分子生物学阶段（1953至今）10.（1 1）细胞的发现）细胞的发现1665年，英国物理学家Robert Hook发现细胞（Cell)。（2 2）历史上观察到活细胞的第一人）历史上观察到活细胞的第一人1676年,荷兰人Antony van leeuwenhoek观察到了细菌。（3 3）细胞学说（）细胞学说（The cell theoryThe cell theory）的建立的建立 18381839,德国植物学家施莱登（J.Schleiden)，德国动物学家施旺（T.Shwann）细胞是一切生物体的基本构成单位和功能单位。1855年 1858年德国病理学家魏尔和(Virchow)提出了“一切细胞来自细胞”1.1细胞学说的建立与纯形态观察11.Robert Hooke and his“cells”Hooke and his cell.图图1.1 英国物理学家英国物理学家Robert Hook，创造的第一架有科学创造的第一架有科学研究价值的显微镜。研究价值的显微镜。1665年，年，显微图谱描绘了他所见到的木栓是由许多显微图谱描绘了他所见到的木栓是由许多蜂巢状小室排成，是细胞学史上第一个细胞模式图。蜂巢状小室排成，是细胞学史上第一个细胞模式图。12.Leeuwenhoek and his“animalcules”Antony van Leeuwenhoek(1632-1723)(1)used his own(single lens)monocular microscopes(2)and was the first person to observe(3)bacteria and protozoa.He look at everything from rain water to tears.He saw moving objects that he termed“animalcules”(4,5).The tiny creatures appeared to be swimming.1 2 3 4 51 2 3 4 513.all plants seemed to be composed of cells,and is thus considered the co-founder of cell theory together with Schwann.Matthias Jakob,Schleiden,(1804-1881)He identified stated that all animals stated that all animals are made of cells.In are made of cells.In 1839,together with Matthias Schleiden he formulated the cell theory of life.Theodor Schwann (1810-1882),German physiologist and histologistEstablish cell theoryONION CELLS14.15.16.1.2多学科相互渗透(1)细胞遗传学(cytogenetics)(2)细胞生理学(cytophysiology)(3)细胞化学(cytochemistry)(4)细胞社会学(cytosociology)(5)细胞形态学(cytomorphology)(6)分子细胞学(molecular cytology)17.研究对象不再是单个细胞，而要考虑到由细胞组成的整个生物体，以及组成细胞的各种生物大分子，把细胞作为物质、能量、信息过程的综合体，深入到分子水平来探寻生命活动的规律，有目的地影响和改造细胞，以达到造福人类的目的。1.3 细胞分子生物学18.Figure 1-8The DNA-double helix Figure 1-8The DNA-double helix modelmodel and the and the discoverers Watson(left)and Crick(right)and Wilkins who be awarded the 1962 Nobel Prize in Physiology or Medicine for their discoveries in1953.Figure 1-7 The first practical TEM and the builder Ernst Ruska who won the who won the Nobel Prize Nobel Prize in Physicsin Physics in 1986 for his work in in 1986 for his work in electron opticselectron optics,including the,including the design of the first design of the first electron electron microscopemicroscope in 1931.in 1931.19.Figure 1-9 Kary Mullis and the principle of PCR which is used to amplify specific regions of a DNA strand Developed in 1984.In 1993 Mullis was awarded the Nobel Prize in Chemistry.Figure 1-10 The Human Genome Project was an international scientific research project with a primary goal to determine the sequence of chemical base pairs ,identify and map the approximately genes of the human genomeMolecular cell biology20.Dolly(July 5,1996 February 14,2003),with her first born lambDollys remains are exhibited at the Royal Museum of Scotland.Figure 1-11 Dolly(July 5,1996 February 14,2003),was a female domestic sheep remarkable in being the first mammal to be cloned from an adult somatic cell,.She was born on July 5,1996 and she lived until the age of six,at the Roslin Institute in Edinburgh,Scotland.A.And it was dubbed the worlds most famous sheep by Scientific American.Dolly with her father Ian Wilmut21.3.细胞与分子生物学和临床医学n生殖n细胞分化n细胞衰老n细胞死亡n细胞信号转导n细胞工程n肿瘤22.(3.1)生殖（生殖（reproduction）在本质上是精子细胞与卵细胞的结合 干预（生育控制、治疗不孕不育）23.24.(3.2)分化分化（defferentiation）The process whereby an unspecialized early embryonic cell acquires the features of a specialized cell such as a heart,liver,or muscle cell.25.是受精卵产生的同源细胞，在形态、功能和蛋白质合成等方面发生稳定性差异的过程。研究表明，分化的本质是基因选择性转录的结果，调控基因的转录就有可能调控分化。26.再生医学（再生医学（regenerative medicine）细胞从低分化状态到高度分化的状态是一个连续的过程，但在每一个过程中，许多组织都保留一些分化程度较低的干细胞（stem cell）处于暂时静止状态，必要时干细胞可通过细胞分裂，分化为更高分化程度的细胞。干细胞生物学的研究将为这类疾病的治疗带来不可限量的前景，它是现代再生医学（regenerative medicine）的基础。27.干细胞（干细胞（stem cell）28.29.(3.3)细胞衰老细胞衰老（cell aging）细胞衰老的研究最终揭示人类衰老的本质。通过衰老机制的研究，进而控制细胞及人的衰老，达到延年益寿的目的。细胞衰老的机制当前多集中于分子水平上的研究，如衰老相关基因（senescence-associated gene，SAG）与细胞衰老的关系、染色体端粒（telomere）与细胞衰老的关系、一些与疾病有关的物质（如Alzheimer病中类淀粉前体蛋白）在衰老中的作用等等。30.31.(3.4)细胞死亡细胞死亡(cell death)细胞终末分化与衰老最终都要导致细胞死亡，细胞死亡包括两种主要类型：一为细胞坏死（necrosis），另一为编程性细胞死亡（programmed cell death）或细胞凋亡（apoptosis）。32.(3.5)细胞信号传导细胞信号传导(signal trnasduction)细胞作为生命的基本单位，作为一个相对独立的系统，对于外界输入的信号，如何接受信号、传递和处理信号，乃至作出反应，有一套自身的规律；疾病机制的研究（如肿瘤、药物中毒）、药物的筛选及毒副作用的研究都是以此作为基础开展的。33.34.(3.6)细胞工程细胞工程(cell engineering)应用细胞生物学技术和分子生物学技术，改造细胞，使之有利于医学实践，造福人类：定向地改变细胞的遗传组成，使之获得新的遗传性状，通过体外培养，提供细胞产品，生产胰岛素生长因子干扰素等生物制剂，用于医学实践中；制作人工细胞，为了防止生物体的排他性及对进入机体的药物的破坏作用，常利用细胞膜的结构特点，制成由脂质双分子膜构成的微囊，把药物封入囊中，以达到最大的治疗效果；人工组织或器官，用于临床治疗 35.36.(3.7)肿瘤肿瘤(tumor)n癌基因与抑癌基因n肿瘤干细胞n诱导分化n靶向治疗37.38.学习细胞生物学的注意点学习细胞生物学的注意点n抽象思维与动态观点n结构与功能统一的观点n同一性(unity)和多样性(diversity)的观点39.