第一章细胞生物学绪论部分.ppt

Cell Biology5/13/20241l理理 论论 46学时学时l学学 分分 2.5学分学分l平时成绩：平时成绩：20l期末成绩：期末成绩：80，闭卷考试闭卷考试5/13/202425/13/20243第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 细胞的统一性与多样性细胞的统一性与多样性 第三章第三章 细胞生物学研究方法细胞生物学研究方法第四章第四章 细胞质膜细胞质膜第五章第五章 物质的跨膜运输物质的跨膜运输第六章第六章 细胞的能量转换细胞的能量转换第七章第七章 真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输第八章第八章 细胞信号转导细胞信号转导第九章第九章 细胞骨架细胞骨架第十章第十章 细胞核与染色体细胞核与染色体第十一章第十一章 核糖体核糖体第十二章第十二章 细胞增殖及其调控细胞增殖及其调控第十三章第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老程序性细胞死亡与细胞衰老第十四章第十四章 细胞分化与基因表达调控细胞分化与基因表达调控第十五章第十五章 细胞社会的联系：细胞连接、黏着和胞外基质细胞社会的联系：细胞连接、黏着和胞外基质5/13/20244教学参考书教学参考书1.细胞生物学细胞生物学潘大仁潘大仁主编主编 科学出版社科学出版社 20072.细胞生物学细胞生物学沈振国沈振国主编主编 中国农业出版社中国农业出版社 20033.细胞生物学细胞生物学汪堃仁汪堃仁 北京师范大学北京师范大学出版社出版社 19984.分子细胞生物学分子细胞生物学韩贻仁韩贻仁主编主编 科学出版社科学出版社 20075.Molecular Biology of the Cell4th ed Bruce Alberts.Garland Pub.Inc.20025/13/202455/13/202465/13/20247第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 细胞生物学研究的细胞生物学研究的内容和现状内容和现状 5/13/20248一、细胞生物学是现代生命科一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科学的重要基础学科l细胞生物学的定义细胞生物学的定义*l是是研研究究细细胞胞基基本本生生命命活活动动规规律律的的科科学学，它它是是在在显显微微、亚亚显显微微与与分分子子水水平平上上，研研究究细细胞胞的的结结构构、功功能能和和生生命命活活动动的科学。的科学。5/13/20249l生生命命体体是是多多层层次次、非非线线性性、多多侧侧面面的的复复杂杂结结构构体体系系，而而细细胞胞是是生生命命体体的的结结构构与与生生命命活活动动的的基基本本单单位位，有有了了细细胞胞才才有有完完整的生命活动。整的生命活动。5/13/202410人的不同组织的细胞形态人的不同组织的细胞形态 5/13/202411二、细胞生物学的主要研究内容二、细胞生物学的主要研究内容 包括包括细胞结构功能细胞结构功能与与细胞生命活动细胞生命活动两大基本部分：两大基本部分：l细胞核是遗传物质细胞核是遗传物质DNA贮存的场所，也是遗传信息转录为贮存的场所，也是遗传信息转录为mRNA、rRNA与与tRNA的场所。染色质与染色体是遗传物质的的场所。染色质与染色体是遗传物质的载体。载体。（一）（一）细胞核、染色体以及基因表达的研究细胞核、染色体以及基因表达的研究5/13/202412典型的细胞核结构示意图典型的细胞核结构示意图细胞核主要由细胞核主要由核被膜核被膜、染色质染色质、核仁核仁及及核骨架核骨架组成。组成。5/13/202413l现代细胞生物学的核心课题现代细胞生物学的核心课题之一就是研究染色之一就是研究染色体结构动态变化与基因表达及其调控的关系。体结构动态变化与基因表达及其调控的关系。l是目前细胞生物学、遗传学与发育生物学在是目前细胞生物学、遗传学与发育生物学在细细胞水平胞水平与与分子水平分子水平上相结合的最活跃的热门上相结合的最活跃的热门课题。课题。5/13/202414l生物膜是细胞结构的重要基础生物膜是细胞结构的重要基础，大部分细胞器（包括核膜），大部分细胞器（包括核膜）都是以生物膜为基础构建的。都是以生物膜为基础构建的。（二）（二）生物膜与细胞器的研究生物膜与细胞器的研究l生物膜的主要功能生物膜的主要功能是进行细胞内外物质与信息的交换，也是进行细胞内外物质与信息的交换，也具有对细胞内外因子识别的功能。具有对细胞内外因子识别的功能。5/13/202415l细胞器的研究历来是认识细胞结构与功能的重要组成部分。细胞器的研究历来是认识细胞结构与功能的重要组成部分。l近年来，研究的细胞器主要有：线粒体、叶绿体、内质网、近年来，研究的细胞器主要有：线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体。高尔基体、溶酶体、核糖体。5/13/202416l在细胞生物学中是一个比较新的、发展中的研究领域。在细胞生物学中是一个比较新的、发展中的研究领域。l广义的细胞骨架概念包括细胞质骨架与核骨架两部分。广义的细胞骨架概念包括细胞质骨架与核骨架两部分。（三）细胞骨架体系的研究（三）细胞骨架体系的研究5/13/202417l细胞骨架在细胞骨架在维持细胞形态与保持细胞内部结构的合维持细胞形态与保持细胞内部结构的合理布局理布局起主要作用。起主要作用。l近来发现细胞骨架与一系列近来发现细胞骨架与一系列重要生命活动重要生命活动：如细胞：如细胞内大分子的运输与细胞器的运动、细胞信息的传递、内大分子的运输与细胞器的运动、细胞信息的传递、基因表达与大分子加工等有密切关系。基因表达与大分子加工等有密切关系。5/13/202418l一切动植物的生长与发育都是通过细胞的增殖与分化来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。实现的。（四）细胞增殖及其调控（四）细胞增殖及其调控l研究细胞增殖的基本规律及其调控机理不仅是控制生物研究细胞增殖的基本规律及其调控机理不仅是控制生物生长发育的基础，而且是研究癌变发生及逆转的重要途生长发育的基础，而且是研究癌变发生及逆转的重要途径，从而控制癌细胞的恶性生长，提供根本性的防治措径，从而控制癌细胞的恶性生长，提供根本性的防治措施。施。5/13/202419l细胞分化是生物发育的基础，受精卵通过分裂与分化发细胞分化是生物发育的基础，受精卵通过分裂与分化发育成为复杂的有机体。育成为复杂的有机体。（五）细胞分化及其调控（五）细胞分化及其调控l细胞全能性细胞全能性的揭示，使人们认识到可以控制细胞的分化，的揭示，使人们认识到可以控制细胞的分化，这为控制细胞的生长发育提供了有利条件。这为控制细胞的生长发育提供了有利条件。5/13/202420l1997年，世界上第一只年，世界上第一只克隆羊克隆羊“多莉多莉”在英国罗在英国罗斯林研究所诞生。斯林研究所诞生。l细胞核具有全能性。细胞核具有全能性。5/13/202421l细胞分化的本质细胞分化的本质是细胞内基因选择性表达特异功能蛋白是细胞内基因选择性表达特异功能蛋白质的过程。质的过程。l细胞分化及其调控机理的研究，主要集中在编码特异蛋细胞分化及其调控机理的研究，主要集中在编码特异蛋白质基因的选择性表达规律及其调控方面。白质基因的选择性表达规律及其调控方面。5/13/202422（六）细胞的衰老与凋亡（六）细胞的衰老与凋亡l目前多用体外培养方法研究细胞衰老。大量实验已说目前多用体外培养方法研究细胞衰老。大量实验已说明动物的二倍体细胞在体外分裂与传代的次数是有限明动物的二倍体细胞在体外分裂与传代的次数是有限的的Hayflick界限界限。细胞的衰老是必然的规律。细胞的衰老是必然的规律。l人们力图寻找细胞中的衰老基因及其信号转导等，延人们力图寻找细胞中的衰老基因及其信号转导等，延长寿命。长寿命。5/13/202423l细胞凋亡细胞凋亡是由一系列基因控制并受复杂信号调节的细是由一系列基因控制并受复杂信号调节的细胞自然死亡现象。胞自然死亡现象。l是生物正常生理发育与病理过程中的重要平衡因素。是生物正常生理发育与病理过程中的重要平衡因素。5/13/202424l2002年，英国人悉尼年，英国人悉尼布雷诺尔、美国人罗伯特布雷诺尔、美国人罗伯特霍维茨和霍维茨和英国人约翰英国人约翰苏尔斯顿，因在苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和细胞器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理医学奖。方面的研究获诺贝尔生理医学奖。5/13/202425l根据古微生物的证据，原始细胞大约在根据古微生物的证据，原始细胞大约在35多亿年前就在地多亿年前就在地球上出现了。现在在实验室条件下模拟球上出现了。现在在实验室条件下模拟30多亿年前的地球多亿年前的地球环境研究细胞的起源过程几乎是不大可能的。环境研究细胞的起源过程几乎是不大可能的。目前有关细目前有关细胞起源学说在很大程度上是推理性的，还需补充更多的事胞起源学说在很大程度上是推理性的，还需补充更多的事实细节。实细节。（七）细胞的起源与进化（七）细胞的起源与进化l近年由于分子生物学方法的引入，使细胞进化与细胞器进近年由于分子生物学方法的引入，使细胞进化与细胞器进化的研究增添了很多新内容。化的研究增添了很多新内容。5/13/202426（八）细胞工程（八）细胞工程l是细胞生物学与遗传学的交叉领域，是细胞生物学与遗传学的交叉领域，是在细胞水平的遗传操是在细胞水平的遗传操作作。细胞工程能使不同种细胞的基因或基因组通过人工方法。细胞工程能使不同种细胞的基因或基因组通过人工方法重组到杂交细胞中，或者使基因与基因组由一种细胞转移到重组到杂交细胞中，或者使基因与基因组由一种细胞转移到另一种细胞中，并使越过种的障碍转移成为可能。另一种细胞中，并使越过种的障碍转移成为可能。l其目的其目的就是按人们预先的设计，用分子生物学、分子遗传学就是按人们预先的设计，用分子生物学、分子遗传学的技术，改变细胞的遗传性，最终有目的的培育出新品种、的技术，改变细胞的遗传性，最终有目的的培育出新品种、新物种。新物种。5/13/202427l动植物体细胞的杂交试验是当前细胞工程中最动植物体细胞的杂交试验是当前细胞工程中最活跃的领域。活跃的领域。l通过动物体细胞杂交获得通过动物体细胞杂交获得单克隆抗体技术单克隆抗体技术的建的建立是细胞工程中最富成果性的工作之一。立是细胞工程中最富成果性的工作之一。5/13/202428 1975年英国科学家年英国科学家Milstein和和Kohler所所发明，发明，并获得并获得1984年诺贝尔医学奖。年诺贝尔医学奖。单克隆抗体技术单克隆抗体技术是将是将产生抗体的单个产生抗体的单个B淋淋巴细胞同肿瘤细胞杂巴细胞同肿瘤细胞杂交，交，获得既能产生抗获得既能产生抗体，又能无限增殖的体，又能无限增殖的杂种细胞，并以此生杂种细胞，并以此生产抗体的技术。产抗体的技术。5/13/202429三、三、当前细胞生物学研究的当前细胞生物学研究的总趋势总趋势*l细胞生物学与分子生物学相互渗透与交融细胞生物学与分子生物学相互渗透与交融是是总的发展趋势。总的发展趋势。l无论是对细胞结构与功能的深入研究，还是对细胞重大生无论是对细胞结构与功能的深入研究，还是对细胞重大生命活动规律的探索，都需要用分子生物学的新概念与新方命活动规律的探索，都需要用分子生物学的新概念与新方法，在分子水平上进行研究，也就是说，法，在分子水平上进行研究，也就是说，细胞分子生物学细胞分子生物学或分子细胞生物学或分子细胞生物学将是今后相当一段时间的主流。将是今后相当一段时间的主流。5/13/202430第二节第二节 细胞学与细胞生物细胞学与细胞生物学发展简史学发展简史5/13/202431一、一、细胞的发现细胞的发现英国英国 胡克胡克5/13/202432二、二、细胞学说的建立其意义细胞学说的建立其意义“细胞学说细胞学说”的基本内容的基本内容1.认认为为细细胞胞是是有有机机体体，一一切切动动植植物物都都是是由由细细胞胞发发育育而而来来,并并由由细细胞胞和和细细胞胞产产物物所所构成；构成；2.每每个个细细胞胞作作为为一一个个相相对对独独立立的的单单位位，既既有有它它“自自己己的的”生生命命,又又对对与与其其它它细细胞胞共同组成的整体的生命有所助益；共同组成的整体的生命有所助益；3.新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。5/13/202433现代生物学三大基石：现代生物学三大基石：l18381839年年 Schleiden和和Schwann提出的提出的“细胞学说细胞学说”l1859年达尔文创立的年达尔文创立的“进化论进化论”l1866年年Mendel确立的确立的“遗传学遗传学”十九世纪自然科学三大发现：十九世纪自然科学三大发现：l细胞学说细胞学说l能量转化与守恒定律能量转化与守恒定律l进化论进化论5/13/202434三、细胞学的经典时期三、细胞学的经典时期(19世纪中叶世纪中叶20世纪初世纪初)1.原生质理论的提出：原生质理论的提出：1861年，有机体的组织单位是一小团原生质年，有机体的组织单位是一小团原生质2.细胞分裂的研究：细胞分裂的研究：1841年，发现鸡胚血细胞的无丝分裂年，发现鸡胚血细胞的无丝分裂 1880年，发现蝾螈细胞的有丝分裂年，发现蝾螈细胞的有丝分裂 1886年，发现植物细胞的减数分裂年，发现植物细胞的减数分裂3.重要细胞器的发现：重要细胞器的发现：1883年，发现中心体年，发现中心体 1894年，发现线粒体年，发现线粒体 1898年，发现高尔基体年，发现高尔基体应用固定、染色技术，在显微镜下观察细胞的形态结构和分裂活动。应用固定、染色技术，在显微镜下观察细胞的形态结构和分裂活动。5/13/202435四、实验细胞学与细胞学的分支四、实验细胞学与细胞学的分支(20世纪初世纪初中叶中叶)1.细胞遗传学的发展细胞遗传学的发展 从细胞的角度，特别是从染色体的结构、功能和其它细从细胞的角度，特别是从染色体的结构、功能和其它细胞器的关系来研究遗传及其变异的规律。胞器的关系来研究遗传及其变异的规律。l1900年，孟德尔的遗传法则被重新确认。年，孟德尔的遗传法则被重新确认。l1902年，博费里等提出染色体遗传理论，将染色体行为与孟德尔年，博费里等提出染色体遗传理论，将染色体行为与孟德尔的遗传因子联系起来。的遗传因子联系起来。l1910年年,摩尔根证明遗传因子位于染色体上，提出了基因学说。摩尔根证明遗传因子位于染色体上，提出了基因学说。l在经典细胞学基础上，采用实验手段进行研究，并与其它学科在经典细胞学基础上，采用实验手段进行研究，并与其它学科相互融合形成了一些重要分支学科。相互融合形成了一些重要分支学科。5/13/202436 2.细胞生理学研究细胞生理学研究 研究细胞如何摄取营养、获得能量，并研究细胞对环境因研究细胞如何摄取营养、获得能量，并研究细胞对环境因素的刺激所作出的反应。素的刺激所作出的反应。l1909年，哈瑞森等创建了组织培养技术，为直接观年，哈瑞森等创建了组织培养技术，为直接观察和分析细胞的形态结构和生理活动提供有利的条件。察和分析细胞的形态结构和生理活动提供有利的条件。l克劳德应用高速离心机从活细胞内分离各种细胞器，克劳德应用高速离心机从活细胞内分离各种细胞器，并研究它们的生理活性。并研究它们的生理活性。5/13/2024373.细胞化学研究细胞化学研究 用化学方法研究细胞各组成成分及其分布，并寻找它们的特用化学方法研究细胞各组成成分及其分布，并寻找它们的特性。性。l孚尔根采用孚尔根反应鉴定孚尔根采用孚尔根反应鉴定DNAl布勒歇用甲基绿布勒歇用甲基绿-派洛宁染色方法来测定细胞中的派洛宁染色方法来测定细胞中的DNA与与RNA。l卡斯柏尔森用紫外分光光度计测定卡斯柏尔森用紫外分光光度计测定DNA含量。含量。5/13/202438 五、细胞生物学学科的形成与发展五、细胞生物学学科的形成与发展(20世纪世纪50年代开始年代开始)l电镜与超薄切片技术结合形成电镜与超薄切片技术结合形成细胞超微结构学细胞超微结构学，发现了新的细胞结构；发现了新的细胞结构；主要在分子水平上探索细胞的各种生命活动。主要在分子水平上探索细胞的各种生命活动。l细胞生物化学细胞生物化学的发展；的发展；l分子生物学分子生物学的发展；的发展；l发展方向为发展方向为分子细胞生物学分子细胞生物学。5/13/202439六、六、细胞生物学的主要学术组织、细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书学术刊物与教科书（一）学术组织（一）学术组织国际学术期刊国际学术期刊lCelllSciencelNaturelJournal of Cell BiologylMolecular Biology of the Cell国内学术期刊国内学术期刊 l中国科学中国科学l科学通报科学通报l实验生物学报实验生物学报l细胞生物学杂志细胞生物学杂志l遗传学报遗传学报 l微生物学报微生物学报（二）学术刊物（二）学术刊物5/13/202440（三）教科书（三）教科书lAlberts B et al.Essential Cell Biology.New York and London：Garland publishing，Inc.1998lAlberts B et al.Molecuar Biology of the Cell,3rd ed.New York and London：Garland Publishing，Inc.1994lBecker W.M.et al.The World of the Cell.Fourth Ed.The Benjamin/Cummings Publishing Company.2000lGerald Karp.Cell and Molecular Biology：concepts and experiments，2nd Edition.Published by John Wiley&Sons,Inc.1999lLodish H.et al.Molecular Cell Biology.4th Ed.Scientific American Books,Inc.20005/13/2024415/13/202442学习细胞生物学的注意点学习细胞生物学的注意点1.认识细胞生物学课程的必要性认识细胞生物学课程的必要性2.明确细胞生物学的研究内容明确细胞生物学的研究内容3.从显微、亚显微和分子三个层次来认识细胞的结构从显微、亚显微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能与功能4.将所学过的知识有机地结合起来将所学过的知识有机地结合起来5.紧跟学科前沿，当前的热点主要有紧跟学科前沿，当前的热点主要有“细胞凋亡细胞凋亡”、“信信号转导号转导”、“细胞周期调控细胞周期调控”、“肿瘤细胞肿瘤细胞”等等5/13/202443l抽象思维与动态观点抽象思维与动态观点l结构与功能统一的观点结构与功能统一的观点l实验科学与实验技术实验科学与实验技术细胞真知源于细胞真知源于实验室实验室 What we know/How we know.5/13/202444思考题思考题1.细胞生物学的定义及研究的基本内容。细胞生物学的定义及研究的基本内容。2.21世纪细胞生物学发展的主要趋势。世纪细胞生物学发展的主要趋势。5/13/202445此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！