细胞生物学绪论.ppt

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1、第一章 绪 论 A Brief Introduction to Cell Biology,大自然展开了绚烂的生命画卷,上皮细胞,毛细胞,红细胞,肌细胞,神经元,细胞演绎了生命画卷的主角,地球上生命的同一性令人吃惊,细胞扮演着遗传发育的主角,红细胞,神经细胞,平滑肌细胞,脂肪细胞,小肠上皮细胞,横纹肌细胞,骨细胞,成纤维细胞,细胞生物学发展里程碑 细胞生物学的概念与研究内容 细胞生物学领域的研究热点 细胞生物学是医学的重要基础,绪论-学习内容,1665年，Robert Hooke（胡克，英国物理学家）首次描述细胞“Cell”Cella（空隙、小室，小房子）,第一个细胞模式图显微图谱(Microg

2、raphia)(1665),放大倍数40140倍,细胞学说创立期（16651875）,1677年，Antony Von Leeuwenhoek（列文虎克，荷兰布商，科学家，巴黎科学院通讯院士）观察到活细胞,247架显微镜放大270倍,荷兰乌德勒支大学博物馆,细胞学说创立期（16651875）,1831年，Robert Brown（布朗，英国）兰科植物表皮细胞细胞核,细胞学说创立期（16651875）,细胞结构模式图,1838年，J.Schleiden（施莱登，德国植物学家）植物发生论1839年，T.Schwann（施旺，德国动物学家）关于动植物的结构和生长一致性的显微研究“细胞学说(cell

3、theory)”一切生物从单细胞到高等动、植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。1855年，Rudolf Virchow（菲尔绍，德国病理学家）“一切细胞来自细胞”(Omnis cellula e cellula)1857年，Rudolph Kolliker（寇里克，德国生物学家）发现线粒体1869年，Friedrich Miescher（米歇尔，瑞士医生）首次分离DNA,细胞学说创立期（16651875）,1841年，R.Remak（雷马克，波兰）发现鸡胚血细胞无丝分裂1879年，W.Flemming（弗莱明，德国生物学家）发现有丝分裂1883年，Van Benede

4、n（比耐登，比利时胚胎学家）发现减数分裂，提出遗传的染色体学说,细胞学经典时期(18751887),M期-分裂前期,M期-分裂末期,分裂间期G1期，S期，G2期,M期-分裂后期,M期-分裂中期,M期-分裂早期,细胞分裂过程,1898年，Camillo Golgi（高尔基，意大利医生）发现高尔基复合体1926年，T.Svedberg（斯维德伯格，瑞典物理化学家）发展了第一台分析级超速离心机 1938年，Behrens差速离心法分离细胞核1939年，Siemens（西门子公司，德国）生产第一台商品化透射电子显微镜1941年，AH Coons（康恩斯）荧光标记抗体检测细胞抗原1952年，Cey等建立

5、人细胞系,实验细胞学时期(18871953),1953年，F.Crick（克里克，英国）和J.Watson（沃森，美国），DNA双螺旋结构1955年，H.Eagle（伊格尔，美国）,动物细胞培养基成份1957年，M.Meselson（梅塞尔，美国）等,CsCl密度梯度离心技术分离细胞核1965年，Ham（哈姆）,无血清培养基；第一台商品化扫描电子显微镜,分子细胞生物学时期(1953),1981年，转基因小鼠模型建立 大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。1996年，体细胞克隆羊诞生2003年，人类基因组计划序列图绘制成功2009年，全球首例人类胚胎干细胞治疗人体试验获

6、批,分子细胞生物学时期(1953),Mouse embryos,GFP+GFP-,GFP-GFP+,Tail tip,Transgenic Mice,Dolly with her surrogate mother,Cloning sheep,1996年7月5日，英国Roslin研究所Wilmut教授成功克隆了Dolly羊,基因母亲,人类基因组计划,由美国于1990年启动，中国、英国、法国、德国和日本参加。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。,human genome project,HGP,HGP新的发现：全部人类基因组约有2.91Gbp

7、，约有39000多个基因 有42%的基因尚不知道功能 基因数量少得惊人 存在“热点”和大片“荒漠”35.3%的基因组包含重复序列 人与人之间99.99%的基因密码相同,细胞生物学发展里程碑 细胞学说创立期（16651875）细胞学经典时期(18751887)实验细胞学时期(18871953)分子细胞生物学时期(1953)细胞生物学的概念与研究内容 细胞生物学领域的研究热点 细胞生物学是医学的重要基础,绪论-学习内容,细胞生物学的概念与研究内容,研究对象：细胞 构成有机体的基本单位 代谢与功能的基本单位 有机体生长与发育的基础 具有遗传的全能性 没有细胞就没有完整的生命研究任务:从细胞的显微、亚

8、显微和分子三个水平研究细胞的结构与功能。阐述生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命现象。,研究方法,细胞生物学领域的研究热点,细胞的信号转导：了解信号转导通路中信号分子之间的相互关系,细胞分化与干细胞：了解个体发育、修复和再生人体病变器官,Cell Tissue Organ System Multicellular individual Population Ecosystem,Oct3/4,Sox2,Klf4,c-Myc.,adult human dermal fibroblasts,Induction of Pluripotent Stem Cells fr

9、om Adult Human Fibroblasts by Defined Factors,Teratoma Derived from Human iPS Cells,胃肠上皮组织,肌肉组织,脂肪组织,神经组织,表皮组织,软骨组织,Cell,Vol 131,861-872,30 November 2007,多潜能干细胞(iPS)的诱导,Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic Cells,OCT4,SOX2 NANOG,LIN28,IMR90 cells(人胚胎源成纤维细胞)，新生儿前额分离成纤维细胞,软骨组织

10、(中胚层),神经组织(外胚层),胃肠上皮(内胚层),Science.Vol.318.1917-1920,21 December,2007,癌干细胞（Cancer Stem Cell),A human melanoma cell.Where does it come from?,Quintana,E.Efficient tumor formation by single melanoma cells.Nature 456,593599(2008).,细胞周期与细胞周期调控：了解细胞周期检查点,细胞衰老与细胞死亡：了解生命现象,端粒DNA的长度随着细胞分裂次数的增加及年龄的增长而逐渐缩短,telo

11、meres,细胞生物学与诺贝尔奖,2001年，Leland H.Hartwell(美国)、R.Timothy Hunt(英国)、Paul M.Nurse(英国)发现细胞周期中的关键调节因子(P/M),2002年，Sydney Brenner（英国）、H.Robert Horvitz（美国）、John E.Sulston（英国）发现器官发育和细胞凋亡遗传调控机理(P/M),细胞生物学是医学的重要基础,是基础医学和临床医学的基础，并已渗透医学各门学科中。,胰腺,糖尿病和胰岛素,胰岛细胞,(1),(2),(3),(4),(A)beta-cell monolayers(B)beta-cell aggr

12、egates,(5),(6),(7),(8),糖尿病性视网膜病变,糖尿病和胰岛素,细胞生物学重要SCI期刊,Journals Impact Factor(2007)Nature Reviews Molecular Cell Biology 31.921Cell 29.887Cancer Cell 23.858Annual Review of Cell and Developmental Biology 23.545Nature Cell Biology 17.623Trends in Cell Biology 13.527Current Opinion in Cell Biology 13.4

13、44Molecular Cell 13.156Developmental Cell 12.436Journal of Cell Biology 9.598,第二章 细胞的概念,学习内容 原核细胞 真核细胞,距今38亿年前原始细胞形成，生命出现,细胞的形成与进化,无机分子 有机分子(氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸),原核细胞,真核细胞,蛋白质+核酸,多分子体系,原始细胞,原核细胞（prokaryotic cell）,结构简单，仅由细胞膜包绕 细胞膜外有坚韧的细胞壁 在细胞质内含有DNA区域，称为拟核（nucleoid）一条裸露DNA链，不与蛋白质结合 除含有核糖体外，无其他膜性细胞器,真核细胞（eu

14、karyotic cell）1）生物膜系统:以生物膜为基础而形成的膜性结构或细胞器，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。,单位膜,2）细胞骨架系统：由一系列纤维状蛋白组成的网状结构系统，包括细胞质骨架和核骨架。,真核细胞（eukaryotic cell）,微管,微丝,3）细胞质溶胶：在细胞质中除内膜系统核细胞骨架等结构外，其余的则为可溶性的细胞质溶胶。成分：蛋白质、多糖、脂蛋白、RNA、水、无机离子等。,真核细胞（eukaryotic cell）,4）遗传信息表达系统：指储存遗传信息的DNA是以与蛋白质结合形式而存在的，并被包装成为高度有序的染色质结构包围在

15、细胞核中。,原核细胞与真核细胞的比较,特征 原核细胞 真核细胞细胞结构 核膜 无 有 核仁 无 有 线粒体 无 有 内质网 无 有 高尔基复合体体 无 有 溶酶体 无 有 细胞骨架 有细胞骨架相关蛋白 有 核糖体 有 有基因组结构 DNA量（信息量）少 大 DNA分子结构 环状 线状 染色质或染色体 仅有一条DNA，DNA裸露，不与 有2个以上DNA分子，DNA与组蛋白和部分酸 组蛋白结合，但可与少量类组蛋 性蛋白结合，以核小体及各级高级结构构 白结合 成染色质与染色体 基因结构特点 无内含子，无大量的DNA重复序列 有内含子和大量的DNA重复序列 转录与翻译转录与翻译后大 无 有分子的加工和修饰细胞分裂 无丝分裂 有丝分裂、减数分裂、无丝分裂,小 结,重点掌握内容1）“细胞学说”2）原核细胞和真核细胞的结构特征3）原核细胞和真核细胞的区别,