医学细胞生物学-绪论.ppt

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1、医学细胞生物学医学细胞生物学Medical Cell BiologyMedical Cell Biology第一章第一章 绪绪 论论问题一：细胞是什么形状的？答案：多种多样n球形（红细胞）n立方形（上皮细胞）n梭形（骨骼肌）n星形（胶质细胞）n多角形（神经细胞）问题二：细胞有多大？n最大的细胞：n鸵鸟卵n1215cmn最小的细胞：n支原体n0.10.3umn大多数细胞：n410um问题三：我们拥有多少个细胞？n成年人1.81016n新生儿：21012n细胞数目的增加是依靠细胞的繁殖，各种细胞繁殖能力不同，如红细胞120天全部更新一遍，神经细胞，终生不再繁殖，肝、肾细胞，损伤后可再生，人的细胞数

2、经常处于动态平衡之中。一、生物学及细胞生物学一、生物学及细胞生物学n生物学：生物学：n研究生命的科学，又叫生命科学，研究生命的科学，又叫生命科学，是研究生命发生、发展本质规律的是研究生命发生、发展本质规律的科学。科学。细胞生物学细胞生物学n什么是细胞生物学什么是细胞生物学?n我们为什么学习细胞生物学我们为什么学习细胞生物学?n如何学习细胞生物学如何学习细胞生物学?n对于细胞对于细胞,我们知道什么我们知道什么?不知道什么不知道什么?细胞生物学细胞生物学n什么是细胞生物学什么是细胞生物学?n概念概念:细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活

3、动开展研究的分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。学科。研究内容-三个水平n细胞水平n光学显微镜术n亚细胞水平n电子显微镜术n分子水平n生物化学及分子生物学技术n2.研究内容n以细胞为研究对象概述（分子基础与研究方法）概述（分子基础与研究方法）细胞的结构与功能细胞的结构与功能 细胞的社会性细胞的社会性 细胞的基本生命活动细胞的基本生命活动二、细胞生物学在生命科学中的地位二、细胞生物学在生命科学中的地位生命科学的重要分支学科和基础学科生命科学的重要分支学科和基础学科现代生命科学中的前沿学科之一现代生命科学中的前沿学科之一生命科学中最为活跃的研究领域之一生命科学中最为活跃的研究领域之一艾

4、滋病病毒艾滋病病毒动物无性克隆动物无性克隆现代生命科学的分支分子分子生物生物学学微生微生物学物学免疫免疫学学病理病理学学遗传遗传学学生物生物化学化学生理生理学学植物植物学学动物动物学学细胞细胞生物生物学学细胞生物学研究的常用模式生物细胞生物学研究的常用模式生物病毒病毒 与与DNA、RNA、蛋白合成、蛋白合成有关的蛋白质等有关的蛋白质等细菌细菌 基因调基因调控、细胞周期等控、细胞周期等酵母酵母 蛋白质蛋白质分泌和膜的起源分泌和膜的起源线虫线虫 细胞凋细胞凋亡的调控亡的调控果蝇果蝇 分化细分化细胞系的产生胞系的产生斑马鱼斑马鱼 脑和神经脑和神经系统的形成和功能系统的形成和功能小鼠（包括培养细胞）小

5、鼠（包括培养细胞）肿瘤等疾病模型肿瘤等疾病模型拟南芥拟南芥 器官器官的发育和模式的发育和模式二、细胞生物学发展简史第一阶段第一阶段:细胞生物学的创立细胞生物学的创立(-1855)(-1855)n1665n nRobert HookRobert HooknCellulae-小室小室小室小室“我一看到这种形象就认为这是我的发现。我一看到这种形象就认为这是我的发现。因为它确是我第一次看到的微小孔洞，也可因为它确是我第一次看到的微小孔洞，也可能是历史上的第一次发现。这显然使我理解能是历史上的第一次发现。这显然使我理解了软木为什么这么轻的原因。了软木为什么这么轻的原因。”n荷兰布商列文虎克nAntoni

6、e van Leeuwenhoekn16321723“在一个人口腔牙垢里的小动物比整个王国的居民还多”细胞学说n18381839 年 nSchleiden和Schwann一切生物，从单细胞生物到高等一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞组成的动植物都是由细胞组成的细胞是生物形态结构功能活细胞是生物形态结构功能活动的基本单位动的基本单位细胞只能通过分裂的方式来自于细胞只能通过分裂的方式来自于已存在的细胞已存在的细胞1855年R.Virchow提出“一切细胞只能来自原来的细胞”，进一步完善了细胞学说。细胞学说创立的意义：细胞学说创立的意义：推动作用推动作用1919世纪自然科学的三大发现之一世

7、纪自然科学的三大发现之一第二阶段第二阶段:细胞生物学经典发展时期（细胞生物学经典发展时期（细胞生物学经典发展时期（细胞生物学经典发展时期（18551855185518551900190019001900）n细胞的固定和染色技术，显微镜的进一步改善，发现了细胞的形态结构和分裂活动以及各种细胞器。n1841，Remark，鸡胚血细胞的直接分裂n1880，Flemming,动物细胞的间接分裂n1883，Van Beneden，动物细胞的减数分裂n中心体、线粒体、高尔基体等发现第三阶段第三阶段:实验细胞学阶段（实验细胞学阶段（1900190019501950）主要特点：主要特点：采用多种实验手段对细胞

8、的生采用多种实验手段对细胞的生化代谢和生理功能进行研究化代谢和生理功能进行研究主要工作：主要工作：n“基因学说基因学说”n组织培养技术组织培养技术Morgan第三阶段第三阶段:实验细胞学阶段（实验细胞学阶段（1900190019501950）n检测细胞中核酸的方法检测细胞中核酸的方法n从活细胞中分离出细胞核和各种细胞器从活细胞中分离出细胞核和各种细胞器 此阶段主要特点是不只着重于结构，形态学的描述，而是借助于实验手段的不断更新，增加研究的深度和广度。第四阶段第四阶段:分子生物学阶段分子生物学阶段(1950-)(1950-)n1944年，O.Avery-DNA为遗传物质n1952年RE.Fran

9、klin拍摄到清晰的DNA晶体的X-衍射照片。n1953年，J.Watson和F.Crick提出DNA双螺旋结构模型n1955年，Gamov报道三联体密码假说n1958年，M.Meselson和F.Stahl-DNA半保留复制n1958年，F.Crick发表中心法则n1960年，F.Jacob和J.Monod提出蛋白质合成操纵子学说n1961年，M.Nirenberg和Mathaei从核糖核酸实验获得的结果,确定了每一种氨基酸的“密码”1952年年RE.Franklin拍摄到清晰的拍摄到清晰的DNA晶体的晶体的X-衍射照片。衍射照片。1953年她认为年她认为DNA是一种对称结构，可能是螺旋。是

10、一种对称结构，可能是螺旋。1953年，年，Watson和和Crick提出提出DNA双螺旋双螺旋模型。与模型。与Wilkins分享分享1962 年诺贝尔生理学年诺贝尔生理学与医学奖与医学奖。三、三、细胞生物学与医学细胞生物学与医学细胞生物学是医学科学的重要理论基础之一细胞培养细胞培养细胞杂交细胞杂交染色体技术染色体技术基因治疗基因治疗细胞生物学与医学的发展相互影响，相互促进。细胞生物学的热点二十世纪后期生命二十世纪后期生命科学的三大突破科学的三大突破基因工程基因工程人类基因组计划人类基因组计划克隆克隆生命科学的三大突破则预示出二十一世纪生物学革命的来临，预示生命科学世纪的到来。基因重组1972年

11、，诺贝尔奖得主美国斯坦福大学教授Paul Berg将猿猴病毒SV40 DNA与大肠杆菌质粒DNA通过剪切后拼接在一起，人工构成了第一个第一个重组DNA杂交分子。SV40 DNAE.coli plasmid人类基因组计划人类基因组计划(human genome project,HGP)美国美国科学家于科学家于1985年率先提出年率先提出 于于1987年启动的年启动的 美国美国英国英国德国德国法国法国日本日本中国中国旨在为旨在为30多亿个多亿个碱基碱基对构成的人类基因组精确测序，对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在发现所有人类基因并搞清其在染色体染色体上的位置，破上的位置，破译人

12、类全部译人类全部遗传信息遗传信息。人类是在人类是在“进化进化”历程上最高级的历程上最高级的生物生物，对它的研究有助，对它的研究有助于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了于认识自身、掌握生老病死规律、疾病的诊断和治疗、了解生命的起源。解生命的起源。2000年年6月月26日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法日，参加人类基因组工程项目的美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中国的兰西共和国、德意志联邦共和国、日本和中国的6国科学家共同国科学家共同宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求宣布，人类基因组草图的绘制工作已经完成。最终完成图要求测序所用的克隆能忠

13、实地代表常染色体的基因组结构，序列错测序所用的克隆能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一。误率低于万分之一。95%常染色质区域被测序，每个常染色质区域被测序，每个Gap小于小于150kb。美国和英国科学家美国和英国科学家2006年年5月月18日在英国自然杂日在英国自然杂志网络版上发表了人类最后一个染色体志网络版上发表了人类最后一个染色体1号染色体的基因测号染色体的基因测序。序。“人类基因组计划人类基因组计划”已经点上了句号，人类基已经点上了句号，人类基因组的全部数据都已上网供免费使用。这是人因组的全部数据都已上网供免费使用。这是人类文明史上的一个伟大的里程碑。这样一个伟类文明

14、史上的一个伟大的里程碑。这样一个伟大的大的“科学计划科学计划”，资助者与执行者居然放弃，资助者与执行者居然放弃了最上游、最值钱的了最上游、最值钱的“知识产权知识产权”，而与全世，而与全世界免费分享成果。界免费分享成果。人人类类基基因因组组测测序序机机器器 克隆无性繁殖无性繁殖(借腹生子借腹生子)细细胞胞生生物物学学学学与与与与诺诺诺诺贝贝尔尔奖奖金金穆利斯穆利斯(Kary Mullis 1944)美国美国化学家，化学家，1985年发明了聚合酶链年发明了聚合酶链式反应式反应(PCR)技术，技术，1993年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖 瑞典卡罗林斯卡医学院瑞典卡罗林斯卡医学院20012001年年10

15、10月日宣布，将本年度月日宣布，将本年度诺贝尔生理学和医学奖授予美国授予美国科学家利兰科学家利兰哈特韦尔与英国科学家蒂莫西哈特韦尔与英国科学家蒂莫西亨特和保罗亨特和保罗纳斯，以表彰他们发现了纳斯，以表彰他们发现了细胞周细胞周期期的关键分子调节机制。的关键分子调节机制。三名科学家所作出的重大贡献在于发现了具有三名科学家所作出的重大贡献在于发现了具有调节所有真核有机体中细胞周期的关键分子。调节所有真核有机体中细胞周期的关键分子。”的基因的基因（R R点）对控制各个细胞周期的最初阶段点）对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。具有决定性的作用。调节细胞周期的一种关键物质调节细胞周期的一种关键物

16、质（细胞周期蛋白依赖激（细胞周期蛋白依赖激酶），酶），是通过对其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周是通过对其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周期的。期的。调节功能的物质调节功能的物质（细胞周期蛋白）。（细胞周期蛋白）。哈特韦尔、纳斯和亨特三人的发现对研究细胞哈特韦尔、纳斯和亨特三人的发现对研究细胞的发育有重大的影响，特别是对开辟治疗癌症的发育有重大的影响，特别是对开辟治疗癌症新途径将具有极其深远的意义。新途径将具有极其深远的意义。从左至右分别为：罗伯特从左至右分别为：罗伯特从左至右分别为：罗伯特从左至右分别为：罗伯特 霍维茨，悉尼霍维茨，悉尼霍维茨，悉尼霍维茨，悉尼 布雷内，约翰布雷内，约翰布雷内，约

17、翰布雷内，约翰 苏尔斯顿苏尔斯顿苏尔斯顿苏尔斯顿 瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把2002200220022002年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国的悉尼的悉尼的悉尼的悉尼布雷内、来自美国的罗伯特布雷内、来自美国的罗伯特布雷内、来自美国的罗伯特布雷内、来自美国的罗伯特霍维茨和来自英国的约翰霍维茨和来自英国的约翰霍维茨和来自英国的约翰霍维茨和来自英国的约翰苏尔斯顿，以表彰苏尔斯顿，以表彰苏尔斯顿，以表

18、彰苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育和他们发现了在器官发育和他们发现了在器官发育和他们发现了在器官发育和“程序性细胞死亡程序性细胞死亡程序性细胞死亡程序性细胞死亡”过程中的基因规则。过程中的基因规则。过程中的基因规则。过程中的基因规则。n n2002年诺贝尔生理学或医学奖的年诺贝尔生理学或医学奖的3位获位获奖者利用奖者利用线虫线虫作为研究对象，先后发现作为研究对象，先后发现了了“程序性细胞死亡程序性细胞死亡”是由基因控制的，是由基因控制的，并发现了与之相关的一些基因，证实了并发现了与之相关的一些基因，证实了人体内也存在相应的基因。对这些基因人体内也存在相应的基因。对这些基因的研究，有助于研究

19、针对癌症、艾滋病的研究，有助于研究针对癌症、艾滋病和老年痴呆症等疾病的新疗法。和老年痴呆症等疾病的新疗法。20032003年，美国科学家彼得年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里阿格雷和罗德里克克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。Peter AgreRoderick MacKinnon 2004200420042004年诺贝尔化学奖获得者年诺贝尔化学奖获得者年诺贝尔化学奖获得者年诺贝尔化学奖获得者他们发现了泛素调节的蛋白质降解，其实他们的他们发现了泛素调节的蛋白质降解，其实他们的成果就是发现了一

20、种蛋白质成果就是发现了一种蛋白质“死亡死亡”的重要机理。的重要机理。20062006年年1010月月2 2日日,瑞典卡罗琳斯卡瑞典卡罗琳斯卡研究院宣布研究院宣布,2006,2006年诺贝尔生理年诺贝尔生理学或医学奖颁发给学或医学奖颁发给2 2位美国科学位美国科学家家:Andrew Z.Fire:Andrew Z.Fire和和Craig C.Craig C.Mello,Mello,以表彰其在以表彰其在RNARNA干扰双链干扰双链RNARNA引发的基因沉默领域所做出引发的基因沉默领域所做出的杰出贡献的杰出贡献.n此前，分子只是被当作从（脱氧核糖核酸）到蛋白质的“中间人”、将遗传信息从“蓝图”传到“

21、工人”手中的“信使”。但法尔和梅洛的研究让人们认识到，作用不可小视，它可以使特定基因开启、关闭、更活跃或更不活跃，从而影响生物的体型和发育等。n诺贝尔生理学或医学奖评审委员会主席戈兰汉松说：“我们为一种基本机制的发现颁奖。这种机制已被全世界的科学家证明是正确的，是给它发个诺贝尔奖的时候了。”瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥-卡佩奇和奥利弗-史密西斯、英国科学家马丁-埃文斯。他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”方式，把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物试验的动物模型

22、。n这三位科学家是因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”而获得这一殊荣的。这些发现导致了一种通常被人们称为“基因打靶”的强大技术。这一国际小组通过利用胚胎干细胞在老鼠身上引入特定基因修饰。北京时间北京时间2010年年10月月4日下午日下午5时时30分，被誉为分，被誉为“试管婴儿之父试管婴儿之父”的英国的英国科学家罗伯特科学家罗伯特爱德华兹获得诺贝尔生理学或医学奖。图为爱德华兹获得诺贝尔生理学或医学奖。图为1998年年7月月20日，爱德华兹与两名试管婴儿合影。日，爱德华兹与两名试管婴儿合影。图为图为2008年年7月月12日，爱德华兹与世界第一个试管婴儿路易斯合影日，爱德华兹与世界第一个试管婴儿路易斯合影 The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 was awarded jointly to Sir John B.Gurdon and Shinya Yamanaka for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent问题:-为何说细胞是生命的基本单位为何说细胞是生命的基本单位?问题：细胞有何特点？思考：思考：胚胎发育与细胞的生命活动有什么关系？END