【广州药科大学】优质课《细胞生物学》比赛课件（全册优秀课件）.ppt

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1、【广州药科大学】优质课全国特级教师 江新欢 博士教授细胞生物学细胞生物学全册优质课件重点与难点重点与难点静息电位和动作电位的概念和产生的离子基础静息电位和动作电位的概念和产生的离子基础2细胞膜转运物质的主要方式及特点；细胞膜转运物质的主要方式及特点；1重点重点难点难点骨骼肌收缩机制。骨骼肌收缩机制。2细胞生物电产生原理细胞生物电产生原理 ；1学习要求学习要求 了解细胞生物学的研究对象、了解细胞生物学的研究对象、研究内容与现状、学科体系的研究内容与现状、学科体系的产生和发展、细胞生物学的重产生和发展、细胞生物学的重要性及其与其他学科的关系要性及其与其他学科的关系第一第一章章 绪论绪论当前生命科学

2、的基本当前生命科学的基本特点与标志特点与标志 细胞生物学研究细胞生物学研究内容和现状内容和现状细胞生物学的细胞生物学的发展趋势发展趋势细胞学与细胞生物学发展细胞学与细胞生物学发展简史简史第一节第一节 细胞生物学研究现状细胞生物学研究现状 第一第一章章 绪论绪论“后基因组时代后基因组时代”(Post-genome Era)(Post-genome Era)的来临的来临遗传、发育与进化的统一仍然是现代生物学的遗传、发育与进化的统一仍然是现代生物学的基本特点基本特点脑科学标志着生命科学发展的另一高峰脑科学标志着生命科学发展的另一高峰纵观这些特点与标志，无一不与细胞相关，不纵观这些特点与标志，无一不与

3、细胞相关，不与细胞生物学相关与细胞生物学相关当前细胞生物学发展的趋势与重点领域当前细胞生物学发展的趋势与重点领域细胞重大生命活动的相互关系细胞重大生命活动的相互关系细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学的主要研究内容细胞生物学的主要研究内容细胞生物学细胞生物学 细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它 是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究是在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究 细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细 胞信号传

4、递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与 进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞进化等为主要内容。核心问题是将遗传与发育在细胞 水平上结合起来。水平上结合起来。1.1.细胞结构与功能的研究细胞结构与功能的研究I.I.细胞核、染色体的研究；细胞核、染色体的研究；II.II.生物膜与细胞器的生物膜与细胞器的研究；研究；III.III.细胞骨架体系的研究细胞骨架体系的研究2.2.细胞增殖、分化、衰老与凋亡的研究细胞增殖、分化、衰老与凋亡的研究一切动、植物的生长与发育都是通过细胞的增一切动、植物的生长与发育都是通过细胞的增一切动、植物的生长与发育都是

5、通过细胞的增一切动、植物的生长与发育都是通过细胞的增殖与分化来实现的。殖与分化来实现的。殖与分化来实现的。殖与分化来实现的。一个受精卵通过分裂与分化发育成复杂的有机体。一个受精卵通过分裂与分化发育成复杂的有机体。一个受精卵通过分裂与分化发育成复杂的有机体。一个受精卵通过分裂与分化发育成复杂的有机体。肿瘤是不分化或去分化的结果。肿瘤是不分化或去分化的结果。肿瘤是不分化或去分化的结果。肿瘤是不分化或去分化的结果。3.3.真核细胞基因表达、调控的研究真核细胞基因表达、调控的研究是细胞生物学、遗传学与是细胞生物学、遗传学与发育生物学在细胞水平与发育生物学在细胞水平与分子水平上相结合的最活分子水平上相结

6、合的最活跃的热门课题。跃的热门课题。4.4.细胞信号传导的研究细胞信号传导的研究RafMEK1,2ERK1,2CellMembraneRasGTPPKCNucleusPKPBcl-2PPPPPJunPPPTranscriptionERK2Thr-183MEK1,2MEMEMAP2PP细胞间信号传递细胞间信号传递受体与信号跨膜传递受体与信号跨膜传递细胞内信号传递细胞内信号传递5.5.细胞的起源与进化细胞的起源与进化据古微生物的证据，据古微生物的证据，原始细胞在大约原始细胞在大约3535亿多年前就在地球亿多年前就在地球上出现。上出现。导致细胞生命形成的关键因素是地球的形成及导致细胞生命形成的关键因

7、素是地球的形成及地球大气层条件的变化。一般将细胞生命的起地球大气层条件的变化。一般将细胞生命的起源分为五个阶段源分为五个阶段：地球和原始大气层的形地球和原始大气层的形成；成；有机分子的自发形成；有机分子的自发形成；分子聚合体的分子聚合体的形成；形成；生命初级聚合体的形成；生命初级聚合体的形成；原始细胞原始细胞的形成。的形成。关于地球上细胞生命起源有两种假说，一种假关于地球上细胞生命起源有两种假说，一种假说认为细胞是由已存在于地球上的分子产生的，说认为细胞是由已存在于地球上的分子产生的，另一种假说则认为细胞是从别的宇宙空间来到另一种假说则认为细胞是从别的宇宙空间来到地球的。地球的。细胞起源细胞起

8、源细胞起源的研究内容细胞起源的研究内容:l构成所有真核生物的真核细胞的起源构成所有真核生物的真核细胞的起源;l与生命的起源相伴随的原核细胞的起源与生命的起源相伴随的原核细胞的起源;l古核细胞的起源古核细胞的起源;细胞的化学进化细胞的化学进化1、无机元素在火山爆发、光照和闪电的作用下形、无机元素在火山爆发、光照和闪电的作用下形成了有机小分子；成了有机小分子；2、有机小分子形成大量有机大分子；、有机小分子形成大量有机大分子；3、有机大分子演化为具生命形式的多分子体系；、有机大分子演化为具生命形式的多分子体系；4、约在、约在38亿年前，多分子体系演变成原始生命，亿年前，多分子体系演变成原始生命，这之

9、前称为生命的化学进化（这之前称为生命的化学进化（chemicalevolution）阶段。）阶段。从分子到细胞的进化从分子到细胞的进化构成生物体的所有细胞构成生物体的所有细胞共同的祖先细胞进化而成共同的祖先细胞进化而成经过漫长的过程经过漫长的过程,逐渐进化成真核细胞及多细胞生物逐渐进化成真核细胞及多细胞生物;一一从分子到细胞从分子到细胞能自我复制的能自我复制的RNA多聚体的产生多聚体的产生蛋白质的合成蛋白质的合成包裹包裹RNA和蛋白质的膜和蛋白质的膜原始细胞的产生原始细胞的产生;二二从原核细胞到真核细胞从原核细胞到真核细胞当原始细胞出现了细胞膜当原始细胞出现了细胞膜,DNA,RNA,核糖体核糖

10、体原核细胞产生原核细胞产生通过代谢反应通过代谢反应,进一步进化成真核细胞进一步进化成真核细胞;三三从单细胞生物到多细胞生物从单细胞生物到多细胞生物:单细胞真核生物的形成单细胞真核生物的形成多细胞生物的发育多细胞生物的发育上皮组织（上皮组织（epitheliatissue）结缔组织（结缔组织（connectivetissue)动物细胞动物细胞血液（血液（blood）神经组织（神经组织（nervetissue）肌肉组织（肌肉组织（muscletissue）6.6.细胞工程细胞工程细胞工程细胞工程(cellenginerring)动、植物杂交动、植物杂交最活跃的领域；最活跃的领域；单克隆抗体技术单克

11、隆抗体技术最成功的范例；最成功的范例；体细胞克隆体细胞克隆最具创新的进展之一。最具创新的进展之一。是细胞生物学与遗传学的是细胞生物学与遗传学的交叉领域。改造细胞的技交叉领域。改造细胞的技术是生物工程技术的重要术是生物工程技术的重要组成部分。组成部分。细胞生物学细胞生物学均须从均须从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象的机理上来阐明各自研究领域中生命现象的机理细胞研究研究 对象对象研究细胞结构和研究细胞结构和生命活动规律生命活动规律在在 生生 命命 科科在在 生生 命命 科科学学 中中 占占 居居学学 中中 占占 居居核核 心心 地地 位位核核 心心 地地 位位其其 他他 兄兄 弟弟 学学 科

12、科其其 他他 兄兄 弟弟 学学 科科其其 他他 兄兄 弟弟 学学 科科生理学生理学解剖学解剖学遗传学遗传学免疫学免疫学组织胚胎学组织胚胎学发育生物学发育生物学分子生物学分子生物学生物化学生物化学动物学动物学植物学植物学微生物学微生物学基因组学基因组学蛋白质组学蛋白质组学生态学生态学相互促进相互促进相互渗透相互渗透相互汇融相互汇融相互促进相互促进相互渗透相互渗透相互汇融相互汇融细胞生物学细胞生物学生物化学生物化学细胞化学细胞化学(Cytochemistry)可以毫不夸张地说：脱离开细胞，现代生物学的所有可以毫不夸张地说：脱离开细胞，现代生物学的所有分支学科都将失去意义分支学科都将失去意义 ！细胞

13、生理学细胞生理学(Cytophysiology)生理学生理学细胞遗传学细胞遗传学(Cytogenetics)遗传学遗传学发展趋势发展趋势(TrendsinCellBiology)从分子生物学从分子生物学细胞生物学细胞生物学从细胞结构功能研究为主从细胞结构功能研究为主细胞重大生命活动为主细胞重大生命活动为主 从研究细胞生物活性从研究细胞生物活性细胞生命活动本质为主细胞生命活动本质为主 分析分析综合综合功能基因组学研究是细胞生物学研究的功能基因组学研究是细胞生物学研究的基础与归宿基础与归宿(应用应用)由基因治疗由基因治疗细胞治疗细胞治疗 重点领域重点领域染色体染色体DNA与蛋白质相互作用关系与蛋白

14、质相互作用关系主要是非组蛋白对基因组的作用主要是非组蛋白对基因组的作用细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控细胞信号转导的研究细胞信号转导的研究细胞结构体系的组装细胞结构体系的组装美美国国科科学学情情报报研研究究所所（ISI）1997年年SCI（ScienceCitationIndex）收收录录及及引引用用论论文文检检索索，全全世世界界自自然然科科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：SignaltransductionCellapoptosisGenomeandpost-genomicanalysis美美国国国国

15、立立卫卫生生研研究究院院（NIH）在在1998年年底底发发表表的的一一份份题题为为“Whatispopularinresearchtoday？”的的调调查查报报告中指出，目前全球研究最热门的是告中指出，目前全球研究最热门的是三种疾病：三种疾病：CancerCardiovasculardiseasesInfectiousdiseases：AIDS，hepatitis五大研究方向：五大研究方向：CellcyclecontrolCellapoptosisCellularsenescenceSignaltransductionDNAdamageandrepair细胞细胞的发现的发现细胞学说细胞学说的建

16、立其意义的建立其意义细胞学的经典时期细胞学的经典时期实验细胞学与细胞学的分支及其发展实验细胞学与细胞学的分支及其发展细胞生物学学科的细胞生物学学科的形成与发展形成与发展分子分子细胞生物学细胞生物学二、从整个生命科学的发展趋势看细胞二、从整个生命科学的发展趋势看细胞 生物学方法生物学方法分子水平分子水平 细胞水平细胞水平结构功能结构功能 细胞生命活动细胞生命活动分析分析 综合综合功能基因组学研究是细胞生物学研究的基功能基因组学研究是细胞生物学研究的基础与归宿础与归宿（生命科学研究的核心问题生命科学研究的核心问题）分析分析 综合综合InvitroInvivo单一基因及其产物单一基因及其产物功能基因

17、组学功能基因组学信号通道信号通道信息网络信息网络生命科学生命科学多学科交叉多学科交叉系统生物学系统生物学代谢生物学代谢生物学神经生物学神经生物学遗传发育进化遗传发育进化细胞生物学细胞生物学生物技术生物技术(BT)产业产业功能基因组学功能基因组学生物信息学功能基因组学功能基因组学基因组学（基因组学（genomics）RNA组学（组学（transcriptics）转录物组学）转录物组学（transcriptomics)蛋白质组学（蛋白质组学（proteomics）结构基因组学（结构基因组学（structuralgenomics）化学基因组学（化学基因组学（chemicalgenomics）DNAR

18、NA蛋白质蛋白质基因组学基因组学RNA组学组学蛋白质组学蛋白质组学基因打靶基因打靶RNAi结构基因组结构基因组化学基因组化学基因组（功能蛋白质组）（功能蛋白质组）细细胞胞一、显微镜的发明与细胞的发现一、显微镜的发明与细胞的发现 显微镜之于生物学，犹如望远镜之于天文学，细胞生显微镜之于生物学，犹如望远镜之于天文学，细胞生物学的变革无不和显微技术的改进息息相关物学的变革无不和显微技术的改进息息相关,没有显微没有显微镜就不可能有细胞学诞生镜就不可能有细胞学诞生.(1)1590荷兰眼镜制造商荷兰眼镜制造商J.Janssen和和Z.Janssen父子制作了第一父子制作了第一台复式显微镜，尽管其放大倍数不

19、超过台复式显微镜，尽管其放大倍数不超过10倍，但具有划时代的倍，但具有划时代的意义。意义。(2)(2)RobertHooke（40-100 x）(3)MadebyA.vanLeeuwenhoek(1632-1723).Magnificationrangesat50-275x.他是第一个看到活细胞的人，观察过原生动物、人类精他是第一个看到活细胞的人，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌1676年，微生物学的先驱年，微生物学的先驱荷兰人列文虎克（荷兰人列文虎克（Antonyvanleeuwenhoek）首次）首次观察到了细菌。他没有上观察到了细菌。他没

20、有上过大学，是一个只会荷兰过大学，是一个只会荷兰语的小商人，但却在语的小商人，但却在1680年被选为英国皇家学会的年被选为英国皇家学会的会员。会员。（4）1752年，英国人年，英国人J.Dollond发明消色差显微镜。发明消色差显微镜。（5）1812年，苏格兰人年，苏格兰人D.Brewster发明油浸物镜，改进了体发明油浸物镜，改进了体视显微镜。视显微镜。（6）1886年，德国人年，德国人ErnstAbbe发明复消差显微镜，并改进了发明复消差显微镜，并改进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。Bausch&LombInvestigatormicr

21、oscopecirca1893现现代代显显微微镜镜（7）1932年，荷兰籍德国人年，荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了成功设计了相差显微镜（相差显微镜（phasecontrastmicroscope)，并因，并因此获此获1953年诺贝尔物理奖。年诺贝尔物理奖。（8）1932年年，德德国国人人M.Knoll和和E.A.F.Ruska发发明明电电镜镜，1940年，美、德制造出分辨力为年，美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。的商品电镜。TEM（9）1981年，瑞士人年，瑞士人G.Binnig和和H.RoherI在在IBM苏黎世实验苏黎世实验中心（中心（ZurichResearchCent

22、er）发明了扫描隧道显微镜而）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者与电镜发明者Ruska同获同获1986年度的诺贝尔物理学奖。年度的诺贝尔物理学奖。Csatoms(red)ontheGaAssurface(blue).二、细胞学说的建立及其意义（二、细胞学说的建立及其意义（Thecelltheory）自列文虎克后，显微镜制作技术没有多大进展，加上自列文虎克后，显微镜制作技术没有多大进展，加上宗教信念宗教信念“先成论先成论”的影响，因而整个的影响，因而整个18世纪对细胞的世纪对细胞的认识还是很粗浅的。直到认识还是很粗浅的。直到19世纪世纪30年代，显微镜制作技年代，显微镜制作技术有了明显的改进，分

23、辨力提高到术有了明显的改进，分辨力提高到1m以内，同时切片机以内，同时切片机制作成功（制作成功（1870年），使细胞的观察手段大大提高，相年），使细胞的观察手段大大提高，相继有许多学者发现了细胞内的一些重要结构，特别是一继有许多学者发现了细胞内的一些重要结构，特别是一些内含物，主要的工作有些内含物，主要的工作有：1838年，德国植物学家施莱登（年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的）关于植物细胞的工作，发表了工作，发表了植物发生论植物发生论一文（一文（BeitragezurPhytogenesis）。）。1839年，德国动物学家施旺（年，德国动物学家施旺（T.Shwan

24、n）关于动物细胞的工作，）关于动物细胞的工作，发表了发表了关于动植物的结构和生长一致性的显微研究关于动植物的结构和生长一致性的显微研究一文。一文。中心思想是：中心思想是：细胞是一切生物体的基本构成单位和功能单位。细胞是一切生物体的基本构成单位和功能单位。这一学说的创立，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作这一学说的创立，对当时生物学的发展起了巨大的促进和指导作用，明确了整个自然界在结构上的统一性，推进了人类对整个自然用，明确了整个自然界在结构上的统一性，推进了人类对整个自然界的认识，有力促进了自然科学和哲学的进步。恩格斯给予高度评界的认识，有力促进了自然科学和哲学的进步。恩格斯给予高度评价

25、，把它与进化论和能量守恒定律并列为十九世纪自然科学的三大价，把它与进化论和能量守恒定律并列为十九世纪自然科学的三大发现。还有人将其与达尔文的进化论（发现。还有人将其与达尔文的进化论（1859）和孟德尔的遗传学）和孟德尔的遗传学（1865）称作现代生物学的三大基石。实际上，可以说细胞学说又）称作现代生物学的三大基石。实际上，可以说细胞学说又是后两者的基石。是后两者的基石。1855年年1858年德国病理学家魏尔肖年德国病理学家魏尔肖(Virchow)在研究结缔组织在研究结缔组织的基础上，进一步论证了细胞是生命的功能单位，同时也是疾病的基础上，进一步论证了细胞是生命的功能单位，同时也是疾病的原发单位

26、，明确提出了的原发单位，明确提出了“一切细胞来自细胞一切细胞来自细胞”的名言的名言(Omniscellulaecellula)。充实和完善了细胞学说，因此，有人建议细胞。充实和完善了细胞学说，因此，有人建议细胞学说应当算是在学说应当算是在1858年后才最后完成。所以现代完整的细胞学说年后才最后完成。所以现代完整的细胞学说的内容应该包括：的内容应该包括：1、细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是、细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是一个个体）；一个个体）；2、细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞、细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞具

27、有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程）；命过程）；3、细胞只能通过细胞分裂而来。、细胞只能通过细胞分裂而来。其中第其中第3点是点是Virchow的贡献。的贡献。三、细胞学的诞生三、细胞学的诞生（细胞学的经典时期和实验细胞学时（细胞学的经典时期和实验细胞学时期）期）细胞学说创立以后，很自然地掀起了对各种细胞进细胞学说创立以后，很自然地掀起了对各种细胞进行广泛观察和描述的高潮，大大推动了对细胞的研究。行广泛观察和描述的高潮，大大推动了对细胞的研究。19世纪末（最后世纪末（最后25年）是细胞研究的繁盛时期，相继年）是细胞

28、研究的繁盛时期，相继发现了许多重要的细胞结构和细胞活动现象。被认为发现了许多重要的细胞结构和细胞活动现象。被认为是细胞学经典时期。主要工作有：是细胞学经典时期。主要工作有：1原生质理论的提出原生质理论的提出1835年，杜雅丁提出的年，杜雅丁提出的“肉样质肉样质”（Sarcode）就是后来的原生）就是后来的原生质。质。1839年，浦肯野（年，浦肯野（Purkinje）在植物细胞中也发现）在植物细胞中也发现“Sarcode”，并命名为原生质（，并命名为原生质（Portoplasm）。）。随后，随后，Mohl（莫尔）和（莫尔）和Nageli（纳哲里）给予统一。认为动物细（纳哲里）给予统一。认为动物细

29、胞的胞的“肉样质肉样质”与植物细胞的原生质具有同样意义，提出了原生质与植物细胞的原生质具有同样意义，提出了原生质理论，认为有机体的组织单位是一小团原生质。后来，学者们又更理论，认为有机体的组织单位是一小团原生质。后来，学者们又更明确地把围在核周围的原生质称为细胞质（明确地把围在核周围的原生质称为细胞质（cytoplasm），把核内），把核内的原生质称为核质（的原生质称为核质（karyoplasm）。）。由于对细胞的全面认识，细胞的含义就和最初的发现定名不同了，由于对细胞的全面认识，细胞的含义就和最初的发现定名不同了，1880年，年，Hanstein提出了原生质体（提出了原生质体（Protopl

30、ast）一词来代替）一词来代替Cell，但由于，但由于Cell一词沿用已久，故仍用旧名，而后来一词沿用已久，故仍用旧名，而后来Protoplast专指去专指去壁的细胞。壁的细胞。2关于细胞分裂的研究关于细胞分裂的研究在这期间相继发现了细胞分裂的各种方式。在这期间相继发现了细胞分裂的各种方式。18381839年，冯莫尔曾观察过细胞的间接分裂；年，冯莫尔曾观察过细胞的间接分裂；1841年年Remak发现鸡胚血细胞直接分裂。后由发现鸡胚血细胞直接分裂。后由Flemming改称改称无丝分裂。无丝分裂。1878年，年，Schleicher称间接分裂为核分裂（称间接分裂为核分裂（Karyokinesis）

31、。）。1880年弗来明（年弗来明（W.Flemming）提出了有丝分裂的概念）提出了有丝分裂的概念（mitosis）。）。1883年年VanBeneden在动物，在动物，1886年年Straburger在植物发现减在植物发现减数分裂（数分裂（meiosis）。）。1905年年.J.R.Famer和和J.E.Moore明确了核在两代个体间的连续明确了核在两代个体间的连续性。性。3重要细胞器的发现重要细胞器的发现19世纪中叶以前，对细胞的研究主要是通过活细胞进行。由于世纪中叶以前，对细胞的研究主要是通过活细胞进行。由于活细胞各个部分结构的折光率差别不大，故在显微镜下观察细胞活细胞各个部分结构的折光

32、率差别不大，故在显微镜下观察细胞的细微结构受到限制。后来，随着显微镜技术的提高，发明了固的细微结构受到限制。后来，随着显微镜技术的提高，发明了固定法，开始利用石蜡切片技术。经固定的材料，进行一系列处理，定法，开始利用石蜡切片技术。经固定的材料，进行一系列处理，染色后在显微镜下观察，相继发现了细胞内的一系列结构。染色后在显微镜下观察，相继发现了细胞内的一系列结构。1866年，年，Haekel发现质体（发现质体（Plastid）；）；1883年，年，V.Beneden、1888年年R.Brown和和Boveri相继发现中心体相继发现中心体（Centrosome）；）；1894年年Altmann、1

33、898年年C.Benda发现线粒发现线粒(mitochondrium)；同年，高尔基发现同年，高尔基发现Golgibody。4遗传学方面的成就遗传学方面的成就在这期间，实验细胞学和细胞遗传学迅速发展。在这期间，实验细胞学和细胞遗传学迅速发展。1866年，年，Mendel的工作的工作遗传因子；遗传因子；1871年年F.Miescher提取提取“核素核素”(Nuclein)；1889年年R.Altmann改名为核酸改名为核酸(nucleicacid)；1902年年W.A.Cannon提出遗传染色体学说，基因就在染色体上。提出遗传染色体学说，基因就在染色体上。19世纪下半叶是细胞学史上的黄金时代，对

34、细胞的研究已全面展世纪下半叶是细胞学史上的黄金时代，对细胞的研究已全面展开。开。1892首先由德国胚胎学家首先由德国胚胎学家Hertiwig发表专著发表专著“Thecell&theTissue”，被认为是细胞学作为一门独立学科的开始。随后，德国，被认为是细胞学作为一门独立学科的开始。随后，德国另一胚胎学家魏尔逊另一胚胎学家魏尔逊(Wilson1896)发表发表“TheCellinDevelopment&Heredity”，细胞细胞在发育和遗传中在发育和遗传中被认为是第一部系统的被认为是第一部系统的细胞学。细胞学。1925年该书第三版问世，书中年该书第三版问世，书中Wilson绘制了一幅细胞模绘

35、制了一幅细胞模式图，反映了光镜时代对细胞结构的认识水平，作为细胞学史上第式图，反映了光镜时代对细胞结构的认识水平，作为细胞学史上第二个具有代表意义的模型，一直沿用到本世纪二个具有代表意义的模型，一直沿用到本世纪50年代。年代。四、细胞生物学的兴起四、细胞生物学的兴起由于光镜限制，由于光镜限制，20世纪上半叶世纪上半叶40余年，对细胞的认识没有什余年，对细胞的认识没有什么突破性进展。直到么突破性进展。直到1932年德国科学家年德国科学家Ruska，在西门子电子，在西门子电子公司设计制造了世界上第一架电子显微镜，才把细胞学引向新公司设计制造了世界上第一架电子显微镜，才把细胞学引向新的发展时期。对细

36、胞的认识更加精细，主要工作有：的发展时期。对细胞的认识更加精细，主要工作有：1944年年Avery等在微生物转化实验中肯定了等在微生物转化实验中肯定了DNA是遗传物质。是遗传物质。1953年美国分子遗传学家沃森年美国分子遗传学家沃森(J.D.Watson)和英国分子生物学和英国分子生物学家、物理学家克利克家、物理学家克利克(F.H.C.Crick)这两位生物分子舞台上的名这两位生物分子舞台上的名角，提出了角，提出了DNA分子结构的双螺旋模型，标志着分子生物学的分子结构的双螺旋模型，标志着分子生物学的诞生。诞生。微生物转化试验微生物转化试验美国的生物学家沃森（右）和英国的物理学家克里克（左）美国

37、的生物学家沃森（右）和英国的物理学家克里克（左）1962年诺贝尔生理学与医学奖年诺贝尔生理学与医学奖沃森和克里克的成功凭借的是一种稀缺的想像力，而不是艰苦的实验数据收集，这决不是投机取巧。对此，别人只能望尘莫及。1956年，年，Kornberg从从E.Coli中获得中获得DNA聚合酶，并体聚合酶，并体外合成外合成DNA成功；成功；1958年，年，Crick提出了遗传的提出了遗传的“中心法则中心法则”；1961年，年，J.Brachet集集40、50年之大成绘制了细胞的超微年之大成绘制了细胞的超微结构，反映了电镜时代对细胞的认识水平，成为细胞学史上结构，反映了电镜时代对细胞的认识水平，成为细胞学

38、史上第第3个有代表意义的细胞模式图。个有代表意义的细胞模式图。上述研究水平，显然是细胞学所不及的，于是细胞学上述研究水平，显然是细胞学所不及的，于是细胞学便发展到一个新的阶段便发展到一个新的阶段细胞生物学。细胞生物学。1965年，年，D.Robetis将他原著的将他原著的普通细胞学普通细胞学更名更名为为细胞生物学细胞生物学（第四版），率先提出这一概念，（第四版），率先提出这一概念，他在新版（他在新版（80年代第七版）序言中写到：这门学科发年代第七版）序言中写到：这门学科发展异常迅速，自本书展异常迅速，自本书1946年出版以来，产生了许多革年出版以来，产生了许多革命性的发现，如细胞成分的超微结构

39、和分子结构，以命性的发现，如细胞成分的超微结构和分子结构，以及遗传和基因表达这些巨大进步，不得不使我将原来及遗传和基因表达这些巨大进步，不得不使我将原来的的普通细胞学普通细胞学改名为改名为细胞生物学细胞生物学。五、分子细胞生物学五、分子细胞生物学近二、三十年来，随着研究细胞的各种手段和技术的不断改进和近二、三十年来，随着研究细胞的各种手段和技术的不断改进和发展，细胞生物学的各个领域，都取得了许多重大成就，特别是进发展，细胞生物学的各个领域，都取得了许多重大成就，特别是进入入80年代，高压电子显微镜、扫描隧道电子显微镜诞生，使细胞生年代，高压电子显微镜、扫描隧道电子显微镜诞生，使细胞生物学发展成

40、为当今从三个层次探讨生命活动规律的科学，具有现代物学发展成为当今从三个层次探讨生命活动规律的科学，具有现代细胞生物学细胞生物学(moderncellBiology)特征。特征。今后的主要发展方向今后的主要发展方向细胞分子生物学或称分子细胞生物学。细胞分子生物学或称分子细胞生物学。从细胞生物学的发展史看出，这门学科从细胞生物学的发展史看出，这门学科从叙述到实验，从分析到从叙述到实验，从分析到综合，从定性到定量，从局部到整体，从静止的形态描述发展到细综合，从定性到定量，从局部到整体，从静止的形态描述发展到细胞结构与功能动态胞结构与功能动态多方面研究，现在已把细胞看作是物质、能量、多方面研究，现在已

41、把细胞看作是物质、能量、信息过程的综合，而深入到分子水平来探寻生命活动的根据，已经信息过程的综合，而深入到分子水平来探寻生命活动的根据，已经达到人类可以有目的地影响和改造细胞的新阶段。达到人类可以有目的地影响和改造细胞的新阶段。1983年年，美美 国国 人人K.B.Mullis发发 明明 PCR仪仪，于于1993年年获获诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖。1988年年美美国国Cetus公公司司获获PCR技技术术专专利利，1990年年其其诊诊断断试试剂剂盒盒和和仪仪器器的的销销售额达售额达2600万美元。万美元。1990年年，美美国国国国会会正正式式批批准准的的“人人类类基基因因组组计计划划”（Human

42、GenomeProject）。）。我我国国于于1993年年加加入入该该计计划划，承承担担其其中中1%的的任任务务，即即人人类类3号号染色体短臂上约染色体短臂上约30Mb的测序任务。的测序任务。2000年年6月月28日人类基因组工作草图完成。日人类基因组工作草图完成。同年，美国国立卫生研究院给一名患有先天性重度联同年，美国国立卫生研究院给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的合免疫缺陷病的4岁女孩实施了首例基因治疗。这种疾岁女孩实施了首例基因治疗。这种疾病因腺苷脱氨酶（病因腺苷脱氨酶（ADA）基因变异引起。）基因变异引起。Leland H.Hartwell R.Timothy(Tim)Hunt Si

43、r Paul M.Nurse 2001年年，美美国国人人LelandHartwell、英英国国人人PaulNurse、TimothyHunt因因对对细细胞胞周周期期调调控控机机理理的的研研究究而而获获诺诺贝贝尔尔生理医学奖。生理医学奖。2002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英国霍维茨和英国人约翰人约翰苏尔斯顿，因在苏尔斯顿，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。的研究获诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。Sydney BrennerH.RobertHorvitzJohnE.S

44、ulston2003年，美国科学家彼得年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。研究而获诺贝尔化学奖。Peter AgreRoderick MacKinnon2004年，美国人年，美国人RichardAxel和和LindaB.Buck获诺贝尔生理获诺贝尔生理与医学奖，他们发现与医学奖，他们发现气味受体和嗅觉系统的组成气味受体和嗅觉系统的组成。RichardAxelLindaB.Buck2005年年BarryJ.Marshall和和J.RobinWarren获诺贝尔生理与

45、医获诺贝尔生理与医学奖，他们发现学奖，他们发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡方面的作用幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡方面的作用。主巴里主巴里马歇尔马歇尔BarryJ.Marshall罗宾罗宾沃伦沃伦J.RobinWarren无论做什么工作都应当对其满怀激情与热爱，如果你像我一样决定献身无论做什么工作都应当对其满怀激情与热爱，如果你像我一样决定献身科学，我敢保证你会发现你选中的是最令人激动和有前途的职业生涯科学，我敢保证你会发现你选中的是最令人激动和有前途的职业生涯 2006年美国人年美国人AndrewZ.Fire和和CraigC.Mello因因对对RNA干扰的研究而获诺贝尔生理与医学奖。干扰的研究

46、而获诺贝尔生理与医学奖。AndrewZ.FireCraigC.Mello2007年美国的马里奥年美国的马里奥卡佩奇、奥利弗卡佩奇、奥利弗史密斯和英史密斯和英国的马丁国的马丁伊文思因对基因打靶技术的研究而获诺伊文思因对基因打靶技术的研究而获诺贝尔生理学医学奖。贝尔生理学医学奖。MarioR.CapecchiSirMartinJ.EvansOliverSmithies2008年德国科学家哈拉尔德年德国科学家哈拉尔德楚尔楚尔豪森因发现人乳突淋瘤病毒引发豪森因发现人乳突淋瘤病毒引发子宫颈癌获此殊荣，两名法国科学家弗朗索瓦丝子宫颈癌获此殊荣，两名法国科学家弗朗索瓦丝巴尔西诺西和巴尔西诺西和吕克吕克蒙塔尼

47、因发现人类免疫缺陷病毒获诺贝尔奖。蒙塔尼因发现人类免疫缺陷病毒获诺贝尔奖。哈拉尔德哈拉尔德楚尔楚尔豪森豪森 吕克吕克蒙塔尼蒙塔尼 弗朗索瓦丝弗朗索瓦丝巴尔西诺西巴尔西诺西 2009年诺贝尔生理学或医学奖由年诺贝尔生理学或医学奖由3位美国科学家获得，位美国科学家获得，他们发现了端粒和端粒酶是如何保护染色体。他们发现了端粒和端粒酶是如何保护染色体。卡萝尔卡萝尔格雷德格雷德伊丽莎白伊丽莎白布莱克本布莱克本杰克杰克绍斯塔克绍斯塔克2010年诺贝尔生理医学奖奖励试管婴儿年诺贝尔生理医学奖奖励试管婴儿发明人罗伯特发明人罗伯特爱德华兹爱德华兹在人类试管授精（在人类试管授精（IVF）疗法上的卓越贡献，）疗法上

48、的卓越贡献，他的贡献使治疗不育症成为可能，包括全他的贡献使治疗不育症成为可能，包括全球超过球超过10%的夫妇在内的人类因此获益匪的夫妇在内的人类因此获益匪浅浅路易丝路易丝.布朗布朗 布朗和医生们布朗和医生们试管婴儿试管婴儿 试管婴儿之父观点试管婴儿之父观点:反对克隆人反对克隆人对于克隆人研究对于克隆人研究,这位这位“试管婴儿之父试管婴儿之父”持反对态度。持反对态度。2004年年4月月,爱德华兹在中国访问时曾表示：爱德华兹在中国访问时曾表示：“我坚决反我坚决反对现在进行克隆人研究对现在进行克隆人研究,因为这是不安全的。我们都知因为这是不安全的。我们都知道克隆羊多利的案例。接受克隆试验的道克隆羊多

49、利的案例。接受克隆试验的277个卵细胞只个卵细胞只有有29个发育成胚胎个发育成胚胎,其中只有多利一个正常出生其中只有多利一个正常出生,其它都其它都是不正常的畸形胎儿是不正常的畸形胎儿如果不能够用一次又一次的动如果不能够用一次又一次的动物试验来证明某种技术的安全性物试验来证明某种技术的安全性,那就决不应当把它施那就决不应当把它施加于人体。加于人体。”细胞生物学经历了四个主要发展阶段：细胞生物学经历了四个主要发展阶段：1)1665-1830s，细胞发现，显微生物学。，细胞发现，显微生物学。2)1830s-1900s，细胞学的经典时期。，细胞学的经典时期。3）1900s-1953s，实验细胞生物学时

50、期。，实验细胞生物学时期。4）1970s以来，分子细胞生物学时代。以来，分子细胞生物学时代。学习细胞生物学的注意点学习细胞生物学的注意点抽象思维与动态观点抽象思维与动态观点结构与功能统一的观点结构与功能统一的观点同一性同一性(unity)和多样性和多样性(diversity)的问题的问题细胞生物学的主要内容：细胞生物学的主要内容：基本概念与实验证据；细胞器的动态特征；基本概念与实验证据；细胞器的动态特征；化学能的产生与利用；细胞的活动及其调控等化学能的产生与利用；细胞的活动及其调控等实验科学与实验技术实验科学与实验技术细胞真知源于实验室细胞真知源于实验室Whatweknow/Howweknow