1、細胞生物學曾凡龍2013-8-18細胞生物學包含的內容一、緒論二、細胞基本知識 三、細胞生物學研究方法四、質膜及其表面結構五、細胞連接六、跨膜運輸七、細胞內膜系統八、線粒體與葉綠體九、細胞核與染色體十、細胞骨架十一、細胞通訊十二、細胞增殖及其調控十三、細胞分化、調亡十四、腫瘤細胞第一章 緒論第一節 一小段歷史 一、細胞的發現 二、細胞學說 三、細胞超微結構研究 四、分子細胞生物學 第二節 細胞生物學學習方法 第三節 對未來的展望 附錄 細胞生物學參考書 第一節 一小段歷史 一、細胞的發現 二、細胞學說 三、細胞超微結構研究 四、分子細胞生物學 細胞生物學研究細胞的結構、功能和生活史。由 細胞學

2、（Cytology）發展而來。 是揭開生命奧秘的關鍵學科。 是當代生物科學中發展最快的一門學科。 是生物、農學、醫學等專業的一門必修課程。細胞生物學的研究內容分三個層次： 1）顯微水平，光學顯微鏡下可見的結構。 2）超微水平，電子顯微鏡下可見的結構。 3）分子水平，細胞結構的分子組成，及其 在生命活動中的作用。細胞生物學經歷了四個主要發展階段： 1）1665-1830s，細胞發現，顯微生物學。 2）1830s-1930s，細胞學說，Cytology誕生。 3）1930s-1970s，電鏡技術應用， Cytology發展為細胞生物學。 4）1970s以來，分子細胞生物學時代。二、細胞學說Cell

3、 Theory是19世紀的重大發現之一，其 基本內容有三條： 有機體是由細胞構成的；細胞是構成有機體的基本單位；新細胞來源于已存在細胞的分裂。Matthias Jacob SchleidenTheodar Schwann三、細胞超微結構研究 1932年德國人E. Ruska和M. Knoll發明透射電 鏡，人類視野進入超微領域 。 1939年Siemens公司生產商品電鏡。 1940-50s用電鏡觀察了各類細胞超微結構。并結 合超速離心、電泳、無細胞體系等分析技術研究 這些結構的功能。Cytology發展為Cell Biology。四、分子細胞生物學時代 1869年瑞士人F. Miescher

4、 從膿細胞中分離出核酸，但未引起重視。 1944年O. Avery等通過細菌轉化試驗，1952年M. Chase等通過噬菌體標記感染實驗肯定了核酸與遺傳的關系。微生物轉化試驗1952年RE. Franklin拍攝到清晰的DNA晶體的X-衍射照片。1953年她認為DNA是一種對稱結構，可能是螺旋。 1953年，JD. Watson 和FHC. Crick提出DNA雙螺旋模型。與Wilkins分享1962 年諾貝爾生理學與醫學獎 。 1958 年Crick 提出分子遺傳的“中心法則”。1961-1964年Nirenberg 等破譯遺傳密碼。1972年DA. Jackson，RH. Symons和P

5、. Berg創建DNA體外重組。1973年SN. Cohen和HW. Boyer將外源基因拼接在質粒中，并在大腸桿菌中表達。 一系列技術和理論的提出，使細胞生物學與分子生物學的結合越來越緊密。1983年，KB. Mullis發明PCR儀，于1993 年 獲諾貝爾化學獎。 1990年，美國國會正式批準的“人類基因組計劃” （Human Genome Project）。 - 我國于1993年加入該計劃，承擔其中1%的任務，即人類 3號染色體短臂上約30Mb的測序任務。 - 2000年6月28日人類基因組工作草圖完成。 同年，美國國立衛生研究院給一名患有先天性重度 聯合免疫缺陷病的4歲女孩實施了首例

6、基因治療。這種疾病因腺苷脫氨酶（ADA）基因變異引起。1996年7月5日，世界上 第一只克隆羊 “多利 ”在 英國蘇格蘭盧斯林研究 所的試驗基地誕生。 命運多桀 早衰 安樂死 克隆動物也能生育 克隆技術本身并不完善 多莉的遺體將制成標本 存放在蘇格蘭國家博物館 2001年，美國人Leland Hartwell、英國人Paul Nurse、 Timothy Hunt因對細胞周期調控機理的研究而獲諾貝爾生理醫學獎。 Leland H. Hartwell R. Timothy (Tim) Hunt Sir Paul M. Nurse 2007年度諾貝爾生理學或醫學獎授予美國科學家馬里奧-卡佩奇和奧利

7、弗-史密西斯、 英國科學家馬丁-埃文斯，以表彰他們在干細胞研究方面所作的貢獻。這三位科學家 是因為“在涉及胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組方面的一系列突破性發現”而獲得這一 殊榮的。這些發現導致了一種通常被人們稱為“基因打靶”的強大技術。這一國際小組 通過使用胚胎干細胞在老鼠身上實現了基因變化。馬里奧-卡佩奇 馬丁-埃文斯 奧利弗-史密斯第二節 細胞生物學學習方法一、認識細胞生物學課程的重要性 正如原子是物理性質的最小單位，分子是化學性質的最小單位，細胞是生命的基本單位。 50年代以來諾貝爾生理與醫學獎大都授予了從事細胞生物學研究的科學家 如果你將來打算從事生物學相關的工作，學好細胞生物學能加深

8、你對生命的理解。二、了解生物科學與哲學和其它自然科學的關系 人類對于生命的認識論主要有： - 活力論（vitalism） - 機械論、還原論（reductionism），機械唯物論 - 整體論（holism），即辯證唯物論 現代生物學是一門實驗科學，與其它自然科學具有密切的關系。DNA雙螺旋模型的提出就是理科知識綜合應用的典范。三、掌握學科的基本邏輯 掌握學科的思維邏輯對于學習和預見一個有價值的發現很有幫助。 1結構與功能2基因與表型3信號與效應4趨同與分異5同源與同工四、將學過的知識關聯起來 學而不思則罔，思而不學則殆。 將學過的知識關聯起來，多問幾個為什么？盡可能形成對細胞和生命的完整印象

9、，不要只見樹木不見森林。 善于靈活應用學過的知識解釋生命現象。五、了解學科的過去、現在和未來 了解學科的發展，把握時代的脈搏，才能作出有價值的工作，當前的熱點主要有“膜生物學”、“信號轉導”、“細胞周期調控”、“細胞凋亡”、“細胞分化”、“腫瘤生物學”、“干細胞”等。 讀一點科技史，了解科學家的成功之路。 讀一些新的文獻。以下提供一些文獻檢索入口。免費的數據庫，提供 918種期刊的全文。包括著名的JCB、 PNAS、JBC等 細胞生物學專業 優秀期刊，提供 1955年以來的全 文。 生物化學方面的 優秀期刊，提供 1905年以來的全 文。 美國科學院學報， 提供1915年以來的 全文，一些經典

10、細 胞生物學論文發表 于該刊。 Pubmed，大名鼎鼎的 免費數據庫，屬于美國 國立醫學圖書館,可查閱生物醫學領域的文摘。 第三節 對未來的展望 人類經歷了漫長的采獵文明后，約在一萬年前進入農業經濟時代，18世紀60年代，英國率先進入工業經濟，20世紀50年代美國最早走完工業經濟的歷程，進入信息時代。據專家估計這一經濟形態的“壽命”為7580年，到本世紀20年代將漸漸失去活力，屆時人類迎接下一個經濟時代，即生物經濟時代的到來。它有以下特點：一、推動產業革命，創造新的經濟生長點 生物產業的比重將逐步提高。 目前藥品中有15%基于生物技術，這一數字據估計到2010年會增加到40 %。 生物芯片已廣

11、泛應用于科研、醫療、農業、食 品、環境保護、司法鑒定等領域。 轉基因動植物的市場前景廣闊，2004 年全球轉基因作物的種植面積已經達到8100萬公頃。Gene Chip二、推動醫學革命，延長人類壽命 20世紀抗生素和疫苗的應用、醫療技術的提高使人類平均壽命從20世紀初的40幾歲在世紀末達到70多歲。但是心血管病、癌癥和各類遺傳病或遺傳相關的疾病仍然是威脅人類健康的主兇。 21世紀生物技術將推動新一輪醫學革命，從疾病預防、疾病診斷、藥物研制、基因治療、組織工程、器官移植、抗衰老等方面，延長人類壽命。三、推動綠色革命，解決食品危機。 20世紀60年代以來，雜交高產作物的廣泛應用，引起第一次綠色革命

12、。 二十一世紀轉基因動植物、組織培養、胚胎移 植、動物克隆等一系列新技術將再一次改變農業 的面貌，創造新品種、生產人類所急需的糧食、 藥物和工業用品，推動第二次綠色革命。四、創造新品種，改善生態環境 植物抗旱、抗寒、抗鹽基因的發現與應用，將有 可能徹底改變10億畝干旱地區的生態環境，使5 億畝不毛之地、鹽堿地變為良田。 用于廢氣、廢水、廢渣處理的基因工程極端微生 物的應用，可降解生物塑料產品的產業化推廣， 將會解決工業排放、白色垃圾等環保難題，有效 改善生態環境。五、發展綠色能源，解決能源危機 煤、石油等化石能源的枯竭指日可待，替代能源的開發涉及國家安全。 全球生物質能的儲量為18000億噸，

13、相當于640億噸石油。開發生物乙醇、生物柴油、生物發電、生物氫等，已經成為許多國家的能源戰略。 植物光合作用機理研究取得重大突破，人工光解水產生的氫氣將成為繼化石燃料之后主要的能源。六、生物安全關系到國家安全 生物技術是一柄雙刃劍。 轉基因動植物可能對野生資源造成破壞。 生物工程武器將改變戰爭的方式與后果。 生物恐怖的防范必須重視。 外來入侵物種的危害日趨嚴重。七、是沖擊傳統倫理觀念 安樂死 器官移植 人工授精 腦死亡采用呼吸器和人工喂飼 轉基因動植物 動物克隆 胚胎干細胞、組織工程附錄：細胞生物學參考書： 1. 醫學細胞分子生物學 宋今丹 人民衛生出版社 2008年03月2.細胞生物學 凌詒萍 人民衛生出版社 2001年09月3.細胞生物學 王德耀 上海科學技術出版社 1998年出版4.細胞生物學 翟中和等編 高等教育出版社 2000年8月出版5.細胞生物學(第二版) 汪堃仁 北京師范大學出版社1998年11月出版6.細胞生物學研究方法與技術(第二版) 劉鼎新 北醫、協和醫大聯合出版社1997年05月出版7.細胞生物學實驗(第二版) 楊漢民 高等教育出版社1997年07月出版8.