《细胞生物学》课程简介

第一章 绪 论 教学目标：

第一章 绪 论 第一节 细胞生物学研究的内容与现状 一、现代生命科学的重要基础学科 细胞 细胞具有全能性 第一章 绪 论 第一节 细胞生物学研究的内容与现状 一、现代生命科学的重要基础学科 真核细胞（植物细胞、动物细胞、真菌细胞） 古核细胞 原核细胞 支原体（最小，最基本的细胞） 非细胞生物（病毒、类病毒、噬菌体） 细胞 细胞具有全能性 细胞是生物体的结构和功能单位。一切生命的关键问题都要在细胞里面寻找(1925, Wilson)。

细胞生物学概念  生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系， 而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有 了细胞才有完整的生命活动。  生命体是多层次、非线性、多侧面的复杂结构体系， 而细胞是生命体的结构与生命活动的基本单位，有 了细胞才有完整的生命活动。  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 细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细 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 水平上结合起来。

显微水平：光学显微镜技术 亚显微水位：电子显微镜技术 分子水平：生物化学及分子生物学技术

二、细胞生物学主要研究的内容 细胞生物学研究与教学内容一般分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两大部分。 ㈠细胞核、染色体以及基因表达的研究 ㈡生物膜与细胞器的研究 ㈢细胞骨架体系的研究 ㈣细胞增殖及其调控 ㈤细胞分化及其调控 ㈥细胞的衰老与调亡 ㈦细胞的起源与进化 ㈧细胞工程

三、细胞生物学研究的趋势和重点领域 分子机制 ⒈细胞内的基因组是如何在时间上和空间上有序 表达的。 ⒈细胞内的基因组是如何在时间上和空间上有序 表达的。 ⒉基因的表达产物（蛋白质、脂质、核酸、多糖 及其复合物）是如何相互作用的。 ⒊细胞生命活动的复杂过程是如何调控的。 分子机制 细胞生物学发展的轨迹：形态→结构→功能→调控 发展趋势：细胞生物学与分子生物学(包括分子遗传学与生物化学) 相互渗透与交融是总的发展趋势。

细胞生物学研究的重大课题 细胞内的基因组如何有序表达 基因表达的产物如何逐级装配进而行使功能 基因表达的产物如何调节细胞的重要生命活动

重点领域 ⒈染色体DNA与蛋白质相互作用 ⒉细胞增殖、分化、调亡、衰老及其调控 ⒊细胞信号转导 ⒋细胞结构体系的装配 遗传信息结构体系（包括染色体、核仁、核糖体）；膜的结构体系（包括细胞膜、核膜与各种细胞器膜）；细胞骨架结构体系。

美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收录及引用论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是： 细胞信号转导（signal transduction）； 细胞凋亡（cell apoptosis）； 基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。

美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什麽是当今科研领域的热门话题？》（“What is popular in research today？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是： 三种疾病 癌症（cancer） 心血管病（cardiovascular diseases） 爱滋病和肝炎等传染病（infectious diseases：AIDS，hepatitis） 五大研究方向 细胞周期调控（cell cycle control）； 细胞凋亡（ cell apoptosis）； 细胞衰老（cellular senescence）； 信号转导（signal transduction）； DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）。

第二节 细胞学与细胞生物学发展简史 一、细胞的发现 二、细胞学说的建立 第二节 细胞学与细胞生物学发展简史 一、细胞的发现 （Robert Hooke,1665; Leeuwen Hoek 1674,细胞核） 二、细胞学说的建立 施莱登（1838），施旺（1839）：细胞是一切动植物体的基本单位。（组成；相对独立；繁殖） 细胞学说；进化论（达尔文，1859）；遗传学（孟德尔，1866）为现代生物学的三大基石。 恩格斯把细胞学说、能量转化与守恒定律和达尔文进化论并列为19 世纪自然科学的“三大发现”。

当时“细胞学说”的基本内容 ⑴细胞是有机体，一切动物和植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。 ⑵每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命有所助益。 ⑶新的细胞可以通过存在的细胞繁殖产生。 细胞学说的科学意义：细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进化论一起，不但奠定了生命科学的基础，同时也孕育细胞学的产生。

三、细胞学的经典时期 ⒈ 原生质理论的提出 原生质(protoplasm)(普金耶1840，冯－莫尔1846)，原生质理论（舒尔策1861），原生质体(protoplast)(Hanstein 1880) ⒉细胞分裂的研究 直接分裂；有丝分裂；减数分裂 （1841－1886） ⒊重要细胞器的发现 中心体（1883）；线粒体，高尔基体（1894）

1880年Flemming首次对细胞的有丝分裂进行了精确的描述。首次观察到了染色体和染色质。并提出了有丝分裂（mitosis）、染色质（chromatin）等一系列科学术语。后来又发现了灯刷染色体，遗憾的是Flemming对染色体和灯刷染色体都没有命名。虽然如此，可以说从Flemming开始人们对细胞才有了实质性的研究进展。细胞学从此在科学史上有了一席之地。

四、实验细胞学与细胞学 O.Hertwig(1892)实验细胞学 ⒈细胞遗传学的发展 遗传的染色体学说: (Borveri, Sutton)，动物受精（1876），卵和精子染色体（1883），双受精（1888），遗传法则（孟德尔34年前，1900），性别与染色体有关（1905） 基因学说: (Morgan) ⒉细胞生理学的研究 组织培养技术（1909），细胞器分离（1943） ⒊细胞化学 福尔根染色（1924），紫外分光法(1930-1940) 1822年出生于当时奥地利海森道夫地区的一个贫苦农民家庭，他的父亲擅长于园艺技术，在父亲的直接熏陶和影响之下，孟德尔自幼就爱好园艺。1843年，他中学毕业后考入奥尔谬茨大学哲学院继续学习，但因家境贫寒，被迫中途辍学。1843年10月，因生活所迫，他步入奥地利布隆城的一所修道院当修道士。从1851年到1853年，孟德尔在维也纳大学学习了4个学期，系统学习了植物学、动物学、物理学和化学等课程。与此同时，他还受到了从事科学研究的良好训练，这些都为他后来从事植物杂交的科学研究奠定了坚实的理论基础。1854年孟德尔回到家乡，继续在修道院任职，并利用业余时间开始了长达12年的植物杂交试验。 　　在孟德尔从事的大量植物杂交试验中，以豌豆杂交试验的成绩最为出色。经过整整8年（1856-1864）的不懈努力，终于在1865年发表了《植物杂交试验》的论文，提出了遗传单位是遗传因子（现代遗传学称为基因）的论点，并揭示出遗传学的两个基本规律——分离规律和自由组合规律。这两个重要规律的发现和提出，为遗传学的诞生和发展奠定了坚实的基础，这也正是孟德尔名垂后世的重大科研成果。 　　孟德尔的这篇不朽论文虽然问世了，但令人遗憾的是，由于他那不同于前人的创造性见解，对于他所处的时代显得太超前了，竟然使得他的科学论文在长达35年的时间里，没有引起生物界同行们的注意。直到1900年，他的发现被欧洲三位不同国籍的植物学家在各自的豌豆杂交试验中分别予以证实后，才受到重视和    孟德尔像 公认，遗传学的研究从此也就很快地发展起来。 1884年病逝。

五、细胞生物学学科的形成与发展 20世纪50年代以来，电镜下超微结构的认识；生物化学的渗透，导致对功能的进一步了解。 结构－功能 20世纪80年代以来，分子生物学的渗透，细胞分子生物学的方向发展。细胞内生命活动的规律和机制 1953年DNA双螺旋结构的提出，1958年（Crick）生物学中心法则的建立明确了细胞最本质问题是自我复制（self-replication），这些科学的发现把当时从细胞形态结构研究而引申出的“细胞学”推向了一个更高的阶段，“细胞生物学”应运而生。几十年来、特别是近些年来，细胞生物学这门相对年轻的学科得到了极大的发展。 1953年Watson(沃森)和Crick（克里克）提出DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学的诞生。 1965年，D.P.Derobetis将其《普通细胞学》改为《细胞生物学》，标志着细胞生物学的诞生。 例如1998年诺贝尔奖NO气体信号分子、1999年诺贝尔奖蛋白质信号学说、2000年诺贝尔奖多巴胺神经系统信号物质、2001年诺贝尔奖细胞周期蛋白、2002年诺贝尔奖细胞衰老和凋亡机制、2003年细胞膜水通道、离子通道结构和机理等连续多年的诺贝尔奖内容几乎都在细胞生物学范围内。

六、细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书 国际细胞生物学联盟 亚太地区细胞生物学 海峡两岸细胞生物学 中国细胞生物学会