细胞生物学 一、学科本身的重要性 细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命活动规律的科学。由细胞学（Cytology）发展而来。

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1 细胞生物学 一、学科本身的重要性 细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生命活动规律的科学。由细胞学（Cytology）发展而来。
• 细胞生物学是揭开生命奥秘的关键学科。细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。 • 细胞生物学是当代生物科学中发展最快的一门学科。世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”。当今的细胞生物学恰如其分地体现了这一名言的正确性。要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。 • 细胞生物学是生物、农学、医学等专业的一门必修课程。 因此，细胞生物学毫无疑问地成为现代生物学教育的中心内容。

2 二、学科发展特点 细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。从这一意义上讲，细胞生物学是一门还在发展中的新兴学科，从细胞水平进入亚细胞水平，现在又向分子水平全面挺进，进展十分迅速。

3 一、 课程简介 (一）教学学时 本学期总20周, 授课时间18周，计54学时 4

4 （二）课程内容 第一章 绪论 2学时 第二章 细胞的统一性与多样性 4学时 第三章 细胞生物学研究方法 4学时 第四章 细胞质膜 2学时
第五章 第六章 第七章 绪论 学时 细胞的统一性与多样性 学时 细胞生物学研究方法 学时 细胞质膜 学时 物质的跨膜运输 学时 线粒体和叶绿体 学时 细胞质基质与内膜系统 学时 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章 第十四章 第十五章 第十六章 第十七章 蛋白质分选与膜泡运输 学时 细胞信号转导 学时 细胞骨架 学时 细胞核与染色质 学时 核糖体 学时 细胞周期与细胞分裂 学时 细胞增殖调控与癌细胞 学时 细胞分化与胚胎发育 学时 细胞衰老与细胞死亡 学时 细胞的社会联系 学时 5

5 （三）教材与参考书 7

6 （四）教学方法和理念 以学生为主体, 以教师为主导, 提高教师自身素质,培养学生创新能力。 8

7 要求： 1.富有探索精神,永不退缩; 2.不迟到,不早退,特殊情况要请假; 3.认真听课,不理解可随时发问；
4.独立完成作业及考卷, 诚信做人； 5. 文明听课，上课期间关闭手机; 6.讲公德、爱卫生、保健康。 9

8 （五）学习细胞生物学的意义 认识生命, 认识自我; 珍惜生命，爱护生命; 认识社会, 服务社会。
有人认为人的生存意义在于两个方面，即时间和空间。生命是一种特殊形式的物质运动，它是物质、能量和信息诸变量在特定时空的“表演”，其运转有赖于生命系统有组织的守时和对空间环境的合拍。

9 二. 细胞生物学与其他学科的关系 细胞质膜—是分子生物学的重要内容; 细胞核和染色体—是遗传学的重要内容；
核糖体、线粒体—是生物化学的重要内容； 细胞周期-是遗传学和分子遗传学的重要内容; 叶绿体---植物生理学的重要组成部分; 细胞分化---是发育生物学的重要内容; 细胞免疫---是免疫学的重要组成部分; 12

10 第一章 绪论 第一节 细胞生物学研究的内容与现状 第二节 细胞学与细胞生物学发展简史 细胞生物学是现代生命科学的重要的基础前沿学科
第一章 绪论 第一节 细胞生物学研究的内容与现状 细胞生物学是现代生命科学的重要的基础前沿学科 细胞生物学的主要研究内容 第二节 细胞学与细胞生物学发展简史  细胞的发现及细胞学说的建立其意义  细胞学的经典时期  实验细胞学与细胞学的分支及其发展  细胞生物学学科的形成与发展

11 细胞生物学  细胞生物学是研究和揭示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。  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。

12 细胞重大生命活动及其关系示意图(图1-1)

13 重点领域 染色体DNA与蛋白质相互作用关系 —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 细胞信号转导的研究
细胞结构体系的组装

14 心血管病（cardiovascular diseases） 爱滋病和肝炎等传染病 五大研究方向：
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）

15 “细胞学说”的基本内容  细胞是有机体，一切动植物都是由细胞 发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；
 细胞是有机体，一切动植物都是由细胞 发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；  每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的” 生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；  新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生。

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20 学习细胞生物学的注意点 抽象思维与动态观点 结构与功能统一的观点 同一性(unity)和多样性(diversity)的问题

21 一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科
细胞生物学是当前生物科学中一个重要而活跃的领域，是一门发展前景极其诱人的新兴学科。它是在最初的细胞学水平上，又进一步发展的学科，它的前身是细胞学。即细胞学→细胞生物学。 （一）细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学。 （二）细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。

22 （三）当前细胞生物学研究中的三大基本问题
1 细胞内的基因组是如何在时间与空间上有序表达的？ 2 基因表达的产物—结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物是如何逐级装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？ 3 基因表达的产物—大量活性因子与信号分子，是如何调节细胞最重要的生命活动过程的？

23 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、细胞凋亡和基因组与后基因组学研究。 全球研究最热门的三种疾病：癌症、心血管病、爱滋病和肝炎等传染病。 五大研究方向：细胞周期调控、细胞凋亡、细胞衰老、信号转导和DNA的损伤与修复。

24 显而易见，细胞生物学的突出特点在于：研究内容之深刻（涉及生命机理的一切水平都要探讨）和研究范围之广泛（一切生命现象都要涉及到）。由此，它与生物学许多分支学科有着密切关系。联系着生命科学的各个分支学科，形成了交叉重叠的关系。 （1）细胞生物学与分子生物学； （2）细胞生物学与遗传学——细胞遗传学（Cytogenetic） 此外，还有细胞生理学（分析细胞生理活动的本质和机制）；细胞化学（研究细胞内的化学布局）；细胞病理学；细胞分类学等细胞学与各门学科的汇合学科。 故不难理解，有人形容细胞生物学是一代水平的学科，它汇集了生命科学中各个分支学科的精髓从细胞这个单位里揭示出多种生命现象的奥秘，发展成为生命科学的“中心学科”。

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26 鉴于学科的初起和研究手段的原始，故多是以描述和实验形态为主。随着科学的发展，特别是50、60年代以后，由于分子生物学的兴起，又加上电镜、放射性同位素、分级离心技术的应用及其它研究手段和技术的提高，使细胞学的内容焕然一新，大大超出了原有细胞学范围。 在形态方面：除了描述在光镜下所看到的结构外，还要用新工具和方法来观察和分析细胞内各部分的显微结构和分子结构，以及这些结构间的变化关系。 在功能方面：不单是描述细胞内各个部分的化学组成和新陈代谢动态，而且还要用分析、比较、综合的方法，深入到分子、原子甚至量子水平，阐明它们之间的关系和相互作用机理。 在研究对象上：不再是单个细胞，而要考虑到细胞组成的整个生物体，以及组成细胞的各种生物大分子。 除上述外，还有一个很重要的特点是，如果将细胞学原理运用于实践活动，人们可以有目的地改造细胞，使之为人类造福。 正是如此，使细胞学向前迈进了一步，成为今天的细胞生物学。

27 二、细胞生物学的主要研究内容 1生物膜与细胞器 2细胞信号转导 3 细胞骨架体系的研究
细胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功 能的重要性。 4细胞核、染色体及基因表达 基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。 膜及细胞器的结构与功能问题（“膜学”）。

28 5 细胞增殖及调控 控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径（“再教育细胞”）。 6 细胞分化及干细胞生物学 一个受精卵如何发育为完整个体的问题（细胞全能性）。 细胞死亡 (细胞凋亡） 是受到细胞内由遗传机制决定的“死亡程序”控制，需要特定的基因表达，是“主动”而非“被动”的过程。 8 细胞衰老 9 细胞工程 改造利用细胞的技术。 10 细胞的起源与进化

29 第二节 细胞生物学发展简史 现在许多科学家认为，可以把生物科学的发展划分为3个阶段： 1生物科学时期 19世纪以及更早的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期； 2 实验生物学时期20世纪前半个世纪（1900—1953）细胞学与各门学科的交融与汇合（细胞遗传学、细胞生理学、细胞化学等），诞生了细胞生物学，主要是实验生物学时期； 3 现代生物学时期（1953至今），自DNA双螺旋结构的发现与中心法则的确立，开始进入精细定性与定量的现代生物学时期。 总过程概括为： 细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展 （1665） （1838—1839） （1892） （1965） R.Hooke Schleiden、Schwann Hertiwig DeRobertis

30 一、细胞的发现（discovery of cell）
细胞的发现与显微镜的发明是分不开的。1604年，詹森(Janssen 1588—1628荷兰眼镜商）创造了世界上第一架显微镜，放大倍数只有10—30倍,它是把光学放大装置提高到显微镜水平的标志。 1665年，胡克（Robert Hook，英国物理学家，英国皇家学会会员）创造了第一架有科学研究价值的显微镜。放大倍数可达40—140倍（示图）并用其做了大量观察，将结果整理成书《显微图谱》（Micrographia）发表于1665年。在书中描绘了他所见到的木栓是由许多蜂巢状小室排成，并称之为细胞（Cell源于拉丁文Cella，原意为空隙、小室、小房子),是细胞学史上第一个细胞模式图。 Hooke作为世界上细胞的第一个发现和命名者。 ↓

31 历史上第一个观察到活细胞有机体的是谁呢？
1677年，列文虎克（Antony Van Leeuwenhoek，1632—1723，荷兰布商，科学家）用自制显微镜看到了活细胞。列文虎克奋斗一生，从一个布店学徒成为一名著名的学者。他一生磨制透镜550块，组装了247架显微镜，至今世界上还保留9架，据保存在荷兰尤特莱克特大学博物馆（University Museum of Utrechet）的一架考查，放大倍数270倍，分辨力1.4μm。他先是观察了池塘中的原生动物，又观察了人和哺乳动物的精子以及细菌等。1677年，他将结果寄给Robert Hooke，给予肯定和各方面支持。鉴于他的卓越贡献，1680年，当选为英国皇家学会会员，1699年，授予巴黎科学院通讯院士的荣誉称号。

32 二、细胞学说的建立及其意义（The cell theory）
1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的工作，发表了《植物发生论》一文（Beitrage zur Phytogenesis）。 1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann）关于动物细胞的工作，发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文。 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。 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，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（1859）和孟德尔的遗传学（1865）称作现代生物学的三大基石。实际上，可以说细胞学说又是后两者的基石。 （↓）

33 1855年~1858年德国病理学家魏尔和(Virchow)在研究结缔组织的基础上，进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，明确提出了“一切细胞来自细胞”的名言 (Omnis cellula e cellula)。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1858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： 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）； 3、细胞只能通过细胞分裂而来。 其中第3点是Virchow的贡献。

34 1809年，拉马克（Lamarck 博物学家）曾认为生物体是由细胞构成的。
1824年，杜特罗切特（Dutrochet）提出细胞组成生物体的说法，“一切组织，一切动植物器官，实质上都是由形态不同的细胞所构成”，但缺乏实验证据。 1831年，布郎（Robert Brown）在兰科植物叶片表皮细胞中观察到一个的圆形区域，命名为细胞核（Nucleus）。 1835年，杜雅丁（E.Dujardin）在低等动物根足虫和多孔虫细胞中发现粘稠状物质，称为肉样质（Sarcode）。 1839年，浦肯野（Purkinje）把植物细胞中的物质称原生质(Protoplasm)。 随后， Mohl（莫尔）和Nageli（纳哲里）发现，动物细胞中的肉样质和植物细胞中的原生质是一样的，从而确立了动植物细胞具有最基本的共性成分—原生质。 至此，细胞的基本结构都被发现了，这些工作虽然对有机体的细胞构造没有作出完整的理论概括，但为细胞学说的建立提供了必要而丰富的实验资料和思想基础。 （↓）

35 三、细胞学的诞生 细胞生物学经典时期（1800～1900） 特点：应用固定、染色技术，在显微镜下观察细胞的形态结构和分裂活动。
实验细胞学阶段（1900～1953） 在第二阶段基础上，采用了大量实验手段进行研究，并与其它学科相互融合形成了一些重要的分支学科。 细胞生物学和分子生物学形成阶段（1953～至今） 主要在分子水平上探索细胞的各种生物活动。 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。19世纪未（最后25年）是细胞研究的繁盛时期，相继发现了许多重要的细胞结构和细胞活动现象。被认为是细胞学经典时期。主要工作有： （↓）

36 1 原生质理论的提出 1835年，杜雅丁提出的“肉样质”（Sarcode）就是后来的原生质。
1839年，浦肯野（Purkinje）在植物细胞中也发现“Sarcode”，并命名为原生质（Portoplasm）。 随后，Mohl（莫尔）和Nageli（纳哲里）给予统一。认为动物细胞的“肉样质”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，学者们又更明确地把围在核周围的原生质称为细胞质（cytoplasm），把核内的原生质称为核质（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，1880年，Hanstein提出了原生质体（Protoplast）一词来代替Cell，但由于Cell一词沿用已久，故仍用旧名，而后来Protoplast专指去壁的细胞。 （↓）

37 2 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。 1838—1839年，冯莫尔曾观察过细胞的间接分裂；
1841年Remak发现鸡胚血细胞直接分裂。后由Flemming改称无丝分裂。 1878年，Schleicher称间接分裂为核分裂（Karyokinesis）。 1880年弗来明（W. Flemming）提出了有丝分裂的概念（mitosis）。 1883年Van Beneden在动物，1886年Straburger在植物发现减数分裂（meiosis）。 1905年.J.R.Famer和J.E.Moore明确了核在两代个体间的连续性。 （↓）

38 3 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，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，Haekel发现质体（Plastid）； 1883年，V.Beneden、1888年R.Brown和 Boveri相继发现中心体（Centrosome）； 1894年Altmann、 1898年C.Benda发现线粒体（mitochondrium）； 同年，高尔基发现Golgi body。

39 四、细胞生物学学科的形成与发展 由于光镜限制，本世纪上半叶40余年，对细胞的认识没有什么突破性进展。直到1933年德国科学家Ruska，在西门子电子公司设计制造了世界上第一架电子显微镜，才把细胞学引向新的发展时期。对细胞的认识更加精细，主要工作有： 1944年Avery等在微生物转化实验中肯定了DNA是遗传物质。 1953年美国分子遗传学家沃森(J.D.Watson)和英国分子生物学家、物理学家克利克(F.H.C.Crick)这两位生物分子舞台上的名角，提出了DNA分子结构的双螺旋模型，标志着分子生物学的诞生。 （↓）

40 1956年，Kornberg 从E.Coli 中获得DNA聚合酶，并体外合成DNA成功；
1958年，Crick提出了遗传的“中心法则”； 这期间细胞化学方面成绩卓著： 1924年，孚尔根（Feulgen）创立了定性DNA的特异方法。 1940年，希拉舍（Brachet）创立了定性RNA的方法。（Unna法）。 除此外，40年代后期，在电镜下相继发现了某些细胞器的超微结构，内质网（Porter1945）、叶绿体(Porter1947)、高尔基体(Dalton 1950)、核膜(Callan 1950)、溶酶体(de Duve 1952)、线粒体(Palade 50年代)、核糖体(Palade 1953)、单位膜(Robertson 1958)。 1961年，J.Brachet集40、50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，成为细胞学史上第3个有代表意义的细胞模式图。 （↓）

41 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——细胞生物学。
1965年，D.Robetis将他原著的《普通细胞学》更名为《细胞生物学》（第四版），率先提出这一概念，他在新版（80年代第七版）序言中写到：这门学科发展异常迅速，自本书1946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，不得不使我将原来的《普通细胞学》改名为《细胞生物学》。 （↓）

42 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(moden cell Biology)特征。 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。 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多方面研究，现在已把细胞看作是物质、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，已经达到人类可以有目的地影响和改造细胞的新阶段。

43 1665年，英国人虎克（Robert Hooke）曾用原始的显微镜对 生长在皮革表面及蔷薇枯叶上的霉菌进行观察。

44 1676年，微生物学的先驱 荷兰人列文虎克（Antony van leeuwenhoek）首次 观察到了细菌。他没有上 过大学，是一个只会荷兰 语的小商人，但却在1680 年被选为英国皇家学会的 会员。 （↓）

45 列文虎克利用业余时间制造过400多架 单式显微镜和放大镜，放大率一般为50~200倍，

46 孟德尔遗传定律的再发现

47 摩尔根的基因论

48 20世纪中生命科学取得的革命性进展 美国的生物学家沃森和英国的物理学家克里克建立的DNA双螺旋结构的分子模型。
美国的生物学家沃森（右）和英国的物理学家克里克（左） DNA双螺旋结构的分子模型的建立是20世纪生命科学发展的里程碑，标志着现代分子遗传学的诞生，开辟了20世纪分子生物学的新纪元。

49 六、目前该领域值得关注的一些研究 进展

50 （一）、新技术催生“基因改造人” 美国新泽西州圣巴纳巴斯医学中心生殖医学科学研究所的科学家，利用一种叫做“卵质转移”的技术，从捐献的卵子中抽出少量细胞质，注入不孕妇女的卵子内，然后进行受精。这样，原本因卵子有缺陷而无法生育的妇女经过这种移植后就怀了孕。采用的技术只不过是把健康妇女捐献的正常卵子中的某些DNA成分添加到不孕妇女的卵子中，并没有对培育出的婴儿基因进行修改，因此他们培育出的这些婴儿称不上是“转基因婴儿”。

51 （二）、“抗癌婴儿”在美国出世 美国芝加哥生育遗传研究所的科学家宣布，他们利用“胚胎植入前的基因诊断”（PDG）帮助来自纽约的一对夫妇怀孕，并生育一个没有“利弗劳梅尼综合症”的健康男婴。这名婴儿后来被称之为“抗癌婴儿”。 利弗劳梅尼综合症是一种家族性遗传病，它对多种癌症，包括乳腺癌和白血病有遗传倾向。利弗劳梅尼综合症基因携带者通常会把这种基因遗传给孩子，在孩子活到45岁时，将有50％的可能患上与利弗劳梅尼综合症有关的癌症；而孩子活到60岁时，这种可能性就增加为90％。

52 这种“定制”婴儿技术，实际上就是试管婴儿技术和胚胎植入前的遗传诊断技术的联合应用。先通过试管婴儿技术使精子、卵子在体外结合后形成多个胚胎，待每个胚胎长到一定重量时，从胚胎中取出1至2个细胞，对其进行细胞学检查，判断胚胎中是否存在遗传疾病的基因，再把经过筛查确认为健康的胚胎放回母亲子宫内，孕育成健康的胎儿。

53 （三）、克隆羊－多利（Dolly）

54 克隆羊制备原理

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56 已分化的细胞仍具有全能性 实验表明：植入的表皮细胞核如同受精卵的核一样，具有全套基因，在发育上是全能的；体细胞的分化并非是由于它们丢失了基因或所含的基因不同，而是分化的细胞各自选择性地“打开”并表达了不同的“奢侈” 基因

57 （四）、人类基因组计划

58 The Human Genome Project (HGP)
Completed in April 2003 1986年由美国生物学家杜伯克首次提出 1990年10月美国投资30亿美元启动计划 预计15年完成 国际化研究项目 美国、日本、英国、加拿大、瑞典 1999年7月我国注册承担人类基因组1%测序任务 2000年3月我国科学家完成3号染色体测序 2000年5月人类基因组草图完成

59 （五） 中国水稻基因组

60 锦绣般的中国云南红河哈尼梯田，成为2002年4月5日出版的美国《科学》杂志的封面。这份世界权威学术期刊，以封面文章形式和显著篇幅，登出中国科学家绘出水稻基因组工作框架图的历史性论文。         这是由中国科学家独立完成的一项世界级研究成果，它标志着在基因组学这一生命科学前沿领域，中国已部分具备世界领先的实力。“毫无疑问，中国基因组学研究已达到世界水平”，《科学》杂志总编、美国国家科学院院士唐纳德·肯尼迪对新华社记者说。    

61 （六）后基因组计划（Post-genome）
随着“人类基因组计划‘的完成，结构基因测序的突破，由此延伸的“后基因组计划”即以功能基因鉴定为中心的“功能基因组学”应运而生。后基因组计划利用结构基因组计划所提供的信息和产物，发展和应用新的技术手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学的研究从单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行的系统研究，为在整体水平上探讨生命活动规律奠定了基础。目前国际基因组研究开发的总体趋势已发生了新的变化。

62 （Function genome and protein group） 研究成为主要研究热点
（七）功能基因组和蛋白质组 （Function genome and protein group） 研究成为主要研究热点 　 随着人类基因组遗传图、物理图的相继完成，基因组序列工作框架图于2000年6月绘就。2001年2月，国际著名杂志Nature和Science分别发表国际公共领域人类基因组合作计划和美国Celera公司同时公布的人类基因组图谱，预示着一场以排列人类基因组DNA全序列的“结构基因组”的研究阶段基本完成。基因组研究翻开了历史新篇章，一个以破译、解读、开发基因组功能信息为主要研究内容的时代已经开始，即转入对基因组功能的研究。

63 (八)生物信息学和生物芯片 (Bioinformatics and Biochip )
美国HGP自1990年10月正式启动以来，基因组研究产生了大量的信息，海量信息的分析、加工和利用，促进了生物信息学的诞生和发展。生物信息学不但集中了许多国家政府的投入，而且吸引了全世界不同学科的精英，包括数学、物理、化学、计算机、材料等，同时也推动了生物芯片技术的研究和开发

64 （九） RNA 干扰(RNA interference) 2002年最重要的科学发现之一,RNAi
在多种生物中，外源或内源性的双链RNA(double－stranded RNA dsRNA)导入细胞中，与dsRNA 同源的mRNA则受到降解，因而其相应的基因受到抑制，由于这是一种在RNA水平的基因表达抑制，故也称为RNA干扰(RNA interference, RNAi)。RNAi可能是生物普遍存在的RNA水平上调节基因表达的方式，对于细胞防御病毒的感染、以及调节正常基因的功能具有重要作用。

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66 (十)干细胞研究进展 2002年8月17日，美宝环球集团正式向外界宣布：他们发现了一种全新的人体细胞--再生潜能细胞，潜能再生细胞是以普通细胞形式存在于人体组织里的，它具备原位启动自身增殖功能，能及时补充凋亡、退化、损伤、坏死的组织细胞。也就是说当组织器官中的细胞凋亡时，潜伏在组织器官中的潜能再生细胞就能够及时地再生复制同种细胞，以补偿空缺，这样 就不会出现人体器官坏 死的现象。

67 （十一）转基因技术 （Transgenic technique）

68 七、2001-2011年在生物和医学学领域获诺贝尔医学奖情况

69 2001 年 瑞典卡罗林斯卡医学院2001年10月８日宣布，将本年度诺贝尔生理学、医学奖授予美国科学家利兰·哈特韦尔与英国科学家蒂莫西·亨特和保罗·纳斯，以表彰他们发现了细胞周期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调节所有真核有机体中细胞周期的关键分子。其中，利兰·哈特韦尔发现了大量控制细胞周期的基因，其中一种被称为“ＳＴＡＲＴ”的基因（R点）对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。保罗·纳斯的贡献是，在哈特韦尔的基础上，通过分子生物学方法发现了调节细胞周期的一种关键物质ＣＤＫ（细胞周期蛋白依赖激酶），ＣＤＫ是通过对其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周期的。蒂莫西·亨特的贡献是首次发现了调节ＣＤＫ功能的物质ＣＹＣＬＩＮ（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。

70 2002 年 从左至右分别为：罗伯特·霍维茨，悉尼·布雷内，约翰·苏尔斯顿 瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把2002年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国的悉尼·布雷内、来自美国的罗伯特·霍维茨和来自英国的约翰·苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。 今年诺贝尔生理学或医学奖的3位获奖者利用线虫作为研究对象，先后发现了“程序性细胞死亡”是由基因控制的，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。

71 ２００３年，美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德。他们在核磁共振成像技术上获得关键性发现，这些发现最终导致核磁共振成像仪的出现。
２００４年，美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克。他们在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中作出贡献，揭示了人类嗅觉系统的奥秘。     

72 2005年 将２００５年诺贝尔生理学或医学奖授予澳大利亚科学家巴里·马歇尔和罗宾·沃伦，以表彰他们发现了导致胃炎和胃溃疡的细菌-幽门螺杆菌

73 2006年 2006年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛因发现RNA(核糖核酸)干扰机制而获得诺贝尔生理学或医学奖

74 2007年 马丁·埃文斯 奥利弗·史密斯 马里奥·卡佩奇
２００７年诺贝尔生理学或医学奖授予来自美国的马里奥·卡佩奇、奥利弗·史密斯和来自英国的马丁·埃文斯是因为“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。

75 2008年生理学或医学诺贝尔奖获得者 法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西（左）和吕克·蒙塔尼（中）以及德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森（右） 。 德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森因发现人乳头状瘤病毒（HPV）引发子宫颈癌获此殊荣，两名法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西和吕克·蒙塔尼因发现人类免疫缺陷病毒获此殊荣。

76 2009年生理学或医学诺贝尔奖授予美国加利福尼亚旧金山大学的伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)、美国巴尔的摩约翰·霍普金医学院的卡罗尔-格雷德(Carol Greider)、美国哈佛医学院的杰克·绍斯塔克(Jack Szostak)以及霍华德休斯医学研究所，以表彰他们发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理。 卡罗尔-格雷德 伊丽莎白·布莱克本 杰克·绍斯塔克

77 英国科学家罗伯特·爱德华兹（Robert Edwards）因发展体外授精疗法获2010年诺贝尔生理学或医学奖。
“试管婴儿之父”——罗伯特·爱德华兹

78 2011年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国、法国三位科学家因在免疫学方面的发现获奖。其中一半的奖金归于Bruce A
2011年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，美国、法国三位科学家因在免疫学方面的发现获奖。其中一半的奖金归于Bruce A. Beutler和Jules A. Hoffmann，获奖理由是“先天免疫激活方面的发现”；另一半奖金归于Ralph M. Steinman，获奖理由是“发现树枝状细胞及其在获得性免疫中的作用”。 三位诺奖得主的发现揭示了免疫应答中的先天性免疫和获得性免疫是如何被激活，从而让我们对疾病机理有了一个新的见解。他们的工作为传染病、癌症以及炎症的防治开辟了新的道路 。

79 八、当今科研领域的热门话题 美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为《什么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）

80 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）。