细胞生物学绪论
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细胞生物学：第一章 绪论
论约20年，它、进化论及1866年孟德尔确立
的遗传学一起，奠定了现代生物学的基础，同
时也孕育细胞学的产生。细胞学说也可以认为
是两者的“基石”。
19
细胞学的经典时期
1、原生质理论的提出 • 19世纪30年代后发现活细胞并不是空的而是 充满粘稠的液体。 • F. Dujardin（1835）将之称为 “sarcode”； • JE. Purkinje（1839）和von Mohl （1846）首次将动物、植物细胞的内含物称 作原生质“protoplasm” 。 • Max Schultze(1861)提出原生质理论，认 为有机体的组织单位是一小团原生质，这种物 质在一般机体中是相似的。 • 如今“原生质”一词已从生物学文献中消失了， 但在当时具有十分重要的意义。
• Schwann提出了“细胞学说”（Cell Theory) ； 1839年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显 微研究”。指出动植物都是细胞的集合物。
• 二人共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的， 细胞是一切动植物体的基本单位———著名的细胞学 说。
• 1855 德国人R. Virchow 提出“一切细胞来源于 细胞”（omnis cellula e cellula）的著名论断； 进一步完善了细胞学说。
• 1830s消色差显微镜出现，人们才对细胞的结构 和功能有了新的认识。
• 1831年Robert. Brown在兰科植物和其它几 种植物表皮细胞中发现了细胞核。
• 1836年GG. Valentin在动物神经细胞中发现 了细胞核与核仁。这些工作对于细胞学说的诞生 具有重要意义。
15
• 通常认为施莱登（MJ. Schleiden）和施旺（T. Schwann）正式提出了细胞学说。
细胞生物学绪论
细胞生物学绪论机体Organismsg器官Organs 组织Tissues 细胞C ll Cells分子Molecules 蛋白质脂类糖类DNA 、蛋白质、脂类、糖类大纲-outlineoutline ¾细胞概述¾细胞生物学概述¾细胞生物学研究方法细胞生物学究方法、细胞概述一细胞概述¾细胞的概念¾细胞类型¾细胞的结构¾细胞器细胞学说细胞是生物体的基本组成单元¾细胞是生命的基本单元：Cells are the basic units of life.g g p¾所有的有机体都由细胞组成：All living organisms are made up of cells.¾新的细胞通过细胞繁殖产生：Only living cells can produce new cells.Matthias Schleiden,1838 Theodor Schwann,1835Rudolf Virchow ,1855 Plants are made up of cells Animals are made up of cells All cells come from existing cells细胞大小的特点¾细胞的大小因种类不同而相差较大•最小的细胞是支原体•最大的细胞是鸵鸟的卵细胞•动物细胞的直径一般为10-100mμ¾细胞的大小与它的功能相适应不同形状的动物细胞白细胞红细胞变形虫脸颊细胞精子神经细胞肌肉细胞草履虫基本特点：原核细胞Prokaryotes¾遗传的信息量小，一个环状DNA 构成¾细胞内没有分化为以膜为基础的具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜主要代表：）最小最简单的细胞¾支原体（mycoplasma ）——最小最简单的细胞¾细菌¾蓝藻又称蓝细菌（Cyanobacteria ）真核细胞真核Eukaryotic Cell 真核细胞的三个基本结构:¾细胞核¾细胞膜¾细胞质（包含细胞器）原核细胞与真核细胞的比较特征原核细胞真核细胞细胞大小较小（1~10m）较大（10~100m）µµ细胞核无核仁和核膜有核仁和核膜细胞器无（除核糖体外）有各种细胞器核糖体70S（50S+30S）80S（60S+40S）染色体只有一条DNA，DNA裸露有几条DNA，DNA与组蛋白和酸性蛋白结合有若干对染不与组蛋白和酸性蛋白结合，染色体为单数酸性蛋白结合，有若干对染色体内膜系统简单复杂细胞骨架无有微管，微丝细胞壁主要组分为肽聚糖主要组分为纤维素转录和翻译出现在同一时间和地点出现在不同时间和地点（转录在核内翻译在细胞质中）（细胞质中）内，翻译在细胞质中）细胞分裂无丝分裂有丝分裂和减数分裂两种不同类型的真核细胞植物细胞与动物细胞的比较细胞器动物细胞植物细胞细胞壁无有叶绿体无有液泡无有溶酶体有无圆球体无有乙醛酸循环体无有通讯连接方式间隙连接胞间连丝中心体有无胞质分裂方式收缩环细胞板动物细胞的结构细胞核、细胞膜、细胞质细胞核细胞膜细胞质细胞膜（质膜）Plasma membrane¾脂双层结构¾维持细胞的整体性¾表面蛋白质：细胞膜受体、细胞骨架接触蛋白……细胞核(nucleus)¾细胞核是真核细胞内基因复制、RNA转录的中心，是细胞生命活动的控制中心¾细胞核大多呈球形或卵圆形，但也随物种和细胞类型不同而有很大变化。
第一章细胞生物学绪论
细胞学说，为十九世纪自然科学的三大发现之一，也 是现代生物学的三大基石之一。 细胞学说的意义：论证了生物界在结构上的统一性和生命 的共同起源。
3.细胞学的经典时期 （1）原生质（protoplasm）理论的提出： 1840年，普金耶（J.E.Pukinje）和1846 年冯•莫尔 （Von Mohl）将动植物细胞“肉样质”内含物称为原生质 （protoplasm）。 1861年，Max Schultze提出了原生质理论：有机体的 组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相 似的。并把细胞明确地定义为: “细胞是具有细胞核和细 胞膜的活物质”。 1880年，Hanstein提出原生质体（‘protoplast）概 念：细胞是由细胞膜包围着的原生质，原生质分化为细胞 核和细胞膜。较cell（细胞，小室）更确切了。
细胞生理学（cytophysiology）的研究： 19世纪末叶，对活细胞的细胞质流动、肌肉收缩、变 性运动、纤毛与鞭毛运动，细胞膜通透性、细胞的应激性、 神经传导开展了大量研究。 Harrison与Carrel创立了组织培养（1909）。Carrel 研制成Carrel培养瓶,采用严格的组织培养技术,成功地培 养了鸡胚胎成纤维细胞持续了34年(1912-1946)。 Claude用高速离心机分离细胞核和各种细胞器的技术 （1943） 。
美国细胞学家威尔逊（E.B.Wilson，1856～1939）： 1905年，他和斯特蒂文特（A.H.Sturtevant，1891～1971） 以细胞学的事实，确定了染色体同性别的关系，并提出XX 为雌性，XY为雄性。
细胞生物学在整个生命科学学科体系中的定位
3.细胞学的经典时期 （1）原生质（protoplasm）理论的提出： 1840年，普金耶（J.E.Pukinje）和1846 年冯•莫尔 （Von Mohl）将动植物细胞“肉样质”内含物称为原生质 （protoplasm）。 1861年，Max Schultze提出了原生质理论：有机体的 组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相 似的。并把细胞明确地定义为: “细胞是具有细胞核和细 胞膜的活物质”。 1880年，Hanstein提出原生质体（‘protoplast）概 念：细胞是由细胞膜包围着的原生质，原生质分化为细胞 核和细胞膜。较cell（细胞，小室）更确切了。
细胞生理学（cytophysiology）的研究： 19世纪末叶，对活细胞的细胞质流动、肌肉收缩、变 性运动、纤毛与鞭毛运动，细胞膜通透性、细胞的应激性、 神经传导开展了大量研究。 Harrison与Carrel创立了组织培养（1909）。Carrel 研制成Carrel培养瓶,采用严格的组织培养技术,成功地培 养了鸡胚胎成纤维细胞持续了34年(1912-1946)。 Claude用高速离心机分离细胞核和各种细胞器的技术 （1943） 。
美国细胞学家威尔逊（E.B.Wilson，1856～1939）： 1905年，他和斯特蒂文特（A.H.Sturtevant，1891～1971） 以细胞学的事实，确定了染色体同性别的关系，并提出XX 为雌性，XY为雄性。
细胞生物学在整个生命科学学科体系中的定位
细胞生物学绪论ppt课件
HGP新的发现： • 全部人类基因组约有2.91Gbp，约有39000多个基因 • 有42%的基因尚不知道功能 • 基因数量少得惊人 • 存在“热点”和大片“荒漠” • 35.3%的基因组包含重复序列 • 人与人之间99.99%的基因密码相同
绪论----学习内容
细胞生物学发展里程碑
细胞学说创立期（1665~1875） 细胞学经典时期 (1875~1887) 实验细胞学时期 (1887~1953) 分子细胞生物学时期 (1953~ )
1996 年 7 月 5 日 ， 英 国 Roslin 研 究 所 Wilmut教授成功克隆了Dolly羊
人类三大科学计划
human genome project, HGP
人类基因组计划 曼哈顿原子弹计划
阿波罗计划
由美国于1990年启动，中国、英国、法国、德国和日本 参加。我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类3 号染色体短臂上约30Mb的测序任务。
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2019/6/21
细胞分化与干细胞：了解个体发育、修复和再生人体病变器官
细胞学说创立期（1665~1875）
1831年，Robert Brown（布朗，英国）兰科植物表皮细胞细胞核
细胞结构模式图
细胞学说创立期（1665~1875）
1838年，J. Schleiden（施莱登，德国植物学家）《植物发生论》 1839年，T. Schwann（施旺，德国动物学家）《关于动植物的结构和生 长一致性的显微研究》 “细胞学说 (cell theory)” 一切生物从单细胞到高等动、植物都是由 细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。 1855年，Rudolf Virchow（菲尔绍，德国病理学家）“一切细胞来自细 胞” (Omnis cellula e cellula) 1857年，Rudolph Kolliker（寇里克，德国生物学家）发现线粒体 1869年，Friedrich Miescher（米歇尔，瑞士医生）首次分离DNA
细胞生物学绪论
细胞生物学绪论第一篇：细胞生物学绪论绪论学习一、细胞生物学细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的学科，它从显微水平、亚显微水平、分子水平三个层次以及细胞间的相互作用关系研究细胞结构与功能，细胞增殖与分化，衰老与凋亡，细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等细胞生命活动规律。
P2（这门学科概括的说，是以细胞作为一切有机体进行生命活动的基本单位这一概念为出发点，在各个层次上（主要是分子水平上）研究细胞生命活动的基本规律的学科，它是生命科学的基础。
P12）二、细胞学与细胞生物学发展的四个阶段。
（1）细胞的发现与细胞学说的建立。
（2）细胞学的经典时期。
（3）实验细胞学时期。
（4）细胞生物学学科的形成与发展。
三、细胞生物学研究的基本特点和趋势。
（1）细胞结构功能细胞生命活动。
（2）细胞中单一基因与蛋白基因组与蛋白质组及其在细胞生命活动中的协同作用，特别是复合体的相互作用。
（3）细胞信号转导途径信号调控网络。
（4）体外研究体内研究。
（5（6）计算生物学更多地介入并与之结合。
（7）细胞生物学与生物学其他学科的渗透与数理化及纳米科学等多学科的交叉。
总的特点是从静态单一过程的分析到活细胞代谢网络的动态综合。
四、名词解释（1）cell theory：细胞学说。
生物科学的重要学说之一，包括三个基本内容：所有生命体均由单个或多个细胞组成；细胞是生命的结构基础和功能单位；细胞只能由原有细胞分裂产生。
（2）cell engineering：细胞工程。
是在细胞水平的生物工程它是应用细胞培养、细胞分化的定向诱导、细胞融合和显微注射等技术，使细胞获得新的性状以及创造新的生物品种的现代生物技术。
五、细胞生物学的主要研究内容：内容见P16提要。
六、研究细胞生物学有何重要实践意义。
（1）医学方面： 细胞生物学的基础研究对了解细胞衰老、癌变以及激素作用、免疫和病毒感染机理均有重要意义：如对溶酶体的研究，了解到细胞的变性、坏死；对癌基因、抑癌基因的发现加深了对癌症的认识。
【重庆医科大学】细胞生物学---第一章-绪论
5 细胞分化及调控 一个受精卵如何发育为完 整个体的问题。（细胞全能性，克隆技术） 6 细胞衰老、凋亡及寿命问题。 7 细胞的起源与进化。 8 细胞工程 改造利用细胞的技术。生物技术 是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又 是生物技术的一大领域。目前已利用该技术 取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体 等），所谓21世纪是生物学时代，将主要体 现在细胞工程方面。
三、细胞学的诞生（细胞学的经典时期和实验细胞学时期） 1 原生质理论的提出 2 关于细胞分裂的研究 3 重要细胞器的发现 4 遗传学方面的成就
1）原生质理论的提出
1835年，杜雅丁（E.Dujardin）发现了动物细胞中的粘 液质，并称其为“肉样质”（sarcode）；
1839年，蒲肯野（Purkinje）发现了植物细胞中的物质， 称为“原生质”(protoplasm)；
转导”、“细胞周期调控”、“细胞凋
亡”、“细胞分化”、“肿瘤生物学”、 “干细胞”等。
细胞生物学学科（2006年度自然科学基金项目指南） 细胞生物学是生命科学领域中的基础性学科， 它主要研究细胞生命活动过程中各种生命现象、规 律和机制。当今细胞生物学主要以功能或机理性问 题研究为主导，充分利用各种有效手段，在分子、 细胞甚至在个体水平上，揭示与细胞活动有关的各 种奥秘。 细胞生物学研究领域的主要资助范围是：细胞 与亚细胞的结构、细胞的增殖与生长、细胞分化、 细胞衰老、细胞死亡（包括凋亡）、细胞迁移、细 胞外基质与胞间通讯、细胞信号转导、细胞与组织 工程、细胞间相互作用、物质运输（穿膜运输与膜 泡运输）、细胞学方面的新技术和新方法等。
物质的吸收与分泌、合成与分解、增殖与分化、 衰老与死亡、信息传递与转导以及遗传与变异等 等。
二、细胞生物学的主要研究内容 1 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。 2 生物膜与细胞器的研究 膜及细胞器的结构与 功能问题（“膜学”）。 3 细胞骨架体系的研究 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 细胞增殖及调控 、细胞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。
细胞生物学课件1绪论基本概念
细胞生物学发展的几个重要时期：
（一）细胞的发现
❖ 显微镜的发明：荷兰眼镜商Janssen于1604年创造， 放大倍数10~30倍，又称为“跳蚤镜”（只能观察 小昆虫）；
❖ 半个多世纪之后，英国物理学家和数学家Robert Hooke（胡克）创造了第一架有科研价值的显微镜， 放 大 倍 数 40~140 倍 ， 并 从 木 栓 中 发 现 蜂 巢 状 小 室 ── 细胞 cell，Hooke于1665年发表《显微图谱》 一书。
❖ “细胞学说”包括三个内容：
（1）细胞是多细胞生物的最小结构单位，对单细 胞生物来说，一个细胞就是一个个体；
（2）多细胞生物的每一个细胞为一个活动单位， 执行特定的功能；
（3）细胞只能通过细胞分裂而来。 1855年，德 国病理学家魏尔肖（R.Virchow）
❖ 赫特维希(O.Hertwig)于1892年发表了《细胞与组织》 的著名著作，这一著作标志着细胞学（Cytology）作 为一门独立的生物学科的建立。
❖ 荷兰 列文虎克（A.V.Leeuwenhoek, 16321723 ） 1674 年 观 察 到 原 生 动 物 . (Philasophical Transaction (1673-1724)) 记录了大量的活细胞。
（二）细胞学说的创立和细胞学的形成
1、细胞学说的创立及其意义：
❖ 1831年，布朗（R.Brown）发现了细胞核； ❖ 1835年，杜雅丁（E.Dujardin）发现了动物细胞中的粘液
❖ Wilson E.B.于1896年发表了名为《发育和遗传中的 细 胞 》 一 书 ， (The Cell in Development and Heredity)，成为细胞学史上第一部有系统的细胞学。
细胞生物学 绪论
1.4
与细胞生物学相关的诺贝尔奖
2000 2001 2002 2003 2004 2005
The way you can learn better?
兴趣：发现未知，带着？来上课。 怀疑：don’t accept everything you read as being true 探索：the truth is out there 结构与功能的关系 统一性与多样性的关系
1.5
细胞生物学的主要学术组 织、学术刊物与参考书
1. 翟中和. 细胞生物学 (第三版).高等教育出版社. 2. 汪堃仁. 细胞生物学 (第二版). 北京师范大学出版社. 3. 王金发. 细胞生物学. 科学出版社 4. 韩贻仁. 分子细胞生物学 (第三版). 高等教育出版社. 5. 沈大棱. Cell biology 复旦大学出版社. 6. 辛华. 细胞生物学实验.科学出版社. 7. 徐承水. 细胞生物学学习指导.科学出版社.
cell cytology cell biology
2.3
细胞生物学的发展
中心法则（central dogma）的提出
2.4
细胞生物学与其它学科的关系
1. 细胞生物学与遗传学 2. 细胞生物学与生理学 3. 细胞生物学与生物化学
§1 细胞生物学研究的内容和现状
我国基础学科发展规划中，将细胞生物学、分子生物学、
神经生物学、生态学并列为生命科学的四大基础学科。
1.2 细胞生物学研究的主要内容
细胞的起源与进化 结 构 与 功 能 生 命 活 动 生物膜与细胞器的研究
细胞骨架体系的研究
细胞核、染色体以及基因表达的研究
细胞增殖及其调控
细胞分化及其调控 细胞的衰老与凋亡 细胞工程 （应用）
细胞生物学 第一章 绪论
一、细胞的基本共性
2、细胞是有机体代谢与功能 的基本单位
• 在有机体一切代谢活动与 执行功能的过程中，都是 以细胞作为基本的独立单 位完成的。
• 比如：唾液腺分泌唾液， 是以单个唾液腺细胞作为 基本单位分泌的。
一、细胞的基本共性
3、细胞是有机体生长与发育 的基础
• 一切有机体的生长与发育 都是依靠细胞的分裂、分 化、迁移和凋亡来实现的。
functional singlechromosome yeast（人工 创建功能性 单条染色体 酵母菌）
邵洋洋 • 2007.9-2011.6：烟台大学生命科
学专业，学士 • 2011.9-2017.11：中科院上海植
物生理生态研究所，微生物学 专业，博士 • 2018.02-至今：中科院上海植物 生理生态研究所，博士后
化学进化
形成了原始细胞：生命的起源
生物演化
缤纷的生命世界
§2 细胞的同一性与多样性
• 并以细胞为中心，结合生物学其他领域，发展起来 一些新的学科，如：细胞遗传学、细胞生理学、细 胞化学等。
§1 细胞学与细胞生物学
四、细胞生物学学科的形成与发展
• 1933年德国科学家鲁斯卡（Ruska） 设计制造了世界上第一台电子显 微镜。
• 20世纪50年代以来，学者们利用 电镜观察细胞的各种超微结构。
§1 细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学时期 • 细胞学说的建立把生物学家的注意力引向细胞，有力
地推动了对细胞的研究。 • 19世纪下半叶特别是最后25年是对细胞研究的繁荣时
期，相继发现了许多重要的细胞结构和细胞活动现象。 如： s 提出了“原生质理论”； s 发现了细胞分裂的主要类型：有丝分裂和减数分裂。 s 发现了许多重要的细胞器：比如中心体、线粒体、高 尔基体。
细胞生物学：010 细胞生物学绪论
同时由此所产生的基因污染和伦理问题将越来越突出。
2 人类基因组计划
人类基因组计划完成，进入以基因功能为主要研究内容 的后人类基因组计划。随着人类基因组计划的不断推进， 人类将解读自身10万到30万个基因的含义，到时危害人 类健康的5000多种遗传病，以及与遗传密切相关的癌症、 心血管疾病、关节炎、糖尿病、高血压、精神病等，都 可以得到早期诊断和治疗。基因工程药物将得到广泛的 应用，目前人工干扰素售价高达440亿美元/公斤。
6 生命分哪几个层次？请列出你所知道的研究各个层次的学科。
7 细胞生物学研究有哪几个研究层次？
8 DNA双螺旋模型的提出对现代生物学的影响是什么？
9 思考：①生命的特征有哪些？其中哪些是最主要的，为什么？ ②构成 生命体的物质有哪几类？其中核酸类和蛋白质类的地 位如何？
10 cell biology, mRNA, rRNA, tRNA, DNA, R Hooke, A V Leeuwenhoek, M J Schleiden, M J Schwann, cell theory, protoplasm, protoplast, mitosis, miosis
人类将根据经济需要去开发和操纵遗传资源，大量改造物 种，开始了偏离自然进化规律的二次“创世纪” 。在农业 方面，转基因技术已广泛的运用与作物育种，目前全世界 进入田间试验的转基因植物已超过500多种，转基因谷物播 种面积达到4420万公顷，其中美国占63％；阿根廷占23％； 加拿大和中国分别占7％和1％。我国正在研究的转基因植 物种类达47种，涉及103个基因，国产的抗虫棉目前已累计 推广150万亩。
Reproduction
Development Genes
Evolution 协调对环境Байду номын сангаас变化
2 人类基因组计划
人类基因组计划完成，进入以基因功能为主要研究内容 的后人类基因组计划。随着人类基因组计划的不断推进， 人类将解读自身10万到30万个基因的含义，到时危害人 类健康的5000多种遗传病，以及与遗传密切相关的癌症、 心血管疾病、关节炎、糖尿病、高血压、精神病等，都 可以得到早期诊断和治疗。基因工程药物将得到广泛的 应用，目前人工干扰素售价高达440亿美元/公斤。
6 生命分哪几个层次？请列出你所知道的研究各个层次的学科。
7 细胞生物学研究有哪几个研究层次？
8 DNA双螺旋模型的提出对现代生物学的影响是什么？
9 思考：①生命的特征有哪些？其中哪些是最主要的，为什么？ ②构成 生命体的物质有哪几类？其中核酸类和蛋白质类的地 位如何？
10 cell biology, mRNA, rRNA, tRNA, DNA, R Hooke, A V Leeuwenhoek, M J Schleiden, M J Schwann, cell theory, protoplasm, protoplast, mitosis, miosis
人类将根据经济需要去开发和操纵遗传资源，大量改造物 种，开始了偏离自然进化规律的二次“创世纪” 。在农业 方面，转基因技术已广泛的运用与作物育种，目前全世界 进入田间试验的转基因植物已超过500多种，转基因谷物播 种面积达到4420万公顷，其中美国占63％；阿根廷占23％； 加拿大和中国分别占7％和1％。我国正在研究的转基因植 物种类达47种，涉及103个基因，国产的抗虫棉目前已累计 推广150万亩。
Reproduction
Development Genes
Evolution 协调对环境Байду номын сангаас变化
w.01.细胞生物学绪论
6、细胞工程学：
又称为改造细胞工程，跨越物种界限转移 有益基因，将为解决人类社会的粮食、医药、 能源和环境问题，生产出巨大的物质财富。
习题： 一. 名词解释： 1.细胞工程 2.原生质理论
3.细胞骨架体系
二. 简答题 ： 1.如何理解“细胞是生命活动的基本单位” 2.细胞基本共性 3.为什么说细胞学说是现代生物学的“三大基石” 之一。 4.为什么说生物体的生命活动的基本单位是细胞而 不是生物大分子。
细胞形态学（Cytomorphology） 细胞生理学（Cytophysiclogy） 细胞分类学（Cytoaxonorny） 细胞病理学（Cytoporthology） 细胞生态学（Cytoecology） 细胞遗传学（Cyto基因tics） 细胞化学（Cytochemistry） 细胞免疫学（Immunocytology） 细胞动力学（Cytodynamics） 细胞工程学（细胞 engineering）
在生物体内，细胞之间有序协调配合，分化 形成许多履行不同生理功能的细胞类群，组成具 有一定形态结构和一定机能的组织、器官以至系 统，控制着整个生物体的各种各样复杂的生命活 动，包括生长发育、繁殖进化、代谢免疫、运动 应激、衰老死亡和遗传变异等等，这些生命现象 归根结 底都是 建立在 细胞生 理活动 基础上 的。 （如果没有细胞，所有的生命体将不存在）
学者布拉舍（Brachet）1961年，绘制第 一幅细胞模式图（亚显微水平） 学者 De Robertis，1965年率先将其原 著细胞学教科书（第四版）更名为“细胞生物 学”。 70~80年代超高压电子显微镜应用，促进 了细胞骨架体系的深入研究。80~90年代扫描 隧道显微镜运用，促进了细胞领域的纳米生物 学研究。
假若把细胞比喻为活的生化工厂，那么原核 细胞只能算是简单的手工作坊，而真核细胞才是 真正的现代化工厂，因为它已具有了“中心调度 室”（细胞核），“动力车间”（线粒体、叶绿 体）、“生产装配车间”（内质网、高尔基体）、 “仓库”（液泡、微体、圆球体）、“运输流水 线”（各种小泡运行）、“保卫部门”（溶酶体、 核孔复合体）等等。这是细胞结构和功能进化上 的质的飞跃。
细胞生物学-第一章 绪论
• 1665年，Robert Hooke（胡克，英国物理学家）首次描 述细胞“Cell”——Cella（空隙、小室，小房子）
放大倍数40—140倍
第一个细胞模式图——《显微图谱(Micrographia)》(1665)
细胞学说的基本内容：
1.地球上的生物都是由细胞构成。 2.细胞是生物体的基本结构单位。 3.所有的细胞都是来源于已有的细胞的分裂。
细胞学说的意义
它论证了生物界在结构上的统一性和生命的共 同起源。因此，细胞学说是现代生物学的“三大基 石”之一，被恩格斯称为十九世纪自然科学的“三 大发现”之一。
三、细胞学经典时期（1875—1900）
应用固定、染色技术，在光学显微镜下观 察细胞的形态结构和功能。
1861年Schultze（舒尔策）提出原生质理论 1841年，R. Remak（雷马克，波兰）发现鸡胚血细胞
罗伯特·莱 细胞的发现（ 1665——1838 ）
1665年Robert Hooke发现软木塞中的蜂窝状小室 1674年Leeuwenhoek观察到了真正的活细胞
二、细胞学说的创立（1838——1874）
1838-1839年Schleiden和Schwann提出细胞学说
➢ 基因方面发现药物靶标
基因在不同组织和疾病发生发展的不同时空存在明显 的基因表达差异, 表达明显发生变化的基因常与发病过程 及药物作用途径密切相关, 这些表达异常的基因很有可能 是药物作用的靶点, 可作为潜在的筛选药物的靶标。基 因芯片技术、mRNA 差异显示技术、抑制性消减杂交技术 ( SSH) 和基因表达系列性分析技术( SAGE) 等在现代生命 科学研究中使用日益广泛, 这些技术在新的药物靶标的发 现中也扮演了重要的角色。
④ 药物靶标的意义：
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不同角度研究细胞的细胞生物学分支
膜生物学（membrane biology） 细胞动力学（cytodynamics） 细胞能力学（cytoenergetics） 细胞遗传学（cytogenetics） 细胞生理学（cytophysiology）
细胞社会学（cytosociology） 细胞生态学（cytoecology）
细胞cell--生命的基本单位
细胞是由质膜（plasma membrane）包围 的、相对独立的结构与功能单位，能够自我 调节和独立生存；同时，它又是不断与外界 进行物质、能量和信息交换的开放体系。 细胞具备生命的各项基本属性。不同的细胞 具有若干共性。
原核细胞（prokaryotic cell） 真核细胞（eukaryotic cell）
《细胞和组织》标志着细胞学（ cytology）已成为一门生物学科。 “各种生命现象都建立在细胞特点的基 础上”。
细胞学与相邻的学科之间的相互渗透，使 纯形态研究的细胞学发展为细胞生物学。 物理、化学、计算科学的发展也支持了细 胞生物学的发展。
分子细胞生物学 Molecular cell biology
Werner综合症是一种罕见的疾病，患者会在 青春期之后出现老化的外貌。病人皮肤、骨骼 肌、心血管系统功能退化加速，取自病人身上 的培养细胞，其端粒比正常个体短，端粒DNA 修复能力降低。有研究表明是由于人类染色体 8短臂的Werner综合症基因（WRN）发生突 变所致。
细胞生物学研究是疾病诊断的基础
从分子角度、亚细胞角度研究细胞内生物大分 子的结构或功能变化与细胞生命活动的关系， 比如等方面，推动了细胞生物学的新发展。
细胞增殖/分化及其调控、细胞运动的分子基础、物质 在细胞内转运、细胞信号转导、细胞衰老与死亡机 制……
系统生物学（systems biology）
以细胞作为一个系统，研究系统内各种因素， 获得DNA、RNA及蛋白质相互作用及所构成 网络等各方面整合所获得的信息，建立能描述 系统结构和行为的数学模型，最后借此模型系 统，研究系统的功能、运作、异常及其干预。
Human Prion Diseases Creutzfeld-Jakob Disease (CJD) Gerstmann-Straussler-Scheinker Syndrome Fatal Familial Insomnia Kuru Animal Prion Diseases Bovine Spongiform Encephalopathy Scrapie
肿瘤发生（tumorigenesis）
肿瘤发生的机制是医学细 胞生物学研究的又一个重 要领域。恶性肿瘤细胞的 许多生物学行为，包括分 化水平、增殖过程、迁移 特性、代谢规律、形态学 特点等与正常体细胞相比 都有非常明显的变化，这 些差异可以在细胞水平遗 传。
如何学习细胞生物学
结构←→功能
细胞生物学
Cell Biology
复旦大学基础医学院 细胞与遗传医学系 郭锋
绪 论
细胞生物学概述 细胞生物学的形成与发展
细胞生物学与医学科学
如何学习细胞生物学？
概述：什么是细胞生物学?
生物学（biology）是研究自然界生命体（或 生物）生命现象及其规律的一门学科。“生命 体”之所以有生命，是自然界赋予了生命体各 种基本生命特征，包括新陈代谢、生长、发育 、分化、遗传、变异运动、衰老、死亡……。 细胞生物学（cell biology）就是从细胞这个 层次研究生命的一个学科。
Prion
朊病毒(PrPSc)具有极强的生命力和感染力。 不畏甲醛，耐热，在高温加热后仍具有一定的 感染力。 耐受放射线和紫外线的照射，并对化学疗法有 抗药性。 不溶于盐溶液，抗蛋白酶水解，能相互形成聚 合体。 朊病毒能转变细胞内的正常蛋白，使之发生结 构变异，具有致病作用。
1997年Prusiner获得诺贝尔生理与医学奖。
结构－－化学/分子组成，分子结构，特点/特性， 组装，影响因素，变化… 功能－－作用，机制，调控因素…
The end
疾病的诊断除了必要的病原学检查外，更 主要的是有赖于疾病所带来的异常特征， 整体水平、生化水平、细胞水平或分子水 平的变化，都可能是疾病诊断的依据 细胞或分子水平的变化来进行诊断就很容 易获得早期诊断，也就十分有利于疾病的 早期治疗
细胞生物学研究有助于疾病的治疗 和干预，促进了医学发展
世界上第一个试管婴儿路易丝· 布朗
分化（differentiation）
受精卵产生的同源细胞，在形态、功能 和蛋白质合成等方面发生稳定性差异的 过程。
干细胞（stem cell）
分化的过程中，许多组织都保留一些分化程度 较低的干细胞（stem cell）处于暂时静止状态， 必要时干细胞可通过细胞分裂，分化为更高分 化程度的细胞。
癌细胞生物学（cancer cell biology） 神经细胞生物学（neural biology） 生殖细胞生物学（reproductive cell biology） 干细胞生物学（stem cell biology） 细胞组学（cytomics） 系统生物学（ssystems biology）。。。。
疾病的治疗有赖于对疾病机制的深入了解 基因治疗是建立在分子生物学特别是细胞生物 学的基础上的现代医学治疗，弥补患者的细胞 缺陷，恢复细胞内已紊乱的新陈代谢。 基因编辑技术为定点治疗基因缺陷疾病指明了 方向。
生殖（reproduction）
在本质上是精子细胞与卵细胞的结合 干预（生育控制、 治疗不孕不育）
什么是细胞生物学?
现代细胞生物学主要从细胞的不同结构层次 及细胞间相互关系的角度来观察和研究细胞 生命活动的基本规律。 主要关注基因表达后生物大分子的修饰、改 造、细胞成分的组装和细胞内外信息的整合 、分析和传递等领域，。
细胞周期调控、细胞增殖与分化的规律、染色体的结构和功能 、细胞骨架和核基质对核酸代谢的调控、胞内蛋白质的分选 和运输、细胞因子和细胞功能的的关系、细胞外基质和细胞 间信号联系、细胞结构体系的组装、细胞信号转导、细胞迁 移、干细胞特性、细胞社会学、细胞工程、细胞的衰老和死 亡、受精与生殖研究……
细胞生物学与医学科学
生命从细胞开始，探索疾病发生的分子机制、 疾病的诊断与治疗必须在细胞水平上才能得到 真正解决。 细胞生物学的发展促进了医学的发展，对细胞 各种生命现象的研究都可能直接或间接地应用 于医学领域，为医学带来革命性变化。
蛋白质
蛋白质参与细胞的各种生命活动。
由多个氨基酸残基构成的多肽链 （polypeptide chain），一般经多个层 次的组装折叠后形成成熟有活性的蛋白质 分子。 有高度的特异性
－for his discovery of prions--a new biological principle of infection.
细胞衰老（cell aging）
通过衰老机制的研究，最终将揭示人类 衰老的本质，进而控制细胞及人的衰老， 达到延年益寿的目的。
细胞衰老的机制当前多集中于分子水平上的研 究，如衰老相关基因（senescenceassociated gene， SAG）、染色体端粒 （telomere）、一些与疾病有关的物质（如 Alzheimer病中类淀粉前体蛋白）在衰老中的 作用等等。
朊病毒（Prion）是一种结构变异的蛋白质，它 的增殖既不是由于基因过分表达，也不是因为翻 译量增加，而是由于正常分子的构象发生转变造 成的。
prion
It is composed of scrapie form of the prion protein (PrPSc) which was converted by the misfolding of cellular form of prion protein (PrPC).
细胞生物学的形成与发展
1665年Robert Hooke利用显微镜对物质世 界进行了显微观察。 荷兰人Avon Leeuwenhoek第一次观察到完 整的活细胞。
细胞学说
1838年M. J. Schleiden提出所有的 植物都由细胞构成。 T.Schwann提出所有的动物也都由 细胞构成。 所有生物都是由一个或多个细胞组 成 细胞是生命的结构单位 1855 德国人R. Virchow 提出“一 切细胞来源于细胞” ，进一步完善了 细胞学说。
细胞生物学与诺贝尔奖
1998年: 信号分子 1999年: 信号肽 2001年: 细胞周期的关键分子调节机制 2002年: 程序性死亡的遗传调节机制 2003年：通道蛋白 2004年：受体 2007年: 干细胞 2009年: 端粒与端粒酶 / 核糖体 2012年: 诱导多能干细胞 2013年：囊泡运输机制 … …
裸鼠身上成功地移植了人造耳
细胞信号传导(signal transduction)
细胞作为生命的基本单位，作为一个相对独 立的系统，对于外界输入的信号，如何接受 信号、传递和处理信号，乃至作出反应，有 一套自身的规律；疾病机制的研究（如肿瘤、 药物中毒）、药物的筛选及毒副作用的研究 都是以此作为基础开展的。
蛋白质的构象决定了蛋白质的功能，通 过改变理化环境可以使蛋白质的空间构 象产生去折叠改变，即蛋白质的变性。
蛋白质功能发挥也和构象变化有关
蛋白质可逆磷酸化引起构象改变（正 常）