细胞生物学绪论

Micrographia
1674年，荷兰布商Leeuwenhoek观察到血细胞、池塘水滴中 的原生动物（纤毛虫）、细菌和精子等活细胞。
Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723).
Magnification ranges at 50-275x.
1838～1839年，Schleiden 和 Schwann 分别论证植物 和动物都是由细胞组成，首次提出细胞学说（cell theory）。证明了生物界的统一性。
脐带血干细胞移植
举例
1988年十月发生在美国 Colorado的一个故事
In early October, a Colorado couple has a baby named Adam, whose umbilical cord stem cells could cure his six-year-old sister Molly's Fanconi anemia.
① 组织工程与再生医学 ② 干细胞技术及其在医学中的应用 ③ 细胞工程与克隆技术 ④ 生物制药
1. 组织工程与再生医学
(Tissue Engineering and Regenerative Medicine ）:
目前缺损组织或器官的修复主要有三种方法： ① 自体移植 ② 异体移植 ③ 组织代用品,如硅橡胶、不锈钢和镍钛合金
3. 生物制药
比尔 盖茨预言：下一个首富可能是从事生物技术的投资者。 生物制药是指运用新技术从生物体、生物组织、细胞、体
液等提取“可用之物”，综合利用微生物学、化学、生物 化学、生物技术、药学等科学的原理和方法，制造的一类 用于预防、治疗和诊断的制品。 利用基因工程技术生产细胞因子、激素及血液因子等，已 作为商品广泛应用于临床。 据估计，已经有40 %药品基于生物技术。
细胞生物学绪论
第一章 绪 论
CHAPTER 1 INSTRUCTION
What? Why? How?
第一章 绪 论
Chapter 1
Introduction
一、细胞生物学研究的对象和内容----what? 二、细胞生物学与医学的关系--------why? 三、细胞生物学的分支学科 四、细胞生物学的发展简史 五、细胞生物学研究的技术和方法-----how?
About human ES cells
Starting a war that has killed thousands of people is ok, but killing a few cells for the sake of medial research is bad.
---- George W. Bush
金岩教授展示 组织工程皮肤
只需小指甲盖大小的人类皮肤组织，便可 培养出数亿倍的"活性皮肤"。
作为目前我国组织工程研究的唯一成功产 品，这种可由工厂生产、名为"安体肤"的" 人造皮肤"含有活细胞，不仅具有真皮层和 表皮层，在色泽、质感、生物相溶性上实 现了以假乱真，而且可直接用于各类皮肤 创伤患者。12月18日，负责该研究的年 仅44岁的我国组织工程皮肤研究负责人金 岩教授在第四军医大学进行了成果展示。 这一经国家食品药品监督管理局正式批准 注册、具有完全自主知识产权的我国首个 组织工程产品的正式面世，在我国组织工 程研究领域具有里程碑意义。
三、细胞生物学的分支学科
Cytogenetics
Cytochemistry
Cell
Cytophysiology Biology
Cytosociology
Cytomorphology
Molecular cytology
四、细胞生物学的发展简史
大致划分为四个时期： 1. 细胞的发现和细胞学说的创立（1665~1875） 2. 经典细胞学发展阶段（1875~1900） 3. 实验细胞学发展阶段（l900 ~ 1943） 4. 分子生物学发展阶段（1944～）
I support the hES cells
2009年3月9日签署关于废止干细胞研究禁令逆转了自 2001年8月9日以来政府对胚胎干细胞研究限制的政策。
奥巴马在仪式上说道：“总有一天，‘绝症’和‘不治 之症’这样的字眼将有可能从我们的词汇里消失”时， 全场长时间起立鼓掌。
红颜薄命多莉羊，未老先衰安乐死
维尔穆特和克隆羊“多莉”
姓名： D性o别ll：y 雌
子女：生育6名，存活5名
生 20于0D3o1年9ll92y6月年174月日逝5日世
死亡方式：安乐死
线粒体母亲：一只苏 基因母亲：一只6岁
格兰黑脸羊
Finn Dorset种白绵羊
提取乳腺细胞
egg
挨饿5天
生育母亲：一只苏格 兰黑脸羊
去核
提取细胞核 融合
医学细胞生物学(medical cell
biology)：是应用细胞生物学的理论和方 法，研究人体细胞的形态结构与功能等生 命活动规律，探索人类疾病发生、发展及 其防治的科学。
What?
一、细胞生物学研究的对象和内容
研究 细胞 对象 研究 研究水平 光镜、电镜、分子 内容 研究结构 显微、超微和分子结构
神经干细胞
举例
Neural Stem Cells Able to Repair Damage Throughout Brain
Sciences USA 96, 7029-7034, June 8, 1999
In studies with mice, neural stem cells have been shown to
完整的细胞学说包括4个要点：
①所有生物都是由细胞组成的。
② 所有细胞在结构和组成上基本相似。
③ 新细胞来源于已有细胞的分裂。
④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。
（1858年，Virchow）
Rudolf Virchow
(二)细胞学的经典时期
(1875—1900年)
➢ 提出原生质理论
▪ 1861 Schultze-原生质（protoplasm）理论
What?
一、细胞生物学研究的对象和内容
几个基本概念
1. What is cell？ 2. What is cell biology？ 3. What is medical cell biology？
What is cell？
What is cell ？
细胞(cell)是微小的、由膜包围的单元，
（一）细胞的发现和细胞学说的创立 （1665～1875)
1590年，荷兰眼镜制造商Janssen试制成功第一架复 式显微镜（不超过10倍）。
1665 – Robert Hooke named cell
The word “cell” was first used by Robert Hooke in 1665 when he observed that cork viewed under the microscope was composed of numerous similar structure.
具有抗凝血功能的组织工程化血管支架
苏州同科生物材料有限公司
组织工程与“人耳鼠”
2001年，我国举办了“863计划十五周年成 就展” ，其中展出的“人耳鼠”受到了广 泛地关注。
“人耳鼠”的制作关键在“人耳”，先用 一种高分子化学材料聚羟基乙酸做成人耳 的模型支架，让细胞在这个支架上繁殖生 长，然后，在裸鼠的背上割开一个口子， 将已经培养好的“人耳”植入后缝合。 “人耳”支架最后会自己降解消失，于是， “人耳”便与老鼠浑然成为一体。
2.干细胞(stem cell)
干细胞一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再 生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为 “万用细胞”。
根据其发育阶段，干细胞可分为两种。
✓ 来源于胚胎---胚胎干细胞ESC(Embryonic Stem Cell);
✓ 来源于成体---成体组织来源的干细胞ASC （Adult-derived Stem Cell）
➢ 发现了细胞分裂的主要类型
▪ 1841 Remak-鸡胚血细胞直接分裂 ▪ 1880 Flemming-有丝分裂 ▪ 1886 Strasburger-减数分裂
➢ 发现了重要的细胞器
▪ 1883 Boveri-中心体 ▪ 1898 Benda-线粒体 ▪ 1898 Golgi-高尔基体
(三)实验细胞学时期(1900—1943年)
干细胞治疗疾病的最显著特点：
它可以治疗许多疾病，例如制造脑部神经元来治疗 Alzheimer病与帕金森综合征，制造胰岛细胞来根绝 糖尿病，制造心肌细胞来修补心脏等。
iPS(induced human pluripotent stem)细胞有 望成为实施再生医学和细胞治疗的重要细胞来源。
细胞治疗和组织工程技术已被视为未来人类疾病治疗的 主流。
(四) 细胞和分子生物学形成和发展时期 (1944年-)
1932年，德国人M.KnTEoMll和E.A.F.Ruska发明电镜，1940年， 美、德制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。
iPS （induced Pluripotent Stem Cell）是由体细胞诱导而成 的干细胞，具有和胚胎干细胞类似的发育多潜能性。
国际权威科学杂志《自然》(Nature)2009年7月23日在线发表中 国科学院动物研究所研究员周琪领导的研究组和上海交通大学医学院 教授曾凡一领导的研究组共同完成的一项研究成果，我国科学家首次 利用iPS细胞(诱导性多能干细胞)，通过四倍体囊胚注射得到存活并 具有繁殖能力的小鼠，从而在世界上第一次证明了iPS细胞的全能性 。
采用实验手段，综合研究细胞的生理功能，生化变 化和发生发展过程。
✓ 1902 Boveri，Suttan—染色体遗传理论 ✓ 1910 Morgen—基因学说 ✓ 1909 Harrison—组织培养 ✓ 1943 Cloude—高速离心提取细胞器 ✓ 1924 Feulgen—Feulgen染色测定DNA ✓ 1940 Brachet—Unna染色测定RNA ✓ 1940 Casperson—紫外分光光度法检测DNA
组织或器官体外生长的细胞来源：
组织的活体碎片 人的ES细胞
成功的范例：
组织工程方法已成功地使膀胱 组织工程皮肤、血管、人耳鼠等。
组织工程制作膀胱的过程：
从狗膀胱活检 一小片组织
分离变移上皮组 织和肌肉组织
培养 扩增
新的 膀胱
5周后
移至模型 或支架
植入狗后证明可获得正常膀胱的95%的生理功能，排尿正常，在 移植11个月后检查，膀胱完全由膀胱上皮和肌肉组织覆盖，并有 神经和血管生成。
研究功能 细胞的各部分的组成、联系及整 体动态活动
Why?
二、细胞生物学与医学的关系
1. 细胞是生命的基本结构和功能单位； 2. 细胞生物学是基础医学和临床医学的基础学科； 3. 细胞生物学是基础医学和临床医学的前沿学科； 4. 细胞生物学技术在医学领域得到广泛应用。如组织工程、
干细胞、克隆技术、生物制药和医用生物学产品等。
globally replace damaged brain tissue. The study, performed by researchers at Harvard Medical School, involved transplanting neural stem cells from born mice into the brains of “shiverer” mice, a model for Parkinson’s and similar central nervous system diseases. The neural stem cells were able to migrate throughout the brain to repair damaged tissue. Treated mice showed a decrease in tremors.
它充满着浓的化合物水溶液，可通过生长分 裂制造自身的复制品，是生物体的形态结构 和功能单位。
What is cell biology？
细胞生物学(cell biology)：是从细胞整
体、超微和分子水平上研究细胞的结构和生 命活动规律的科学。
What is mediBiblioteka Baidual cell biology