细胞生物学1第一章 绪论.docx

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细胞生物学1第一章绪论

第一章绪论

细胞是生命的基本单位，细胞的特殊性决定了个体的特殊性，因此，对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命和征服疾病的关键。

细胞生物学已经成为当代生物科学中发展最快的一门尖端学科，是生物、农学、医学、畜牧、水产和许多生物相关专业的一门必修课程。

50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家。

细胞生物学是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。

细胞生物学由Cytology发展而来，Cytology是关于细胞形态（特别是染色体）的研究。

现代细胞生物学从显微水平，超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动。

在我国基础学科发展规划中，细胞生物学与分子生物学，神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。

第一节细胞生物学简史

强调：

只是人为的划分而已

从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：

显微水平、超微水平和分子水平。

从时间纵轴来看细胞生物学的历史大致可划分为四个主要阶段：

第一阶段：

从16世纪末—19世纪30年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。

第二阶段：

从19世纪30—20世纪中期，细胞学说形成后，主要进行细胞显微形态的研究。

第三阶段：

从20世纪30年代—70年代，以细胞超微结构、核型、带型研究为主要内容。

第四阶段：

从20世纪80年代分子克隆技术的成熟到当前，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细胞分化和凋亡、肿瘤生物学等领域成为当前的主流研究内容。

一、显微镜的发明与细胞的发现

没有显微镜就不可能有细胞学诞生。

1.1590荷兰眼镜制造商J.Janssen和Z.Janssen父子制作了第一台复式显微镜，尽管其放大倍数不超过10倍，但具有划时代的意义。

虎克开创了一个时代,他也是微生物学的奠基人

图1-1RobertHook和他的显微镜

2.1665英国人RobertHook用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为40-140倍，图1-1）观察了软木（栎树皮）的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁文cella（小室）这个词来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室（实际上只是观察到到纤维质的细胞壁）。

3.1672，1682英国人NehemaihGrew出版了两卷植物显微图谱，注意到了植物细胞中细胞壁与细胞质的区别。

4.

强调：

虽然简单，但其工作原理与现代化的光学显微镜是一样的

1680 荷兰人A.vanLeeuwenhoek成为皇家学会会员，一生中制作了200多台显微镜和500多个镜头（图1-2）。

他是第一个看到活细胞的人，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等等。

图1-2A.vanLeeuwenhoek的显微镜

（图片来自）

5.1752英国望远镜商人J.Dollond发明消色差显微镜。

6.1812苏格兰人D.Brewster发明油浸物镜，并改进了体视显微镜。

7.

在微水平上的成熟

1886德国人ErnstAbbe发明复消差显微镜，并改进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。

8.

超显微水平上的开始

1932德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska描述了一台最初的电子显微镜，1940年美国和德国制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。

9.1932荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了相差显微镜（phasecontrastmicroscope），并因此获1953年诺贝尔物理奖。

10.

扫描隧道显微镜代表了当代显微镜的最高水平，但是当代显微镜的发展趋势是集成化、机械化，在后面的课程中会详细讲述。

1981瑞士人G.Binnig和H.RoherI在BM苏黎世实验中心（ZurichResearchCenter）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者Ruska同获1986年度的诺贝尔物理学奖。

二、细胞学说

在十九世纪以前许多学者的工作都着眼于细胞的显微结构方面，从事形态上的描述，而对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括，直到19世纪30年代德国人施莱登MatthiasJacobSchleiden、施旺TheodarSchwann提出：

一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。

这一学说即“细胞学说（CellTheory）”，在19世纪已有不少科学家的工作对细胞学说的创立做出了很大的贡献：

1.Jean-BaptistedeLamark（1744~1829），获得性遗传理论的创始人，法国退伍陆军中尉，50岁成为巴黎动物学教授，1909年他认为只有具有细胞的机体，才有生命。

“Ithasbeenrecognizedforalongtimethatthemembraneswhichformtheenvelopesofthebrain，ofthenerves，ofvessels，ofallkindsofglands，ofviscera，ofmusclesandtheirfibers，andeventheskinofthebodyareingeneraltheproductionsofcellulartissue。

Butnoone，sofarasIknow，hasyetperceivedthatcellulartissueisthegeneralmatrixofallorganizationandthatwithoutthistissuenolivingbodywouldbeabletoexist，norcouldithavebeenformed。

”

2.CharlesBrisseauMilbel（1776~1854），法国植物学家，1802年认为植物的每一部分都有细胞存在，“theplantiswhollyformedofacontinuouscellularmembranoustissue。

Plantsaremadeupofcells，allpartsofwhichareincontinuityandformoneandthesamemembranoustissue。

”。

3.HenriDutrochet（1776~1847），法国生理学家，1824年进一步描述了细胞的原理，他认为“Allorganictissuesareactuallyglobularcellsofexceedingsmallness，whichappeartobeunitedonlybysimpleadhesiveforces;thusalltissues，allanimal（andplant）organs,areactuallyonlyacellulartissuevariouslymodified。

Thisuniformityoffinerstructureprovesthatorgansactuallydifferamongthemselvesmerelyinthenatureofthesubstancescontainedinthevesicularcellsofwhichtheyarecomposed”。

4.

补充：

德国植物学教授，性格暴躁、反复无常。

原在Heiderberg学法律，后来在Hamberg当律师，因工作不顺利自杀而未遂。

枪伤痊愈后在哥廷根大学和柏林大学研究植物学和医学，获博士学位。

MatthiasJacobSchleiden（1804~1881），德国植物学教授，1938年发表“植物发生论”（BeiträgezurPhytogenesis），认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成。

他认识到了Brown发现细胞核的重要意义，这一点Brown本人并未做到，他试图重建细胞发育的过程，为此他聪明地选择了胚胎细胞作为他研究的起点，他还在细胞中发现了核仁。

5.TheodorSchwann（1810~1882），德国解剖学教授，一开始就研究Schleiden的细胞形成学说，他完全接受了这个学说，并把它扩展为所有生命现象的起源和基础的一般理论。

他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去，并于1838年提出了“细胞学说”（CellTheory）这个术语；1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”（MikroskopischeUntersuchungenüberdieÜbereinstimmunginderStrukturunddemWachstumderTiereundPflanzen）。

Schwann提出：

1） 有机体是由细胞构成的；2） 细胞是构成有机体的基本单位。

因此细胞学说的创立被认为归功于Schleiden和Sehwann两个人，而且年份也被定到1839年。

6.1855德国人R.Virchow提出“一切细胞来源于细胞”（omniscellulaecellula）的著名论断，进一步完善了细胞学说。

把细胞作为生命的一般单位，以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。

恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。

三、细胞生物学的发展

19世纪后期显微技术的改进，生物固定技术（如：

Fleming1882，1884；Canoy1886）和染色技术的出现极大的方便了人们对细胞显微结构的认识，各种细胞器相继被发现，20世纪30年代电子显微镜技术的问世，是细胞形态的研究达到了空前的高潮。

20世纪50年代分子生物学的兴起，推动细胞生物学的研究进入了分子水平。

1.1831英国人RobertBrown发现植物细胞核。

2.1832德国人C.J.Dumortier观察了藻类的细胞分裂，并认为细胞来源于原来存在的细胞。

3.1835德国人H.vonMolh仔细观察了植物的细胞分裂，认为是植物的根和芽尖极易观察到的现象。

4.1835法国人F.Dujardin观察动物活细胞时发现“肉样质”（Sarcode）。

5.1839捷克人J.E.Pukinye用protoplasm这一术语描述细胞物质，“Protoplast”为神学用语，指人类始祖亚当。

6.1841波兰人R.Remak发现鸡胚血细胞的直接分裂（无丝分裂）。

7.1846德国人H.vonMohl研究了植物原生质，发表了“identifiesprotoplasmasthesubstanceofcells”。

8.1848德国人W.Hofmeister描绘了鸭跖草Tradescantia的花粉母细胞，明确的体现出染色体，但他没有认识到之一重要性，40年后德国人H.vonWaldeyer因这一结构可被碱性染料着色而定名为Chromosome。

9.1861德国人M.Shultze认为动物细胞内的肉样质和植物体内的原生质具有同样的意义。

他给细胞的定义是：

“thecellisanaccumulationoflivingsubstanceorprotoplasmdefinitelydelimitedinspaceandpossessingacellmembraneandnucleus。

”

10.1864德国人MaxSchultze观察了植物的