细胞生物学1第一章 绪论Word文档下载推荐.docx

1、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3020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

2、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1-1 Robert Hook和他的显微镜2. 1665 英国人Robert Hook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Nehemai

3、h Grew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. 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. van Leeuwenhoek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1-2 A. van Leeuwenhoek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

4、Ernst Abbe 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（phasecontrast microscope） ，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

5、验中心（Zurich Research Center）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Matthias Jacob Schleiden 、施旺Theodar Schwann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（Cell Theory）”，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-Baptist

6、e de Lamark （17441829），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。“It has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain，of the nerves，of vessels，of all kinds of glands，of viscera，of muscles and their fibers，and even the skin of the body are in

7、 general the productions of cellular tissue。 But no one，so far as I know， has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no living body would be able to exist，nor could it have been formed。”2. Charles Brisseau Milbel（17761854），法国植物学家，180

8、2年认为植物的每一部分都有细胞存在，“the plant is wholly formed of a continuous cellular membranous tissue。Plants are made up of cells，all parts of which are in continuity and form one and the same membranous tissue。”。3. Henri Dutrochet （17761847），法国生理学家，1824年进一步描述了细胞的原理，他认为 “All organic tissues are actually globular

9、 cells of exceeding smallness，which appear to be united only by simple adhesive forces; thus all tissues， all animal （and plant） organs, are actually only a cellular tissue variously modified。This uniformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature

10、of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed” 。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。Matthias Jacob Schleiden（18041881），德国植物学教授，1938年发表“植物发生论”（Beitrge zur Phytogenesis），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

11、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. Theodor Schwann（18101882），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”（Cell Theory）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”（Mikroskopische Untersuchungen ber die bereinstimmung

12、 in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen）。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”（omnis cellula e cellula）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

13、发展19世纪后期显微技术的改进，生物固定技术（如：Fleming 1882，1884；Canoy 1886）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Robert Brown 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. von Molh 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

14、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. von Mohl研究了植物原生质，发表了“identifies protoplasm as the substance of cells”。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. von Waldeyer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：“the cell is an accumulation of living substance or protoplasm definitely delimited in space and possessing a cell membrane and nucleus。10. 1864 德国人Max Schultze 观察了植物的