细胞生物学_精品文档.ppt

1、细胞生物学CELL BIOLOGY,授课教师：张 涛 Email:,2010年5月20日，美国科学家宣布世界首例人造生命-完全由人造基因控制的单细胞细菌诞生，并将它命名为“人造儿”。这项具有里程碑意义的实验表明，新的生命体可以在实验室里“被创造”，而不是一定要通过“进化”来完成。,人造生命原理：选取一种丝状支原体，将它的染色体解码。然后利用化学方法一点一点地重新排列DNA。将重组DNA放入酵母液中，令其慢慢地重新聚合。将人造DNA放入另外一个受体细菌中。通过生长和分离，受体细菌产生两个细胞，一个带有人造DNA，另外一个带有天然DNA。培养皿中的抗生素将带有天然DNA的细胞杀死，只留下人造细胞不

2、断增生。几个小时之内，受体细菌内原有DNA的所有痕迹全部消失，人造细胞不断繁殖。新的生命诞生了。,支持者：先合成出可供生命存在的最小数量的基因，然后通过向其中弥补其他基因，制造一系列新的微生物，比如可生产生物燃料的细菌、有用的药品、可以从空气中吸收二氧化碳和其他污染物的细菌或是制造合成疫苗所需的蛋白质。反对者：创造出自然界原本不存在的新生命，人造有机体如果扩散到自然界，引发生物基因变化，有可能造成环境灾难，它们还有可能被用来制造生物武器。,细胞的重要性。为什么要学习细胞生物学？,课 程目标,按照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代

3、人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。了解细胞生物学各个领域的主要原理和方法，联系生命科学理论和当前生物技术产业，围绕细胞水平的加工及产业化应用，为今后从事生物技术的研究开发、教育、管理打下坚实的理论基础。,学科本身的重要性要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。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。世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。当今的细胞生物学恰如其分地体现了这一名言的正确性。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。,学

4、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，这可从国际上几本著名的细胞生物学教科书的变迁中反映出来。,1946年，De.Robertis普通细胞学1965年，第四版，更名为细胞生物学1980年，第七版，更名为细胞和分子生物学1986年，Avers“Molecular Cell Biology”1989年，（83年第一版）Alberts 细胞的分子生物学“Molecul

5、ar biology of the cell”长达1181页，对一个活细胞在分子水平和细胞水平上作了令人信服的分析。,1986年（第一版）Darnell分子细胞生物学1990年（第二版）“Molecular Cell Biology”长达1187页，他认为，有必要将过去分别开设而又相互重叠的三门课程（生化、遗传、细胞）联系起来，重建一门完整而系统的新兴生物学分子细胞生物学。,国内教科书的情况也反映出这门学科的发展变化1980年，郑国錩 细胞生物学 高教出版社；1992年，再版1983年，郝水 细胞生物学教程，高教出版社1987年，翟中和 细胞生物学基础，北京大学出版社1988年，韩贻仁 分子细

6、胞生物学，高等教育出版社，2000年由科学出版社再版 1990年，汪堃仁等 细胞生物学，北京师范大学出版社1995年，翟中和 细胞生物学，高等教育出版社，2000年再版，目前已为第三版。,1991年后，每隔几年高教出版社编辑出版细胞生物学进展，以弥补教材与学科发展的不适应性。从1997年起，翟中和主编出版细胞生物学动态，北师大出版社。分子细胞生物学手册、现代细胞生物学技术、细胞超微结构研究。,学术期刊、杂志国外：Cell、Science、Nature、J.Cell Biol.J.Mol.Biol.国内：中国科学、科学通报、实验生物学报、分子细胞生物学报等,绪论 细胞基本知识 细胞生物学研究方法

7、 细胞膜与细胞表面 物质跨膜运输 信号传导细胞连接细胞增殖与调控 细胞衰老与凋亡,课程内容,教材与参考书,普通高等教育“十一五”国家级规划教材。内容精炼、教学适用性强，根据细胞生物学研究的发展现状，对教材的体系结构作了较大调整。简化了对细胞形态结构与功能定位的描述，而将重点转移到细胞重大生命活动及其分子机制的研究上来。,参 考 书,课 程 实 施,教学方法：核心部分以讲授为主，运用“讲授演示”教学方法。将以板书为主的传统教学方法与现代多媒体教学方法有机地结合起来，发挥两种教学方法各自的优势，回避二者的不足，以提高课堂教学效果。部分章节自学为主，难点进行集中答疑。,学 习 方 法,认识细胞生物学

8、课程的重要性。明确细胞生物学的研究内容。从显微、超微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能。将所学过的知识关联起来，多问几个为什么。紧跟学科前沿，热点主要有“信号转导”、“细胞周期调控”、“细胞凋亡”、“肿瘤细胞”等。,考试方式：平时成绩：30%；考试成绩：70%,课程评价-教学与考试安排,课程改革,课程教学内容、方法和手段的改革；国内外发展趋势的了解。,第一章 绪 论,细胞生物学的概念研究内容与发展简史,第一节 细胞生物学的概念,一、细胞生物学的概念细胞生物学（Cell Biology）是研究细胞结构与功能以及细胞生命活动规律的一门科学。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

9、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。因此，细胞生物学强调结构与功能的联系，重视细胞的整体机能。细胞是生物体结构与功能的单位，生命活动的基本规律必须在细胞中寻找。,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 transduct

10、ion）；细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。,美国国立卫生研究院（NIH）在1988年底发表的一份题为什麽是当今科研领域的热门话题？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 senesc

11、ence）；信号转导（signal transduction）；DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）,二、当前细胞生物学的主要研究内容,生物膜与细胞器的研究（Biological Membrane&Organelles）功能 面子工程细胞核和染色体的研究（Nucleus&Chromosome）中央政府 核仁：转录rRNA与装配核糖体亚单位的具体场所；核膜与核孔复合体：是核质之间物质交换与信息交流的结构。,真核生物基因组的结构与功能及基因表达和调控（genome，gene expression and regulation）细胞骨架体系的研究（Cytoskeleton

12、 System）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。,细胞增殖及其调控的研究（Cell growth or proliferation and regulation）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”）。控制细胞增殖的关键基因和生长因子细胞分化及其调控的研究（Cell differentiation and regulation）一个受精卵如何发育为完整个体的问题（细胞全能性）。,细胞信号转导研究（Signal Transduction）细胞衰老与凋亡或程序性细胞死亡（Cell senescence,apoptosis or pro

13、grammed cell death）,细胞的起源与进化（Cell origin and evolution）细胞工程（Cell Biotecnology）改造利用细胞的技术。细胞社会学（Cell sociology）细胞免疫学（Cell immunology）细胞结构体系的装配（Assembly of cellular structural system,三、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域（一）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

14、？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？,（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题染色体DNA与蛋白质相互作用关系；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；细胞结构体系的装配。,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。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。,第三节 细胞生物学发展简史,一、细胞的发现（细胞学的启蒙阶段，1665-1835）二、细胞学说的创立和细胞学的形成（细胞学的奠基阶段，1835-1875）三、细胞学的经典时期（

15、1875-1900）四、实验细胞学时期（1900-1953）五、细胞生物学阶段（1953年-至今）,细胞生物学这门学科的形成也经历了一个逐渐发展变化过程。从人类第一次发现细胞至今有三百多年的历史了，在这期间，随着技术和实验手段的进步，细胞的研究显现出时代的特征，形成了不同的发展时期。,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

16、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40140倍并用其做了大量观察，将结果整理成书显微图谱发表于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，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。,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（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的一架考查，放大倍数270倍，分辨率1.4m。,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。,1676年，荷兰人列文虎克首次观察到了细菌。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。,二、细胞学说的建立及其意义 自列文虎克