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1、医学细胞生物学 Medical Cell Biology,第一章 绪 论,问题一：细胞是什么形状的？,答案：多种多样,球形（红细胞） 立方形（上皮细胞） 梭形（骨骼肌） 星形（胶质细胞） 多角形（神经细胞）,问题二：细胞有多大？,最大的细胞： 鸵鸟卵 1215cm 最小的细胞： 支原体 0.10.3um 大多数细胞： 410um,问题三：我们拥有多少个细胞？,成年人1.81016 新生儿：21012 细胞数目的增加是依靠细胞的繁殖，各种细胞繁殖能力不同，如红细胞120天全部更新一遍，神经细胞，终生不再繁殖，肝、肾细胞，损伤后可再生，人的细胞数经常处于动态平衡之中。,一、生物学及细胞生物学,生物
2、学： 研究生命的科学，又叫生命科学，是研究生命发生、发展本质规律的科学。,细胞生物学,什么是细胞生物学? 我们为什么学习细胞生物学? 如何学习细胞生物学? 对于细胞,我们知道什么?不知道什么?,细胞生物学,什么是细胞生物学? 概念: 细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。,研究内容-三个水平,细胞水平 光学显微镜术 亚细胞水平 电子显微镜术 分子水平 生物化学及分子生物学技术,2.研究内容 以细胞为研究对象 概述（分子基础与研究方法） 细胞的结构与功能 细胞的社会性 细胞的基本生命活动,二、细胞生物学在生命科学中的地位,生命科学的重要分支学科和基础学
3、科 现代生命科学中的前沿学科之一 生命科学中最为活跃的研究领域之一,艾滋病病毒,动物无性克隆,现代生命科学的分支,细胞生物学研究的常用模式生物,病毒 与DNA、RNA、蛋白合成有关的蛋白质等,细菌 基因调控、细胞周期等,酵母 蛋白质分泌和膜的起源,线虫 细胞凋亡的调控,果蝇 分化细胞系的产生,斑马鱼 脑和神经系统的形成和功能,小鼠（包括培养细胞）肿瘤等疾病模型,拟南芥 器官的发育和模式,二、细胞生物学发展简史,第一阶段: 细胞生物学的创立(-1855),1665 Robert Hook Cellulae-小室,“我一看到这种形象就认为这是我的发现。因为它确是我第一次看到的微小孔洞，也可能是历史
4、上的第一次发现。这显然使我理解了软木为什么这么轻的原因。”,荷兰布商列文虎克 Antonie van Leeuwenhoek 16321723,“在一个人口腔牙垢里的小动物比整个王国的居民还多”,细胞学说,18381839 年 Schleiden和Schwann,一切生物，从单细胞生物到高等动植物都是由细胞组成的,细胞是生物形态结构功能活动的基本单位,细胞只能通过分裂的方式来自于已存在的细胞,1855年R. Virchow提出“一切细胞只能来自原来的细胞”，进一步完善了细胞学说。,细胞学说创立的意义： 推动作用 19世纪自然科学的三大发现之一,第二阶段: 细胞生物学经典发展时期（1855190
5、0）,细胞的固定和染色技术，显微镜的进一步改善，发现了细胞的形态结构和分裂活动以及各种细胞器。 1841，Remark，鸡胚血细胞的直接分裂 1880，Flemming, 动物细胞的间接分裂 1883，Van Beneden，动物细胞的减数分裂 中心体、线粒体、高尔基体等发现,第三阶段: 实验细胞学阶段（19001950）,主要特点：采用多种实验手段对细胞的生化代谢和生理功能进行研究 主要工作： “基因学说” 组织培养技术,Morgan,第三阶段: 实验细胞学阶段（19001950）,检测细胞中核酸的方法 从活细胞中分离出细胞核和各种细胞器 此阶段主要特点是不只着重于结构，形态学的描述，而是借
6、助于实验手段的不断更新，增加研究的深度和广度。,第四阶段: 分子生物学阶段(1950-),1944年，O.Avery-DNA为遗传物质 1952年RE. Franklin拍摄到清晰的DNA晶体的X-衍射照片。 1953年，J.Watson和F.Crick提出DNA双螺旋结构模型 1955年，Gamov报道三联体密码假说 1958年，M.Meselson和F.Stahl-DNA半保留复制 1958年，F.Crick发表中心法则 1960年，F.Jacob和J.Monod提出蛋白质合成操纵子学说 1961年，M.Nirenberg和Mathaei从核糖核酸实验获得的结果,确定了每一种氨基酸的“密码
7、”,1952年RE. Franklin拍摄到清晰的DNA晶体的X- 衍射照片。 1953年她认为DNA是一种对称结构，可能是螺旋。,1953年， Watson和Crick提出DNA双螺旋 模型。与Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学 与医学奖 。,三、 细胞生物学与医学,细胞生物学是医学科学的重要理论基础之一,细胞培养,细胞杂交,染色体技术,基因治疗,细胞生物学与医学的发展相互影响，相互促进。,细胞生物学的热点,生命科学的三大突破则预示出二十一世纪生物学革命的来临，预示生命科学世纪的到来。,基因重组,1972年，诺贝尔奖得主美国斯坦福大学教授Paul Berg将猿猴病毒SV40 DNA与
8、大肠杆菌质粒DNA通过剪切后拼接在一起，人工构成了第一个重组DNA杂交分子。,SV40 DNA,E.coli plasmid,“人类基因组计划”已经点上了句号，人类基因组的全部数据都已上网供免费使用。这是人类文明史上的一个伟大的里程碑。这样一个伟大的“科学计划”，资助者与执行者居然放弃了最上游、最值钱的“知识产权”，而与全世界免费分享成果。,人类基因组测序机器,克隆,无性繁殖(借腹生子),细胞生物学与诺贝尔奖金,穆利斯(Kary Mullis 1944)美国化学家， 1985年发明了聚合酶链式反应(PCR)技术，1993年诺贝尔化学奖,瑞典卡罗林斯卡医学院2001年10月日宣布，将本年度诺贝尔
9、生理学和医学奖授予美国科学家利兰哈特韦尔与英国科学家蒂莫西亨特和保罗纳斯，以表彰他们发现了细胞周期的关键分子调节机制。,三名科学家所作出的重大贡献在于发现了具有调节所有真核有机体中细胞周期的关键分子。 ”的基因（R点）对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。 调节细胞周期的一种关键物质（细胞周期蛋白依赖激酶），是通过对其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周期的。 调节功能的物质（细胞周期蛋白）。 哈特韦尔、纳斯和亨特三人的发现对研究细胞的发育有重大的影响，特别是对开辟治疗癌症新途径将具有极其深远的意义。,从左至右分别为：罗伯特霍维茨，悉尼布雷内，约翰苏尔斯顿 瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，把200
10、2年诺贝尔生理学或医学奖授予分别来自英国的悉尼布雷内、来自美国的罗伯特霍维茨和来自英国的约翰苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。,2002年诺贝尔生理学或医学奖的3位获奖者利用线虫作为研究对象，先后发现了“程序性细胞死亡”是由基因控制的，并发现了与之相关的一些基因，证实了人体内也存在相应的基因。对这些基因的研究，有助于研究针对癌症、艾滋病和老年痴呆症等疾病的新疗法。,2003年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。,Peter Agre,Roderick MacKinnon,2004年诺贝尔化
11、学奖获得者,他们发现了泛素调节的蛋白质降解，其实他们的成果就是发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理。,2006年10月2日,瑞典卡罗琳斯卡研究院宣布,2006年诺贝尔生理学或医学奖颁发给2位美国科学家:Andrew Z. Fire和Craig C. Mello,以表彰其在RNA干扰双链RNA引发的基因沉默领域所做出的杰出贡献.,此前，分子只是被当作从（脱氧核糖核酸）到蛋白质的“中间人”、将遗传信息从“蓝图”传到“工人”手中的“信使”。但法尔和梅洛的研究让人们认识到，作用不可小视，它可以使特定基因开启、关闭、更活跃或更不活跃，从而影响生物的体型和发育等。 诺贝尔生理学或医学奖评审委员会主席戈兰汉松
12、说：“我们为一种基本机制的发现颁奖。这种机制已被全世界的科学家证明是正确的，是给它发个诺贝尔奖的时候了。”,瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家马里奥-卡佩奇和奥利弗-史密西斯、英国科学家马丁-埃文斯。 他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”方式，把任意改变小鼠基因变为现实，不仅可以研究单个基因在动物体内的功能，而且为人类攻克某些遗传因素引发的疾病，提供了药物试验的动物模型。,这三位科学家是因为“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”而获得这一殊荣的。这些发现导致了一种通常被人们称为“基因打靶”的强大技术。这一国际小组通过利用胚胎
13、干细胞在老鼠身上引入特定基因修饰。,北京时间2010年10月4日下午5时30分，被誉为“试管婴儿之父”的英国科学家罗伯特爱德华兹获得诺贝尔生理学或医学奖。图为1998年7月20日，爱德华兹与两名试管婴儿合影。,图为2008年7月12日，爱德华兹与世界第一个试管婴儿路易斯合影,The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2012 was awarded jointly to Sir John B. Gurdon and Shinya Yamanaka “for the discovery that mature cells can be reprogrammed to become pluripotent“,问题:- 为何说细胞是生命的基本单位?,问题： 细胞有何特点？,思考： 胚胎发育与细胞的生命活动有什么关系？,END,