細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與現(xiàn)狀

1、細(xì)胞生物學(xué)講稿第一章（ChapterOne）緒論（Introductiontocellbiology）該章節(jié)學(xué)習(xí)的目的1、對(duì)細(xì)胞生物學(xué)這門(mén)學(xué)科有較全面的理解，對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有比較明確的把握細(xì)胞生物學(xué)是以細(xì)胞為研究對(duì)象，從細(xì)胞的整體水平（顯微）、亞顯微水平（包括各類(lèi)細(xì)胞器、細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、細(xì)胞遺傳信息結(jié)構(gòu)體系、細(xì)胞骨架系統(tǒng)等）、分子水平等三個(gè)層次，以動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)，研究細(xì)胞和細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和功能、細(xì)胞的起源與進(jìn)化和各種生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。2、了解一點(diǎn)細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史比如細(xì)胞是如何發(fā)現(xiàn)的，相關(guān)學(xué)說(shuō)的演進(jìn)，細(xì)胞生物學(xué)的建立及其內(nèi)容的延伸和拓展，現(xiàn)在的研究狀況等等。本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容第一節(jié)細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與現(xiàn)狀

2、第二節(jié)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史第一節(jié)細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容與現(xiàn)狀一、細(xì)胞生物學(xué)是什么樣一門(mén)學(xué)科？細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科。在我國(guó)科學(xué)發(fā)展規(guī)劃中，把細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)列為生命科學(xué)的四大基礎(chǔ)堂科。大家可以看到“基礎(chǔ)”這個(gè)詞，為什么細(xì)胞生物學(xué)能重要到成為其他諸多學(xué)科的基礎(chǔ)呢？理由：1925年生物學(xué)大師Wilsion提出二切生命的關(guān)鍵問(wèn)題都要到細(xì)胞中去尋找”生命科學(xué)發(fā)展至今，眾多科學(xué)成果顯示，生物的生殖發(fā)育、遺傳、神經(jīng)（腦）活動(dòng)等重大生命現(xiàn)象的研究都必須以細(xì)胞為基礎(chǔ)，這一認(rèn)知已是毫無(wú)疑問(wèn)，細(xì)胞就是研究生命科學(xué)均需接觸到的實(shí)體，為什么？因?yàn)樗械纳w都是由細(xì)胞組成

3、的，細(xì)胞是生命的基本單位，就好比原子是物理性質(zhì)的最小單位，分子是化學(xué)性質(zhì)的最小單位，原子是物理學(xué)研究對(duì)象，分子是化學(xué)的，而細(xì)胞就是生命科學(xué)的。細(xì)胞生物學(xué)與其他學(xué)科的結(jié)合衍生了許多交叉學(xué)科，例如細(xì)胞遺傳學(xué)（cytogenetics）（遺傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)結(jié)合建立了細(xì)胞遺傳學(xué)，主要是從細(xì)胞學(xué)的角度，特別是從染色體的結(jié)構(gòu)和功能，以及染色體和其他細(xì)胞器的關(guān)系來(lái)研究遺傳現(xiàn)象，闡明遺傳和變異的機(jī)制。）、細(xì)胞生理學(xué)（cytophysiology）（細(xì)胞學(xué)同生理學(xué)結(jié)合建立了細(xì)胞生理學(xué)，主要研究?jī)?nèi)容包括細(xì)胞從周?chē)h(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)的能力、代謝功能、能量的獲取、生長(zhǎng)、發(fā)育與繁殖機(jī)理，以及細(xì)胞受環(huán)境的影響而產(chǎn)生適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)性

4、的活動(dòng)。細(xì)胞的離體培養(yǎng)技術(shù)對(duì)細(xì)胞生理學(xué)的研究具有巨大貢獻(xiàn)。）、細(xì)胞化學(xué)（cytochemistry）（細(xì)胞學(xué)和化學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了細(xì)胞化學(xué)，主要是研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成及化學(xué)分子的定位、分布及其生理功能，包括定性和定量分析。如1943年克勞德（Claude）用高速離心法從細(xì)胞勻漿液中分離線粒體，然后研究它的化學(xué)組成和生理功能并得出結(jié)論：線粒體是細(xì)胞氧化中心。1924年Feulgen發(fā)明的DNA的特殊染色方法-Feulgen反應(yīng)開(kāi)創(chuàng)了DNA的定性和定量分析。），甚至有細(xì)胞社會(huì)學(xué)（cellsociology）（細(xì)胞社會(huì)學(xué)是從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)出發(fā)，研究細(xì)胞整體和細(xì)胞群體中細(xì)胞間的社會(huì)行為（包括細(xì)胞間識(shí)別、通

5、訊、集合和相互作用等），以及整體和細(xì)胞群對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和死亡等活動(dòng)的調(diào)節(jié)控制。細(xì)胞社會(huì)學(xué)主要是在體外研究細(xì)胞的社會(huì)行為，用人工的細(xì)胞組合研究不同發(fā)育時(shí)期的相同細(xì)胞或不同細(xì)胞的行為；研究細(xì)胞之間的識(shí)別、粘連、通訊以及由此產(chǎn)生的相互作用、作用本質(zhì)、以及對(duì)形態(tài)發(fā)生的影響等。）特別是分子生物學(xué)的發(fā)展，使得細(xì)胞生物學(xué)取得了突破性的進(jìn)展，產(chǎn)生了許多新的生長(zhǎng)點(diǎn)，并逐漸形成新的概念與新的領(lǐng)域，例如分子細(xì)胞生物學(xué)（molecularbiologyofthecell）（以細(xì)胞為對(duì)象，主要在分子水平上研究細(xì)胞生命活動(dòng)的分子機(jī)制，即研究細(xì)胞器、生物大分子與生命活動(dòng)之間的變化發(fā)展過(guò)程，研究它們之間的相互關(guān)系，以及它

6、們與環(huán)境之間的相互關(guān)系。）可以說(shuō)現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)就是經(jīng)典細(xì)胞學(xué)與分子生物學(xué)相結(jié)合形成的一門(mén)交叉學(xué)科，它是應(yīng)用現(xiàn)代物理化學(xué)技術(shù)成就和分子生物學(xué)的概念與方法，以細(xì)胞作為生命活動(dòng)的基本單位的思想為出發(fā)點(diǎn)，探索生命活動(dòng)規(guī)律的學(xué)科。經(jīng)典細(xì)胞學(xué)的知識(shí)范疇集中在細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能這一塊，20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始，分子生物學(xué)的引入，使得細(xì)胞重要生命活動(dòng)規(guī)律及其調(diào)控機(jī)制的研究迅猛發(fā)展，使得細(xì)胞的知識(shí)結(jié)構(gòu)豐富起來(lái)，同時(shí)也極大地促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展。好，下面就來(lái)說(shuō)說(shuō)細(xì)胞生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。二、細(xì)胞生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容細(xì)胞生物學(xué)研究與教學(xué)內(nèi)容一般可以分為細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能與細(xì)胞重要生命活動(dòng)兩大基本部分，但它們又不能截然分開(kāi)。當(dāng)

7、前細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容主要有下面這么幾項(xiàng)1.細(xì)胞核、染色體及基因表達(dá)的研究2、生物膜與細(xì)胞器研究3、細(xì)胞骨架體系研究4、細(xì)胞增殖及其調(diào)控5、細(xì)胞分化及其調(diào)控6、細(xì)胞的衰老及其調(diào)控7、細(xì)胞的起源與進(jìn)化8、細(xì)胞工程可以看出這些研究領(lǐng)域基本上都同時(shí)包含了細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能與細(xì)胞重要生命活動(dòng)兩大基本部分，它們是揉合在一起的。下面，我簡(jiǎn)單地就每項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)介紹三、當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)主要研究熱點(diǎn)TheNIHofUSA（1988）:NationalInstitutesofHealth（美國(guó)）（衛(wèi)生、教育與福利部）國(guó)家衛(wèi)生研究所Whatispopularinresearchtoday?”3kindsofdisease

8、s:2cancer癌癥2cardiovasculardiseases心血管疾病KK:川i2infectiousdiseases:AIDS,hepatitishp9ytaitis傳染?。簮?ài)滋病，肝炎5researchfields:2cellcyclecontrol;細(xì)胞周期調(diào)控2cellapoptosis;細(xì)胞凋亡2cellularsenescence;正丁叱號(hào)口河細(xì)胞衰老2signaltransduction;信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)2DNAdamageandrepair：DNA損傷與修復(fù)ISI,USA(1997):InstituteforScientificInformation美國(guó)科技情報(bào)所SCI(Sci

9、enceCitationIndex)Papers:科學(xué)引文索引Threetopsofresearchfields:No1:Signaltransduction;信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)分子(signalingmolecules)信號(hào)分子是指生物體內(nèi)的某些化學(xué)分子，既非營(yíng)養(yǎng)物，又非能源物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且也不是酶，它們主要是用來(lái)在細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)傳遞信息，如激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子等統(tǒng)稱為信號(hào)分子，它們的惟一功能是同細(xì)胞受體結(jié)合，傳遞細(xì)胞信息。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signaltransduction)即信號(hào)的識(shí)別、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)換。No2:Cellapoptosis;細(xì)胞凋亡又稱程序性細(xì)胞死亡是指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制

10、的細(xì)胞自主的有序性的死亡，它涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等的作用，因而是具有生理性和選擇性的。Apoptosis的概念來(lái)自于希臘語(yǔ)，原意是指樹(shù)葉或花的自然凋落，而細(xì)胞發(fā)生程序性死亡時(shí)，就像樹(shù)葉或花的自然凋落一樣，凋亡的細(xì)胞散在于正常組織細(xì)胞中，無(wú)炎癥反應(yīng)，不遺留瘢痕。死亡的細(xì)胞碎片很快被巨噬細(xì)胞或鄰近細(xì)胞清除，不影響其他細(xì)胞的正常功能。這一研究的成果將對(duì)于醫(yī)學(xué)界醫(yī)治癌癥具有重大的影響。大家可以想象，如果能探索出一種方法，使得體內(nèi)的癌變細(xì)胞可以呈現(xiàn)細(xì)胞凋亡，那么癌癥也就可以治愈了，當(dāng)然這只是一種猜測(cè)。No3:Genomeandpost-genomicanalysis基因組與后基因組分析不僅

11、涉及到細(xì)胞，更是從分子角度去探索下面我將對(duì)本門(mén)課程即將需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹四、細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容一般可分為細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能與細(xì)胞重要生命活動(dòng)兩大基本部分：第一部分細(xì)胞的結(jié)構(gòu)及各部分的主要功能1、細(xì)胞結(jié)構(gòu)概觀；2、細(xì)胞表面與細(xì)胞連接；3、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)及內(nèi)膜系統(tǒng)；4、線粒體與氧化磷酸化；5、葉綠體與光合作用；6、核糖體與蛋白質(zhì)合成；7、細(xì)胞骨架；8、細(xì)胞核與染色體；第二部分細(xì)胞的重要生命活動(dòng)，包括：1、細(xì)胞的繁殖及其調(diào)控；2、細(xì)胞分化及其調(diào)控；4、細(xì)胞通訊3、細(xì)胞的衰老與凋亡；4、細(xì)胞進(jìn)化等。五、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容一）、膜的分子結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)及物質(zhì)跨膜運(yùn)輸；（第四、五章）二）、

12、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的組分及其功能；（第六章）三）、細(xì)胞連接的方式；（第四章）四）、細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)；（第五章）五）、蛋白質(zhì)合成：信號(hào)假說(shuō)（第六章第五節(jié)）六）、蛋白質(zhì)分選與膜泡運(yùn)輸（第六章第五節(jié)）七）、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、染色體基本知識(shí)及3種功能元件；（第八章）八）、細(xì)胞骨架體系；（第十章）九）、細(xì)胞周期及其調(diào)控（第十一章）十）、細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征及其鑒別方法（第十三章）六、怎么樣才能學(xué)好細(xì)胞生物學(xué)？第一、認(rèn)識(shí)細(xì)胞生物學(xué)課程的重要性，正如原子是物理性質(zhì)的最小單位，分子是化學(xué)性質(zhì)的最小單位，細(xì)胞是生命的基本單位。50年代以來(lái)諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)大都授予了從事細(xì)胞生物學(xué)研究的科學(xué)家，可見(jiàn)細(xì)胞生物學(xué)的重要性。如果你將來(lái)

13、打算從事生物學(xué)相關(guān)的工作，學(xué)好細(xì)胞生物學(xué)能加深你對(duì)生命的理解。第二、明確細(xì)胞生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容，即：結(jié)構(gòu)、功能、生活史。生物的結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的，每一種結(jié)構(gòu)都有特定的功能，每一種功能的實(shí)現(xiàn)都需要特定的物質(zhì)基礎(chǔ)。如肌肉可以收縮、那么動(dòng)力是誰(shuí)提供的、能量從何而來(lái)的？第三、從顯微、超微和分子三個(gè)層次來(lái)認(rèn)識(shí)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能。一方面每一個(gè)層次的結(jié)構(gòu)都有特定的功能，另一方面各層次之間是有機(jī)地聯(lián)系在一起的。結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，功能的分子機(jī)制是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。第四、細(xì)胞生物學(xué)涉及分子生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)、生理學(xué)等幾乎所有生物系學(xué)過(guò)的課程，將學(xué)過(guò)的知識(shí)與細(xì)胞生物學(xué)課程中的內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來(lái)。多問(wèn)自己幾個(gè)為什么。將學(xué)過(guò)的知識(shí)與

14、細(xì)胞生物學(xué)課程中講到的內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來(lái)，比較一下有什么不同，有什么相同，為什么？另一方面細(xì)胞生物學(xué)各章節(jié)之間的內(nèi)容是相互關(guān)聯(lián)的，如我們?cè)趯W(xué)習(xí)線粒體與葉綠體的時(shí)候，要聯(lián)想起細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸章節(jié)中學(xué)過(guò)的DNP、FCCP等質(zhì)子載體對(duì)線粒體會(huì)有什么影響，學(xué)習(xí)微管結(jié)構(gòu)時(shí)要問(wèn)問(wèn)為什么（3微管蛋白是一種G蛋白，而微管蛋白不是，學(xué)習(xí)細(xì)胞分裂時(shí)要想想細(xì)胞骨架在細(xì)胞分裂中起什么作用，諸如此類(lèi)的例子很多。第五、緊跟學(xué)科前沿，當(dāng)前的熱點(diǎn)主要有信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)”、細(xì)胞周期調(diào)控”、細(xì)胞凋亡”等。細(xì)胞生物學(xué)是當(dāng)今發(fā)展最快的學(xué)科之一，知識(shí)的半衰期很短（可能不足5年），國(guó)內(nèi)教科書(shū)由于編撰周期較長(zhǎng)，一般滯后于學(xué)科實(shí)際水平5-10年左右，課本中的

15、很多知識(shí)都已是陳舊知識(shí)。有很多辦法可以使你緊跟學(xué)科前沿：一是選擇國(guó)外的最新教材，中國(guó)圖書(shū)進(jìn)出口公司讀者服務(wù)部國(guó)期刊網(wǎng)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫(kù)中查一些綜述文章，這些文章很多是國(guó)家自然科學(xué)基金支助的，如在中國(guó)期刊網(wǎng)的檢索欄輸入關(guān)鍵詞細(xì)胞凋亡”，二次檢索輸入關(guān)鍵詞進(jìn)展”，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一大堆這樣的文章，都是漢字寫(xiě)的比讀英文省事。第六、學(xué)一點(diǎn)科技史，尤其是生物學(xué)史，看看科學(xué)家如何開(kāi)展創(chuàng)造發(fā)明，學(xué)習(xí)他們驚人的毅力、銳敏的眼光和獨(dú)特的思維。牛頓說(shuō)過(guò):我之所以比別人看得更遠(yuǎn)，是因?yàn)檎驹诰奕说募绨蛏??！钡诎?、上課要聽(tīng)講，重點(diǎn)內(nèi)容做筆記，課后對(duì)所學(xué)知識(shí)作歸納總結(jié)。第二節(jié)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史從研究?jī)?nèi)容來(lái)看細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)

16、展可分為三個(gè)層次，即：顯微水平、超微水平和分子水平。從時(shí)間縱軸來(lái)看細(xì)胞生物學(xué)的歷史大致可以劃分為四個(gè)主要的階段：第一階段：從16世紀(jì)后期到19世紀(jì)30年代，是細(xì)胞發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞知識(shí)的積累階段。通過(guò)對(duì)大量動(dòng)植物的觀察，人們逐漸意識(shí)到不同的生物都是由形形色色的細(xì)胞構(gòu)成的。第二階段：從19世紀(jì)30年代到20世紀(jì)初期，細(xì)胞學(xué)說(shuō)形成后，開(kāi)辟了一個(gè)新的研究領(lǐng)域，在顯微水平研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能是這一時(shí)期的主要特點(diǎn)。形態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)和染色體知識(shí)的積累，使人們認(rèn)識(shí)了細(xì)胞在生命活動(dòng)中的重要作用。1893年Hertwig的專(zhuān)著細(xì)胞與組織(DieZelleunddieGewebe)出版，標(biāo)志著細(xì)胞學(xué)的誕生。其后1896年哥

17、倫比亞大學(xué)Wilson編著的TheCellinDevelopmentandHeredity1920年墨爾本大學(xué)Agar編著的Cytology都是這一領(lǐng)域最早的教科書(shū)。第三階段：從20世紀(jì)30年代到70年代，電子顯微鏡技術(shù)出現(xiàn)后，把細(xì)胞學(xué)帶入了第三大發(fā)展時(shí)期，這短短40年間不僅發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞的各類(lèi)超微結(jié)構(gòu)，而且也認(rèn)識(shí)了細(xì)胞膜、線粒體、葉綠體等不同結(jié)構(gòu)的功能，使細(xì)胞學(xué)發(fā)展為細(xì)胞生物學(xué)。DeRobertis等人1924出版的普通細(xì)胞學(xué)(GeneralCytology)在1965年第四版的時(shí)候定名為細(xì)胞生物學(xué)(CellBiology),這是最早的細(xì)胞生物學(xué)教材之一。第四階段：從20世紀(jì)70年代基因重組技術(shù)

18、的出現(xiàn)到當(dāng)前，細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)的結(jié)合愈來(lái)愈緊密，研究細(xì)胞的分子結(jié)構(gòu)及其在生命活動(dòng)中的作用成為主要任務(wù)，基因調(diào)控、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、腫瘤生物學(xué)、細(xì)胞分化和凋亡是當(dāng)代的研究熱點(diǎn)。一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與顯微鏡的發(fā)明緊密相連。沒(méi)有顯微鏡就不可能有細(xì)胞學(xué)誕生。第一臺(tái)顯微鏡并不是我們所熟知的RobertHooke所發(fā)明的，而是在1604年，荷蘭眼鏡商詹森（Jansen）父子研制出了世界上第一臺(tái)顯微鏡，盡管其放大倍數(shù)不超過(guò)10倍，但第一次使人們看到了原先肉眼看不到的東西，具有劃時(shí)代的意義。而RobertHooke是第一次描述了細(xì)胞，并第一次提出Cellulae”這個(gè)詞，1665年英國(guó)人RobertHook

19、e用自己設(shè)計(jì)與制造的顯微鏡（放大倍數(shù)為40-140倍）觀察了軟木（棟樹(shù)皮）的薄片，第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造，并首次用cells（小室）這個(gè)詞來(lái)稱呼他所看到的類(lèi)似蜂巢的極小的封閉狀小室（實(shí)際上只是觀察到到纖維質(zhì)的細(xì)胞壁）。In1665,RobertHooke,anEnglandscientist,sawanetworkoftinyboxlikecompartmentsthatremindedhimofahoneycomb.Hecalledtheselittlecompartmentscellulae”,aLatintermmeaninglittleroom.Itisfromthiswordwe

20、getourpresent-dayterm,cell.1665年，英國(guó)科學(xué)家RobertHooke發(fā)現(xiàn)了一些網(wǎng)狀類(lèi)似蜂巢的極小的封閉狀小室，他稱它們?yōu)閏ellulae”,這個(gè)詞是拉丁語(yǔ)，意思就是小室。由這個(gè)詞發(fā)展成為今天我們所知道的cell。Hooke第一次觀察的是植物材料，到1677年荷蘭生物學(xué)家列文虎克（AntonievanLeeuwenhoek）在動(dòng)物方面進(jìn)行了觀察和研究，證明了動(dòng)物也具有細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。他是第一個(gè)看到活細(xì)胞的人，觀察過(guò)原生動(dòng)物、人類(lèi)精子、處魚(yú)的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌等等。一生中制作了200多臺(tái)顯微鏡和500多個(gè)鏡頭。1752英國(guó)望遠(yuǎn)鏡商人J.Dollond發(fā)明消色差顯微鏡。1

21、812蘇格蘭人D.Brewster發(fā)明油浸物鏡，并改進(jìn)了體視顯微鏡。1886德國(guó)人ErnstAbbe發(fā)明復(fù)消差顯微鏡，并改進(jìn)了油浸物鏡，至此普通光學(xué)顯微鏡技術(shù)基本成熟。1932德國(guó)人M.Knoll和E.A.F.Ruska描述了一臺(tái)最初的電子顯微鏡，1940年美國(guó)和德國(guó)制造出分辨力為0.2nm的商品電鏡。1932荷蘭籍德國(guó)人F.Zernike成功設(shè)計(jì)了相差顯微鏡(phasecontrastmicroscope),并因此獲1953年諾貝爾物理獎(jiǎng)。1981瑞士人G.Binnig和H.RoherI在BM蘇黎世實(shí)驗(yàn)中心(ZurichResearchCenter)發(fā)明了掃描隧道顯微鏡而與電鏡發(fā)明者Rusk

22、a同獲1986年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。實(shí)際上經(jīng)典細(xì)胞學(xué)的發(fā)展就是顯微鏡的發(fā)展二、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立1839年德國(guó)植物學(xué)教授Schleiden和德國(guó)解剖學(xué)教授Schwann共同提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)Twotenetsofcelltheory:細(xì)胞學(xué)說(shuō)的兩大宗旨(原則，理念)1 .Allorganismsarecomposedofoneormorecells.一切有機(jī)體都是由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞組成2 .Thecellisbasicunitofstructureandfunctionforallorganisms.細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。1855德國(guó)人R.Virchow提出切細(xì)胞來(lái)源于細(xì)胞(omniscellula

23、ecellula)的著名論斷，進(jìn)一步完善了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。他提出第三個(gè)理念Thethirdtenets3 .Allcellsariseonlyfrompreexistingcellsbydivision.新細(xì)胞僅通過(guò)老細(xì)胞分裂產(chǎn)生。三、細(xì)胞學(xué)經(jīng)典時(shí)期及細(xì)胞學(xué)的分支19世紀(jì)后期顯微技術(shù)的改進(jìn)，生物固定技術(shù)(如：Fleming1882,1884;Canoy1886)和染色技術(shù)的出現(xiàn)極大的方便了人們對(duì)細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，各種細(xì)胞器相繼被發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)30年代電子顯微鏡技術(shù)的問(wèn)世，是細(xì)胞形態(tài)的研究達(dá)到了空前的高潮。20世紀(jì)50年代分子生物學(xué)的興起，推動(dòng)細(xì)胞生物學(xué)的研究進(jìn)入了分子水平。十九世紀(jì)下半葉是對(duì)細(xì)胞研

24、究與收獲的黃金時(shí)代，1866年Mendel提出了基因?qū)W說(shuō)；1898年高爾基體被發(fā)現(xiàn)；1899年發(fā)現(xiàn)了植物的雙受精作用；還有細(xì)胞的無(wú)絲分裂（amitosis）,有絲分裂（m讓osis）與染色體，減數(shù)分裂（meiosis）,中心粒，線粒體等都是在該時(shí)期看到的。德國(guó)胚胎和解剖學(xué)家O.Hertwig細(xì)胞和組織”一書(shū)的出版（1892）標(biāo)志著細(xì)胞學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的建立。在細(xì)胞學(xué)獲得一系列成就的基礎(chǔ)上，一些有關(guān)的學(xué)科也應(yīng)運(yùn)而生，胚胎學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、細(xì)胞生理學(xué)、細(xì)胞化學(xué)、組織學(xué)等相繼建立起來(lái)。細(xì)胞遺傳學(xué)（cytogenetics）（遺傳學(xué)和細(xì)胞學(xué)結(jié)合建立了細(xì)胞遺傳學(xué)，主要是從細(xì)胞學(xué)的角度，特別是從染色體的結(jié)

25、構(gòu)和功能，以及染色體和其他細(xì)胞器的關(guān)系來(lái)研究遺傳現(xiàn)象，闡明遺傳和變異的機(jī)制。）、細(xì)胞生理學(xué)（cytophysiology）（細(xì)胞學(xué)同生理學(xué)結(jié)合建立了細(xì)胞生理學(xué)，主要研究?jī)?nèi)容包括細(xì)胞從周?chē)h(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)的能力、代謝功能、能量的獲取、生長(zhǎng)、發(fā)育與繁殖機(jī)理，以及細(xì)胞受環(huán)境的影響而產(chǎn)生適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)性的活動(dòng)。細(xì)胞的離體培養(yǎng)技術(shù)對(duì)細(xì)胞生理學(xué)的研究具有巨大貢獻(xiàn)。）、細(xì)胞化學(xué)（cytochemistry）（細(xì)胞學(xué)和化學(xué)的結(jié)合產(chǎn)生了細(xì)胞化學(xué)，主要是研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)的化學(xué)組成及化學(xué)分子的定位、分布及其生理功能，包括定性和定量分析。如1943年克勞德（Claude）用高速離心法從細(xì)胞勻漿液中分離線粒體，然后研究它的化學(xué)

26、組成和生理功能并得出結(jié)論：線粒體是細(xì)胞氧化中心。1924年Feulgen發(fā)明的DNA的特殊染色方法-Feulgen反應(yīng)開(kāi)創(chuàng)了DNA的定性和定量分析。），甚至有細(xì)胞社會(huì)學(xué)（cellsociology）（細(xì)胞社會(huì)學(xué)是從系統(tǒng)論的觀點(diǎn)出發(fā)，研究細(xì)胞整體和細(xì)胞群體中細(xì)胞間的社會(huì)行為（包括細(xì)胞間識(shí)別、通訊、集合和相互作用等），以及整體和細(xì)胞群對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和死亡等活動(dòng)的調(diào)節(jié)控制。細(xì)胞社會(huì)學(xué)主要是在體外研究細(xì)胞的社會(huì)行為，用人工的細(xì)胞組合研究不同發(fā)育時(shí)期的相同細(xì)胞或不同細(xì)胞的行為；研究細(xì)胞之間的識(shí)別、粘連、通訊以及由此產(chǎn)生的相互作用、作用本質(zhì)、以及對(duì)形態(tài)發(fā)生的影響等。）四、細(xì)胞生物學(xué)的形成與發(fā)展電子顯微

27、鏡的問(wèn)世為細(xì)胞生物學(xué)的建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)30年代，德國(guó)科學(xué)家Ruska在Siemens公司設(shè)計(jì)制造了世界上第一架電子顯微鏡，使人們的視野一下子提高到了納米水平(毫微米)。人們發(fā)現(xiàn)了許多在光鏡下無(wú)法看到的東西，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體膜層，葉綠體膜層，線粒體膜層，核糖體，溶酶體等。使人們對(duì)細(xì)胞的認(rèn)識(shí)進(jìn)入了一個(gè)更深的層次。同時(shí)，遺傳學(xué)，生物化學(xué)，生理學(xué)，胚胎學(xué)的許多新發(fā)現(xiàn)。也使人們幾乎看到了一個(gè)活生生的細(xì)胞，看到了生命的活動(dòng)不再是一個(gè)個(gè)細(xì)胞零件，而是一部完整的生命機(jī)器，于是以描述細(xì)胞整體結(jié)構(gòu)與功能的動(dòng)態(tài)變化為主體的科學(xué)一一細(xì)胞生物學(xué)便取代了原來(lái)的細(xì)胞學(xué)。80年代以來(lái)，細(xì)胞生物學(xué)的主要發(fā)展方向是分子

28、細(xì)胞生物學(xué)，在分子水平上探索細(xì)胞的基本生命規(guī)律。下面講一些信息，讓大家對(duì)于細(xì)胞生物學(xué)有一些直觀的認(rèn)識(shí)，看看它以前具體做過(guò)些生命，以后又能在哪里取得成就。五、細(xì)胞生物學(xué)取得的部分成就1910美國(guó)人T.H.Morgan提出遺傳的染色體理論，1919年發(fā)表遺傳的本質(zhì)”(PhysicalBasisofHeredity)。1926年發(fā)表基因?qū)W說(shuō)”(TheTheoryoftheGene)1944美國(guó)人O.Avery,C.Macleod和M.McCarthy等人通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化試驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)1953美國(guó)人J.D.Watson和英國(guó)人F.H.C.Crick提出DNA雙螺旋模型。1957J.D.Robe

29、rtson用超薄切片技術(shù)獲得了清晰的細(xì)胞膜照片，顯示暗-明-暗三層結(jié)構(gòu)。1961英國(guó)人P.Mitchell提出線粒體氧化磷酸化偶聯(lián)的化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)，獲1978年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1975英國(guó)人F.Sanger設(shè)計(jì)出DNA測(cè)序的雙脫氧法。于1980年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)1983美國(guó)人K.B.Mullis發(fā)明PCR儀，于1993年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1984德國(guó)人G.J.F.Kohler、阿根廷人C.Milstein和丹麥科學(xué)家N.K.Jerne由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)分享了諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。1989美國(guó)人S.Altman和T.R.Cech由于發(fā)現(xiàn)某些RNA具有酶的功能(核酶)而共享

30、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Bishop和Varmus由于發(fā)現(xiàn)正常細(xì)胞同樣帶有原癌基因而分享當(dāng)年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2001美國(guó)人LelandHartwell、英國(guó)人PaulNurse、TimothyHunt因?qū)?xì)胞周期調(diào)控機(jī)理的研究而獲諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2002英國(guó)人SydneyBrenner、美國(guó)人H.RobertHorvitz和英國(guó)人JohnE.Sulston,因在器官發(fā)育的遺傳調(diào)控和細(xì)胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。2003美國(guó)科學(xué)家PeterAgre和RoderickMacKinnon,分別因?qū)?xì)胞膜水通道，離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。六、細(xì)胞生物學(xué)研究成果的應(yīng)用前

31、景20世紀(jì)50年代人們還搞不清楚自己的染色體是多少條，但到了2000年人類(lèi)基因組計(jì)劃”(人類(lèi)基因組計(jì)劃(Humangenomeproject)由美國(guó)于1987年啟動(dòng)，我國(guó)于1993年加入該計(jì)劃，承擔(dān)其中1%的任務(wù)，即人類(lèi)3號(hào)染色體短臂上約30Mb的測(cè)序任務(wù)。2000年6月28日人類(lèi)基因組工作草圖完成。由于人類(lèi)基因測(cè)序和基因?qū)＠赡軙?huì)帶來(lái)巨大的商業(yè)價(jià)值，各國(guó)政府和一些企業(yè)都在積極地投入該項(xiàng)研究，如1997年AMGE公司轉(zhuǎn)讓了一個(gè)與中樞神經(jīng)疾病有關(guān)的基因而獲利3.92億美元)工作草圖完成，標(biāo)志著以研究基因功能為主的后基因組時(shí)代到來(lái)。隨后蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics),RNA組學(xué)(RNomics

32、),糖組學(xué)(glycomics)、代謝組學(xué)(metabolomics)等各種組學(xué)”研究相繼登場(chǎng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，生物科學(xué)會(huì)將人類(lèi)社會(huì)帶入一個(gè)新的發(fā)展階段。細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展也將邁入一個(gè)新的發(fā)展階段，并將成為21世紀(jì)生物工程發(fā)展的重要組成部分。1 .基因克隆和重組技術(shù)日趨成熟，人類(lèi)將根據(jù)經(jīng)濟(jì)需要去開(kāi)發(fā)和操縱遺傳資源，如通過(guò)轉(zhuǎn)基因的方法生產(chǎn)人類(lèi)生長(zhǎng)素、干擾素等昂貴藥物；培育具有特殊功能的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物，如具有蘇云金毒素的抗蟲(chóng)棉。在商業(yè)目的的驅(qū)使下，大量的改造物種，開(kāi)始了偏離自然進(jìn)化規(guī)律的二次創(chuàng)世紀(jì)”，由此所產(chǎn)生的基因污染和倫理問(wèn)題將越來(lái)越突出。2 .人類(lèi)基因組約10萬(wàn)個(gè)基因的作圖和測(cè)序完成，進(jìn)入

33、以揭示基因功能為主的后基因組計(jì)劃，人類(lèi)遺傳病的基因治療成為常規(guī)技術(shù)。3 .動(dòng)物克隆技術(shù)和人類(lèi)干細(xì)胞定向分化技術(shù)取得突破，人工創(chuàng)建的組織，器官將用于醫(yī)學(xué)治療的目的。4 .神經(jīng)生物學(xué)、信息生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)人工智能奠定了理論基礎(chǔ)。5 .基因武器可能成為繼核武器以后又一種足以令人類(lèi)毀滅的武器。6 .生物芯片技術(shù)廣泛應(yīng)用于科研、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)境保護(hù)、司法鑒定等領(lǐng)域。成為與晶體管芯片一樣重要的產(chǎn)業(yè)。7 .植物光合作用機(jī)理研究取得重大突破，人工光解水產(chǎn)生的氫氣成為及化石燃料之后主要的能源。七、細(xì)胞生物學(xué)的主要參考書(shū)籍AlbertsBetal.EssentialCellBiolog

34、y.NewYorkandLondonGarlandpublishing,Inc.1998細(xì)胞生物學(xué)精讀本AlbertsBetal.MolecuarBiologyoftheCell,3rded.NewYorkandLondon:GarlandPublishing,Inc.1994;3rd2002.BeckerW.M.etal.TheWorldoftheCell.FourthEd.TheBenjamin/CummingsPublishingCompany.2000.GeraldKarp.CellandMolecularBiology:conceptsandexperiments,2ndEditio

35、n.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.1999GeraldKarp.CellandMolecularBiology:conceptsandexperiments,3rdEdition.PublishedbyJohnWiley&Sons,Inc.2003LodishH.etal.MolecularCellBiology.4thEd.ScientificAmericanBooks,Inc.2000.翟中和等：細(xì)胞生物學(xué)。高教出版社，2000王金發(fā)：細(xì)胞生物學(xué)?？茖W(xué)出版社，2003鄭國(guó)鋁：細(xì)胞生物學(xué)。高教出版社，2002第二章細(xì)胞基本知識(shí)概要本章的學(xué)習(xí)目的：1 .Consi

36、derthebasicpropertiesofcells;理解和掌握細(xì)胞的基本特性2 .Comparesomecharacteristicsoftwodifferentclassesofcells:prokaryotes理iQtandeukaryotes;比較兩種不同細(xì)胞的特點(diǎn)：真核細(xì)胞與原核細(xì)胞3.learnthechemicalbasisofcell;學(xué)習(xí)細(xì)胞的一些化學(xué)機(jī)制的基礎(chǔ)知識(shí)4.Comprehendaspeciallife:viruses;理解病毒這種特殊生命的基本知識(shí)5.1 earntheoriginofeukaryoticcells.學(xué)習(xí)真核細(xì)胞的起源等知識(shí)。1. Whyare

37、cellsthebasicunitsoflife?為什么說(shuō)細(xì)胞是生命的最基本單位？A.Thecellisthestructuralunitoflife,Allorganismsismakeupofcells.一切有機(jī)體都是由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。（圖片，松散組織的纖維細(xì)胞，腸壁細(xì)胞）B.Thecellisthefunctionalunitoforganisms.Allmetabolicactivityisbasedoncells.細(xì)胞是有機(jī)體的功能單位，所有代謝活動(dòng)都是基于細(xì)胞。（圖片，機(jī)體細(xì)胞內(nèi)糖酵解的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程會(huì)釋放能量，提供機(jī)體進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)）C. Thecelli

38、sthefoundationofreproduce,andthebridgeofinheritance.細(xì)胞具有繁殖功能，是遺傳信息的載體（圖片，這是一個(gè)家庭的14個(gè)孩子，他們或多或少遺傳到父母機(jī)體的一些特征，彼此之間也就有了相似的一些特征，這些孩子都是由父親提供的一個(gè)精子和母親提供的卵子結(jié)合為一枚受精卵發(fā)育而來(lái)）D. ThecellisthegrowinganddevelopingbasisoflifeZ田胞是生命生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)（圖片，胚胎發(fā)育的過(guò)程，由受精卵逐漸增殖分化形成機(jī)體中各種類(lèi)型的細(xì)胞組織）E. Cell（nucleus）istotipotent,whichcancreatean

39、eworganismofthesametype細(xì)胞具有全能性，它可以創(chuàng)造出與其完全一樣的新個(gè)體。Generally,thecellsofamulticellularorganismallcontainthesamesetofgenes.一般來(lái)說(shuō)，多細(xì)胞機(jī)體的每個(gè)細(xì)胞都含有相同的一套基因。Foranimals,thefirstevidencethatevenhighlyspecializedcellcarryafullcomplementofgeneswasverifiedbytheexperimentoftadpole（蝌蚪，青蛀）nuclei（細(xì)胞核）transplanting（移植，移種）

40、intounfertilized（未受精）eggthathadbeendeprived（被錄U奪,喪失）ofUsownnucleus.Somecandevelopswimmingtadpoles.Thisisanimalcloning.在動(dòng)物界，有實(shí)驗(yàn)證明即使是高度特化的細(xì)胞也含有一套完整的基因，將青蛀的細(xì)胞核移植于未受精的卵細(xì)胞（去除其自身的細(xì)胞核），仍然可以發(fā)育成為會(huì)游泳的青蛀，這就是動(dòng)物克隆。Anespeciallydramaticexampleofanimalcloningwasreportedin1997.Dollythefirstanimaleverclonedfromacelld

41、erivedfromanadult.動(dòng)物克隆的一個(gè)非常引人注目的事例就是1997年的Dolly羊,它是第一個(gè)由成體細(xì)胞發(fā)育而成的新個(gè)體?！驹诙嗬?，幾十年失敗的試驗(yàn)曾使人們幾乎絕望地認(rèn)為，高級(jí)動(dòng)物的體細(xì)胞克隆或許是不可能實(shí)現(xiàn)的。從發(fā)育中的胚胎提取細(xì)胞，移植其細(xì)胞核，培育一個(gè)與該胚胎相同的個(gè)體，這種“克隆”相對(duì)來(lái)說(shuō)并非難事。因?yàn)榕咛ゼ?xì)胞具有很強(qiáng)的分化潛力，能在發(fā)育過(guò)程中分化成皮膚、血液、肌肉、神經(jīng)等功能和基因特征各不相同的細(xì)胞，其中生殖功能由性細(xì)胞一一精子或卵子來(lái)專(zhuān)門(mén)承擔(dān)。一個(gè)性細(xì)胞只攜帶一半的遺傳信息，需要精子和卵子結(jié)合才能發(fā)育成新生命。一個(gè)體細(xì)胞則擁有一套完整的染色體，不需要性細(xì)胞的參與，

42、但是，要讓已經(jīng)“定型”的體細(xì)胞重新開(kāi)始胚胎式的發(fā)育過(guò)程，等于將細(xì)胞的生命時(shí)鐘逆轉(zhuǎn)到起點(diǎn)處，這樣的體細(xì)胞克隆對(duì)哺乳動(dòng)物而言究竟是否可能？多利是蘇格蘭羅斯林研究所和PPL醫(yī)療公司的共同作品。它的基因母親是一種芬多塞特品種的白綿羊，在多利出生之前3年就已死去。蘇格蘭的漢納研究所在這頭母羊懷孕時(shí)提取了它的一些乳腺細(xì)胞進(jìn)行冷凍保存，后來(lái)又把這些細(xì)胞提供給PPL公司進(jìn)行克隆研究這后來(lái)曾給多利身份的真實(shí)性帶來(lái)一些麻煩。（1998年2月，曾有科學(xué)家對(duì)多利作為體細(xì)胞克隆動(dòng)物的真實(shí)性提出質(zhì)疑。在懷孕的動(dòng)物體內(nèi)，可能會(huì)有少量胚胎細(xì)胞沿血液循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)乳腺部位，因此這些科學(xué)家提出，威爾穆特等人是否恰好碰到了一個(gè)這樣的

43、胚胎細(xì)胞、多利是否仍然是胚胎細(xì)胞克隆的結(jié)果。漢納研究所還保存著一些多利的基因母親的乳腺細(xì)胞，NDA分析很快證明，多利的確是體細(xì)胞克隆的產(chǎn)物，并不存在胚胎細(xì)胞混雜的可能性。）以伊恩威爾穆特為首的科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)這些乳腺細(xì)胞，使它們?cè)诘蜖I(yíng)養(yǎng)狀態(tài)下“挨餓5天左右。然后提取其細(xì)胞核，移植到去除了細(xì)胞核的蘇格蘭黑臉羊的卵子里。之所以使用蘇格蘭黑臉羊的卵子，是因?yàn)檫@種羊身體大部分是白的，臉卻是全黑的，很容易與白綿羊區(qū)別開(kāi)來(lái)。在微電流刺激下，白綿羊的細(xì)胞核與黑臉羊的無(wú)核卵子融合到一起，開(kāi)始分裂、發(fā)育，成為胚胎，植入母羊的子宮里繼續(xù)發(fā)育。在277個(gè)成功與細(xì)胞核融合的卵子中，只有29個(gè)存活下來(lái)，被移植到13

44、頭母羊體內(nèi)。移植手術(shù)后148天，1996年7月5日，一只羊羔誕生了一一1/277的成功率，其他的都失敗了。直到它去世的時(shí)候，克隆技術(shù)這種低得驚人的成功率，仍然沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改善。這也是科學(xué)界普遍不相信雷爾教派的克隆女?huà)搿跋耐蕖鄙矸菡鎸?shí)性的一個(gè)原因。威爾穆特以他喜愛(ài)的美國(guó)鄉(xiāng)村音樂(lè)女歌手多利帕頓（DollyParton）的名字為自己的得意之作命名。1997年2月23日這頭羊的身份向全世界披露后，世上知道它的人恐怕比知道這位歌手的多得多。一頭全白的小羊羔，偎在生下它但與它毫無(wú)血緣關(guān)系的代育母親一一一頭蘇格蘭黑臉羊旁邊，這張著名的照片向世人顯示，生物技術(shù)的新時(shí)代來(lái)臨了。它是那頭芬多塞特白綿羊的翻版（準(zhǔn)確

45、地說(shuō)，在細(xì)胞核遺傳信息上是它的翻版。還有少量遺傳信息存儲(chǔ)在細(xì)胞質(zhì)的線粒體內(nèi)，多利的線粒體特征與那頭提供卵子的蘇格蘭黑臉羊相同）。此后，克隆鼠、克隆牛等多種克隆動(dòng)物紛紛問(wèn)世。第一個(gè)克隆人在好幾年的“只聽(tīng)樓梯響、不見(jiàn)下來(lái)人”之后，也終于在2002年底“據(jù)說(shuō)”誕生了，但沒(méi)有證據(jù)，科學(xué)界未予承認(rèn)。至今，科學(xué)家對(duì)克隆過(guò)程仍有點(diǎn)知其然而不知其所以然的味道。為什么體細(xì)胞核與卵子融合后能夠發(fā)育？有人猜測(cè)，可能是低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中的挨餓狀態(tài)使體細(xì)胞休眠，大多數(shù)基因關(guān)閉，從而失去了體細(xì)胞的專(zhuān)門(mén)特征，變得與胚胎細(xì)胞相似。不過(guò)這僅僅是猜測(cè)，并未得到證明.克隆過(guò)程的成功率一直非常低，流產(chǎn)、畸形等問(wèn)題較多。這是由于克隆本身的問(wèn)

46、題，還是僅僅因?yàn)榧夹g(shù)不夠成熟對(duì)DNA造成了傷害？人們對(duì)此還無(wú)法問(wèn)答。作為第一頭體細(xì)胞克隆動(dòng)物，多利的健康狀況受到密切關(guān)注，因?yàn)樗赡艽碇渌寺?dòng)物的命運(yùn)。多利一生的大部分時(shí)候過(guò)著優(yōu)裕的明星生活，它善于應(yīng)付公眾場(chǎng)合，毫不怕人，在鏡頭前有著良好的風(fēng)度。與公羊“戴維”交配后，多利于1998年4月生下第一個(gè)孩子邦尼，后來(lái)又生育了兩胎，一共有6個(gè)孩子，其中一個(gè)夭折。從生育方面來(lái)看，它與普通母羊并沒(méi)有不同。在2002年初被發(fā)現(xiàn)患有關(guān)節(jié)炎之前，多利幾乎是完全健康而正常的，除了由于訪客喂食太多而一度需要減肥。1999年5月，羅斯林研究所和PPL公司宣布，多利的染色體端粒比同年齡的綿羊要短，引起了人們對(duì)克隆

47、動(dòng)物是否會(huì)早衰的擔(dān)憂。端粒是染色體兩端的一種結(jié)構(gòu)，對(duì)染色體起保護(hù)作用，有點(diǎn)像鞋帶兩頭起固定作用的塑料或金屬扣。細(xì)胞每分裂一次，端粒就變短一點(diǎn)，短到一定程度，細(xì)胞就不再分裂，而啟動(dòng)自殺程序。端粒以及修補(bǔ)它的端粒酶，是近年來(lái)衰老和癌癥研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。許多科學(xué)家認(rèn)為，端粒在動(dòng)物的衰老過(guò)程中可能起著重要作用。一些人擔(dān)心，克隆動(dòng)物的端粒注定較短，是一個(gè)不可避免的根本問(wèn)題。另一些人認(rèn)為，多利的端粒較短可能是克隆過(guò)程的技術(shù)問(wèn)題所致，這不一定是體細(xì)胞克隆中的普遍現(xiàn)象，有望隨著技術(shù)的進(jìn)步而消除。譬如美國(guó)科學(xué)家用克隆鼠培育克隆鼠，一共培育了6代（最后一代惟一的一只克隆鼠被別的實(shí)驗(yàn)鼠吃掉，實(shí)驗(yàn)被迫中止），并沒(méi)有發(fā)

48、現(xiàn)端粒一代一代縮短的現(xiàn)象。由于克隆動(dòng)物數(shù)量不多，而且普遍比較年輕，因此還難以判斷哪一種說(shuō)法正確。端粒與衰老之間的關(guān)系究竟是什么、端粒較短是否一定導(dǎo)致早衰，也是尚未確定的事情，這使得問(wèn)題更加復(fù)雜。克隆技術(shù)可能帶來(lái)健康問(wèn)題，是多利的創(chuàng)造者們強(qiáng)烈反對(duì)克隆人的直接理由：在目前的技術(shù)水平下克隆人，對(duì)克隆出來(lái)的人太不負(fù)責(zé)任了。2002年1月，羅斯林研究所透露，多利被發(fā)現(xiàn)患有關(guān)節(jié)炎。這引起了有關(guān)克隆動(dòng)物健康問(wèn)題的新一輪騷動(dòng)。綿羊患關(guān)節(jié)炎是常見(jiàn)的事，但多利患病的部位是左后腿關(guān)節(jié)，并不多見(jiàn)。威爾穆特說(shuō)，這可能意味著現(xiàn)行的克隆技術(shù)效率低，但多利患病的原因究竟是克隆過(guò)程造成的遺傳缺陷，還是純屬偶然，可能永遠(yuǎn)也弄不清

49、楚。2003年2月14日，研究所宣布，多利由于患進(jìn)行性肺部感染（進(jìn)行性疾病為癥狀不斷惡化的疾?。?，被實(shí)施了安樂(lè)死。如同關(guān)節(jié)炎一樣，肺部感染也是老年綿羊常見(jiàn)的疾病，像多利這樣長(zhǎng)期在室內(nèi)生活的羊尤其如此。但綿羊通常能活12年左右，6歲半的多利可以說(shuō)正當(dāng)盛年，并不算老，它的肺病究竟與克隆有沒(méi)有關(guān)系，又是一個(gè)難以搞清楚的問(wèn)題。目前研究人員正對(duì)多利的遺體進(jìn)行詳細(xì)檢查，科學(xué)界對(duì)此十分關(guān)注，盡管檢查結(jié)果未必能對(duì)上述問(wèn)題得出確切答案。威爾穆特對(duì)媒體表示，多利之死使他“極度失望”。他提醒其他科學(xué)家要對(duì)克隆動(dòng)物的健康狀態(tài)作持續(xù)觀察。在幾年前，羅斯林研究所已經(jīng)對(duì)多利的后事作好了安排。遺體檢查完畢之后，它將被做成標(biāo)本

50、，在蘇格蘭國(guó)家博物館向公眾展出。理論上，倫敦自然歷史博物館或科學(xué)博物館更適合安置這只科學(xué)史上最尊貴、最著名的綿羊，但蘇格蘭科學(xué)家們自有他們的理由：“因?yàn)樗且恢惶K格蘭羊。2. Basicpropertiesofcells細(xì)胞的基本概念A(yù). Cellsarehighlycomplexandorganized細(xì)胞是高度復(fù)雜的、有自裝配與自組織能力的綜合體書(shū)本中分作三點(diǎn)提出了，細(xì)胞是多層次非線性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系；細(xì)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）、能量與信息過(guò)程精巧結(jié)合的綜合體；細(xì)胞是高度有序的，具有自裝配與自組織能力的體系。我們看到這個(gè)圖片中是兩個(gè)細(xì)胞的模型，植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞，其中包含了許許多多的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核、各

51、種細(xì)胞器，每個(gè)結(jié)構(gòu)都有著自己的功能，其他不能替代，彼此之間又互相影響互相需要，少了任何一個(gè)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞都不能繼續(xù)工作。B. Cellspossessageneticprogramandthemeanstouseit名田胞擁有一套遺傳程序以及使用它的方法右圖顯示的是一個(gè)染色體，它是DNA雙螺旋結(jié)合一些組蛋白和非組蛋白經(jīng)過(guò)幾個(gè)級(jí)別的螺旋化形成的，當(dāng)細(xì)胞分裂周期開(kāi)始后，原來(lái)松DNA散的染色質(zhì)高度螺旋化，逐漸縮短變粗，成為染色體；左圖是與一些組蛋白和非組蛋白構(gòu)成染色絲C. Cellsarecapableofproducingmoreofthemselves細(xì)胞者B具有自我繁殖（復(fù)制，生產(chǎn)）的能力HeLa

52、cellsareculturedtumorcellsisolatedfromacancerpatientnamedHenriettaLacksin1951.Itisthefirsthumancelltobekeptincultureforlongperiodsoftimeandisstillusedtoday.JohnsHopkinsunivesity,in1951HeLa細(xì)胞是在1951年用一個(gè)名字叫做HenriettaLacks癌癥患者身體里的腫瘤細(xì)胞不斷培養(yǎng)繼代得到的，它是第一個(gè)人類(lèi)細(xì)胞持續(xù)使用體外培養(yǎng)方式保存了數(shù)十年，并且至今仍在被用于研究。這些細(xì)胞都是在體外進(jìn)行增殖繼代培養(yǎng)的，并不是

53、在體內(nèi)，也就表示細(xì)胞自身具有增殖的能力。D. Cellsacquireandutilizeenergy細(xì)胞擁有獲取能量的能力Developingandmaintainingcomplexityrequirestheconstantinputofenergy。復(fù)雜的生命體要不斷發(fā)育和維持要求不斷輸入能量。Alloftheenergyrequiredbylifeontheearthssurfacearrivesintheformofelectromagneticradiationfromthesun.lightenergyisconvertedbyphotosynthesisintochemica

54、lenergythatisrestoredinenergy-richcarbohydrates.地球表面所有生命體所需要的能量都是來(lái)自于太陽(yáng)輻射的電磁能。光能通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能以能量豐富的碳水化合物儲(chǔ)存起來(lái)。首先植物通過(guò)光合作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)藏，這個(gè)過(guò)程就是通過(guò)細(xì)胞那的葉綠體完成，在被動(dòng)物食用，通過(guò)細(xì)胞吸收轉(zhuǎn)化的能量。F. Cellsareabletoresponsetostimuli細(xì)胞能對(duì)刺激產(chǎn)生反應(yīng)Cellswithinplantoranimalrespondtostimulilessobviouslythansingle-celledprotist.Buttheyrespo

55、nd.Theypossesreceptorsthatinteractwithsubstancesintheenvironmentinhighlyspecificways.Forexample,thereceptoronthecellsurfacecanrespondtohormonesandgrowthfactors.植物或動(dòng)物體內(nèi)的細(xì)胞對(duì)于刺激的反應(yīng)激烈程度要顯著低于單細(xì)胞動(dòng)物。但是他們是有反應(yīng)的，他們擁有感應(yīng)器官（體）能在特定情況下與外界環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)反應(yīng)。例如，細(xì)胞表面的某種受體能夠識(shí)別荷爾蒙和對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)因子。G. Cellsengageinnumerousmechanicalactivi

56、ties名田胞參與眾多有機(jī)制的機(jī)體活動(dòng)，原因也就在于細(xì)胞是機(jī)體的組成者，機(jī)體每一部分的結(jié)構(gòu)與功能單位。Cellsaresitesofbustlingactivity.Materialsaretransportedfromplacetoplace,structureareassembledandthenrapidlydisassembled,and,inmanycases,theentirecellmovesitselffromonesitetoanother.細(xì)胞是活躍復(fù)雜活動(dòng)的部位。物質(zhì)由一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方，組織裝配然后又迅速解散，在眾多的事例里，都顯示是整個(gè)細(xì)胞將他們自己由一個(gè)部位移到

57、另一個(gè)部位。細(xì)胞內(nèi)部和細(xì)胞與細(xì)胞之間是不斷在進(jìn)行活動(dòng)的，例如細(xì)胞內(nèi)的一些細(xì)胞器上的部位會(huì)在特定信號(hào)刺激下產(chǎn)生反應(yīng)，開(kāi)啟或者閉合；紅細(xì)胞會(huì)在血管里流動(dòng)，結(jié)合或釋放氧分子Fibroblastmovesoverthesurfaceofculturedish.整個(gè)圖片顯示的就是纖維組織母細(xì)胞培養(yǎng)皿表明上移動(dòng)H. Cellsarecapableofself-regulation細(xì)胞由自我調(diào)控的能耐Orderedstaterequiresconstantregulation.IffailureofacelltocorrectamistakewhenitduplicatesitsDNAmayresultinadebilitatingmutation.有序的系統(tǒng)需要不斷的調(diào)整。如果一個(gè)細(xì)胞在他復(fù)制DNA的時(shí)候沒(méi)能糾正錯(cuò)誤（即出錯(cuò)），那么很有可能導(dǎo)致衰退突變。3.TheSizeofCells細(xì)胞大小a）diameter直徑一般說(shuō)來(lái)，真核細(xì)胞的體積大于原核細(xì)胞，卵細(xì)胞大于體細(xì)胞。大多數(shù)動(dòng)植物細(xì)胞直徑一般在2030m間。鴕鳥(niǎo)的卵黃直徑可達(dá)5cm,支原體僅0.1匹，人的坐