第一章 醫(yī)學細胞生物學緒論

第一章緒論第一節(jié)研究的內(nèi)容第二節(jié)發(fā)展簡史第三節(jié)與醫(yī)學科學第四節(jié)研究動態(tài)與醫(yī)學進展第一節(jié)研究的內(nèi)容內(nèi)容:1.主要的研究任務2.具體的研究方向3.分支學科細胞（Cell)是1665年，由英國皇家學會會員物理學家RobertHook發(fā)現(xiàn)并命名的。細胞學(cytology)是研究細胞結(jié)構(gòu)形態(tài)、生理功能及生活史的科學，對細胞的認識有局限性。細胞生物學(CellBiology)是從細胞整體、亞顯微結(jié)構(gòu)以及分三個不同層次上，把細胞結(jié)構(gòu)、功能有機結(jié)合起來，并與生命科學其他學科相互滲透，探索生命活動基本規(guī)律的科學。1.主要的研究任務⑴

形態(tài)結(jié)構(gòu)---顯微、亞顯微、分子水平

闡明生命活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)⑵功能動態(tài)---分析、比較、綜合的方法①描述細胞內(nèi)各部分的化學組成以及新陳代謝過程②闡明細胞內(nèi)各部分結(jié)構(gòu)間的相互關(guān)系與相互作用⑶生命活動規(guī)律

生長、發(fā)育、遺傳、變異、衰老、死亡、分化等。

2.具體的研究方向1生物膜與膜性細胞器的研究2染色體及基因表達3細胞骨架體系的研究4細胞增殖與細胞周期的調(diào)控5細胞生長和分化6細胞衰老與死亡7細胞通訊和信號轉(zhuǎn)導8細胞的起源與進化9細胞工程結(jié)構(gòu)、功能生命活動手段3.分支學科(1)細胞遺傳學(cytogenetics)(2)細胞生理學(cytophysiology)(3)細胞化學(cytochemistry)(4)細胞社會學(cytosociology)(5)細胞形態(tài)學(cytomorphology)(6)分子細胞學(molecularcytology)第二節(jié)發(fā)展簡史隨著技術(shù)和實驗手段的進步，細胞的研究顯現(xiàn)出時代的特征，形成了不同的發(fā)展時期

1細胞學創(chuàng)立時期（1665—1875）是以形態(tài)描述為主的生物科學時期；

2細胞學經(jīng)典時期（1875—1900）主要是在顯微鏡下的形態(tài)描述---對細胞認識的鼎盛時期；

3實驗細胞學時期（1900—1953）細胞學與各門學科的交融與匯合，誕生了細胞生物學。

4分子細胞學時期（1953至今）（1）細胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國物理學家RobertHook發(fā)現(xiàn)細胞（Cell)。（2）歷史上觀察到活細胞的第一人1676年,荷蘭人Antonyvanleeuwenhoek觀察到了細菌。（3）細胞學說（Thecelltheory）的建立1838～1839,德國植物學家施萊登（J.Schleiden)，德國動物學家施旺（T.Shwann）細胞是一切生物體的基本構(gòu)成單位和功能單位。1855年～

1858年德國病理學家魏爾和(Virchow)提出了“一切細胞來自細胞”

1.細胞學創(chuàng)立時期RobertHookeandhis“cells”Figure1-1Hookeandhiscell.圖1.1英國物理學家RobertHook，創(chuàng)造的第一架有科學研究價值的顯微鏡。1665年，《顯微圖譜》描繪了他所見到的木栓是由許多蜂巢狀小室排成，是細胞學史上第一個細胞模式圖。Leeuwenhoekandhis“animalcules”Figure1-3AntonyvanLeeuwenhoek(1632-1723)(1)usedhisown(singlelens)monocularmicroscopes(2)andwasthefirstpersontoobserve(3)bacteriaandprotozoa.Helookateverythingfromrainwatertotears.Hesawmovingobjectsthathetermed“animalcules”(4,5).Thetinycreaturesappearedtobeswimming.③12345Hestudiedprimarilycellsinplants.Heobservedthatallplantsseemedtobecomposedofcells,andisthusconsideredtheco-founderofcelltheorytogetherwithSchwann.MatthiasJakob,Schleiden,(1804-1881)

Heidentifiedstatedthatallanimalsaremadeofcells.In1839,togetherwithMatthiasSchleidenheformulatedthecelltheoryoflife.TheodorSchwann(1810-1882),GermanphysiologistandhistologistA.ThediscoveryofcellsB.EstablishcelltheoryFigure1-4ONIONCELLS1、細胞是生物體的形態(tài)和功能的單位；2、生物體的特性決定于構(gòu)成它們的各個細胞3、細胞只能通過細胞分裂而來，并保證遺傳物質(zhì)的連續(xù)性。4、細胞是生命的最小單位。

---赫特維?！都毎徒M織》

現(xiàn)代完整的細胞學說的內(nèi)容2.細胞學的經(jīng)典時期19世紀最后的25年（1875-1900）是細胞研究的繁盛時期，相繼發(fā)現(xiàn)了許多重要的細胞結(jié)構(gòu)和細胞活動現(xiàn)象。（1）原生質(zhì)理論的提出（2）關(guān)于細胞分裂的研究（3）重要細胞器的發(fā)現(xiàn)（4）遺傳方面的成就（1）原生質(zhì)理論的提出

Mohl（莫爾）和Nageli（納哲里）提出了原生質(zhì)理論：有機體的組織單位是一小團原生質(zhì)。后人又精確地把圍在核周圍的原生質(zhì)稱為細胞質(zhì)（cytoplasm）把核內(nèi)的原生質(zhì)稱為核質(zhì)（karyoplasm）。（2）關(guān)于細胞分裂的研究

1880年弗來明（W.Flemming）提出了有絲分裂的概念（mitosis）。1883年VanBeneden在動物，1886年Straburger在植物發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂（meiosis）。1905年.J.R.Famer和J.E.Moore明確了核在兩代個體間的連續(xù)性。（3）重要細胞器的發(fā)現(xiàn)

19世紀中葉隨著顯微鏡技術(shù)的提高，發(fā)明了固定法，開始利用石蠟切片技術(shù)。經(jīng)固定的材料，進行一系列處理，染色后在顯微鏡下觀察，相繼發(fā)現(xiàn)了細胞內(nèi)的一系列結(jié)構(gòu)。

1883年，V.Beneden、1888年R.Brown和Boveri相繼發(fā)現(xiàn)中心體（Centrosome）；1894年Altmann、1898年C.Benda先后發(fā)現(xiàn)線粒體（mitochondrium）；1898年Golgi發(fā)現(xiàn)Golgibody。（4）遺傳學方面的成就在這期間，實驗細胞學和細胞遺傳學迅速發(fā)展。1866年，Mendel的工作—遺傳因子；1871年F.Miescher提取“核素”(Nuclein)；1889年R.Altmann改名為核酸(nucleicacid)；1902年W.A.Cannon提出遺傳染色體學說，認為基因就在染色體上。1896年，德國另一胚胎學家魏爾遜(Wilson)發(fā)表“TheCellinDevelopment&Heredity”，《細胞在發(fā)育和遺傳中》被認為是第一部系統(tǒng)的細胞學。書中的細胞模式圖，反映了光鏡時代對細胞結(jié)構(gòu)的認識水平，作為細胞學史上第二個具有代表意義的模型，一直沿用到本世紀50年代。

-----多學科滲透與細胞生物學（1900—1953）

生命科學的相鄰學科互相滲透，并結(jié)合多種實驗手段，對細胞的結(jié)構(gòu)、功能進行大量研究。1938年德國科學家Ruska，在西門子電子公司設計制造了世界上第一架電子顯微鏡，才把細胞學引向新的發(fā)展時期。對細胞的認識更加精細，主要工作有：

3.實驗細胞學時期細胞化學方面成績卓著：1924年，孚爾根（Feulgen）創(chuàng)立了定性DNA的特異方法。1940年，希拉舍（Brachet）創(chuàng)立了定性RNA的方法。（Unna法）。40年代后期，在電鏡下相繼發(fā)現(xiàn)了某些細胞器的超微結(jié)構(gòu)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（Porter1945）、葉綠體(Porter1947)、高爾基體(Dalton1950)、核膜(Callan1950)、溶酶體(deDuve1952)、線粒體(Palade50年代)、核糖體(Palade1953)、單位膜(Robertson1958)。1961年，J.Brachet集40、50之大成繪制了細胞的超微結(jié)構(gòu)，反映了電鏡時代對細胞的認識水平，成為細胞學史上第3個有代表意義的細胞模式圖。1944年Avery等在微生物轉(zhuǎn)化實驗中肯定了DNA是遺傳物質(zhì)。1953年美國分子遺傳學家沃森(J.D.Watson)和英國分子生物學家、物理學家克利克(F.H.C.Crick)提出了DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型，標志著分子生物學的誕生。1956年，Kornberg

從E.Coli

中獲得DNA聚合酶，并體外合成DNA成功；1958年，Crick提出了遺傳的“中心法則”；

Figure1-8TheDNA-doublehelixmodelandthediscoverers

Watson(left)andCrick(right)andWilkinswhobeawardedthe1962NobelPrizeinPhysiologyorMedicine"fortheirdiscoveriesin1953.Figure1-7ThefirstpracticalTEMandthebuilderErnstRuska

whowontheNobelPrizeinPhysicsin1986forhisworkinelectronoptics,includingthedesignofthefirstelectronmicroscopein1931.從細胞生物學的發(fā)展史看出，這門學科從敘述到實驗，從分析到綜合，從定性到定量，從局部到整體，從靜止的形態(tài)描述發(fā)展到細胞結(jié)構(gòu)與功能動態(tài)多方面研究；研究對象不再是單個細胞，而要考慮到由細胞組成的整個生物體，以及組成細胞的各種生物大分子，把細胞作為物質(zhì)、能量、信息過程的綜合體，深入到分子水平來探尋生命活動的規(guī)律，有目的地影響和改造細胞，以達到造福人類的目的。

4.細胞分子生物學Figure1-9KaryMullisandtheprincipleofPCRwhichisusedtoamplifyspecificregionsofaDNAstrandDevelopedin1984.In1993MulliswasawardedtheNobelPrizeinChemistry.Figure1-10TheHumanGenomeProjectwasaninternationalscientificresearchprojectwithaprimarygoaltodeterminethesequenceofchemicalbasepairs,identifyandmaptheapproximatelygenesofthehumangenome2.4MolecularcellbiologyDolly(July5,1996–February14,2003),

withherfirstbornlambDolly'sremainsareexhibitedattheRoyalMuseumofScotland.

Figure1-11Dolly(July5,1996–February14,2003),wasafemaledomesticsheepremarkableinbeingthefirstmammal

tobeclonedfromanadultsomatic

cell,.ShewasbornonJuly5,1996andsheliveduntiltheageofsix,attheRoslinInstituteinEdinburgh,Scotland.Anditwasdubbed"theworld'smostfamoussheep"byScientificAmerican.Dollywithher‘father’IanWilmut第三節(jié)細胞生物學與醫(yī)學是基礎(chǔ)醫(yī)學各學科的研究基礎(chǔ)臨床醫(yī)學的研究基礎(chǔ)基礎(chǔ)或臨床的新課題需從細