2024年高中生物競賽課件細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)

細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期四、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞學(xué)(Cytology):

研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的生物學(xué)分支學(xué)科細(xì)胞生物學(xué)(Cell

biology):應(yīng)用現(xiàn)代物理學(xué)和化學(xué)技術(shù)，以及分子生物學(xué)的概念和方法，側(cè)重從細(xì)胞作

為生命活動的基本單位的思維為出發(fā)點(diǎn)，研究和揭示細(xì)胞基本生命活動規(guī)律的科學(xué)。它從顯微、亞顯

微與分子水平上研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞的增殖、

分化、衰老、死亡，以及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達(dá)

調(diào)控，細(xì)胞起源與進(jìn)化等重大生命過程。1838-1839施萊登den)

施萬(T.Schwann)細(xì)胞學(xué)說

基石中的基石1859達(dá)爾文en)進(jìn)化論1866孟德爾(G.J.Mendel)遺傳學(xué)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)MatthiasJakobSchleiden現(xiàn)代生物學(xué)的

三大基石TheodorSchwann英國學(xué)者胡克(Robert

Hooke)1665年(發(fā)表《顯微圖譜》)用自制的

顯微鏡觀察櫟樹皮薄片，第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造，首次使用拉丁文

“cellar”

。后來英文用cell,

中文翻譯為細(xì)胞細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)CellstructureofCorkby

HookeHooke'smicroscopeRobert

Hooke細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

認(rèn)為細(xì)胞是在1665年由胡克發(fā)現(xiàn)英國學(xué)者胡克(RobertHooke)1665年(發(fā)表《顯微圖譜》)用自制的

顯微鏡觀察櫟樹皮薄片，第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造，首次使

用拉丁文“cellar”

。后來英文用cell,

中文翻譯為細(xì)胞CellstructureofCork

by

HookeHooke'smicroscopeRobert

HookeLensLocation

ofspecimen

on

pinSpecimen-positioning

screwFocusing

controlStage-positioning

screw荷蘭學(xué)者列文虎克(Antony

van

Leeuwenhoek)自制了高倍顯微鏡觀察了許多動植物的活細(xì)胞與原生動物，1674年觀察魚的紅細(xì)胞時

描述了細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)(a)Van

Leeuwenhoek

using

his

microscope

(b)Microscope

replica(c)Drawings

of

bacteria一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)Microbiology.An

Introduction.Pearson.13th(2019)DHandle(a)(a)VanLeeuwenhoekusinghomeroscopeoJiwmcroscopeTepicaTgo

oroaMicrobiology.An

Introduction.Pearson.13th(2019)一、細(xì)胞荷蘭學(xué)者列察了許多動

描述了細(xì)胞顯微鏡觀工細(xì)胞時LensSpecimen

holderFocus

screwLocation

ofspecimen

on

pinSpecimen-positioning

screwFocusing

controlStage-positioning

screw荷蘭學(xué)者列文虎克(Antony

van

Leeuwenhoek)自制了高倍顯微鏡觀察了許多動植物的活細(xì)胞與原生動物，1674年觀察魚的紅細(xì)胞時

描述了細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)(a)Van

Leeuwenhoek

using

his

microscope

(b)Microscope

replica(c)Drawings

of

bacteriaMicrobiology.An

Introduction.Pearson.13th(2019)真正活細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)MatthiasJakobSchleiden1838年，德國植物學(xué)家施來登(M.J.Schleiden)發(fā)表《植物發(fā)生論》,指出細(xì)胞是構(gòu)成植物的基本單

位1839年，德國動物學(xué)家施萬(T.Schwann)發(fā)表《關(guān)于動植物的結(jié)構(gòu)和生長的一致性的顯微研究》,指出：

一切植物、動物都是由細(xì)胞構(gòu)成的，細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)單位?！凹?xì)胞學(xué)說”(Cell

theory)二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)1858

年，德國醫(yī)生和病理學(xué)家魏爾肖(RufolfVirchow)指出：細(xì)胞只能來自細(xì)胞，正如動物只能來自動物植物只能來自植物一樣●有機(jī)體的一切病理表現(xiàn)都是基于細(xì)胞的損傷進(jìn)一步指明了細(xì)胞作為一個相對獨(dú)立的生命活性基本單位的性質(zhì)，被認(rèn)為是對細(xì)胞學(xué)說的一個重要補(bǔ)充細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義細(xì)胞學(xué)說(Cell

theory)的基本內(nèi)容：◆

細(xì)胞是有機(jī)體，

一切動植物都是由細(xì)胞發(fā)育而來，

并由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成◆每個細(xì)胞作為一個相對獨(dú)立的單位，既有它“自

己

的”生命，又對與其它細(xì)胞共同組成的整體的生命

有所助益◆

新的細(xì)胞可以通過已存在的細(xì)胞繁殖產(chǎn)生細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)二、細(xì)胞學(xué)說的建立及其意義細(xì)胞學(xué)說(Cell

theory)創(chuàng)立的意

義：◆

解決了生命的共同起源，即生命的同一性問題◆

推進(jìn)了人類對生命自然界的認(rèn)識，有力地促進(jìn)了生命

科學(xué)的進(jìn)步。恩格斯對細(xì)胞學(xué)說給予極高的評價，把

它與進(jìn)化論和能量守恒定律并列為19世紀(jì)的三大發(fā)明◆

對生物科學(xué)的發(fā)展具有重大的意義，為現(xiàn)代生物學(xué)的

三大基石(1838-1839細(xì)胞學(xué)說、1859年的進(jìn)化論和

1866孟德爾確立的遺傳學(xué))之一，而且為基石中的“基

石

”主要指19世紀(jì)的最后25年顯微鏡下的形態(tài)描述細(xì)胞器和細(xì)胞分裂活

動的發(fā)現(xiàn)(1)原生質(zhì)理論的提出(2)細(xì)胞分裂的研究(3)細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期1840年普金耶(J.E.Pukinje)

和1846年馮·莫爾(H.von

Mohl)首次將動物、

植物的細(xì)胞的內(nèi)含物稱為“原生

質(zhì)

”(protoplasm)MaxJohannSigismundSchultze1861年舒爾策(M.Schultze)提出原生質(zhì)理論：組成有機(jī)體的基本單位是—小團(tuán)原生

質(zhì)，這種物質(zhì)在各種有機(jī)體中是相似的三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)(1)原生質(zhì)理論的提出1880年，J.von

Hanstein提出“原生質(zhì)體”(protoplast)概念細(xì)胞的概念進(jìn)一步演繹成：“縣有生命活性的一小團(tuán)原生質(zhì)”細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期(1)原生質(zhì)理論的提出Protoplastsofcellsfroma

petunia's口

leaf細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)華爾瑟·弗萊明(

W.Flemming)在動物細(xì)胞中施特拉斯布格(Strasburger)在植物細(xì)胞中1841羅伯特

·雷馬克(

R.Remak)發(fā)現(xiàn)雞胚血

細(xì)胞的直接分裂實(shí)質(zhì)是核內(nèi)絲狀物(染色體)的形成及向兩個子細(xì)胞的平均分配三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期(2)細(xì)胞分裂的研究發(fā)現(xiàn)有絲分裂(mitosis)1875年赫特維希(

O.Hertwig)發(fā)現(xiàn)受精卵中兩親本核的合并；1877年施特拉斯布格(Strasburger)發(fā)現(xiàn)動物的

受精現(xiàn)象；EdouardVan

Beneden1883年范.貝內(nèi)登(Van

Bene

den)在動物細(xì)胞中1886年Strasburger在植物細(xì)胞中三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)(2)細(xì)胞分裂的研究發(fā)現(xiàn)減數(shù)分裂OscarHertwig1883年范.貝內(nèi)登(

VanBene

den)和博費(fèi)里(Boveri)發(fā)現(xiàn)了中心體1

8

8

8

年

，沃爾德耶(Waldeyer)提出染色體概念三

、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)(3)細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)HeinrichWilhelmGottfriedvon

Waldeyer-HartzEdouardVan

BenedenTheodorBoveri細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期1894年理查德.阿爾特曼(R.Altman)發(fā)現(xiàn)了線粒體(3)細(xì)胞器的發(fā)現(xiàn)1898年高爾基(Golgi)發(fā)現(xiàn)了高爾基體Richard

Altmann細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期1892年，O.Hertwig在《細(xì)胞和組織》中提出：生物學(xué)的基礎(chǔ)在

于研究細(xì)胞的特性、結(jié)構(gòu)和機(jī)能，并以細(xì)胞為基礎(chǔ)，對所有生細(xì)胞學(xué)的發(fā)展主要是采用實(shí)驗(yàn)的手段研究細(xì)胞學(xué)的問題，由

于實(shí)驗(yàn)研究不斷同相鄰學(xué)科結(jié)

合、相互滲透，導(dǎo)致了一些重

要分支學(xué)科的建立和發(fā)展：1.細(xì)胞遺傳學(xué)2.細(xì)胞生理學(xué)3.細(xì)胞化學(xué)細(xì)胞學(xué)成為生命科學(xué)的一個獨(dú)立分支物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行歸納與綜合細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三

、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期1.細(xì)胞遺傳學(xué)◆1876—Hertwig—動物受精現(xiàn)象◆1883—VanBeneden—蛔蟲卵和精子染色體減半◆1888(E.A.Strasburger),1893(Overten)—植物雙受精(生殖細(xì)胞染色體數(shù)減半)◆1900—遺傳法則重新提出(孟德爾，34年前)◆son發(fā)現(xiàn)性別與染色體的關(guān)系，魏斯曼

(A.Weissman)推測遺傳單位有序的排列在染色體上→德國

T.Boveri

和美國W.Sutton

提出遺傳的染色體學(xué)說◆1910—T.H.Morgan—基因?qū)W說(基因是決定遺傳形狀的基本單

位)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展：口

基因在染色體上的定位；口人工染色體(酵母、細(xì)菌人工染色體)與染色體工程；口基因的人工誘變與點(diǎn)突變(CRISPR/cas9);口

基因打靶與顯性負(fù)效應(yīng)；口

.從細(xì)胞學(xué)角度，特別是染色體結(jié)構(gòu)和功能，及染色體和其他細(xì)胞器的關(guān)系來研究遺傳現(xiàn)象，闡明遺傳和變異的機(jī)制細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)

時期1.細(xì)胞遺傳學(xué)主要研究內(nèi)容：口細(xì)胞對周圍環(huán)境的反應(yīng)；口細(xì)胞生長與繁殖的機(jī)制；口細(xì)胞從環(huán)境中攝取營養(yǎng)的能力；口細(xì)胞的興奮性、收縮性、分泌性；口生物膜的主動運(yùn)輸和能量傳遞與生物電...重點(diǎn)：物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸、信號跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)2.細(xì)胞生理學(xué)◆1909

——R.Harrison

和A.Carrel創(chuàng)立組織培養(yǎng)技

術(shù)→為細(xì)胞生理學(xué)開辟

一條重要途徑◆1943——A.Claude用高速離心機(jī)分離活細(xì)胞內(nèi)的核

和各種細(xì)胞器(線粒體、

葉綠體)→體外研究細(xì)胞

器的功能、化學(xué)組成，酶

在各個細(xì)胞器中的定位細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)時期相關(guān)技術(shù)的發(fā)展：□細(xì)胞組分分離技術(shù)(超速/差速離心、去垢劑)口放射自顯影技術(shù)(同位素標(biāo)記)口

超微量分析技術(shù)(ELISA)□流式細(xì)胞術(shù)□原位雜交口免疫熒光.◆1924—R.Feulgen建立對

細(xì)胞內(nèi)DNA

特異性的定

性

檢

測

方

法(福爾根反應(yīng))◆1940—J.Brachet—

甲

基綠-派洛寧染色測定細(xì)胞

中的DNA與RNA;T.O.

Casperson——

紫外

分

光

光度法測定DNA

在細(xì)胞

中的含量細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)

時期3.細(xì)胞化學(xué)核酸與蛋白質(zhì)的定性、定位、定量以及動態(tài)變化細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)三、從經(jīng)典細(xì)胞學(xué)到實(shí)

驗(yàn)

細(xì)胞學(xué)

時期分子生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)免疫學(xué)發(fā)育學(xué)生物化學(xué)生理學(xué)遺傳學(xué)四

、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與20世紀(jì)50年代以來：◆電鏡下對細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的認(rèn)識——奠定基礎(chǔ)口線粒體、葉綠體、高爾基體、細(xì)胞膜、核膜、核仁、染色質(zhì)與染色體口內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、溶酶體、核

孔復(fù)合體、細(xì)胞骨架◆生物化學(xué)的滲透———細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合的研究loese

pagulne

DNAasarpedtngtctrarucaotdo

hrusur-Morganandcolkeagusfedoe

dertkp

goneis

cfDesaphideselopsstoinfor

DNAChemesomw

RosccovayatMansalsbwsbythoyatheredty

Comens,vonTschamak,andde

WiessfomdatedRout

and

WaismanChemesomescanygnetk

isfomationFenming

idertfies

Mescher

dscovers

DXAchromosomsMensloomuuseshsfundmentallassofgnedcsKallkr

daroibes

GENETKSntocondia遺傳學(xué)-seroelechronmioescoeywedforthee

dimemionl

iragingDoly

the

sheep

doned—FisttangenicanimabsproducedHost,Aese,and

colegsdewskpdeep-etching

technquGenetk

code

chuodztodKerbergdisoovens

DNA

poymerae-WatsenandCickpoposedouble

helxfor

DNAHeisheyandChaseestabibhDNAasthegmescmaserialCbudokobtas

fratmitochendul

tactions-Iwention

oftheelectranmicroso0peby

Kzol

andRuska細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)Massspecrometry

ved

to

shudyprotecmeHumangthgme

squngedGcesfucrescemtprotinusod

to

datocthunctenalprosairsinIMngcalAlenand

inouepefectvides-echancedcontroatlicftncroxoprDNAsequendngmathodsdeveioped—Berg.,Boye

andCohendeebpONAconing

totniqusPalde.Sjstrard,and

Pornerdevelbptocnkqucs

for

aloctronnicrosc0prAvery,Mateod,andMCCartyshowONAto

bethe

oget

of

genetkc

traraformafonebsehodstetheTCAoyde細(xì)胞生物學(xué)sapss

the

theowtal

limtdt

resoutsn0zantumdotsusedtoimporefuorescentimogngYeasttwo-hybrd

syitems

used

to

anzhze200019751950192319001875185018251600FIGUREseparatePasteurlirksFving

ogo-isms

to

ipedfk

poosseDeelopmentofdys

and

stainsMirchow.Everycelcomgs

homacl5chkidenandfomdatacallC

8iouNancrechrokgyalomsapidsequendngot

ntiregenomesto

becomg

routis生物化學(xué)細(xì)胞學(xué)1-2TheCelBiologyTimeLine.Althoughogtology,biochemdiscipines,theyhaveincreasinglymergedsinceabout1925.SedbegdnelopstheuhncentrfoeEmbden

andMeyptof

descrbetheghcoytcpothwayinter2ctorsdevekpedsoanaslyzestquercedataFuorescenceresonanceenergytansleFFETmleroscopyusodto

stucy

mclacux

htonctlon%Budner

and

B.chnerdenonstrasefemenatonwihoeletaCsWohe

ynthesizes

uantheltbermoypiotcinprotein-Boinformatecsnwantion

ofthemicrotomewes

lmncork

sicsinmusde

cels5chwam

thiorycokcomp8ros

o

e2CYTOL0GYoesg

oibed2010ex細(xì)胞學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)四、細(xì)胞生物學(xué)學(xué)科的形成與發(fā)展◆Molecular

Biology1953年Watson和Crick提出DNA

雙螺旋