医学细胞生物学绪论.ppt
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1、医学细胞生物学 Medical Cell Biology,College of Life Science, Soochow University,朱子玉 4033313,1 绪论 2 真核细胞的基本结构 3 细胞的物质运输 4 细胞的信号转导 5 细胞增殖 6 细胞分化 7 细胞衰老和凋亡,医学细胞生物学,Chapter 1. 绪论,细胞生物学的概念和研究内容 细胞生物学的发展简史 医学细胞生物学研究 细胞的基本特征,第一节:细胞生物学的概念和研究内容,几乎所有的生物都是由细胞(cell)构成的。细胞是生命体的结构和功能的基本单位,有了细胞才有完整的生命活动。 细胞生物学(cell biolo
2、gy)是研究细胞的结构、功能及其生活史的的科学,由最初的细胞学(cytology)发展而来。 现代细胞生物学将对细胞的研究在细胞整体(显微)、亚细胞(超微)和分子水平三个层次上有机地结合起来。 细胞生物学是生命科学最活跃最有发展前景的分支学科。从细胞角度研究生命的发生与分化、发育与生长、遗传与变异、疾病与健康、衰老与死亡等基本生物学规律。,细胞生物学主要研究内容: 细胞结构与功能、细胞重要生命活动:,细胞核、染色体及基因表达的研究 生物膜与细胞器的研究 细胞骨架体系的研究 细胞增殖及其调控 细胞分化及其调控 细胞的衰老与凋亡 细胞信号转导 细胞工程,细胞生物学研究的根本问题,基因组在细胞内如何
3、实现时间和空间上的有序表达? 基因表达产物如何与其它细胞组分组装成有功能的结构体系或细胞器? 基因表达产物及信号分子如何调节细胞的重要生命活动过程?,五大研究方向: 细胞周期调控 细胞凋亡 细胞衰老 细胞信号转导 DNA损伤与修复,细胞生物学经历了四个主要发展阶段: 1665-1830s,细胞发现,显微生物学。 1830s-1930s,细胞学说,Cytology诞生。 1930s-1970s,电镜技术应用, Cytology发展为 cell biology。 1970s,分子细胞生物学时代。,第二节:细胞生物学的发展简史,一、细胞的发现 Discover of cell,1590年J. 和Z.
4、 Janssen父子制作第一台复式显微镜,放大倍数不超过10倍。 1665年英国人Robert Hooke出版Microgrophia。观察了软木,并首次用cell来描述“细胞”。 1680年A. van Leeuwenhoek当选为英国皇家学会会员。他观察过植物、原生动物、水、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌、唾液、血液、精液等等。,Robert Hooke and his “cells”,Robert Hookes microscope,Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723). Magnification ranges at 50-275x.,1830s消色差
5、显微镜出现,人们才对细胞的结构和功能有了新的认识。 1831年R. Brown在兰科植物表皮细胞内发现了细胞核。 1836年GG. Valentin在动物神经细胞中发现了细胞核与核仁。这些工作对于细胞学说的诞生具有重要意义。,二、细胞学说的建立 Establishment of cell theory,Cell Theory是19世纪的重大发现之一,现代细胞学说包括三方面内容: 细胞是多细胞生物的最小结构单位; 多细胞生物的每一个细胞为一代谢活动单位,执行特定功能; 新细胞来源于已存在细胞的分裂。,通常认为施莱登(MJ. Schleiden)和施旺(T. Schwann)正式提出了细胞学说,实
6、际上是19世纪许多科学家共同努力的结果。,Matthias Jacob Schleiden,Theodar Schwann,1838-39年Schwann和Schleiden在前人工作基础上提出: 有机体是由细胞构成的; 细胞是构成有机体的基本单位。,1855年德国人Virchow 提出“一切细胞来源于细胞”(omnis cellula e cellula)的著名论断,进一步完善了细胞学说。,Rudolf Virchow,1830s后发现活细胞并不是空的而是充满粘稠的液体。 JE. Purkinje(1839)和von Mohl(1846)则分别将动植物细胞内的物质称作原生质“protopla
7、sm” 。 Max Schultze (1861)认为动植物细胞中的原生质具有同样的意义,提出了原生质理论:细胞是由原生质组成的。 如今“原生质”一词已从生物学文献中消失了,但在当时具有十分重要的意义。 19世纪下半叶是对细胞研究的繁荣时期,许多重要的细胞器和细胞活动现象被发现,被称为细胞学的经典时期。,三、电镜的发展和细胞生物学诞生 Development of electron microscope & emerge of cell biology,1931年德国人E. Ruska 首次发明透射电镜,人类视野进入超微领域 。1939年Siemens公司生产商品电镜。 1940-50s用电镜
8、观察了各类细胞超微结构。并结合超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术研究这些结构的功能。Cytology发展为Cell Biology。 也被称为实验细胞学阶段,细胞学分支得到发展。,四、分子细胞生物学时代 The era of molecular cell biology,1953年,Watson 和Crick揭示DNA分子双螺旋模型 1958 年Crick 提出分子遗传的“中心法则”。 1961-1964年Nirenberg 等破译遗传密码。 1972年DA. Jackson,RH. Symons和P. Berg实现DNA体外重组。 一系列理论和技术的发展,使细胞生物学与分子生物学的结合越来
9、越紧密,开始进入分子细胞生物学时代。,1953年,JD. Watson 和FHC. Crick提出DNA双螺旋模型。与Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学或医学奖 。,1983年,KB. Mullis发明PCR仪,于1993年获诺贝尔化学奖。,Leland H. Hartwell,Tim Hunt,Sir Paul M. Nurse,2001年,美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理学或医学奖。,2002年,英国人Sydney Brenner、美国人Robert Horvitz和英国人John E
10、. Sulston,因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔生理学或医学奖。,Sydney Brenner,H. Robert Horvitz,John E. Sulston,2003年,美国人Peter Agre和Roderick MacKinnon,因对细胞膜水通道、离子通道结构和机理研究获诺贝尔化学奖。,Peter Agre,Roderick MacKinnon,2004年,美国人Richard Axel和Linda B. Buck获诺贝尔生理学或医学奖,他们发现气味受体和嗅觉系统的组成。,Richard Axel,Linda B. Buck,2005年Barry J.
11、Marshall 和J. Robin Warren 获诺贝尔生理学或医学奖,他们发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡发病机理中的作用。,Barry J. Marshall,J. Robin Warren,2006年度诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家安德鲁法尔和克雷格梅洛,以表彰他们发现了RNA干扰机制,RNAi已被广泛用作研究基因功能,并有望成为治疗疾病的新疗法。,Andrew Z. Fire Craig C. Mello,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,以表彰他们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,
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