细胞生物学绪论.ppt

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1、 A Brief Introduction to Cell Biology 大自然展开了绚烂的生命画卷大自然展开了绚烂的生命画卷上皮细胞上皮细胞毛细胞毛细胞红细胞红细胞肌细胞肌细胞神经元神经元细胞演绎了生命画卷的主角细胞演绎了生命画卷的主角地球上生命的同一性令人吃惊地球上生命的同一性令人吃惊细胞扮演着遗传发育的主角细胞扮演着遗传发育的主角红细胞红细胞神经细胞神经细胞平滑肌细胞平滑肌细胞脂肪细胞脂肪细胞小肠上皮细胞小肠上皮细胞横纹肌细胞横纹肌细胞骨细胞骨细胞成纤维细胞成纤维细胞l 细胞生物学发展里程碑细胞生物学发展里程碑l 细胞生物学的概念与研究内容细胞生物学的概念与研究内容l 细胞生物学领域的

2、研究热点细胞生物学领域的研究热点l 细胞生物学是医学的重要基础细胞生物学是医学的重要基础绪论绪论-学习内容学习内容 1665年，年，Robert Hooke（胡克，英国物理学家）首次描（胡克，英国物理学家）首次描述细胞述细胞“Cell”Cella（空隙、小室，小房子）（空隙、小室，小房子）第一个细胞模式图第一个细胞模式图显微图谱显微图谱(Micrographia)(1665)放大倍数放大倍数40140倍倍细胞学说创立期（细胞学说创立期（16651875） 1677年，年，Antony Von Leeuwenhoek（列文虎克，荷兰布（列文虎克，荷兰布商，科学家，巴黎科学院通讯院士）观察到活细胞

3、商，科学家，巴黎科学院通讯院士）观察到活细胞247架显微镜架显微镜放大放大270倍倍荷兰乌德勒支大学博物馆荷兰乌德勒支大学博物馆细胞学说创立期（细胞学说创立期（16651875）u1831年，年，Robert Brown（布朗，英国）兰科植物表皮细胞（布朗，英国）兰科植物表皮细胞细胞核细胞核细胞学说创立期（细胞学说创立期（16651875）细胞结构模式图细胞结构模式图u1838年，年，J. Schleiden（施莱登，德国植物学家）（施莱登，德国植物学家）植物发生论植物发生论u1839年，年，T. Schwann（施旺，德国动物学家）（施旺，德国动物学家）关于动植物的结构和生关于动植物的结构和

4、生长一致性的显微研究长一致性的显微研究“细胞学说细胞学说 (cell theory)” 一切生物从单细胞到高等动、植物都是由细胞一切生物从单细胞到高等动、植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位。u1855年，年，Rudolf Virchow（菲尔绍，德国病理学家）（菲尔绍，德国病理学家）“一切细胞来自细一切细胞来自细胞胞” (Omnis cellula e cellula)u1857年，年，Rudolph Kolliker（寇里克，德国生物学家）发现线粒体（寇里克，德国生物学家）发现线粒体u1869年，年，Friedrich

5、 Miescher（米歇尔，瑞士医生）首次分离（米歇尔，瑞士医生）首次分离DNA细胞学说创立期（细胞学说创立期（16651875）u1841年，年，R. Remak（雷马克，波兰）发现鸡胚血细胞（雷马克，波兰）发现鸡胚血细胞无丝分裂无丝分裂u1879年，年，W. Flemming（弗莱明，德国生物学家）发（弗莱明，德国生物学家）发现现有丝分裂有丝分裂u1883年，年，Van Beneden（比耐登，比利时胚胎学家）（比耐登，比利时胚胎学家）发现发现减数分裂减数分裂，提出遗传的染色体学说，提出遗传的染色体学说细胞学经典时期细胞学经典时期 (18751887)M期 - 分裂前期M期 - 分裂末期分

6、裂间期G1期，S期，G2期M期 - 分裂后期M期 - 分裂中期M期 - 分裂早期细胞分裂过程细胞分裂过程u1898年，年，Camillo Golgi（高尔基，意大利医生）发现高尔基（高尔基，意大利医生）发现高尔基复合体复合体u1926年，年，T. Svedberg（斯维德伯格，瑞典物理化学家）发展（斯维德伯格，瑞典物理化学家）发展了第一台分析级超速离心机了第一台分析级超速离心机 u1938年，年，Behrens差速离心法分离细胞核差速离心法分离细胞核u1939年，年，Siemens（西门子公司，德国）生产第一台商品化透（西门子公司，德国）生产第一台商品化透射电子显微镜射电子显微镜u1941年，

7、年，AH Coons（康恩斯）荧光标记抗体检测细胞抗原（康恩斯）荧光标记抗体检测细胞抗原u1952年，年，Cey等建立人细胞系等建立人细胞系实验细胞学时期实验细胞学时期 (18871953)u1953年，年，F. Crick（克里克，英国）和（克里克，英国）和J. Watson（沃森，美（沃森，美国），国），DNA双螺旋结构双螺旋结构u1955年，年，H. Eagle（伊格尔，美国）（伊格尔，美国）, 动物细胞培养基成份动物细胞培养基成份u1957年，年，M. Meselson（梅塞尔，美国）等（梅塞尔，美国）等, CsCl密度梯度离心密度梯度离心技术分离细胞核技术分离细胞核u1965年，年，

8、Ham（哈姆）（哈姆）, 无血清培养基；无血清培养基； 第一台商品化扫描电子显微镜第一台商品化扫描电子显微镜分子细胞生物学时期分子细胞生物学时期 (1953 )u1981年，年，转基因小鼠转基因小鼠模型建立模型建立 大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物模式生物”。 u1996年，体细胞年，体细胞克隆羊克隆羊诞生诞生u2003年，年，人类基因组计划人类基因组计划序列图绘制成功序列图绘制成功u2009年，全球首例人类胚胎干细胞治疗人体试验获批年，全球首例人类胚胎干细胞治疗人体试验获批分子细胞生物学时期分子细胞生物学时期 (1

9、953 ) Mouse embryos GFP + GFP - GFP - GFP + Tail tip Transgenic MiceDolly with her surrogate motherCloning sheep1996年年7月月5日，英国日，英国Roslin研究所研究所Wilmut教授成功克隆了教授成功克隆了Dolly羊羊基因母亲基因母亲人类基因组计划人类基因组计划 人类三大科学计划人类三大科学计划 曼哈顿原子弹计划曼哈顿原子弹计划阿波罗计划阿波罗计划 由美国于由美国于1990年启动，中国、英国、法国、德国和日本参年启动，中国、英国、法国、德国和日本参加。我国于加。我国于1993

10、年加入该计划，承担其中年加入该计划，承担其中1%的任务，即人类的任务，即人类3号染色体短臂上约号染色体短臂上约30Mb的测序任务。的测序任务。 human genome project, HGP HGP新的发现：新的发现： 全部人类基因组约有全部人类基因组约有2.91Gbp，约有，约有39000多个基因多个基因 有有42%的基因尚不知道功能的基因尚不知道功能 基因数量少得惊人基因数量少得惊人 存在存在“热点热点”和大片和大片“荒漠荒漠” 35.3%的基因组包含重复序列的基因组包含重复序列 人与人之间人与人之间99.99%的基因密码相同的基因密码相同l 细胞生物学发展里程碑细胞生物学发展里程碑

11、细胞学说创立期（细胞学说创立期（16651875） 细胞学经典时期细胞学经典时期 (18751887) 实验细胞学时期实验细胞学时期 (18871953) 分子细胞生物学时期分子细胞生物学时期 (1953 )l 细胞生物学的概念与研究内容细胞生物学的概念与研究内容l 细胞生物学领域的研究热点细胞生物学领域的研究热点l 细胞生物学是医学的重要基础细胞生物学是医学的重要基础绪论绪论-学习内容学习内容细胞的结构与功能细胞的结构与功能阐明生命现象、揭示疾病发生发展的规律阐明生命现象、揭示疾病发生发展的规律细胞的信号转导细胞的信号转导：了解信号转导通路中信号分子之间的相互关系：了解信号转导通路中信号分子

12、之间的相互关系细胞分化与干细胞细胞分化与干细胞：了解个体发育、修复和再生人体病变器官：了解个体发育、修复和再生人体病变器官Cell Tissue Organ System Multicellular individual Population EcosystemOct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc. adult human dermal fibroblasts Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined FactorsTeratoma Derived from Human

13、iPS Cells 胃肠上皮组织胃肠上皮组织肌肉组织肌肉组织脂肪组织脂肪组织神经组织神经组织表皮组织表皮组织软骨组织软骨组织Cell, Vol 131, 861-872, 30 November 2007多潜能干细胞多潜能干细胞 (iPS)的诱导的诱导Induced Pluripotent Stem Cell Lines Derived from Human Somatic CellsOCT4, SOX2 NANOG, LIN28IMR90 cells (人胚胎源成纤维细胞人胚胎源成纤维细胞) ，新生儿前额分离成纤维细胞，新生儿前额分离成纤维细胞软骨组织软骨组织 (中胚层中胚层)神经组织神经组

14、织 (外胚层外胚层)胃肠上皮胃肠上皮 (内胚层内胚层)Science. Vol. 318. 1917 - 1920, 21 December, 2007癌干细胞（癌干细胞（Cancer Stem Cell)A human melanoma cell. Where does it come from?Quintana, E. Efficient tumor formation by single melanoma cells. Nature 456, 593599 (2008).细胞周期与细胞周期调控细胞周期与细胞周期调控：了解细胞周期检查点：了解细胞周期检查点细胞衰老与细胞死亡细胞衰老与细胞死

15、亡：了解生命现象：了解生命现象端粒端粒DNA的长度随着细胞的长度随着细胞分裂次数的增加及年龄的分裂次数的增加及年龄的增长而逐渐缩短增长而逐渐缩短telomeresNecrosisApoptosis2001年，年，Leland H. Hartwell(美国美国)、R. Timothy Hunt(英国英国)、Paul M. Nurse (英国英国) 发现细胞周期发现细胞周期中的关中的关键调节因子键调节因子(P/M)2002年，年，Sydney Brenner（英国）、（英国）、H. Robert Horvitz（美国）、（美国）、John E. Sulston（英国）（英国）发现器官发育和发现器官

16、发育和细胞细胞凋亡遗传调控机理凋亡遗传调控机理(P/M)细胞生物学是医学的重要基础细胞生物学是医学的重要基础 是基础医学和临床医学的基础，并已渗是基础医学和临床医学的基础，并已渗透医学各门学科中。透医学各门学科中。胰腺胰腺糖尿病和胰岛素糖尿病和胰岛素胰岛胰岛细胞细胞(1)(2)(3)(4) (A) beta-cell monolayers (B) beta-cell aggregates (5)(6)(7)(8)糖尿病性视网膜病变糖尿病性视网膜病变 糖尿病和胰岛素糖尿病和胰岛素细胞生物学重要细胞生物学重要SCI期刊期刊 Journals Impact Factor (2007)Nature Reviews Molecular Cell Biology 31.921Cell 29.887Cancer Cell 23.858Annual Review of Cell and Developmental Biology 23.545Nature Cell Biology 17.623Trends in Cell Biology 13.527Current Opinion in Cell Bi