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1、细胞生物学Cell Biology,生物科学与工程学院,教学安排与考核方式,讲课：32学时（单双周）实验：24学时（15-17周）考核方式：平时成绩 30%（考勤、课堂表现、回答问题、课后作业）理论课考试成绩70%（闭卷）,教材,目录,第一章 绪论第二章 细胞的统一性与多样性 第三章 细胞生物学研究方法 第四章 细胞质膜 第五章 物质跨膜运输 第六章 线粒体和叶绿体 第七章 细胞质基质与内膜系统 第八章 蛋白质分选与膜泡运输 第九章 细胞信号转导,第十章 细胞骨架第 十一 章 细胞核与染色质 第十二章 核糖体 第十三章 细胞周期与细胞分裂第十四章 细胞增殖调控与癌细胞第十五章 细胞分化与胚胎发
2、育第十六章 细胞死亡与细胞衰老第十七章 细胞的社会联系,基本知识介绍（1-3章）细胞的基本结构与功能（4-12章）细胞重大生命活动（13-17章）,第1章 绪论,本章主要内容,第一节 细胞生物学研究的内容与现状第二节 细胞学与细胞生物学发展简史,第一节 细胞生物学研究的内容与现状,细胞生物学(cell biology)是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科，它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程,一、细胞生物学的主要研究内容,生物膜和细胞器,细胞骨架体系,细胞核、染色体和基因表达
3、,一、细胞生物学的主要研究内容,细胞增殖及其调控,细胞信号转导,一、细胞生物学的主要研究内容,细胞分化及干细胞生物学,细胞死亡,一、细胞生物学的主要研究内容,细胞衰老,细胞工程,一、细胞生物学的主要研究内容,细胞的起源与进化,细胞重大生命活动及其相互关系,The inner life of the cell,The inner life of the cell,The inner life of the cell,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,1925.Wilson：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”,Edmund B.Wilson,1856-1939,The key to
4、every biological problem must finally be sought in the cell.,分子水平 细胞水平，相互渗透交融细胞结构功能研究为主 细胞重大生命活动为主分析 综合功能基因组学研究是细胞生物学研究的基础和归宿(应用)由基因治疗 细胞治疗,细胞生物学发展趋势,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,当前细胞生物学研究的3个根本性问题基因组如何在时间和空间上有序表达基因表达的产物如何逐级组装成细胞的基本结构体系及各种细胞器基因及其表达的产物如何调节细胞的重大生命活动,美国科学情报研究所（ISI）1997年SCI收录及引用
5、论文检索，全世界自然科学研究中论文发表最集中的三个领域分别是：细胞信号转导（signal transduction）；细胞凋亡（cell apoptosis）；基因组与后基因组学研究（genome and post-genomic analysis）。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,美国国立卫生研究院（NIH）在1998年底发表的一份题为什么是当今科研领域的热门话题？（“What is popular in research today？”）的调查报告中指出，目前全球研究最热门的是三种疾病：癌症（cancer）心血管病（cardiovascular diseases）爱滋病和肝炎等传染
6、病（infectious diseases：AIDS，hepatitis）五大研究方向：细胞周期调控（cell cycle control）；细胞凋亡（cell apoptosis）；细胞衰老（cellular senescence）；信号转导（signal transduction）；DNA的损伤与修复（DNA damage and repair）,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2000年，瑞典科学家阿尔维德卡尔松(Arvid Carlsson)、美国科学家保罗格林加德(Paul Greengard)、奥地利科学家埃里克坎德尔(Eric R Kandel)因在人类脑神经细胞间信号的相
7、互传递方面获得的重要发现，而共同获得诺贝尔医学及生理学奖。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,诺贝尔奖（2000-2013）,2001年，美国人LelandHartwell、英国人Paul Nurse、TimothyHunt因对细胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。,Leland H.Hartwell,R.Timothy(Tim)Hunt,Sir Paul M.Nurse,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2002年，英国人布雷诺尔、美国人霍维茨和英国人苏尔斯顿，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.Rober
8、t Horvitz,John E.Sulston,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2003年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。,Peter Agre,Roderick MacKinnon,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2004年，美国人Richard Axel和Linda B.Buck获诺贝尔生理与医学奖，他们发现气味受体和嗅觉系统的组成。,Richard Axel,Linda B.Buck,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2005年Barry J.Marshall 和J.Robin Warren 获诺贝尔
9、生理与医学奖，他们发现幽门螺杆菌及其在胃炎和胃溃疡方面的作用。,Barry J.Marshall,J.Robin Warren,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2006年美国人Andrew Z.Fire和Craig C.Mello因对RNA干扰的研究而获诺贝尔生理与医学奖。,Andrew Z.Fire,Craig C.Mello,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2007年美国的马里奥卡佩奇、奥利弗史密斯和英国的马丁伊文思因对基因打靶技术的研究而获诺贝尔生理学医学奖。,Mario R.Capecchi,Sir Martin J.Evans,Oliver Smithies,二、现代生命
10、科学中重要的基础前沿学科,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2008年两位法国科学家西诺西和蒙塔尼因发现人类免疫缺陷病毒（HIV）,德国科学家哈拉尔德楚尔豪森因发现人类乳突淋瘤病毒（HPV）导致子宫颈癌而获诺贝尔生理学医学奖。,2008年日本科学家下村修、美国科学家马丁沙尔菲和美籍华裔科学家钱永健因发现和修饰绿色荧光蛋白（GFP)获得诺贝尔化学奖。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2009年万卡特拉曼-莱马克里斯南、托马斯-施泰茨和阿达-尤纳斯因对“核糖体结构和功能的研究”做出突出贡献而获得诺贝尔化学奖。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科
11、学家伊丽莎白布莱克本、卡萝尔格雷德和杰克绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2010年诺贝尔生理学或医学奖授予英国生理学家罗伯特爱德华兹，以表彰他在体外受精技术领域做出的开创性贡献。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2011美国的布鲁斯巴特勒、卢森堡科学家朱尔斯霍夫曼和加拿大科学家拉尔夫斯坦曼因发现了免疫系统激活的关键原理而获诺贝尔生理学医学奖。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国科学家约翰格登和日本医学教授山中伸弥，以表彰他们在“体细胞重编程技
12、术”领域做出的革命性贡献。,2012年两位美国科学家罗伯特莱夫科维茨和布莱恩克比尔卡因“G蛋白偶联受体研究”而获得诺贝尔化学奖。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,2013年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家詹姆斯-E.罗斯曼和兰迪-W.谢克曼、德国科学家托马斯-C.苏德霍夫，以表彰他们发现细胞内部囊泡运输调控机制。,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,诺贝尔奖（2000-2013）,2000:神经系统中的信号传递2001:控制细胞周期的关键物质2002:细胞凋亡调节机制2003:细胞膜水通道及离子通道结构和机理2004:气味受体和嗅觉系统的组成2005:幽门螺旋杆菌2006:RNAi2
13、007:基因敲除小鼠2008:绿色荧光蛋白（化学），HIV/HPV（生理）2009:染色体端粒酶的自然脱落物将引发衰老和癌症（生理）核糖体结构和功能的研究（化学）2010:体外受精2011:免疫系统激活的关键原理2012:体细胞重编程技术(生理），G蛋白偶联受体研究（化学）2013:细胞内部囊泡运输调控机制,二、现代生命科学中重要的基础前沿学科,第二节 细胞学与细胞生物学发展简史,细胞的发现 细胞学说的建立其意义 细胞学的经典时期 实验细胞学与细胞学的分支及其发展 细胞生物学学科的形成与发展,第二节 细胞学与细胞生物学发展简史,从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：显微水平、超微水
14、平和分子水平。从时间纵轴来看细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：第一阶段：从16世纪末19世纪30年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。第二阶段：从19世纪3020世纪中期，细胞学说形成后，主要进行细胞显微形态的研究。第三阶段：从20世纪30年代70年代，以细胞超微结构、核型、带型研究为主要内容。第四阶段：从20世纪80年代分子克隆技术的成熟到当前，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细胞分化和凋亡、肿瘤生物学等领域成为当前的主流研究内容。,第二节 细胞学与细胞生物学发展简史,1590年J.和Z.Janssen制作第一台复式显微镜。1610年Galileo G
15、alilei用显微镜观察昆虫。1665年英国人Robert Hooke出版显微图谱。观察了软木，并首次用cells来描述“细胞”。,一、细胞的发现,一、细胞的发现,一、细胞的发现,二、细胞学说的建立及其意义,细胞学说（Cell theory）,1838年，德国植物学家施来登 发表论文指出植物是由细胞构成的1839年，德国动物学家施旺首次提出细胞学这个名称，并提出了 所有的生物都是由一个或多个细胞组成的 细胞是生命的基本单位 1858年，德国医生和病理学家魏尔肖对细胞学说进行了重要补充：一切细胞产自细胞。,细胞学说是人类在19世纪的三大发现之一,三、细胞学的经典时期,1.原生质理论的提出原生质(
16、protoplasm)(普金耶1840，冯莫尔1846)；原生质理论(舒尔策1861)；原生质体(protoplast)(Hanstein 1880)2.细胞分裂的研究直接分裂；有丝分裂；减数分裂(18411886)3.细胞器的发现中心体(1883)；线粒体(1894)；高尔基体(1898),四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展,1.细胞遗传学动物受精(1876)；卵和精子染色体(1883)；植物双受精(1888，1893)，遗传法则(孟德尔34年前，1900)，性别与染色体有关(1905)；基因学说(Morgan)2.细胞生理学的研究组织培养技术(1909)；细胞器分离(1943)3.细胞化
17、学 福尔根染色(1924)；紫外分光法(1930-1940),五、细胞生物学学科的形成与发展,20世纪50年代以来，电子显微镜与超薄切片技术结合，产生了细胞超微结构学50年代中期到60年代末，分子生物学、生物化学遗传学等学科与细胞学相互渗透与结合20世纪70年代，分子生物学概念与技术的引入80年代以来，细胞生物学主流为细胞的分子生物学90年代后期，纳米生物学兴起进入21世纪，生命科学研究从分子水平回归到细胞水平，细胞生物学的发展进入新阶段,本章小结,细胞生物学及其学科地位是从细胞整体、显微、亚显微与分子水平上研究细胞结构与功能和细胞重大生命活动规律的科学细胞生物学的主要研究内容 生物膜与细胞器；细胞信号转导；细胞骨架体系；细胞核、染色体及基因表达；细胞增殖及其调控；细胞分化及干细胞；细胞死亡；细胞衰老；细胞工程；细胞的起源与进化细胞学与细胞生物学发展简史 细胞的发现；细胞学说的建立；细胞学的经典时期；实验细胞学时期；细胞生物学学科的形成与发展,学习细胞生物学的注意点,结构与功能统一的观点同一性(unity)和多样性(diversity)的问题细胞生物学的主要内容：基本概念与实验证据；细胞器的动态特征；化学能的产生与利用；细胞的活动及其调控等实验科学与实验技术细胞真知源于实验室What we know/How we know.,Thank you!,
