南方医科大学细胞生物学第一章绪论

第一章绪论Chapter1Introduction第一节细胞生物学发展的几个主要阶段1604s-1830s，显微镜发明与细胞发现.1830s-1930s，高分辨光学显微镜的发展与细胞学说诞生。1970s以来，分子生物学技术的应用与细胞分子结构与和功能的研究，分子细胞生物学时代。1930s-1970s，电镜的发明与超微结构研究，细胞学发展为细胞生物学。一.显微镜的发明和细胞的发现科学的发展水平具有时代的特征，总是和工具的改进分不开的。因此，细胞的发现必须依靠放大工具！1.第一台显微镜是荷兰眼镜商詹森父子(H&Z.Janssen)在1604年发明的.由2个透镜组成，光学性能不理想，放大倍数10~30倍，但具有划时代的意义。1.1604年,Janssen父子设计的放大镜10~30只能用来观察跳蚤等一些小的昆虫镜筒长约46cm双凸透镜自然光光源——“跳蚤镜”2.1665年：RobertHooke(英国物理学家)显微镜(microscope)40~140他以极其兴奋的心情写道：“当我一看到这些形像时，我就认为这是我的发现。因为这的确是我第一次看到的微小空洞，可能这也是历史上的第一次发现。显然，这使我理解了软木为什么这么轻的原因。”Hooke用自制显微镜对矿物、动物和植物标本等进行了广泛观察，并将其观察结果整理成“Micrographia”(显微图谱),并首次用cells来描述“细胞”在Hooke开始使用“cell”一词后的一百多年中，学者们一直把注意力集中到细胞壁上，而对完整细胞内部的观察没有任何进展。《显微图集》其中收集的就有著名的软木切片细胞图。3.1671年A.V.Leeuwenhoek（荷兰):制作了200多台显微镜和400多个镜头观察到了池塘水中的原生动物---活细胞270~500他是历史上第一个观察到活细胞的人！观察到了人和哺乳动物的精子，也看到了鲑鱼红细胞的核。鉴于Leeuwenhoek在生物学上的卓越贡献，1680年他当选为英国皇家学会外籍会员!他把自己的观察结果告诉英国皇家学会的R.Hooke，得到了肯定和鼓励。英国皇家学会是英国资助科学发展的组织。成立于1660年。并于1662年、1663年、1669年领到皇家的各种特许证。女王是学会的保护人。全称“伦敦皇家自然知识促进学会”。学会宗旨是促进自然科学的发展。它是世界上历史最长而又从未中断过的科学学会。它在英国起着全国科学院的作用。19世纪30年代，显微镜制作技术有了明显的进步,分辨率提高到1m以内。此外，还发明了切片机，使观察手段大为改进。从18世纪末至19世纪初，学者们开始注意到植物组织小室中的内部结构，并也把它称为cell。至此‘cell’一词才具有了现代“细胞”的真正意义。二、显微镜的发展与细胞学说诞生德国植物学教授，施莱登(MatthiasJacobSchleiden,1804~1881)，1838年发表“植物发生论”，认为无论怎样复杂的植物都由形形色色的细胞构成。他试图重建细胞发育的过程，为此他聪明地选择了胚胎细胞作为他研究的起点，他还在细胞中发现了核仁。1838年，德国人施莱登提出了：细胞是构成植物体的基本单位.施莱登著作中的插图德国解剖学教授，施旺(TheodarSchwann,1810~1882)，一开始就研究施莱登（Schleiden）的细胞形成学说，他完全接受了这个学说，并把它扩展为所有生命现象的起源和基础的一般理论。他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去。施旺提出：1)有机体是由细胞构成的；2)细胞是构成有机体的基本单位。德国人施旺1839年发表了《关于动植物在构造与生长上的一致性的显微研究》。提出：细胞结构是一切动物体共有的结构特征，并进一步指出了动物和植物在结构上的统一性。在19世纪30年代施莱登和施旺提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。这一学说即“细胞学说”（CellTheory)”。1855德国医生和病理学家魏尔肖（Virchow）提出“一切细胞来源于细胞”的著名论断，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。显微镜的发明和细胞学说的提出，将生物学研究从宏观水平和大体水平引入到微观水平显微镜发展历程1752年，发明消色差显微镜。1812年，发明油浸物镜，改进了体视显微镜。1886年，发明复消差显微镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。1932年，荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了相差显微镜，并因此获1953年诺贝尔物理奖。细胞学的经典时期（1875-1898年）1.原生质理论的提出2.受精现象3.细胞分裂活动的发现（无丝、有丝和减数分裂）4.主要细胞器的发现（细胞核、中心体、线粒体和高尔基体）5.从脓细胞中分离出核酸特点：应用固定、染色技术，在显微镜下观察细胞的形态结构和分裂活动实验细胞学阶段（1900-1943年）1.细胞遗传学发展起来（1900年孟德尔的遗传法则重新发现，1910年摩尔根提出基因学说）2.细胞生理学发展起来（1909年细胞培养技术创立、1943年细胞器的分离）3.细胞化学发展起来（孚尔根染色）三、电镜的发明与细胞超微结构研究1932年德国人E.Ruska和M.Knoll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用电镜观察了各类细胞超微结构。并结合超速离心、电泳等技术研究这些结构的功能。1965年E.D.P.Derobetis将原著“普通生物学”更名为“细胞生物学”(透射电镜）分辨率：2nm1932年：Rushia制造第一台透射电镜电子显微镜：使我们看到细胞亚微结构(扫描电镜）分辨率：2nm50年代，电镜技术和生物化学和超薄切片技术结合细胞学结合细胞的超微结构细胞生物化学细胞生物学1965年E.D.P.Derobetis将原著“普通生物学”更名为“细胞生物学”四、分子细胞生物学时代•1944年O.Avery等通过细菌转化试验，1952年M.Chase等通过噬菌体标记感染实验肯定了核酸与遗传的关系。1869年瑞士人F.Miescher从脓细胞中分离出核酸，但未引起重视。•1952年Franklin拍摄到清晰的DNA晶体X-衍射照片。1953年她认为DNA是一种对称结构，可能是螺旋。•1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋模型。与Wilkins分享1962年诺贝尔生理学与医学奖。70年代，分子生物学细胞生物学分子细胞生物学（从分子水平探索细胞的基本生命活动）研究内容（三个水平）细胞水平：光学显微镜技术亚细胞水平：电子显微镜技术分子水平：生物化学及分子生物学技术细胞生物学（cellbiology)：是从细胞的显微、亚显微和分子水平三个层面研究细胞的结构、功能和各种生命活动规律的科学。第二节细胞生物学与医学一.细胞生物学是医学基础理论学科系统：呼吸系统器官：支气管组织：上皮组织细胞：柱状细胞杯状细胞细胞与组织和系统的关系去除或杀伤：肿瘤细胞；病源微生物;寄生虫。调整或影响：高血压；糖尿病；伤口愈合。医疗行为细胞医生工作：直接对象——病人间接对象——细胞二.细胞是人体疾病的基本单位小结1.细胞生物学的概念及发展简史2.细胞生物学与医学的关系