1 绪论 细胞生物学

1医学细胞生物学（MedicalCellBiology)医学遗传学与细胞生物学教研室李元杰讲师2只要给我一个活的细胞，我就能给你造出一个生物的世界。M.拉斯帕（法国科学家、细胞生物学先驱，20世纪30年代）第一章绪论(Introduction)3细胞是生物结构与生命活动的基本单位，一切生命现象（生长、发育、遗传、衰老等）均以细胞为基础，必须从细胞中去研究。4一、什么是细胞生物学？5（一）概念细胞生物学（CellBiology）是一门运用近代物理、化学技术和分子生物学方法，从细胞的显微、亚显微和分子水平对细胞的各种生命活动基本规律进行研究的科学。6研究对象研究内容研究层次细胞学Cytology细胞细胞结构和功能活动的现象显微水平、亚显微水平细胞生物学CellBiology细胞细胞的形态、结构、功能、功能活动的相互关系及分子基础显微水平、亚显微水平、分子水平、活体水平医学细胞生物学MedicalcellBiology人体细胞医学相关的问题同上细胞生物学的研究7•医学领域的许多问题需要用细胞生物学知识和技术来解决；•医学实践为细胞生物学提出了新的研究领域。医学的重要基础学科人类血细胞SEM照片8与医学基础课程的关系学习方法研究方法学习思路研究思路医学临床医学研究组胚病理生化药理细胞生物学细胞生物学9(二)细胞生物学的发展史一个科学发现的思想史，往往并不比该科学发现本身缺少价值。拉普拉斯(1749—1827)101.细胞学的萌芽阶段（16世纪末～19世纪初）2.细胞学的创立阶段（19世纪初～19世纪中）3.经典细胞学阶段(19世纪中～20世纪初)4.实验细胞学阶段(20世纪初～20世纪中)5.细胞生物学阶段(20世纪中～)111.显微镜诞生Ⅰ细胞学的萌芽阶段1590年J.Janssen和Z.Janssen（荷兰）第一台复式显微镜122.“细胞”（cell）一词出现1665年R.Hooke（英国）第一次描述了植物细胞的构造（显微图谱）Ⅰ细胞学的萌芽阶段133.细胞发现Ⅰ细胞学的萌芽阶段1677年A.V.Leeuwenhoek（荷兰）第一个看到活细胞的人141.细胞结构认识加深1827年K.E.V.Bear蛙卵细胞核1831年RobertBrown植物细胞核1839年J.E.Pukinye原生质1861年MaxSchultze原生质理论（plasma）1880年Hanstein“原生质体”protoplastⅡ细胞学的创立阶段152.“细胞学说”（CellTheory)创立Ⅱ细胞学的创立阶段1838年德国植物学家M.J.Schleiden发表了“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1839年德国动物学家T.Schwann发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”提出“细胞学说”（CellTheory)这一术语1855年德国医生R.Virchow提出“一切细胞来源于细胞”的著名论断，进一步完善了细胞学说16Ⅱ细胞学的创立阶段3.“细胞学说”的要点1一切生物体都是由细胞组成2细胞是生物体形态结构和功能活动的基本单位3所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞。17实验技术的进步----细胞学蓬勃发展染料(苏木精,洋红)的应用切片机的出现和应用显微镜技术的提高↓细胞内部结构发现染色体、线粒体、高尔基体、中心体等细胞生理现象发现无丝分裂、有丝分裂减数分裂、受精等Ⅲ经典细胞学阶段18Ⅳ实验细胞学阶段电子显微镜用电子束作光源，用电磁场作透镜19Ⅳ实验细胞学阶段细胞培养(cellculture)：在无菌条件下，从机体中取出组织或细胞，模拟机体内正常生理状态下生存的基本条件，让它在培养器皿中继续生存、生长和繁殖的方法。可分为原代细胞培养和传代细胞培养。20Ⅳ实验细胞学阶段原代培养传代培养211953年J.Watson&F.Crick提出DNA双螺旋模型Ⅴ细胞生物学阶段1962年，沃森、克里克与威尔金斯因研究DNA双螺旋结构模型的成果，共同荣获了诺贝尔生理学或医学奖。221961年M.W.Nirenberg和H.Matthaei确定遗传密码子Ⅴ细胞生物学阶段尼伦伯格与霍利、科拉纳分享了1968年医学生理学诺贝尔奖。尼伦伯格马泰23细胞生物学与医学细胞与人体的生长发育密切相关——细胞是人体结构的基础单位细胞与人类疾病的发生发展转归有关——细胞是人体疾病的基本单位细胞与医学研究相关——细胞是人体结构和功能的基本单位24通过细胞再造组织乃至整个器官------组织工程25组织工程皮肤的支架组织工程皮肤(已经上市)Organogenesis(Canton,MA)Apligraf26组织工程膀胱(临床前评价)27组织工程耳朵282001年诺贝尔生理医学奖颁予细胞周期调控机理的三位研究者细胞生物学领域的诺贝尔医学奖Ⅵ科学家美国英国利兰·哈特韦尔蒂莫西·亨特保罗·纳斯292006年诺贝尔生理学或医学奖颁予RNA干扰发现者细胞生物学领域的诺贝尔医学奖梅洛美国马萨诸塞大学医学院菲尔美国斯坦福大学医学院Ⅵ科学家302007年度诺贝尔生理学或医学奖表彰他们在干细胞研究方面所作的贡献。卡佩奇史密西斯埃文斯美国美国英国Ⅵ科学家细胞生物学领域的诺贝尔医学奖31(三)我国细胞生物学发展概况真正的起步是在70年代，其重要的标志有:1、1977年制订了我国第一个细胞生物学发展规划;2、中国科学院实验生物研究所改建为细胞生物学研究所;3、细胞生物学的研究工作在高等院校中广泛兴起;4、1979年创办了《细胞生物学杂志》;5、1980年成立了中国细胞生物学会（ChineseSocietyForCellBiology，CSCB）32二、为什么学习医学细胞生物学？33（一）认识人类本身的需要34（二）防治疾病的需要35（三）发展新的诊治手段的需要36（四）完成学业的需要37三、如何学习医学细胞生物学38（一）处理好几个关系局部与整体共性与个性结构与功能静态与动态39（二）按大纲要求，记好笔记，及时复习课前预习：了解上课集中：理解课后复习：掌握40（三）幻灯为主，结合教材，辅助参考书41（四）考试如何通过第二步：翻开细胞生物学笔记请输入您的笔记名称：细胞生物重点复习睡觉第一步：上课别走神轻轻松松进考场欢欢乐乐去回家万事大吉细胞生物考啥？第三步：考前认真复习42休息！43细胞概述44第一节细胞的概念45细胞(Cell)有膜包围的，能独立生存和繁殖的最小原生质团，是有机体结构和功能的基本单位。一、定义46简单有机小分子的产生生物大分子的形成细胞的出现47细胞有机体结构和功能的基本单位细胞组织器官系统人体48三、构成细胞的三大要素一套完整的代谢系统独立生存一套遗传信息繁殖膜包围49四、细胞的分类细胞真核细胞原核细胞动物细胞植物细胞真菌细胞立克次体、放线菌支原体、衣原体细菌、蓝藻酵母菌霉菌50原核细胞真核细胞A.蓝藻B.小球藻51原核细胞拟核细胞核区别（见下表）是否有真正的细胞核真核细胞52真核细胞和原核细胞的主要区别特征原核细胞真核细胞细胞大小较小较大核糖体有（70S）无丝分裂无有无有细胞骨架内膜系统细胞分裂拟核（无核膜核仁）细胞核有核膜核仁、染色质、核基质有丝分裂/减数分裂有（80S)DNA连续复制、不构成染色体不与组蛋白结合构成染色体与组蛋白结合53第二节细胞的一般结构一、细胞的形态54二、细胞的大小和数目最大的细胞：鸵鸟卵，直径12－15cm最小的细胞：支原体，0.1－0.3um大多数细胞：4－10um成年人约有1.8×1014个细胞新生儿约有2×1012个细胞生物的大小与细胞的大小无相关性与细胞的数目有相关性55三、计量单位长度单位：毫米，微米，纳米，埃重量单位：微克，纳克，皮克肉眼分辨力：0.1-0.2mm光学显微镜：0.2μm电子显微镜：0.2nm56四、细胞的一般结构光镜电镜细胞膜细胞核细胞质膜相结构非膜相结构57小结细胞的形态、大小、结构细胞生物学的概念细胞培养的概念细胞的概念、分类原核/真核细胞的区别58简答题：哪些人分别提出细胞、看到细胞、创立细胞学说？简述细胞的一般结构是什么？最大和最小的细胞是什么？病毒是否为细胞？复习题名词解释：细胞生物学；细胞培养；细胞思考题：你认为有必要学习细胞生物学吗？为什么？你有何建议？59休息！60医学细胞生物学（MedicalCellBiology)医学遗传学与细胞生物学教研室李元杰讲师61第四章细胞膜CellMembrane62细胞(Cell)有膜包围的，能独立生存和繁殖的最小原生质团，是有机体结构和功能的基本单位。细胞组织器官系统人体63线粒体溶酶体中心体高尔基体核糖体内质网细胞核细胞解剖示意图细胞膜64将细胞质与外界环境隔开的一层界膜，又称质膜(Plasmamembrane)。细胞膜(Cellmembrane)65生物膜(Biologicalmembrane)细胞膜和细胞内的膜相结构的膜。66单位膜(Unitmembrane)透射电镜下，生物膜都呈现为厚约7nm的内外两层为暗层，中间夹一明层的“两暗加一明”的结构，又称“单位膜”。67如何证明细胞膜的存在?实验一植物细胞质壁分离实验二红细胞的溶血试验实验三显微操作实验68实验一植物细胞质壁分离69实验二红细胞的溶血试验等渗溶液低渗溶液高渗溶液红细胞70实验三显微操作实验第一节细胞膜的化学组成和结构72细胞膜的化学组成膜脂膜蛋白膜糖类磷脂胆固醇糖脂膜内在蛋白膜外在蛋白糖脂糖蛋白73一、细胞膜的化学组成脂类约占膜总量的30%-80%主要包括磷脂、胆固醇和糖脂丙酮抽提膜脂(一)膜脂74•甘油磷酯•鞘磷脂磷脂酰胆碱（卵磷脂）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）磷脂酰丝氨酸1.磷脂(Phospholipid)75磷脂酰胆碱磷脂酰乙醇胺磷脂酰丝氨酸鞘磷脂762.胆固醇(Cholesterol)与磷脂的碳氢链相互作用，增加质膜的强度。773.糖脂：脑苷脂、神经节苷脂半乳糖脑苷脂GM1神经节苷脂唾液酸784.膜脂的共同特征：两性分子(双亲媒性分子)极性头部亲水非极性尾部疏水磷脂胆固醇糖脂79膜脂分子的物理特性膜脂分子在水相中可以形成片状双分子层结构在适当条件下双分子层结构会自身形成球形分子团80膜内在蛋白质IntrinsicProtein(IntergralProtein/MosaicProtein）膜蛋白分类：根据膜蛋白与膜的位置关系膜内在蛋白质&膜外在蛋白质膜外在蛋白质ExtrinsicProtein8182(二)膜蛋白结构特征膜蛋白主要是球状蛋白质，单体或多聚体。831、转运分子进出细胞；2、接受并传递信号；3、支撑连接细胞骨架成分和细胞间质成分；4、与细胞分化及细胞间连接有关。膜蛋白的功能84动物膜上存在7种膜糖85单位膜(Unitmembrane)电镜下，所有的生物膜均呈现“两暗夹一明”的超微结构,厚度约7.5nm。我们把这种“两暗夹一明”的结构称为单位膜。二、细胞膜的分子结构(一)膜的超微结构86(二)膜的分子结构模型1902，Overton，细胞膜由脂类构成1925，Gorter等，膜由双层脂类构成1935，Denielli等，片层结构模型1972，S.J.Singer等，液态镶嵌模型1975，Wallach，晶格镶嵌模型1977，Jain等，板块镶嵌模型1959，Roberson，单位膜模型近年，脂伐模型871.片层结构模型双层磷脂分子；外附球状蛋白球状蛋白第一次用分子术语描述了膜的结构；将膜的分子结构与理化性质联系起来。88观点：1、电镜下，厚度7.5nm，两暗夹一明;2、双层磷脂分子，外附β-折叠蛋白质，以静电作用与磷脂极性端结合。局限性：膜结构是静态、单一的；未能说明膜的动态变化和功能。2.单位膜模型β-折叠蛋白质893.流动镶嵌模型/液态镶嵌模型FluidMosaicModel糖蛋白糖链糖脂的糖链膜内在蛋白膜周边蛋白冰冻蚀刻技术90流动/液态镶嵌模型：1、流动的脂双层构成膜的连续主体：流动性,有序性2、球状蛋白质镶嵌在脂双层中：分布不对称性3、糖类附在膜的外表面缺陷：忽视蛋白质对脂类流动性的控制；忽视膜各部