绪论2细胞的统一性与多样性.ppt.pptx

授课教师：殷玉玲 联系：18640934089 ：1150031706,细胞生物学 Cell Biology,1,参考教材；Cell Biology （第六版） International student version 主编Gerald Karp （格瑞德 卡普）,教科书,2,考核方式,期末笔试 + 实验 + 平时 笔试成绩 实验成绩 平时成绩 70分 15分 15分,3,“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案” ——生物学大师 Wilson,学科地位： 生命科学基础学科 前沿学科 出发点 汇聚点,4,课程学习目标,掌握细胞基本结构与功能，细胞生长、代谢及高级生命活动机制与调控，细胞生物学研究先进技术与手段，跟踪细胞生物学取得的最新进展 自主获得知识能力、科学研究实践能力、创新精神5,学 习 内 容,理论课部分 1个核心 2个能量转换动力站 3个细胞骨架成分 4个内膜系统成员 5个细胞高级活动,两条主线 细胞结构 细胞功能 高级活动,6,第一章 绪 论 Introduction,7,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科学。

从显微、亚显微和分子水平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、细胞基因表达调控、细胞起源与进化等重大生命过程 细胞是生命体结构功能基本单位 细胞是生命现象研究的基础 揭示生命奥秘不可缺少的“主角”,一、现代生命科学的基础前沿学科,8,当前细胞生物学研究的课题,基因组是如何在时间与空间上有序表达的？ 基因表达的产物是如何逐级组装成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器的？这种组装过程的调控程序与调控机制是什么？ 基因及其表达的产物，特别是各种信号分子与活性因子，是如何调节诸如细胞的增殖、分化、衰老与凋亡等细胞最重要的生命活动过程的？,9,二、细胞生物学的主要研究内容,生物膜与细胞器 Cell membrane and cellular organelle 细胞骨架体系 Cytoskeleton 细胞核、染色体 Nucleus, chromosome 基因表达 Gene expression 细胞信号转导 Signal transduction 细胞增殖及调控 Proliferation and regulation 细胞分化及干细胞生物学 Differentiation and stem cell biology 细胞衰老 Cell aging 细胞死亡 Cell death (apoptosis) 细胞工程 Cell engineering 细胞起源与进化 Cell origin and evolution,10,细胞结构与功能 细胞的重要生命活动,第二节 细胞学与细胞生物学发展简史,一、细胞的发现 二、细胞学说建立 三、细胞学经典时期 四、实验细胞学、细胞学分支及发展 五、细胞生物学学科的形成与发展,11,一、细胞的发现,1665年胡克用自制显微镜及观察的栎树皮细胞壁，提出Cell一词,之后列文虎克用设计更好的显微镜观察动植物的活细胞和原生动物、微生物,12,二、细胞学说(Cell theory)的创立,1838 施莱登 《植物发生论》 1839 施旺 《关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》 细胞学说：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切 动植物体的基本单位。

1855年 魏尔肖补充细胞学:所有细胞都来自于已有细胞的分裂， 细胞来自于细胞13,三、细胞学经典时期 1.原生质理论提出 2.细胞分裂研究 3.细胞器发现 中心体 染色体 线粒体 高尔基体,14,四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展 细胞遗传学 基因与染色体 受精 细胞生理学 细胞质流动 细胞运动 组织培养技术 细胞器分离技术 细胞化学---细胞分子生物学 核酸和蛋白质定性、定位、定量及动态变化,15,五、 细胞生物学学科的形成与发展 细胞学（细胞超微结构） 分子生物学（DNA双螺旋结构模型的提出） 细胞生物学 （20世纪70年代确立） 分子细胞生物学 细胞分子生物学（80年代以来）,,16,细胞生物学研究的实践意义 全球三大疾病：Cancer Cardiovascular diseases Infection disease 五大研究方向：细胞周期调控、细胞凋亡、细胞衰老、 信号转导、DNA的损伤修复 其他 （农业及畜牧业、水产养殖等）,17,干细胞（stem cell ),18,转基因动物(transgenic animal) 外源基因导入受精卵 ——个体,19,转基因植物 番茄 烟草 棉花 花卉 水稻 大豆 安全性 ？,20,2001 细胞周期调控机理,授予美国Leland Hartwell、英国Paul Nurse、Timothy Hunt 细胞周期调控机理的研究成就。

21世纪部分诺贝尔生理学或医学奖与化学奖附录,21,授予 悉尼·布雷诺尔【英】 、罗伯特·霍维茨【美】和约翰·苏尔斯顿【英】 ，在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的成就2002 细胞程序性死亡,Sydney Brenner,22,2003 水通道，离子通道结构和机理研究,Peter Agre,Roderick MacKinnon,授予彼得·阿格雷【美】、罗德里克·麦金农【美】，分别因对细胞膜水通道，离子通道结构和机理研究成就而获诺贝尔化学奖23,2007 干细胞领域,授予马里奥-卡佩奇和奥利弗-史密西斯【美】 、马丁-埃文斯【英】 ，表彰他们在干细胞研究方面所作的贡献24,2012 成熟细胞可被重新编程变为多能性细胞,25,山中伸弥,小鼠成纤维细胞,Induced pluripotent stem cell,iPS与ESC类似 重编程：染色质修饰，DNA甲基化,26,每个细胞都像一个工厂，生产并输出分子，例如胰岛素被细胞制造并释放到血液中，神经递质作为化学信号从一个神经细胞发送到另一个神经细胞这些分子被包裹在小泡内运输到细胞特定部位和细胞外，这三位诺贝尔奖得主发现相关分子如何指导细胞内把运输分子于正确的时间运送到正确的地点。

2013 细胞如何组织运输系统——囊泡运输,27,挪威Edvard Moser 和May-Britt Moser夫妇/英国科学家John O’Keefe奖励,我们如何知道自己的位置？我们如何从一个地方去到另一个地方？为何当我们在下次重复同样的路线时能够迅速查找到这些信息，我们在大脑中是如何对它们进行存储的？今年的诺贝尔生理学与医学奖获得者们发现了大脑内的定位系统，一种大脑中内置的“GPS”，它让我们能够在空间中实现自我定位，这从细胞层面揭示了人类高等认知能力2014 发现了大脑中形成定位系统的细胞,28,中国科学家屠呦呦 “有关疟疾新疗法的发现” 另外两名获奖科学家为爱尔兰的William C. Campbell和日本的Satoshi ōmura， “有关蛔虫寄生虫感染新疗法的发现”2015 中国人的骄傲 传染病,29,2016 在细胞自噬机制方面的发现,大隅良典（Yoshinori Ohsumi） 日本分子细胞生物学家，日本东京大学理学博士 现任日本东京工业大学前沿研究中心特聘教授与荣誉教授30,2017 … … 得主？研究领域？,31,21世纪诺贝尔生理或医学奖获奖研究领域 2001 细胞周期调控机理 2002 细胞程序性细胞死亡的遗传调控机理 2006 核糖核酸(RNA)干扰机制 2009 端粒和端粒酶是如何保护染色体 2010 体外受精技术 2012 诱导多能性细胞 细胞的囊泡运输调节机制 2014 发现了大脑中形成定位系统的细胞 2015 传染病药物发现 2016 细胞自噬机制,32,细胞生物学发展新阶段的基本特点,以细胞（及其社会），特别是活体细胞作为研究对象。

以细胞重大生命活动为主要研究内容 在揭示细胞生命活动分子机制方面，以细胞信号调控网络为研究重点 在多层次上特别是纳米尺度上揭示生命活动本质为目标 多领域、多学科的交叉研究成为细胞生物学研究的重要特征 总的特点：从细胞静态的分析到细胞生命活动的动态综合，即细胞科学33,第二章 细胞的统一性与多样性,34,第一节 细胞的基本特征 一、细胞是生命活动的基本单位 1. 构成有机体的基本单位 2. 代谢和功能的基本单位 3. 生长发育的基础 4. 繁殖的基本单位—遗传桥梁 5. 生命起源的归宿，进化的起点 6. 关于细胞概念的一些新思考,35,,第一节 细胞的基本特征 一、细胞是生命活动的基本单位 二、细胞的基本共性 1. 相似的化学性 2. 脂类-蛋白体系的生物膜 3. 相同的遗传装置 4. 一分为二的分裂方式,36,第二节 原核细胞和古核细胞 一、原核细胞 二、最小最简单的细胞—支原体 三、原核细胞的代表类群——细菌和蓝藻 四、古核细胞,37,原核细胞 （prokaryotic cell) 代表—细菌和蓝藻 1. 体积小，结构简单 没有典型的细胞核 核糖体与真核细胞不同 基因调控时空性 2. 基因组小 3. 繁殖快 二分裂 4. 利用环境物质能力强,38,39,细菌细胞的表面结构 细胞质膜、细胞壁及其特化结构——中膜体、夹膜与鞭毛等。

细菌细胞的核区与基因组 ： DNA聚集的核区，基因组复制不受细胞分裂周期限制复制、转录、蛋白质合成可同时进行 细菌细胞核外DNA：质粒，裸露的环状DNA分子，可进行自主复制，可传递给后代，能整合到核DNA中，基因重组与基因转移的载体 细菌细胞的核糖体：与mRNA形成多核糖体，是翻译肽链的结构，数量与细胞生理状态关系密切，沉降系数为70s 细菌细胞内生孢子：芽孢，对不良环境有抵抗力的休眠体 细菌细胞的增殖及其调控,支原体(mycoplast)结构特点 最小最简单的细胞 ，具备细胞的基本形态结构和功能 特点： 没有细胞壁，只有质膜，形态可随机变化，DNA 分布均匀，无拟核区分裂（一分为二） 大小为细菌的1/10，能通过细菌滤器 寄生在细胞内 *细胞培养难去除的生物污染源之一,40,古核细胞(mycoplast)结构特点 又称古细菌（archaeobacteria），古核生物（archaeon），常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的生物是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物群，主要包括一些独特生态类型的原核生物它们在生物大分子结构方面与真核生物和真细菌都有明显的差异。

41,最先发现的极端嗜热古细菌来自美国黄石公园； 古细菌生活在极端环境，高温、强酸、强碱，或高盐，普通生物难以生存； 温度超过100℃的深海地表的裂缝处、温泉、极端酸性或碱性的水中； 存在于牛、白蚁和海洋生物的体内并 可产生甲烷； 生长在没有氧气的海底淤泥中，甚至生长、沉积在地下石油中；某些古细菌在盐结晶里生存极端嗜热菌：90℃以上的高温环境 极端嗜盐菌：盐度可达25% 以上 极端嗜酸菌：pH值1以下的环境中 极端嗜碱菌： pH值可达11.5以上（盐碱湖或碱湖、碱池中）,42,古核细胞特点（与真核细胞，原核细胞比较）,43,第三节 真核细胞 一、基本结构体系 1.生物膜体系 2.遗传信息传递和表达系统 3.细胞骨架系统 二。