医学细胞生物学版1绪论.ppt

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1、医学细胞生物学医学细胞生物学（配套教材）（配套教材）（配套教材）（配套教材）第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 细胞的概念与分子基础细胞的概念与分子基础第三章第三章 细胞生物学的研究方法细胞生物学的研究方法第四章第四章 细胞膜与物质的穿膜运输细胞膜与物质的穿膜运输第五章第五章 细胞的内膜系统与囊泡转运细胞的内膜系统与囊泡转运第六章第六章 线粒体与细胞的能量转换线粒体与细胞的能量转换第七章第七章 细胞骨架与细胞的运动细胞骨架与细胞的运动第八章第八章 细胞核细胞核第九章第九章 基因信息的传递与蛋白质合成基因信息的传递与蛋白质合成第十章第十章 细胞连接与细胞黏附细胞连接与细胞黏附第十一章第十一章 细

2、胞外基质及其与细胞的相互作用细胞外基质及其与细胞的相互作用第十二章第十二章 细胞的信号转导细胞的信号转导第十三章第十三章 细胞分裂与细胞周期细胞分裂与细胞周期第十四章第十四章 生殖细胞与受精生殖细胞与受精第十五章第十五章 细胞分化细胞分化第十六章第十六章 细胞衰老与细胞死亡细胞衰老与细胞死亡第十七章第十七章 干细胞与组织的维持和再生干细胞与组织的维持和再生第十八章第十八章 细胞工程细胞工程目录目录退出退出第一篇第一篇 细胞生物学概论细胞生物学概论第二篇第二篇 细胞的结构与功能细胞的结构与功能第三篇第三篇 细胞的社会性细胞的社会性 第四篇第四篇 细胞的基本生命活动细胞的基本生命活动 第五篇第五篇

3、 干细胞与细胞工程干细胞与细胞工程 Content 推荐读物推荐读物制作团队制作团队医学细胞生物学医学细胞生物学光盘制作人员光盘制作人员主主 编：方瑾编：方瑾制制 作：李家滨（中国医科大学）作：李家滨（中国医科大学）文文 字（以姓氏笔画为序）字（以姓氏笔画为序）于于 敏（中国医科大学）敏（中国医科大学）方方 瑾（中国医科大学）瑾（中国医科大学）左左 伋（复旦大学上海医学院）伋（复旦大学上海医学院）刘戈飞（汕头大学医学院）刘戈飞（汕头大学医学院）刘刘 佳（大连医科大学）佳（大连医科大学）刘艳平（中南大学湘雅医学院）刘艳平（中南大学湘雅医学院）李李 丰（中国医科大学）丰（中国医科大学）李李 刚（南

4、昌大学医学院）刚（南昌大学医学院）李继承（浙江大学医学院）李继承（浙江大学医学院）杨杨 恬（第三军医大学）恬（第三军医大学）杨杨 霞（中山大学中山医学院）霞（中山大学中山医学院）辛辛 华（山东大学医学院）华（山东大学医学院）宋土生（西安交通大学医学院）宋土生（西安交通大学医学院）陈誉华（中国医科大学）陈誉华（中国医科大学）范礼斌（安徽医科大学）范礼斌（安徽医科大学）胡以平（第二军医大学）胡以平（第二军医大学）徐徐 晋（哈尔滨医科大学）晋（哈尔滨医科大学）黄东阳（汕头大学医学院）黄东阳（汕头大学医学院）章静波（北京协和医学院）章静波（北京协和医学院）訾晓渊（第二军医大学）訾晓渊（第二军医大学）返

5、回返回文字排版文字排版 于敏（中国医科大学）于敏（中国医科大学）第一章第一章 绪论绪论Introduction 学习目的和要求学习目的和要求1.掌握掌握细细胞生物学的概念胞生物学的概念2.熟悉熟悉细细胞生物学的研究胞生物学的研究领领域与研究内容域与研究内容3.了解了解细细胞生物学的胞生物学的发发展史与展史与发发展展趋势趋势4.理解理解细细胞生物学与医学的关系胞生物学与医学的关系第一章第一章 绪论绪论Introduction 第一节第一节第二节第二节第三节第三节中英文中英文退退 出出一、细胞生物学的概念与研究内容一、细胞生物学的概念与研究内容二、细胞生物学在生命科学中的地位二、细胞生物学在生命科

6、学中的地位 及与其他学科的关系及与其他学科的关系第一节第一节 细胞生物学概述细胞生物学概述第一章第一章 绪论绪论Introduction 退退 出出首首 页页一、细胞生物学的概念与研究内容一、细胞生物学的概念与研究内容细胞生物学（细胞生物学（cell biology）是从细胞的是从细胞的显微、亚显微和分子显微、亚显微和分子三三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。（一）（一）细胞生物学的概念细胞生物学的概念细胞亚显微结构细胞亚显微结构第一章第一章 绪论绪论Introduction 退退 出出首首 页页（二）（二）细胞生物学的研究内容细胞生物学的研究

7、内容研究对象：研究对象：以以细胞细胞为研究对象，把细胞的结构和功为研究对象，把细胞的结构和功能结合起来，关注细胞间的相互关系，了解生物体能结合起来，关注细胞间的相互关系，了解生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命现象的机制和规律。衰老和死亡等基本生命现象的机制和规律。第一章第一章 绪论绪论Introduction 退退 出出首首 页页一、细胞生物学的概念与研究内容一、细胞生物学的概念与研究内容（二）细胞生物学的研究内容（二）细胞生物学的研究内容目前，细胞生物学的两种重要研究方式是：目前，细胞生物学的两种重要研究方式是：

8、从细胞的表型特征入手，从细胞的表型特征入手，探索隐藏在其背后的分子机制。探索隐藏在其背后的分子机制。从基因或蛋白质等生物大分子入手，从基因或蛋白质等生物大分子入手，了解其对细胞功能或了解其对细胞功能或行为的影响，因此细胞生物学也被称为行为的影响，因此细胞生物学也被称为细胞分子生物学或细胞分子生物学或分子细胞生物学分子细胞生物学。第一章第一章 绪论绪论Introduction 退退 出出首首 页页一、细胞生物学的概念与研究内容一、细胞生物学的概念与研究内容细胞生物学的新兴领域细胞生物学的新兴领域基因组学基因组学（genomics）蛋白质组学蛋白质组学（proteomics）细胞组学细胞组学（cy

9、tomics）干细胞生物学（干细胞生物学（stem cell biology)细胞遗传学细胞遗传学细胞生理学细胞生理学细胞社会学细胞社会学膜生物学膜生物学染色体生物学染色体生物学细胞生物学的分支学科细胞生物学的分支学科第一章第一章 绪论绪论Introduction 退退 出出首首 页页二二、细细胞胞生生物物学学在在生生命命科科学学中中的的地地位位及及 与其他学科的关系与其他学科的关系细胞生物学细胞生物学是生命科学重要的分支学科。是生命科学重要的分支学科。细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学是现代生命科学的基础是现代生命科学的基础，它们广泛渗透到发育生物学、遗传学、神经生物它们广泛渗透到

10、发育生物学、遗传学、神经生物学和免疫生物学等研究领域。学和免疫生物学等研究领域。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论二二、细细胞胞生生物物学学在在生生命命科科学学中中的的地地位位及及 与其他学科的关系与其他学科的关系细胞生物学既是生命科学的基础学科，也细胞生物学既是生命科学的基础学科，也是现代是现代生命科学中的前沿学科之一。生命科学中的前沿学科之一。细胞生物学细胞生物学是生命科学中最为活跃的研究领域之是生命科学中最为活跃的研究领域之一。一。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论第二节第二节 细胞生物学发展的几个主要阶段细胞生物学发展

11、的几个主要阶段 与发展趋势与发展趋势一、细胞的发现与细胞学说的创立一、细胞的发现与细胞学说的创立二、光学显微镜下的细胞学研究二、光学显微镜下的细胞学研究三、实验细胞学阶段三、实验细胞学阶段四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学五、细胞生物学的发展趋势五、细胞生物学的发展趋势Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论1665年年，英国人，英国人R.Hook应用应用自制的放大倍数不太高的显自制的放大倍数不太高的显微镜，在观察植物软木组织微镜，在观察植物软木组织时，发现了许多蜂窝状排列时，发现了许多蜂窝状排列的小室，称为的小室，称为“cel

12、l”。当。当时他所看到的细胞只是植物时他所看到的细胞只是植物死细胞的细胞壁。死细胞的细胞壁。一、细胞的发现与细胞学说的创立一、细胞的发现与细胞学说的创立（一）细胞的发现（一）细胞的发现Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（二）（二）细细胞学胞学说说（cell theory）的的创创立立德国植物学家德国植物学家M.J.Schleiden 和和动动物学家物学家T.Schwann提出了提出了细细胞学胞学说说：“一切生物，从一切生物，从单细单细胞生物到高等胞生物到高等动动物和植物均由物和植物均由细细胞胞组组成，成，细细胞是生物形胞是生物形态结态结构和功能活构和功能活动动

13、的基本的基本单单位位”。德国科学家德国科学家R.Virchow对细对细胞学胞学说进说进行了重要行了重要补补充，明确提充，明确提出出论论点：点：“一切一切细细胞只能来自原来的胞只能来自原来的细细胞胞”。1.细胞学说的提出细胞学说的提出Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论一、细胞的发现与细胞学说的创立一、细胞的发现与细胞学说的创立（二）（二）细细胞学胞学说说（cell theory）的的创创立立2.细胞学说建立的意义细胞学说建立的意义对生命科学的许多领域的研究和发展起到了积极的推对生命科学的许多领域的研究和发展起到了积极的推动作用。恩格斯评价细胞学说为动作用。恩格斯

14、评价细胞学说为19世纪自然科学的三世纪自然科学的三大发现之一大发现之一。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论一、细胞的发现与细胞学说的创立一、细胞的发现与细胞学说的创立二、光学显微镜下的细胞学研究二、光学显微镜下的细胞学研究从从19世纪中叶到世纪中叶到20世纪初期，细胞研究的主要内世纪初期，细胞研究的主要内容是容是应用固定和染色技术应用固定和染色技术，在，在光学显微镜光学显微镜下观察下观察细胞的形态结构和细胞的分裂活动细胞的形态结构和细胞的分裂活动。这一时期相继观察到了这一时期相继观察到了无丝分裂、有丝分裂、减无丝分裂、有丝分裂、减数分裂数分裂现象，中心体、线粒

15、体、高尔基体也相继现象，中心体、线粒体、高尔基体也相继被发现。被发现。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论三、实验细胞学阶段三、实验细胞学阶段从从20世世纪纪初期到初期到20世世纪纪中叶中叶为实验细为实验细胞学胞学阶阶段段主要特点：主要特点：采用了多种采用了多种实验实验手段手段对细对细胞的胞的生化代生化代谢谢和生理功能和生理功能进进行研究。行研究。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论三、实验细胞学阶段三、实验细胞学阶段从从20世世纪纪初期到初期到20世世纪纪中叶中叶为实验细为实验细胞学胞学阶阶段段主要工作：主要工作：提出了提出了“

16、基因学基因学说说”，证证明基因（明基因（gene）是）是遗传遗传性状的基本性状的基本单单位，位，且直且直线线地排列在染色体上并成地排列在染色体上并成为连锁为连锁群。群。建立了建立了组织组织培养技培养技术术及及检测细检测细胞中核酸的方法胞中核酸的方法，并能从活，并能从活细细胞胞中分离出中分离出细细胞核和各种胞核和各种细细胞器，胞器，进进一步研究它一步研究它们们的生理功能、的生理功能、化学化学组组成和各种成和各种酶酶类类在在细细胞器中的定位等。胞器中的定位等。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学

17、1933年，德国年，德国E.Ruska等人等人研制出研制出第一台第一台电电子子显显微微镜镜（electron Microscope,EM）。）。电电子子显显微微镜镜的的发发明和明和20世世纪纪中叶分子生物学的中叶分子生物学的发发展，展，标标志着志着亚显亚显微微结结构与分子水平构与分子水平相相结结合合的的细细胞生物学的开端。胞生物学的开端。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到亚显微水平亚显微水平电电子子显显微微镜镜的的应应用使用使细细胞的形胞的形态态学研究深入到学研究深入到亚显亚显微微

18、水平。水平。发现了过去在光镜下看不到的细胞器，如内质网、发现了过去在光镜下看不到的细胞器，如内质网、溶酶体等。溶酶体等。明确了过去在光镜下看到的高尔基体等细胞器及其明确了过去在光镜下看到的高尔基体等细胞器及其微细结构。微细结构。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到亚显微水平亚显微水平随着随着电电子子显显微微镜镜技技术术的的进进展，展，对细对细胞的研究也逐步深胞的研究也逐步深入到入到结结构与功能相构与功能相结结合的探索合的探索，即，即应应用生物化学与生用生物化学与生物物理学手段物物理学

19、手段对对分离出的分离出的细细胞器胞器进进行化学行化学组组分分析。分分析。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论20世纪世纪70年代，随着年代，随着超高压电子显微镜超高压电子显微镜的出现，相的出现，相继发现了细胞质（继发现了细胞质（cytoplasm）中纵横交错的）中纵横交错的网状细网状细胞骨架结构胞骨架结构和和细胞核基质内的网状核骨架结构细胞核基质内的网状核骨架结构。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到亚显微水平亚显微水平20世纪世纪80年代初期，年代初

20、期，扫描隧道显微镜和原子力显微扫描隧道显微镜和原子力显微镜的发明镜的发明，使细胞的亚显微结构观测深入到超微，使细胞的亚显微结构观测深入到超微（大分子）结构层次，可用于研究（大分子）结构层次，可用于研究DNA和蛋白质等和蛋白质等生物大分子的表面立体结构。生物大分子的表面立体结构。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到（一）电子显微镜的应用使细胞学研究深入到亚显微水平亚显微水平（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展的形成与发展自自20世世纪纪50年代始，分子生物学年代始，

21、分子生物学进进入一个快速的入一个快速的发发展展时时期：期：提出提出DNA双螺旋双螺旋结构模型。结构模型。发现发现DNA复制为复制为半保留复制。半保留复制。提出了提出了“中心法则中心法则”（central dogma）和）和三联体三联体密码假说。密码假说。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展的形成与发展自自20世世纪纪50年代始，分子生物学年代始，分子生物学进进入一个快速的入一个快速的发发展展时时期：期：DNA重组技术重组技术、DNA序列分析技术等不断地渗透序列分析技术

22、等不断地渗透到细胞学各领域，使细胞的形态结构和生理功能到细胞学各领域，使细胞的形态结构和生理功能研究深入到分子水平。研究深入到分子水平。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展的形成与发展在在20世世纪纪60年代，形成了从分子水平、年代，形成了从分子水平、亚细亚细胞水平胞水平和和细细胞整体水平探胞整体水平探讨细讨细胞各种生命活胞各种生命活动动的学科，即的学科，即细细胞生物学。胞生物学。20世世纪纪70年代特年代特别别是是80年代以后，年代以后，细细胞生物学在胞生物学在分分

23、子水平子水平研究上研究上获获得了快速得了快速发发展。展。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论随着随着2003年年人人类类基因基因组计组计划（划（human genome project，HGP）的完成，逐的完成，逐渐发渐发展起来的展起来的基因基因组组学学和蛋白和蛋白质组质组学学，以及新近于真核，以及新近于真核细细胞内胞内发现发现的控制的控制基因信息流通的基因信息流通的非非编码编码RNA（noncoding RNA）和和不依不依赖赖DNA序列的序列的表表观遗传观遗传（epigenetics)等新等新兴领兴领域生命信息和新技域生命信息和新技术术体系的引入，体系的引入

24、，预预示着示着细细胞生物胞生物学又将学又将进进入一个新的快速入一个新的快速发发展展时时期。期。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学（二）分子生物学的研究进展促进了细胞生物学的形成与发展的形成与发展五、细胞生物学的发展趋势五、细胞生物学的发展趋势纵观细胞生物学的发展历史，可以得出结论：纵观细胞生物学的发展历史，可以得出结论：理论理论的提出和研究技术的进步的提出和研究技术的进步是推动细胞生物学发展的是推动细胞生物学发展的原动力。原动力。我们相信，我们相信，21世纪初期完成的包括人类在内的生物世纪初期完成的包括人类在内的生物体

25、基因组序列分析的完成及其相关研究技术的建立，体基因组序列分析的完成及其相关研究技术的建立，将推动细胞生物学在以下三个方面快速发展：将推动细胞生物学在以下三个方面快速发展：Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论五、细胞生物学的发展趋势五、细胞生物学的发展趋势以诠释基因组结构生物学意义的以诠释基因组结构生物学意义的分子细胞生物学分子细胞生物学研研究将进入一个新的快速发展时期。究将进入一个新的快速发展时期。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论五、细胞生物学的发展趋势五、细胞生物学的发展趋势基于基于模式动物（模式动物（model anima

26、l）的个体水平的细胞的个体水平的细胞结构与功能的研究、细胞间相互作用、分工协作的结构与功能的研究、细胞间相互作用、分工协作的社会关系研究，将成为细胞生物学研究重要内容。社会关系研究，将成为细胞生物学研究重要内容。这方面工作的有效开展，尚需要诸如活体成这方面工作的有效开展，尚需要诸如活体成像技术等新的研究手段的不断进步，也包括不局限像技术等新的研究手段的不断进步，也包括不局限地定性描述、更多地开展定量研究等技术的建立和地定性描述、更多地开展定量研究等技术的建立和不断革新。不断革新。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论五、细胞生物学的发展趋势五、细胞生物学的发展趋势

27、转化细胞生物学（即细胞生物学理论的转化和应用）转化细胞生物学（即细胞生物学理论的转化和应用）研究，如干细胞的研究及其在医学中的应用。研究，如干细胞的研究及其在医学中的应用。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论第三节第三节 细胞生物学与医学细胞生物学与医学一、细胞生物学与医学的关系一、细胞生物学与医学的关系二、细胞生物学的某些主要研究领域及其二、细胞生物学的某些主要研究领域及其医学意义医学意义Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论细细胞生物学是胞生物学是现现代医学的基代医学的基础础和支柱学科。和支柱学科。细细胞胞生物学的理生物学的理论

28、论与技与技术术的研究成果不断向医学的研究成果不断向医学领领域域渗透，在很大程度上促渗透，在很大程度上促进进了医学的了医学的进进步。步。一、细胞生物学与医学的关系一、细胞生物学与医学的关系Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论细细胞生物学的研究内容与医学科学的胞生物学的研究内容与医学科学的结结合，合，产产生生了医学了医学细细胞生物学（胞生物学（medical cell biology）。）。医学医学细细胞生物学以揭示人体各种胞生物学以揭示人体各种细细胞在生理和病理胞在生理和病理过过程中的生命活程中的生命活动规动规律律为为目的，期望能目的，期望能对对人体各种人体各种疾

29、病的疾病的发发病机制予以深入病机制予以深入阐阐明，明，为为疾病的疾病的诊诊断、断、治治疗疗和和预预防提供理防提供理论论依据和策略。依据和策略。一、细胞生物学与医学的关系一、细胞生物学与医学的关系Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论医学医学细细胞生物学所要胞生物学所要探探讨讨的主要是与医学的主要是与医学相关的相关的细细胞生物学胞生物学问问题题，是，是转转化医学化医学（translational medicine）研究的基研究的基石。石。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论一、细胞生物学与医学的关系一、细胞生物学与医学的关系 医学细胞

30、生物学是医学院校学生重要的基础医学医学细胞生物学是医学院校学生重要的基础医学课程之一。课程之一。它既是临床医学的基础，也与基础医它既是临床医学的基础，也与基础医学的其他学科关系密切。学的其他学科关系密切。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论一、细胞生物学与医学的关系一、细胞生物学与医学的关系二、细胞生物学的某些二、细胞生物学的某些主要研究领域及其医学意义主要研究领域及其医学意义现现代代细细胞生物学研究主要胞生物学研究主要从分子水平揭示生物在生从分子水平揭示生物在生理或病理状理或病理状态态下下细细胞胞层层面上所表面上所表现现出的特征和行出的特征和行为为。细细胞生物

31、学中胞生物学中许许多多领领域的研究域的研究进进展很快，展很快，这这可能会可能会成成为为推推动动医学向前医学向前发发展的一个新的基展的一个新的基础础。Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论二、细胞生物学的某些二、细胞生物学的某些主要研究领域及其医学意义主要研究领域及其医学意义（一）细胞的信号转导（一）细胞的信号转导（二）细胞分化与干细胞研究（二）细胞分化与干细胞研究（三）细胞增殖与细胞周期调控（三）细胞增殖与细胞周期调控（四）细胞衰老与细胞死亡（四）细胞衰老与细胞死亡（五）细胞的基因组学、蛋白质组学（五）细胞的基因组学、蛋白质组学Introduction 退退 出出

32、首首 页页第一章第一章 绪论绪论中英文关键词对照中英文关键词对照cell cell biology cell theory central dogma cytomics cytoplasm electron microscope，EMepigenetics gene genomics human genome project,HGP 细胞细胞细胞生物学细胞生物学细胞学说细胞学说中心法则中心法则细胞组学细胞组学细胞质细胞质电子显微镜电子显微镜表观遗传表观遗传基因基因基因组学基因组学人类基因组计划人类基因组计划Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论medical cell biology model animal noncoding RNAproteomics stem cell biology translational medicine医学细胞生物学医学细胞生物学模式动物模式动物非编码非编码RNA蛋白质组学蛋白质组学干细胞生物学干细胞生物学转化医学转化医学Introduction 退退 出出首首 页页第一章第一章 绪论绪论