细胞生物学与医学-细胞生物学课件.ppt

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1、 为什么要学习为什么要学习医学细胞生物学医学细胞生物学？细胞细胞和你我有什么关系？和你我有什么关系？Introduction aux cellulesIntroduction a la biologie moleculaire de la cellule大千世界大千世界生生不息生生不息你、我来自哪里？存在于胎儿体内的几种已分化细胞存在于胎儿体内的几种已分化细胞 生物体由细胞组成生物体由细胞组成（人体：200多种类型、总数1014细胞）Les cellulesUn organism生命源于一个细胞生命源于一个细胞（受精卵）电影Une celluleUn organism细胞与组织和系统的关系细胞

2、与组织和系统的关系系统：呼吸系统呼吸系统器官：支气管支气管组织：上皮组织上皮组织细胞：柱状细胞柱状细胞杯状细胞杯状细胞Cellule Tissue Organe System细胞细胞生物体结构和功能生物体结构和功能 的基本单位的基本单位生命活动的基本单位生命活动的基本单位CellulesLunite structurale et fonctionnele 第一章第一章 细胞生物学与医学细胞生物学与医学第一节第一节 细胞和细胞生物学细胞和细胞生物学第二节第二节 细胞的进化细胞的进化第三节第三节 细胞生物学与现代医学细胞生物学与现代医学第一节第一节 细胞和细胞生物学细胞和细胞生物学 细胞细胞 细胞

3、学说、细胞学和分子细胞生物学细胞学说、细胞学和分子细胞生物学 医学细胞生物学医学细胞生物学发现细胞发现细胞(dcouverte de la cellule):Hook用显微镜发现植物细胞（用显微镜发现植物细胞（1665年）年）Leeuwenhoek用显微镜观察人精子用显微镜观察人精子(1677年年)手持显微镜的手持显微镜的Leeuwenhoek Hooke创制的显微镜创制的显微镜Hooke所见的所见的软木结软木结构被命名为构被命名为“cell”Leeuwnhoek所见的所见的畸形精子畸形精子（17世纪）世纪）细胞学说细胞学说(thorie cellulaire):一切植物、动物都是由细胞组成的

4、一切植物、动物都是由细胞组成的(19世纪中叶，世纪中叶，Schleiden&Schwann)1919世纪自然科学三大发现世纪自然科学三大发现细胞学说、能量守恒定律和进化论细胞学说、能量守恒定律和进化论“怪物汤怪物汤”用显微镜观察自然在十九世纪英国伦敦引起轰动用显微镜观察自然在十九世纪英国伦敦引起轰动细胞学细胞学(cytologie):对细胞进行形态观察和化学成分分析对细胞进行形态观察和化学成分分析(直至直至20世纪中叶世纪中叶)细胞生物学细胞生物学(biologie cellulaire):从细胞、细胞器和分子水平研究从细胞、细胞器和分子水平研究细胞结构、功能和活动以及生命现象细胞结构、功能和

5、活动以及生命现象及其规律及其规律(分子细胞生物学分子细胞生物学biologie cellulaire molculaire)细细胞胞和和亚亚细细胞胞结结构构电子显微镜：电子显微镜：使我们看到使我们看到细胞器细胞器细胞模式图：基于对细胞器的认识分子生物学：分子生物学：把我们对细胞的认识引入把我们对细胞的认识引入新境界新境界Watson 和和Crick 与他与他们揭示的们揭示的DNA双螺旋双螺旋结构模型结构模型（1953年）年）Flanklin从从DNA的的X衍射图像衍射图像得出平行螺旋结构的最早证据得出平行螺旋结构的最早证据大分子、细胞器和细胞关系模式图：基于对细胞器化学成分和结构的认识小肠绒毛

6、:从从细细胞胞到到分分子子对对机机体体组组织织的的再再认认识识细胞生物学细胞生物学Biologie Cellulaire现代生命科学的基础学科现代生命科学的基础学科现代医学的基础学科现代医学的基础学科医学细胞生物学医学细胞生物学Biologie cellulaire mdicale与医学密切相关的细胞生物学与医学密切相关的细胞生物学 以人体为主要研究对象，关注与生理以人体为主要研究对象，关注与生理 和病理现象相关的细胞结构、功能和和病理现象相关的细胞结构、功能和 细胞活动细胞活动细胞膜结构与功能、膜受体和离子通道细胞膜结构与功能、膜受体和离子通道细胞器和细胞骨架系统结构与功能细胞器和细胞骨架系

7、统结构与功能细胞核、染色体及其基因表达与调控细胞核、染色体及其基因表达与调控细胞增殖、分化、衰老、死亡及其调控细胞增殖、分化、衰老、死亡及其调控细胞信号传导细胞信号传导细胞识别和通讯细胞识别和通讯医学细胞生物学医学细胞生物学 研究范围：研究范围：第二节第二节 细胞的进化细胞的进化 LLvolution de la cellule一、从分子到原始细胞一、从分子到原始细胞二、从原核细胞到真核细胞二、从原核细胞到真核细胞三、从单细胞生物到多细胞机体三、从单细胞生物到多细胞机体从分子到原始细胞从分子到原始细胞:化学的进化化学的进化（远古）（远古）：元素 C,H,O,N,S,P 简单化合物 CH4,CO

8、2,H2O,H2S,H3PO4,NH3四大类有机物 氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸多聚物 多肽、多核苷酸、多糖、脂类遗传信息的形成、传递和选择遗传信息的形成、传递和选择(40亿年前亿年前)：RNA自身复制、形成其他RNA、形成对应于氨基酸的RNA从分子到原始细胞从分子到原始细胞:Les molecules la cellule primaire原始细胞的诞生：膜的出现为标志原始细胞的诞生：膜的出现为标志膜包围有复制能力的RNA及其指导合成的蛋白质原始细胞进化的里程碑：原始细胞进化的里程碑：DNA的出现的出现DNA成为遗传物质的储存形式RNA成为DNA与蛋白质之间的联系纽带从原核细胞到真核细胞从原核

9、细胞到真核细胞:3535亿年前，原核细胞出现亿年前，原核细胞出现 1515亿年前，真核细胞出现亿年前，真核细胞出现 原核细胞与真核细胞的主要区别：原核细胞与真核细胞的主要区别：procaryoteseucaryotes根本区别：根本区别：区室化区室化 compartimentage原核细胞原核细胞 procaryotes真核细胞真核细胞 eucaryotes从单细胞生物到多细胞机体从单细胞生物到多细胞机体:单细胞生物：35亿年前多细胞生物：10亿年前多细胞生物基本特点：多细胞生物基本特点：1、细胞的特化与分工2、依靠细胞之间通讯互相协调从单细胞生物到多细胞机体从单细胞生物到多细胞机体:细胞的特

10、化与分工：细胞的特化与分工：成为下一代机体起源：生殖细胞（cellules germinales）其他：体细胞（cellules somatiques）多种细胞一起组成组织和系统：多种细胞一起组成组织和系统：（tissue et systme）如上皮组织、内分泌系统精细胞卵细胞各种体细胞：如上皮细胞、内分泌细胞第三节第三节 细胞生物学与现代医学细胞生物学与现代医学一、一、细胞生物学与现代医学在发展历史上有细胞生物学与现代医学在发展历史上有 着密切的关联着密切的关联二、二、从细胞的变化中寻找从细胞的变化中寻找疾病疾病原因原因三、三、细胞生物学技术广泛应用于医学研究和细胞生物学技术广泛应用于医学研

11、究和 医疗实践医疗实践细胞生物学与现代医学发展关系密切细胞生物学与现代医学发展关系密切:1.细胞生物学是现代医学的重要理论基础细胞生物学是现代医学的重要理论基础 19世纪，细胞病理学与细胞学一同诞生，成为现代医学的重要理论基础 20世纪，分子细胞生物学的发展直接促进 医学的发展 基础医学、临床医学、预防医学 21世纪！细胞生物学与现代医学发展关系密切细胞生物学与现代医学发展关系密切:2.医学对细胞生物学发展起着推动作用医学对细胞生物学发展起着推动作用 医学对细胞生物学研究提出了无穷的问题，同时为细胞生物学研究提供了无数的材料 例：1)细胞内蛋白质分选理论细胞内蛋白质分选理论/遗传性遗传性M-6

12、-P受体缺陷症受体缺陷症2)受体介导胞吞理论受体介导胞吞理论/遗传性高胆固醇血症遗传性高胆固醇血症高高尔尔基基体体功功能能之之一一：分分选选溶溶酶体酶体分泌小泡分泌小泡蛋白质怎样被正确地定向运输呢？M-6-P受体保证受体保证溶酶体溶酶体酶蛋白的正确定向运输酶蛋白的正确定向运输溶酶体酶溶酶体酶M-6-P受体受体 I-I-型细胞病型细胞病 是一种特殊的遗传性溶酶体病是一种特殊的遗传性溶酶体病 病人的成纤维细胞中几乎所有的溶酶体酶病人的成纤维细胞中几乎所有的溶酶体酶都不存在，这些酶却出现在血液中都不存在，这些酶却出现在血液中 由于病人先天性缺乏由于病人先天性缺乏N-N-乙酰氨基葡萄糖磷乙酰氨基葡萄糖

13、磷酸转移酶酸转移酶，使溶酶体酶到达高尔基体后不能被使溶酶体酶到达高尔基体后不能被加上分选信号加上分选信号M-6-PM-6-P，结果溶酶体酶不能被受结果溶酶体酶不能被受体识别而分选进入溶酶体，体识别而分选进入溶酶体，而被错误地分泌到而被错误地分泌到细胞外进入血液。细胞外进入血液。受体介导的胞吞受体介导的胞吞（LDLLDL）有被小泡有被小泡细胞怎样专一摄取细胞外大分子呢？正常人正常人遗传性遗传性高胆固醇血症高胆固醇血症从细胞的变化中寻从细胞的变化中寻找疾病原因找疾病原因:例：糖尿病 镰刀型红细胞性贫血 遗传性高胆固醇血症 肿瘤 分子分子细胞细胞整体整体一个氨基酸差别一个氨基酸差别形态显著异常形态显

14、著异常盘状盘状-镰刀状镰刀状贫血贫血遗传性疾病的分子和细胞改变遗传性疾病的分子和细胞改变back肿瘤肿瘤肿瘤的本质：肿瘤的本质：生长失控的细胞群肿瘤的特征：肿瘤的特征：细胞增殖过度、分化不全、衰老及凋亡减少癌基因和抑癌基因癌基因和抑癌基因与肿瘤的关系诱导分化诱导分化在临床治疗肿瘤中的应用：维甲酸治疗白血病to细胞生物学技术广泛应用于医学研究和细胞生物学技术广泛应用于医学研究和医疗实践医疗实践(诊断和治疗诊断和治疗):):例：细胞移植 干细胞技术 治疗性克隆组织工程学 组织工程制备的膀胱和耳朵组织工程制备的膀胱和耳朵细胞生物学细胞生物学与医学的关系与医学的关系操作细胞 治疗疾病左左:正常人脑产生

15、多巴胺的细胞正常人脑产生多巴胺的细胞 数目较多数目较多右右:巴金森氏症患者产生多巴胺巴金森氏症患者产生多巴胺 的细胞数目减少的细胞数目减少,胎儿的该胎儿的该 种细胞被移植后在患者脑内种细胞被移植后在患者脑内 长期存活长期存活克隆羊克隆羊Dolly1996Dolly1996年年在在“爸爸爸爸”WilmutWilmut手中诞生，手中诞生，20032003年患进行性肺病被施与年患进行性肺病被施与“安乐死安乐死”，享年，享年6 6岁岁（或（或12 12 岁岁？）。？）。细胞工程技术给人类带来前所未有的希望、挑战和困惑细胞工程技术给人类带来前所未有的希望、挑战和困惑治疗性克隆治疗性克隆细细胞胞生生物物学

16、学与与医医学学的的关关系系操作细胞 治疗疾病思考题1.原核细胞和真核细胞的主要区别。2.试寻找你生活经历中和周围环境中的例子，来说明学习细胞生物学对于一个21世纪医学生的必要性。3.如何学习本课程。你能回答本课开头的问题了吗？再问问你：1、我们过去和现在怎样了解细胞？2、怎样探索细胞的更多奥秘？第二章第二章 细胞生物学技术细胞生物学技术Technologie 对细胞及其大分子进行对细胞及其大分子进行 观察观察 分析分析 操作操作一一.显微镜技术显微镜技术 microscopie 观察细胞和细胞器的技术观察细胞和细胞器的技术 1.1.光学显微镜光学显微镜 microscope photoniqu

17、e 普通光学显微镜、荧光显微镜、暗视野显微镜、普通光学显微镜、荧光显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、激光扫描共聚焦显微镜相差显微镜、激光扫描共聚焦显微镜2.2.电子显微镜电子显微镜 microscope lectronique 透射电子显微镜、扫描电子显微镜透射电子显微镜、扫描电子显微镜3.3.扫描探针显微镜扫描探针显微镜普通光学显微镜普通光学显微镜倒置光学显微镜倒置光学显微镜基础上的显微操作仪基础上的显微操作仪这是什么？不同显微镜观察到的细菌形态不同显微镜观察到的细菌形态这是什么？细胞核内质网细胞骨架这是什么？激光扫描共聚焦显微镜显示同一细胞中的多种结构成分激光扫描共聚焦显微镜显示同一细胞中

18、的多种结构成分细胞核内质网细胞骨架透射电镜（20世纪80年代初和90年代末）这是什么？透透射射电电镜镜：显显示示细细胞胞内内部部超超微微结结构构扫描电镜（20世纪80年代初和90年代末）扫描电镜：扫描电镜：显示细胞表面结构，显示细胞表面结构，图像富于立体感图像富于立体感这是什么？二二.细胞化学技术细胞化学技术 cytochimie 观察大分子的技术观察大分子的技术1.1.酶细胞化学技术酶细胞化学技术 cytochimie enzymatique 是用组织化学和细胞化学的方法证明酶的是用组织化学和细胞化学的方法证明酶的 存在和位置的技术。存在和位置的技术。2.2.免疫细胞化学技术免疫细胞化学技术

19、 immunocytochimie 利用抗原与抗体能特异结合这一特点，利用抗原与抗体能特异结合这一特点，通过特异的免疫细胞化学反应来显示通过特异的免疫细胞化学反应来显示 细胞中的特异分子。细胞中的特异分子。*酶细胞化学技术：定位细胞中的酶酶细胞化学技术：定位细胞中的酶G-6-P酶酶,位于内质网位于内质网CMP酶，位于溶酶体酶，位于溶酶体back免疫细胞化学技术：定位细胞中大分子免疫细胞化学技术：定位细胞中大分子大肠腺癌细胞呈大肠腺癌细胞呈Ki-67阳性阳性免疫荧光三标记显示细胞骨架成分免疫荧光三标记显示细胞骨架成分（绿荧光）与其他结构的位置关系（绿荧光）与其他结构的位置关系3.3.放射自显影技

20、术放射自显影技术 autoradiographie 对研究细胞器功能和蛋白质合成加工过程对研究细胞器功能和蛋白质合成加工过程 的超微结构的超微结构定位定位起到特有的作用。起到特有的作用。4.4.原位杂交技术原位杂交技术 hybridation in situ 此技术将分子生物学与细胞化学技术结合此技术将分子生物学与细胞化学技术结合 起来起来,以标记好的核酸分子为探针以标记好的核酸分子为探针,在组织在组织 细胞细胞原位检测原位检测特异核酸分子的技术。特异核酸分子的技术。DNA DNA RNADNA DNA RNADNA DNA、RNA RNA、RNA RNA*放射自显影技术：放射自显影技术：显示

21、大分子代谢过程或定位显示大分子代谢过程或定位电镜放射自显影：电镜放射自显影：岩藻糖在高尔基体的分布岩藻糖在高尔基体的分布back原位杂交：显示核酸分子定位原位杂交：显示核酸分子定位鼠肺纤维化模型：鼠肺纤维化模型：TGF-beta 的的mRNA表达增多，表达增多，主要位于支气管上皮细胞主要位于支气管上皮细胞三三.分析细胞学技术（即定量细胞学技术）分析细胞学技术（即定量细胞学技术）-分析细胞及其大分子的技术分析细胞及其大分子的技术 cytologie analytique 定量分析细胞各种形态参数、生物学定量分析细胞各种形态参数、生物学特征、细胞化学成分的组成和含量，以及特征、细胞化学成分的组成和

22、含量，以及细胞的各种功能的技术。细胞的各种功能的技术。分析细胞学技术可分为二个领域分析细胞学技术可分为二个领域 1 1、固定式细胞分析、固定式细胞分析 2 2、流动式细胞分析、流动式细胞分析1.1.固定式细胞分析固定式细胞分析(看见形态图像看见形态图像)常用仪器包括：常用仪器包括：显微分光光度计显微分光光度计图像分析仪图像分析仪激光共聚焦显微镜激光共聚焦显微镜 对组织细胞甚至活细胞进行结构和成分的对组织细胞甚至活细胞进行结构和成分的定定位和定量分析位和定量分析。2.2.流式细胞术流式细胞术 cytomtrie en flux (看不见形态图像看不见形态图像)高速度地自动分析单个细胞的多个生物学

23、特高速度地自动分析单个细胞的多个生物学特征或多种细胞生化成分的含量，一般在征或多种细胞生化成分的含量，一般在1-21-2分钟内分钟内就能完成对细胞大群体的就能完成对细胞大群体的定量分析定量分析测定。测定。流式细胞仪流式细胞仪四四.细胞结构成分的离心分离技术细胞结构成分的离心分离技术 -操作并分析细胞和细胞器的技术操作并分析细胞和细胞器的技术 centrifuge 破碎细胞（匀浆）破碎细胞（匀浆）分散细胞器和颗粒成分分散细胞器和颗粒成分离心分离离心分离（差速分离、移动区带离心、等密度离心）（差速分离、移动区带离心、等密度离心）1.1.细胞培养细胞培养2.2.细胞工程（细胞细胞工程（细胞融合融合、

24、转基因转基因、干细胞技术等）干细胞技术等）五五.细胞培养和细胞工程技术细胞培养和细胞工程技术 culture cellulaire&engineering cellulaire 对细胞和大分子进行操作的技术对细胞和大分子进行操作的技术六六.模式生物体技术模式生物体技术 organism modele 用于细胞生物学研究用于细胞生物学研究细胞培养容器干细胞技术：干细胞技术：治疗性克隆治疗性克隆几种模式生物体几种模式生物体Arabidopsis thalina，芥类植物，特小基因组芥类植物，特小基因组美丽线虫，细胞数少美丽线虫，细胞数少（1000个），通体透明个），通体透明裸鼠，对移植物不排斥裸鼠

25、，对移植物不排斥芽殖酵母，结构简单，便于观察基因突变芽殖酵母，结构简单，便于观察基因突变的形态改变。（的形态改变。（1.野生型；野生型；2.sec12突变突变,小泡形成障碍小泡形成障碍,ER贮积贮积;3.Sec17 突变突变,小泡融合障碍小泡融合障碍,小泡贮积）小泡贮积）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1974for their discoveries concerning the structural and functional organization of the cell Albert Claude Christian de Duve George E.Palade 1974年诺贝尔生理医学奖-De Duve发现溶酶体（密度梯度离心）技术推动细胞生物学研究的光辉范例：思考题思考题解决以下问题需选择何种技术解决以下问题需选择何种技术1.看线粒体内外膜结构以及此处的某种蛋白颗粒2.定量检测几十万个分散的细胞的DNA含量3.定量检测一批光镜切片上含有某种蛋白质的细胞的数目4.了解细胞发生死亡时的形态学和某个酶的改变