医学细胞生物学 2014年最新最完整的课件 第一章 绪论

第一章 绪论
Introduction
第一节 细胞生物学研究内容与方法
第二节 细胞生物学的发展简史 第三节 医学细胞生物学在医学教育中的地位
第一节 细胞生物学研究内容与方法
细胞（cell ）：是生命有机体的形态结构和功
能的基本单位。
细胞生物学（cell biology）：是从细胞整体、
超微和分子水平上研究细胞的结构和生命活动规律
癌细胞的特征：
恶性生长和无休止的分裂
去分化
脱离了细胞间接触抑制的控制
因此，研究细胞生长、分裂和分化，也是与癌 症防治密切联系的一些重大的细胞学问题。
㈡医学细胞生物学的发展推动了现代医学的 发展
如癌基因理论、细胞分裂、分化、衰老、死
亡等方面的研究进展，不仅揭示了细胞生物学的
重大理论问题，同时阐明了多种疾病的发病机制。
生物制药和医用生物学产品等。 组织工程：
目前缺损组织或器官的修复主要有三种方法：
自体移植
异体移植 组织代用品 如硅橡胶、不锈钢和镍钛合金
组织工程学（器官或组织克隆）： 是选择与
人体细胞相容性较好的生物材料，按缺损组织或器
官的要求设计并制成模型或支架放在体外培养系统
中，使ES细胞或其定向诱导分化细胞沿着模型或 支架不断地生长扩增，构建成新的组织或器官。这 种将细胞工程学和生物工程材料学相结合的技术学 成为一门新兴的组织工程学，即人们所说的器官或
医学细胞生物学
Medical Cell Biology
目录
第一章 绪论 第二章 细胞的分子基础、起源和进化 第三章 细胞膜与细胞表面 第四章 细胞外基质 第五章 内膜系统 第六章 线粒体 第七章 核糖体 第八章 细胞骨架 第九章 细胞核 第十章 细胞分裂与细胞周期 第十一章 细胞的信号转导 第十二章 细胞分化 第十三章 干细胞 第十四章 细胞衰老和死亡
1861年，Schultze提出原生质理论：有机体的组织单
位是一小团原生质。
的概念，把细 胞概念演变成由细胞膜包围着的原生质，原生质分化 为细胞核和细胞质。
1880年，Hanstain提出“原生质体”
2．细胞受精和分裂的研究
1875年，O.
Hertwig发现受精卵中两个亲本核的
融合。
1880年，Flemming发现了动物细胞间接分裂（有
组织克隆。
组织或器官体外生长的细胞来源：
组织的活体碎片
人的ES细胞
成功的范例： 利用组织工程方法已成功地使膀胱在实验室 生长，植入狗后证明可获得正常膀胱的95%的生理
功能，排尿正常，在移植11个月后检查，膀胱完全
由尿上皮和肌肉组织覆盖，并有神经和血管生成。
制作过程
从狗膀胱 活检一小 片组织 分离尿上 皮组织和 肌肉组织 培养 扩增
Magnification ranges at 50-275x.
5. 1838～1839年，Schleiden 和 Schwann 分别
论证植物和动物都是由细胞组成，首次提出细胞
学说（cell theory）。证明了生物界的统一性。
完整的细胞学说包括三个要点： ① 所有生物都是由细胞组成的。
② 生活细胞在结构上都是类似的。
㈢医学细胞生物学的研究成果应用于人类疾
病的诊断和治疗
1．细胞诊断 如单克隆抗体技术
2．细胞治疗 是将体外培养的、具有正常功
能的细胞植入病人体内（或直接导入病变部位）， 以代偿病变细胞所丧失的功能。 细胞治疗可分为：体细胞治疗和干细胞治疗。 而目前主要应用的是干细胞治疗。如用造血干细胞 治疗白血病。
丝分裂）。
1883年van
Beneden、1886年Strasburger分别在
动、植物中发现了减数分裂现象。
3. 一些重要细胞器的发现
染色体（Waldyer，1888）、中心体（Boveri，
1888）、线粒体（Altmann，1894）和高尔基体
（Golgi，1898）。
经典细胞学研究的：主要是细胞的形态与生理。
来传递遗传信息。细胞具有遗传的全能性。
细胞学与细胞生物学： 细胞学（cytology）：是研究细胞的结构、功 能及其生活史的科学。 其研究范围包括：细胞的形态结构和功能、分 裂和分化、遗传和变异以及衰老和病变等等。
细胞生物学（cell biology）： 从时间上讲，细胞生物学的形成以1965年， De Robertis EDP率先将其编著的《普通细胞学》 更名为《细胞生物学》，到1976年在美国波士顿 召开的第一届国际细胞生物学会议为标志。
②细胞是代谢与功能的基本单位。 在有机体的一切代谢活动与执行功能过程中，细 胞呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的独 立代谢体系。
③细胞是生物有机体生长发育的基本单位。
生物有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、 细胞体积的增长与细胞的分化来实现的。
④细胞是遗传的基本单位。
在生物遗传过程中，上下代之间通过生殖细胞
是研究细胞结构化学成分的定位、分布及其生
理功能。
㈢细胞生理学（cytophysiology）
是研究细胞的生命活动规律的科学。
㈣细胞遗传学（cytogenetics） 是从染色体结构、功能以及染色体与其他细胞
器的关系来研究遗传和变异的规律的学科。
㈤分子细胞学（molecular cytology）
是从细胞遗传信息流(DNA→RNA→蛋白质）的
干细胞治疗疾病的最显著特点：它可以治疗 许多疾病，例如制造脑部神经元来治疗Alzheimer
一、医学细胞生物学与医学 医学：是以人体为对象，主要研究人体生老病
死的机制，研究疾病的发生、发展以及转归的规律，
从而对疾病进行诊断、治疗和预防，以达到增强人
体健康，使人延年益寿的目的。
人体的结构基础是细胞。 即细胞→组织→器官→ 系统→机体
人体
系统
器 官
组 织
细
胞
细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的学 科，因此与医学的理论和实践密切相关。
一、细胞的发现和细胞学说的创立
（1665～1875）
1.1590年，荷兰眼镜制造商Janssen兄弟试制 成功第一架复式显微镜（不超过10倍）。
2.1610年Galileo Galilei用显微镜观察昆虫。
3. 英国人Hooke第一个发现了细胞(cell) (cellulae， 小室）。 1665年，他发表了 《Micrographia》一书。
二、研究任务
㈠研究理论问题 形态方面： ⑴显微水平：光镜下可见的结构。
⑵超微水平：电镜下可见的结构。
⑶分子水平：细胞结构的分子组成，及其在生
命活动中的作用。
功能方面： 既要研究细胞内各部分的化学组成和新陈代谢 活动，又要探索彼此间的关系及相互作用。
㈡研究实际问题
如组织工程、干细胞、治疗性复制人类胚胎、
的科学。
医学细胞生物学（medical cell biology）：是应
用细胞生物学的理论和方法，研究人体细胞的形态 结构与功能等生命活动规律和人类疾病发生、发展
及其防治的科学。
一、研究对象—细胞
细胞的现代概念：
细胞是生命活动的基本单位。
①细胞是构成生物有机体的基本结构单位。
一切有机体均由细胞构成（病毒除外）。
5. 电镜的发明和应用把细胞学带入到超微结构 发展时期。
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， 如内质网、叶绿体、高尔基体、核被膜、溶酶体、 线粒体等。
三、细胞生物学的主要分支学科
细胞形态学 细胞化学 cytomorphology cytochemistry
细胞生理学
细胞遗传学
cytophysiology
cytogenetics
分子细胞学
细胞社会学
molecular cytology
cytosociology
㈠细胞形态学（cytomorphology） 是研究细胞形态和结构及其在生命活动中动态 变化的科学。 ㈡细胞化学（cytochemistry）
角度，研究细胞内基因组的结构及其表达的调控。 ㈥细胞社会学（cytosociology） 是从系统论的观点出发，研究整体和细胞群中 细胞间的社会行为。
第二节 细胞生物学的发展简史
大致划分为四个时期： 一、细胞的发现和细胞学说的创立（1665~1875） 二、经典细胞学发展阶段（1875~1900） 三、实验细胞学发展阶段（l900 ~ 1943） 四、分子生物学发展阶段（1944～）
克隆、DNA核苷酸序列测定等实验使分子生物学成
为生命科学的领先学科。
80年代中期，聚合酶链反应（PCR）技术问世，
使DNA片段可在体外快速扩增。
1995年其发明者 Mulis获得 Nobel prize
1990年，美国遗传学界提出人类基因组计划。
我国于1993年加入该计划，承担其中1%的任务，
即人类3号染色体短臂上约30Mb的测序任务。
四、分子生物学发展时期（1944年~） 20世纪40年代，生物科学包括细胞生物学全部进 入了分子水平。 1944年，Avery等证明肺炎球菌转化因子是DNA 分子。 1952年，Hershey等在噬菌体中证明遗传物质是 DNA。 1953年，Watson和Crick提出DNA分子双螺旋结构 模型。与Wilkins分享1962 年诺贝尔生理学与医学奖。 分子生物学进入了成年。
三、实验细胞学发展阶段（l900 ～1943）
1. 1887年，Hertwig兄弟用实验方法研究海胆
（sea-urchin）卵的受精作用，发展了实验细胞学。 2. 1900年，Mendel的《植物杂交实验》被重新 发现。 3. 1910年，Morgan通过果蝇（Drosophila）杂 交试验，确立了染色体遗传理论。 4. 1928年，英国细菌学家Griffith发现肺炎球菌 可由外来物质引起转化（transformation）。
DNA双螺旋结构的阐释
1953年沃森、克里克建成的 DNA分子双螺旋结构模型
此后的一系列新发现：DNA分子的半保留复制
（Meselson和Stah1，1958），信息流的“中心法则”
（Crick， 1958），三联体遗传密码（Nirenberg和
Matthaei，1961）等。
20世纪70年代后，DNA重组技术的问世、基因
㈠医学细胞生物学是医学各学科的基础理论
1. 与基础医学学科有着密切的关系
如生理学、解剖学、遗传学、免疫学、胚胎学、
组织学、发育生物学、神经生物学和分子生物学等， 都要求从细胞水平上阐明各自研究领域中生命现象 的机制。 2. 与临床各学科联系也很密切
很多疾病机制的阐明、诊断、治疗、预防等， 都依赖于细胞生物学和分子生物学的不断深入。
5周后
新的 膀胱
移至模型 或支架
近年来，已成功地在体外培养了如组织工程 皮肤、结缔组织、血管、子宫及肠等。
组织工程与“人耳鼠”
2001年，我国举办了“863计划十 五周年成就展” ，其中展出的“人 耳鼠”受到了广泛地关注。 “人耳鼠”的制作关键在“人 耳”，先用一种高分子化学材料聚 羟基乙酸做成人耳的模型支架，让 细胞在这个支架上繁殖生长，然后， 在裸鼠的背上割开一个口子，将已 经培养好的“人耳”植入后缝合。 “人耳”支架最后会自己降解消失， 于是，“人耳”便与老鼠浑然成为 一体。
Robert Hooke’s microscope

Robert Hooke and his “cells”
Micrographia
4. 1674年，荷兰布商Leeuwenhoek观察到血细
胞、池塘水滴中的原生动物（纤毛虫）、细菌和精
子等活细胞。
Made by A.van Leeuwenhoek (1632-1723).
2000年6月28日，人类基因组工作草图完成。
2001年2月12日，人类基因组全序列测序基本完成，
从而进入功能基因组学和蛋白质组学的后基因组时期。
1996年7月5日，世界上第一只克隆羊Dolly在英 国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。
Dolly with her first born lamb
第三节 医学细胞生物学 在医学教育中的地位
③ 新细胞来源于已有细胞的分裂。
（1858年，Virchow）
Rudolf Virchow
二、经典细胞学发展阶段（1875~1900）
细胞学在l9世纪最后25年中取得了一系列重大成 果。代表性的成就有如下几点：
1. 原生质理论的提出
1840年PukinБайду номын сангаасe、1861年von
Mohl把在动物、植物中 看到的“肉样质” 命名为原生质。