醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)第一篇細(xì)胞生物學(xué)概論第一章緒論第二章細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)第三章細(xì)胞生物學(xué)的研究方法第二篇細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能第四章細(xì)胞膜與物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸?shù)谖逭录?xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)與囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)第一章緒論細(xì)胞生物學(xué)的概念細(xì)胞學(xué)說的內(nèi)容細(xì)胞生物學(xué)在生命科學(xué)中的地位細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系涉及到的一些基本的概念醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)Location,structureMolecularcomponentsFunctionAB細(xì)胞的生命活動(dòng)及生命現(xiàn)象：細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能Location,structureMolecularcomponentsFunctionAB細(xì)胞的生命活動(dòng)及生命現(xiàn)象：簡單說包括生、老、病、死具體說包括細(xì)胞的分化、生長與分裂、細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、遺傳與變異、細(xì)胞的物質(zhì)與能量代謝、細(xì)胞對外界刺激的應(yīng)答、細(xì)胞的衰老與死亡。細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展的歷史一.細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)與細(xì)胞學(xué)說的創(chuàng)立最早的顯微鏡1590年1665年英國人Hook1673-1677荷蘭人Leeuwenhook，細(xì)菌，纖毛蟲，人及其它哺乳動(dòng)物精子，鮭魚紅細(xì)胞及核1827年K.E.VBear在蛙卵中看到了細(xì)胞核，1831年，RBrown在植物葉片中看到了細(xì)胞核1835-39人們觀察到了細(xì)胞內(nèi)的膠狀液，稱為原生質(zhì)（protoplasm)1838年德國植物學(xué)家M.J.Schleiden和德國動(dòng)物學(xué)家T.Schwann（1939年）提出了細(xì)胞學(xué)說（Celltheory）。1855年德國的科學(xué)家R.Virchow補(bǔ)充了細(xì)胞學(xué)說，明確指出：一切細(xì)胞只能來自已經(jīng)存在的細(xì)胞。細(xì)胞學(xué)說要點(diǎn)：1.2.二.光學(xué)顯微鏡下的細(xì)胞學(xué)研究cytologyCytoplasm,karyoplasm1841年，R.Remak觀察到雞胚血細(xì)胞的直接分裂1882年，W.Flemming細(xì)胞的間接分裂，并提出mitosis及amitosis→→E.Straburger依染色體在有絲分裂中的行為，分4期。1878年，K.Schneider細(xì)胞分裂時(shí)染色體縱裂為二，并均勻分到子細(xì)胞，稱此過程為核分裂（Karyokinesis）1880，T.Boveri動(dòng)物配子形成時(shí)，染色體減半，Straburger在植物中也有類似發(fā)現(xiàn)1905年，J.B.Farmer及J.E.More提出meiosis.1890VanDeneden及Boveri發(fā)現(xiàn)了中心體，隨后,線粒體及高爾基體也相繼被發(fā)現(xiàn)。三.實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)階段20世紀(jì)初，對細(xì)胞的生化代謝及生理功能進(jìn)行研究1902年，Boveri把染色體行為與G.Mendel的遺傳因子聯(lián)系起來。W.Cannon認(rèn)為遺傳因子在染色體上。1909年，W.Johannsen把遺傳因子命名為gene.

1910年，T.Morgan建立了基因?qū)W說，證明基因是遺傳性狀的基本單位。由此，遺傳與細(xì)胞學(xué)的結(jié)合形成了細(xì)胞遺傳學(xué)。1909年，R.Harrison建立了組織培養(yǎng)技術(shù)1943年，A.Claude，建立了細(xì)胞的分級分離技術(shù)1921年，R.Feulgan發(fā)現(xiàn)了DNA染色的方法，1940年，J.Brachet建立了Unna染色技術(shù)，檢測細(xì)胞中的RNA四.亞顯微水平觀察德國人E.Ruska研制出電子顯微鏡（electronmicroscope)，10，000X光學(xué)顯微鏡的極限是500倍。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體溶酶體線粒體高爾基體20世紀(jì)70‘s超高壓電鏡的出現(xiàn)，又相繼發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞骨架及核骨架20世紀(jì)80’s初期，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的發(fā)明，是細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)觀察深入到超微（大分子）結(jié)構(gòu)層次。五.生物化學(xué)、分子生物學(xué)的研究進(jìn)展與技術(shù)應(yīng)用促進(jìn)了細(xì)胞生物學(xué)的形成與發(fā)展什么是分子生物學(xué)？什么是生物化學(xué)？DNARNAmRNAtRNArRNAProteinWecandefineMolecularBiologybasedonCentralDogma.DNARNAmRNAtRNArRNAProteinReplicationTranscriptionTranslationReversedtranscription

SummaryofMolecularBiologyDNARNAmRNAtRNArRNAProtein.SummaryofMolecularBiologyDNARNAmRNAtRNArRNAProtein.DNApolymeraseReversetranscriptase

Antibody2Enzymes

+

1bodyMolecularBiologySummaryofMolecularBiologyDNARNAmRNAtRNArRNAProteinDNApolymeraseReversetranscriptase

AntibodyDNAtoDNARNAtoDNAE1E2DNAtoDNARNAtoDNAE1E2BodyDNAtoDNARNAtoDNAE1E2BodyVectorDNAtoDNARNAtoDNAE1E2BodyVectorsiRNA由于生物化學(xué)，分子生物學(xué)等學(xué)科的交叉，促進(jìn)了細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展1972年，SingerandNicolson提出了細(xì)胞膜的液體鑲嵌模型（fluidmosaicmodel)1975年Blobel提出信號(hào)肽假說。1984年Smith鑒定出核蛋白靶向定位的信號(hào)肽1961年Mitchell建立了線粒體化學(xué)滲透學(xué)說，1989年Boyer提出了線粒體基粒的ATP酶復(fù)合物通過結(jié)合變構(gòu)機(jī)制（binding-changemechanism）合成ATP的模型1977年，PASharp與RRoberts發(fā)現(xiàn)真核細(xì)胞基因中內(nèi)含子的存在1976年，S.Tonegawa發(fā)現(xiàn)免疫球蛋白基因重排機(jī)制1986年，ROHynes發(fā)現(xiàn)了整聯(lián)蛋白（integrin），提供了人們對細(xì)胞連接的分子認(rèn)識(shí)，也揭示了細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞骨架的聯(lián)系1986年，ROHynes發(fā)現(xiàn)了整聯(lián)蛋白（integrin），提供了人們對細(xì)胞連接的分子認(rèn)識(shí)，也揭示了細(xì)胞外基質(zhì)與細(xì)胞骨架的聯(lián)系1980年，THunter和BMSefton發(fā)現(xiàn)Src蛋白的絡(luò)氨酸激酶活性及其與細(xì)胞增殖的關(guān)系，使人們認(rèn)識(shí)到酶活性在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用在細(xì)胞周期研究中，人們發(fā)現(xiàn)了MPF（1970，RTJohnson，PNRao)及細(xì)胞周期素（cyclin）(1983年TEvans）原癌基因（proto-oncogene）的發(fā)現(xiàn)，揭示了人類腫瘤發(fā)生的一些規(guī)律，同時(shí)也豐富了人們對細(xì)胞周期的認(rèn)識(shí)。20世紀(jì)60‘sGurdon進(jìn)行了非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)1996年英國IWilmut成功克隆出Dolly羊在衰老的研究方面人們提出了細(xì)胞衰老的‘端粒鐘’學(xué)說（telomereclock)染色體端?？s短能引起細(xì)胞衰老“有絲分裂鐘”學(xué)說有關(guān)細(xì)胞凋亡的發(fā)現(xiàn)及途徑的發(fā)現(xiàn)線蟲生物學(xué)的開拓者：SydneyBrenner（1927－）線蟲生物學(xué)的先驅(qū)：JohnSulston（1942－）線蟲凋亡之父：RobertHorvitz（1947－）PRIZEDHorvitz,andSulstonsharePhysiologyorMedicineNobel（2002）

“fortheirdiscoveriesconcerninggeneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath”LifecycleofC.elegans(秀纖蟲）CelegansCAD(Caspase-activatedDnase,anendonuclease).（2）線粒體途徑線粒體途徑發(fā)現(xiàn)的背景發(fā)現(xiàn)此途徑最大的貢獻(xiàn)者王曉東1991-95，博士后，在美國德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心，從師于JosephL.Goldstein和MichaelS.Brown，NobelPrice獲得者，從事膽固醇調(diào)節(jié)基因的表達(dá)調(diào)控的研究。1993，王和他的同事利用gelshiftassay跟蹤純化，從Hela細(xì)胞核中分離出與低密度脂蛋白promoter的調(diào)控序列相結(jié)合的蛋白SREBP1,2.后來，他研究了caspase3與細(xì)胞核DNA被剪切的分子機(jī)制。再后來，他研究了cytC釋放的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)bcl2可抑制cytC出線粒體從而抑制細(xì)胞凋亡。他還發(fā)現(xiàn)，活性的caspase8促進(jìn)cytC從線粒體釋放，其機(jī)理是caspase8剪切tbid,tbid的C端片段從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到線粒體，引起cytC的釋放。Bcl2可以與tbid結(jié)合并拮抗它誘導(dǎo)的cytC的釋放。細(xì)胞程序化死亡（programmedcelldeath）的基因及途徑的發(fā)現(xiàn)第二節(jié)細(xì)胞生物學(xué)的概念與研究內(nèi)容及其在生命科學(xué)中的地位細(xì)胞生物學(xué)的概念：顯微亞顯微分子研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能及生命活動(dòng)的學(xué)科生命現(xiàn)象：一.？第二節(jié)細(xì)胞生物學(xué)的概念與研究內(nèi)容及其在生命科學(xué)中的地位細(xì)胞生物學(xué)的概念：顯微亞顯微分子研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能及生命活動(dòng)的學(xué)科生命現(xiàn)象：生物體的生長、發(fā)育、分化、繁殖、運(yùn)動(dòng)、遺傳、變異、衰老與死亡一.二.細(xì)胞生物學(xué)在生命科學(xué)中的地位細(xì)胞生物學(xué)既是生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，也是現(xiàn)代生命科學(xué)中的前沿學(xué)科。生物化學(xué)免疫學(xué)生理學(xué)發(fā)育生物學(xué)病理學(xué)組織學(xué)第三節(jié)細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)一.細(xì)胞生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)和支柱科學(xué)。二.細(xì)胞生物學(xué)的某些主要研究領(lǐng)域與醫(yī)學(xué)意義（一）細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)Generalrolesofsignaltransduction(1).Humanbehaviorsandneurotransmitters

SensingsignaloutsidethecellandresponseIntegrateallthesignalingfrombrainorendocrinesystem,keepabalanceandkeepcell’svitality.(2)ThemolecularbasisforsensorysystemsSensorysystem:odor,taste,light,sound,pressureSensoryprocess:

Receptiontransductiontransmission

perception

ThegeneralityanddiversityofthesensorysignalingpathwayThevisualsystemVisualpigmentisrhodopsin=visualprotein+11-cis-RetinalLys296ε-NH2SchiffbaseRodcellsConecellsBluereceptorGreenreceptorRedreceptor426nm530nm500nmMaximumwavelengthGreenreceptor:

Ala180

Phe277

Ala285Redreceptor:Ser180Tyr277Thr285GreenandredreceptorsarecloselylinkedinXcs.,intron,noncodingregionandcondingregionhas98%similarsequence.Homologousrecombinationwillpossiblyhappen.GreenredblindGreenredweaknessThetastesystemSweet,salty,

umami,bitter,sour.G-proteincoupledreceptorNa+H+TheolfactorysystemOdourreceptorsarealsobelongtoG-protein-coupledreceptorsTheauditorysystem(2)Immunityresponse(3)Hormoneregulationandbalancemaintaining

（二）細(xì)胞分化與干細(xì)胞研究pluripotentstemcellpluripotentstemcell（三）細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期調(diào)控（四）細(xì)胞衰老與細(xì)胞死亡1.細(xì)胞的衰老①DNA：復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受阻，端粒DNA、mtDNA丟失。DNA氧化、斷裂、缺失和交聯(lián)，甲基化程度降低。②RNA：mRNA含量和與核糖體結(jié)合力降低。③蛋白質(zhì)：含成速度下降，發(fā)生修飾、交聯(lián)、穩(wěn)定性下降、功能降低。④酶分子：活性中心被氧化，金屬離子丟失，酶分子的二級結(jié)構(gòu)，溶解度，等電點(diǎn)發(fā)生改變，酶失活。⑤脂類：不飽和脂肪酸被氧化。2.細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡是指細(xì)胞生命結(jié)束的現(xiàn)象。包括細(xì)胞壞死與細(xì)胞凋亡。細(xì)胞壞死是指在外來致病因子的作用下，細(xì)胞生命活動(dòng)被強(qiáng)行終止所致的病理性、被動(dòng)性的死亡過程。細(xì)胞凋亡是指在特定信號(hào)誘導(dǎo)下，細(xì)胞內(nèi)的死亡級聯(lián)反應(yīng)被觸發(fā)所致的生理或病理性、主動(dòng)性的死亡過程。細(xì)胞死亡的原因外界原因內(nèi)在因素劇烈，引起細(xì)胞壞死（necrosis)相對不劇烈細(xì)胞凋亡ContrastofApoptosisandnecrosisApoptosisNecrosisDeathbyapoptosisisaneat,orderlyprocess（五）細(xì)胞的基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)基因組：指細(xì)胞或生物體的一套完整的單倍體遺傳物質(zhì)，即DNA總和。表觀遺傳：DNA的修飾及組蛋白的修飾可改變基因的表達(dá)程度蛋白組學(xué)：指一個(gè)細(xì)胞，一個(gè)組織或生物個(gè)體的基因組所表達(dá)的全部蛋白。DNA的修飾，如甲基化組蛋白的修飾，如不同的甲基化，乙?；?，泛素化第二章細(xì)胞的概念與分子基礎(chǔ)細(xì)胞的統(tǒng)一性與多樣性統(tǒng)一性相似的化學(xué)組成、最基本的結(jié)構(gòu)要素類似的遺傳（信息）語言類似的生命活動(dòng)及調(diào)控機(jī)制多樣性種類繁多形態(tài)各異功能多樣第一節(jié)細(xì)胞的基本概念一.細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位1.一切有機(jī)體都由細(xì)胞組成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位新生兒2X1012個(gè)細(xì)胞，人腦1X1012個(gè)細(xì)胞，成人機(jī)體含1014個(gè)細(xì)胞人體有200種不同類型的細(xì)胞，根據(jù)其分化程度又可分600種。2.細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的代謝體系，細(xì)胞是代謝與功能的基本單位3.細(xì)胞是有機(jī)體生長發(fā)育的基礎(chǔ)4.細(xì)胞是遺傳的基本單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性5.沒有細(xì)胞就沒有完整的生命7.關(guān)于細(xì)胞概念的一些新思考細(xì)胞是物質(zhì)（結(jié)構(gòu)）能量、與信息過程精巧結(jié)合的綜合體細(xì)胞是多層次、非線性與多層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系細(xì)胞是有序的、具有自組裝與自組織能力的體系6.細(xì)胞可以復(fù)制自己本身細(xì)胞的基本共性1.所有的細(xì)胞都有相似的化學(xué)組成2.脂-蛋白體系的生物膜3.DNA-RNA的遺傳裝置4.蛋白質(zhì)合成的機(jī)器—核糖體5.一分為二的分裂方式細(xì)胞的多樣性林奈

1735

二界?？藸?/p>

1866[1]

三界柴頓

1937[2]

二帝國柯普蘭

1956[3]

四界魏泰克

1969[4]

五界沃斯等人

1977[5]

六界沃斯等人

1990[6]

三域無分類原生生物界原核生物界原核生物界原核生物界真細(xì)菌界細(xì)菌域古菌細(xì)菌界古菌域植物界原生生物界原生生物界原生生物界真核域植物界植物界真菌界真菌界植物界植物界動(dòng)物界動(dòng)物界動(dòng)物界動(dòng)物界動(dòng)物界原核生物界（Prokaryotae）：三域系統(tǒng)中的古菌域與細(xì)菌域同歸於原核生物界。五界說的原核生物界則是包括沒有核膜的細(xì)菌等。古菌域（Archaea）：一般生存於極端環(huán)境，如深海、鹽湖、火山口等。包括嗜鹽菌、一些超嗜熱菌、嗜酸菌等。參見古菌分類表。細(xì)菌域（Bacteria）：包括藍(lán)綠菌（原名藍(lán)綠藻）、放線菌、衣原體、支原體、立克次體等。參見細(xì)菌分類表。真核域（Eukarya）

原生生物界（Protista或Protoctista）：五界說中最備受爭議、也最為複雜的一群。主因是其他四界皆有明確之規(guī)定，而剩餘的都被歸於這一類，因此2000年、2006年的新分類法將原生生物界再細(xì)分成三界，但一般國高中教科書仍以五界說作為主要討論內(nèi)容，只有專家學(xué)者才會(huì)深入研究。原生生物多半為單細(xì)胞及單細(xì)胞複合體（即介於單細(xì)胞與常見的多細(xì)胞生物，能以單細(xì)胞或多細(xì)胞的形式存活，可能在不同階段、或因環(huán)境惡劣而改變形式。多細(xì)胞生物的定義是聚集、細(xì)胞間有分工以及訊息傳遞）。真菌界（Fungi）：五界系統(tǒng)約翰(John，1949)、胡先輔(1965)、魏泰克(Whittaker，1969)、馬古利斯(Margulis，1974)、陳世驤(1979)等都先後提出了生物五界分類系統(tǒng)，真菌都是獨(dú)立成界，但內(nèi)容各異。其中最有代表性、影響最深的是魏泰克提出的生物五界分類系統(tǒng)。該系統(tǒng)將真菌(或稱菌物)獨(dú)立成菌物界。參見真菌分類表。植物界（Plantae）：包含綠藻、輪藻、苔蘚植物、蕨類植物、種子植物等。在五界說中，除了極少數(shù)在分類上有爭議的綠藻部份為單細(xì)胞（爭議點(diǎn)為歸屬於Protista），否則原則上植物界皆為多細(xì)胞。參見植物分類表(NCBI)。動(dòng)物界（Animalia）：即“後生動(dòng)物”（即多細(xì)胞生物）。參見動(dòng)物分類表。病毒和類病毒細(xì)胞原核細(xì)胞真核細(xì)胞二.原核細(xì)胞1.支原體0.1-0.3um，環(huán)狀雙鏈DNA，編碼400種蛋白的合成。2.細(xì)菌3.古細(xì)菌一些分子結(jié)構(gòu)在真核與細(xì)菌之間，更接近細(xì)菌。DNA，類似核小體，rRNA5ssequence象真核，有重復(fù)序列，有intron核糖體蛋白數(shù)在細(xì)菌與真核之間三.真核細(xì)胞（一）真核細(xì)胞的形態(tài)與大?。ǘ┱婧思?xì)胞的基本結(jié)構(gòu)比較原核細(xì)胞與真核細(xì)胞四.非細(xì)胞生命形態(tài)----病毒植物病毒動(dòng)物病毒細(xì)菌病