细胞生物学考研笔记Word下载.docx

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综合其它国内外教材补充相应内容；

教学过程中加强科学史的介绍；

引入本学科最新的发展动态：

教学方法：

主要采用讲授法，辅以讨论、提问。

教具：

CAI课件

四、教学内容：

（2学时）

1Content&

ActualityofCellBiology

1.1　CellBiology&

BiologicalScience

细胞生物学（CellBiology）：

运用近代物理学和化学的技术成就以及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。

生命的层次:

1925,生物学大师E.B.Wilson说：

“许久以来，大家就明确，一切生物学问题的答案最终都要到细胞中去寻找。

因为所有生物体都是，或曾经是，一个细胞。

”

细胞不同于非生命界的任何结构单位，细胞最独特的属性就是它是一个能独立生存，进行自我调节的开放体系，它在同外界进行物质、能量、信息交换的条件下，处于动态平衡之中。

因此，所谓生命实质上即是细胞属性的体现。

摘之《分子细胞生物学》第二版，韩贻仁主编，1。

（Ａ）

细胞是生活有机体的一个结构和功能的基本单位，正像原子是化学结构的基本单位一样。

细胞以下层次的结构，只能表现出生命现象，而不能单独构成生命单位。

摘自《细胞生物学》第二版，汪堃仁，薛绍白，柳惠图主编（Ｂ）

细胞生物学在现代生物学中的地位：

细胞生物学是现代生物学的基础学科，是生物学各学科在细胞水平的统一。

它的研究对象是细胞，恰恰由于细胞在生命界中的独特属性，这就不能不使CellBiology在生命科学中占有核心地位。

我国基础科学发展规划中，把细胞生物学、分子生物学、神经生物学、生态学并列为生命科学的四大基础学科。

讨论：

CellBiology&

MolecularBiology

1.2　Mainconten　

细胞生物学研究和教学内容一般可分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两个基本部分，但它们又是不能截然分开的。

在现代生物学的教科书中细胞重要生命活动的知识所占比重越来越大。

当前，细胞生物学的研究内容主要包括以下诸方面：

（－）细胞核、染色体以及基因表达的研究

细胞核是遗传物质DNA贮存的场所，也是遗传信息转录为mRNA、rRNA与tRNA的场所。

染色质与染色体是遗传物质的载体，核仁是转录rRNA与装配核糖体亚单位的具体场所。

细胞核、染色体与核仁的结构与功能的研究是揭示基因表达及其调节的基础。

（二）生物膜与细胞器的研究

几十年来，生物膜研究的主要内容是膜的结构模型与物质的跨膜运输机理。

磷脂双分子层与膜蛋白的相互关系是研究生物膜结构与功能的重要内容。

近年来，在膜的识别与受体效应、蛋白质分子跨膜运动等方面取得了巨大进展。

（三）细胞骨架体系的研究

细胞骨架体系的研究在细胞生物学中是一个比较新的、发展中的研究领域。

广义的细胞骨架概念应该包括细胞质骨架与核骨架两大部分。

近来发现细胞骨架与一系列重要生命活动，诸如细胞内大分子的运输与细胞器的运动、细胞信息的传递、基因表达与大分子加工等均有密切关系。

（四）细胞增殖及其调控

一切动植物的生长与发育都是通过细胞的增殖与分化来实现的。

研究细胞增殖的基本规律及其调控机理不仅是控制生物生长与发育的基础，而且是研究癌变发生及逆转的重要途径。

目前国际上研究细胞增殖的调控主要从两方面进行：

一是从环境中与有机体中寻找控制细胞增殖的因子，以及阐明它们的作用机制。

二是寻找控制细胞增殖的关键性基因，并通过调节基因产物来控制细胞的增殖。

（五）细胞分化及其调控

细胞分化是生物发育的基础。

近年，细胞分化的研究已愈来愈显示其重要性，也是细胞生物学、发育生物学与遗传学的重要会合点。

近代生物科学的发展，尤其是分子生物学技术的建立已为细胞分化机理的研究准备了良好的基础，也是近年发育生物学蓬勃发展的重要原因．

（六）细胞的衰老与凋亡

细胞衰老的研究是研究人与动植物寿命的基础，但细胞的衰老与有机体的衰老又是不同的概念。

（七）细胞的起源与进化

细胞起源与进化的研究是重要的理论问题，也是难度很大的研究课题，我们应该十分尊重先驱科学家在这一领域所取得的成果。

（八）细胞工程

细胞工程是细胞生物学与遗传学的交叉领域，这种改造细胞的技术是生物工程技术的重要组成部分。

它不仅对工农业生产和医药实践有重要意义，而且对细胞生命活动规律的认识也是一种重要途径与手段。

细胞工程能使不同种细胞的基因或基因组用人工方法重组到杂交细胞中，或者使基因与基因组由一种细胞转移到另一种细胞中，并使越过种的障碍的转移成为可能，由此人们开始探索人工创造新的遗传型细胞的尝试。

还应该说明，当前细胞生物学研究的范畴远不止以上的内容，如细胞外基质、细胞通讯、细胞社会学与细胞免疫学等研究近年也有较快的发展。

1.3　Researchdirection&

maindomain

（一）当前细胞生物学研究中的三大基本问题

细胞内的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（主要是结构蛋白）是如何逐级装配成能行使生命活动的基本结果体系及各种细胞器的？

基因表达的产物（主要是活性蛋白）如何调节细胞最重要的生命活动过程的？

（二）当前细胞基本生命活动研究的若干重大课题

染色体DNA与蛋白质相互作用关系——主要是非组蛋白对基因组的作用。

细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控。

细胞信号转导的研究。

4. 

细胞结构体系的装配。

2　HistoryofCytology&

CellBiology

从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：

显微水平、超微水平和分子水平。

从时间纵轴来看细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：

第一阶段：

从16世纪末—19世纪30年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。

第二阶段：

从19世纪30年代—20世纪中期，细胞学说形成后，主要进行细胞显微形态的研究。

第三阶段：

从20世纪30年代—70年代，以细胞超微结构、核型、带型研究为主要内容。

第四阶段：

从20世纪70年代分子克隆技术的成熟到当前，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细胞分化和凋亡、肿瘤生物学等领域成为当前的主流研究内容。

细胞学与细胞生物学发展的历史大致可以划分为以下几个阶段：

2.1　Discoveryofcell&

FoundationofCellTheory

2.1.1　显微镜的发明与细胞的发现

1.1590荷兰眼镜制造商J.Janssen和Z.Janssen父子制作了第一台复式显微镜，尽管其放大倍数不超过10倍，但具有划时代的意义。

2.1665英国人RobertHook用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为40-140倍，）观察了软木（栎树皮）的薄片，第一次描述了植物细胞的构造，并首次用拉丁文cella（小室）这个词来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭状小室（实际上只是观察到到纤维质的细胞壁）。

胡克有关细胞的首次描述是在他的著作《显微图谱》一书中于1665年发表的。

因此人们也就认为细胞的发现是在1665年。

3.1672，1682英国人NehemaihGrew出版了两卷植物显微图谱，注意到了植物细胞中细胞壁与细胞质的区别。

4.1680 

荷兰人A.vanLeeuwenhoek成为皇家学会会员，一生中制作了200多台显微镜和500多个镜头。

他是第一个看到活细胞的人，观察过原生动物、人类精子、鲑鱼的红细胞、牙垢中的细菌等等。

5.1752英国望远镜商人J.Dollond发明消色差显微镜。

6. 

1812苏格兰人D.Brewster发明油浸物镜，并改进了体视显微镜。

7. 

1886德国人ErnstAbbe发明复消差显微镜，并改进了油浸物镜，至此普通光学显微镜技术基本成熟。

8. 

1932德国人M.Knoll和E.A.F.Ruska描述了一台最初的电子显微镜，1940年美国和德国制造出分辨力为0.2nm的商品电镜。

9. 

1932荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了相差显微镜（phasecontrastmicroscope），并因此获1953年诺贝尔物理奖。

10. 

1981瑞士人G.Binnig和H.RoherI在BM苏黎世实验中心（ZurichResearchCenter）发明了扫描隧道显微镜而与电镜发明者Ruska同获1986年度的诺贝尔物理学奖。

2.1.2　细胞学说的创立及其意义

　在十九世纪以前许多学者的工作都着眼于细胞的显微结构方面，从事形态上的描述，而对各种有机体中出现细胞的意义一直没有作出理论的概括，直到19世纪30年代德国人施莱登MatthiasJacobSchleiden、施旺TheodarSchwann提出：

一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的基本单位。

这一学说即“细胞学说（CellTheory）”，在19世纪已有不少科学家的工作对细胞学说的创立做出了很大的贡献，如：

1.Jean-BaptistedeLamark（1744~1829），获得性遗传理论的创始人，法国退伍陆军中尉，50岁成为巴黎动物学教授，1909年他认为只有具有细胞的机体，才有生命。

“Ithasbeenrecognizedforalongtimethatthemembraneswhichformtheenvelopesofthebrain，ofthenerves，ofvessels，ofallkindsofglands，ofviscera，ofmusclesandtheirfibers，andeventheskinofthebodyareingeneraltheproductionsofcellulartissue。

Butnoone，sofarasIknow，hasyetperceivedthatcellulartissueisthegeneralmatrixofallorganizationandthatwithoutthistissuenolivingbodywouldbeabletoexist，norcouldithavebeenformed。

2.CharlesBrisseauMilbel（1776~1854），法国植物学家，1802年认为植物的每一部分都有细胞存在，“theplantiswhollyformedofacontinuouscellularmembranoustissue。

Plantsaremadeupofcells，allpartsofwhichareincontinuityandformoneandthesamemembranoustissue。

”。

3.HenriDutrochet（1776~1847），法国生理学家，1824年进一步描述了细胞的原理，他认为“Allorganictissuesareactuallyglobularcellsofexceedingsmallness，whichappeartobeunitedonlybysimpleadhesiveforces;

thusalltissues，allanimal（andplant）organs,areactuallyonlyacellulartissuevariouslymodified。

Thisuniformityoffinerstructureprovesthatorgansactuallydifferamongthemselvesmerelyinthenatureofthesubstancescontainedinthevesicularcellsofwhichtheyarecomposed”。

4.MatthiasJacobSchleiden（1804~1881），德国植物学教授[1]，1938年发表“植物发生论”（Beiträ

gezurPhytogenesis），认为无论怎样复杂的植物都有形形色色的细胞构成。

他认识到了Brown发现细胞核的重要意义，这一点Brown本人并未做到，他试图重建细胞发育的过程，为此他聪明地选择了胚胎细胞作为他研究的起点，他还在细胞中发现了核仁。

5.TheodorSchwann（1810~1882），德国解剖学教授，一开始就研究Schleiden的细胞形成学说，他完全接受了这个学说，并把它扩展为所有生命现象的起源和基础的一般理论。

他把Schleiden在植物中的发现应用到动物中去，并于1838年提出了“细胞学说”（CellTheory）这个术语；

1939年发表了“关于动植物结构和生长一致性的显微研究”。

因此细胞学说的创立被认为归功于Schleiden和Sehwann两个人，而且年份也被定到1839年。

Schwann提出：

1） 

有机体是由细胞构成的；

2） 

细胞是构成有机体的基本单位。

1855（而非1858）德国人R.Virchow提出“一切细胞来源于细胞”（omniscellulaecellula）的著名论断，进一步完善了细胞学说。

把细胞作为生命的一般单位，以及作为动植物界生命现象的共同基础的这种概念立即受到了普遍的接受。

恩格斯将细胞学说誉为19世纪的三大发现之一。

2.2　PeriodofClassicalCytology

19世纪的最后25年，即1875～1900年，是细胞学的经典时期。

这个时期在细胞学说的推动下，应用固定和染色技术，在光学显微镜下观察细胞的形态结构和细胞的分裂活动，取得了极为丰硕的成果，代表性的成就有如下几点。

原生质理论的提出1840年．Pukinje在动物、1846年vonMohl在植物中分别看到了“肉样质”的物质，并将其命名为“原生质”（protoplasm）。

1861年Schultze认为动植物细胞中的原生质具有同样的意义，并提出了原生质理论：

有机体的组织单位是一小团原生质，这种物质在一般有机体中是相似的，并把细胞明确地定义为：

“细胞是具有细胞核和细胞膜的活物质”。

1880年Hanstain提出“原生质体”（protoplast）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。

细胞受精和分裂的研究1875年Hertwig发现受精卵中两亲本核的合并；

1877年Strasburger发现动物的受精现象；

1883年vanBeneden在动物、1886年Strasburger在植物分别发现了减数分裂现象；

1880一1882年Flemming在媒蟋幼虫的组织细胞中发现了有丝分裂。

一些重要细胞器的发现1883年vanBeneden和Boveri在动物细胞中发现了中心体；

1888年Waldeyer提出染色体概念；

1898年Go哈发现了高尔基体；

同年，线粒体也被正式命名。

在这短短的25年里，取得如此多的成果，除了细胞学说本身的贡献外，技术革新起着重要的作用。

细胞染色技术、切片技术、显微技术等的不断改进和创新保证了科学研究的进步。

当然，更重要的是这一时期人才辈出，他们不断追求和探索的精神才是细胞学得以发展的原动力。

－－王

2.3PeriodofExperimentalcytology

实验细胞学时期从1900年到1953年的半个世纪里，细胞学的发展主要是采用实验的手段研究细胞学的问题，将这一时期称为实验细胞学（experimentalcytology）时期，其特点是从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机制的研究。

由于实验研究不断同相邻学科结合、渗透，导致了一些重要分支学科的建立和发展：

细胞遗传学（cytogenetics）。

遗传学和细胞学结合建立了细胞遗传学，主要是从细胞学的角度，特别是从染色体的结构和功能以及染色体和其他细胞器的关系来研究遗传现象，阐明遗传和变异的机制。

细胞生理学（Cytophysiology）。

细胞学同生理学结合建立了细胞生理学，主要研究内容包括细胞从周围环境中摄取营养的能力、代谢功能、能量的获取、生长、发育与繁殖机制以及细胞受环境的影响而产生适应性和运动性的活动。

细胞的离体培养技术对细胞生理学的研究具有巨大贡献。

细胞化学（cytochemistry）。

细胞学和化学的结合产生了细胞化学，主要是研究细胞结构的化学组成及化学分子的定位、分布及其生理功能。

如1943年Claude用高速离心法从细胞匀浆液中分离线粒体，然后研究它的化学组成和生理功能并得出结论：

线粒体是细胞氧化中心。

1924年Feulgen发明的DNA特殊染色方法——Feulgen反应开创了DNA的定性和定量分析。

此后发展了一系列进行细胞内RNA和蛋白质定量分析的方法，对细胞的核酸和蛋白质代谢活动研究起了极大的促进作用。

2.4NaissanceofCellBiologyanditsdevelopment

50年代以来，电子显微镜与超薄切片技术相结合，产生了细胞超微结构学这一新兴领域。

从50年代中期至60年代末，细胞超微结构研究所积累的资料，使细胞结构的知识在很大程度上得到了更新，大大加深与拓宽了对细胞的认识。

不仅对已知的细胞结构，诸如线粒体、高尔基体、细胞膜、核膜、核仁、染色质与染色体结构的了解出现了全新的面貌，而且发现了一些新的重要的细胞结构，如内质网、核糖体、溶酶体、核孔复合体与细胞骨架体系等等，为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础。

更由于70年代以来，科学家将分子生物学的概念与技术引进细胞学，为细胞生物学这门学科的最后形成与建立创造了全新的局面。

“细胞生物学”这个词终于在60年代出现了。

80年代以来，细胞生物学的主要发展方向是细胞的分子生物学（或称分子细胞生物学），也就是说，在分子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能量、信息过程的结合，并在分子水平上深入探索其生命活动规律，深刻性与综合性是细胞生物学进一步发展的特点。

1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学（molecularbiology）的诞生。

到底是何时产生了细胞生物学，没有肯定的答案，一般的看法是1965年，Derobetis将其编著的《普通细胞学》改为《细胞生物学》，标志着细胞生物学的诞生。

由于不断将分子生物学的研究成果和方法引进细胞学，使细胞学的知识得到了极大的更新。

此后，细胞生物学和分子生物学之间相互渗透，相得益彰。

20世纪80年代开始出现的分子细胞生物学（molecularcellbiology），是细胞生物学的主要发展方向。

3Thewayyoucanlearnbetter

兴趣Interest－－兴趣是最好的老师

预习Preparation－－请带着“？

”来上课！

怀疑Skeptical－Don’taccepteverythingyoureadasbeingtrue.

抽象Abstract思维与动态Dynamic思维

同一性Unity和多样性Diversity的问题

结构Structure和功能Function的关系

Reference:

GeraldKarp.CellandMolecularBiology:

ConceptsandExperiments3rd.Wiley&

Sons,2002

韩贻仁.分子细胞生物学科学出版社.2001年03月

翟中和.细胞生物学.高等教育出版社.1995年1月

翟中和.细胞生物学.高等教育出版社.2000年8月

汪堃仁.细胞生物学（第二版）.北京师范大学出版社.1998年11月

王金发.细胞生物学.科学出版社.2003年8月

辛华.细胞生物学实验.科学出版社.2001年02月

杨汉民.细胞生物学实验（第二版）.高等教育出版社.1997年07月

ChapterⅡBasicPropertiesofcells

细胞的基本概念；

病毒基本知识概要；

原核细胞与古核细胞；

真核细胞基本知识概要。

引导学生从科学和哲学两方面来思索生命和细胞的关系，介绍对细胞概念的一些新思考。

逐渐引导学生用本学科的所学来阐明一些生命现象。

概述：

本章内容涉及真核细胞、原核细胞、病毒的基本知识的介绍，选用教材在总体内容上编排恰当，但在个别内容有知识性错误和印刷错误，在教学中值得注意。

教学重点：

真核细胞基本知识概要；

真、原核细胞的主要区别；

细胞结构和功能的辩证关系。

教学难点：

真、原核细胞的比较。

教材处理：

对新、难内容重点讲解（如：

真核细胞的三大结构体系、真核和原核细胞的比较），简略讲解基础内容（如病毒和细菌的结构特点）；

改正教材错误。

教学方法：

主要采用讲授法和例证法，辅以讨论、提问。

教具：

（4学时）

1BasicconceptsofCell

1.1　Cell,thebasicunitoflife

Purkinje（1839）用原生质一词指细胞的全部活性物质，从现代概念来说它包括质膜、细胞质和细胞核（或拟核）。

细胞区别于无机界的主要特征：

1.在结构上具有自我装配的能力；

2.在生理活动中具有自我调节能力；

3.在增殖上具有自我复制的能力。

这些特征也可以说是生命的特征，它们的丧失即意味着死亡。

－韩p43

我们认为应从以下一些角度去认识细胞作为生命活动基本单位这一概念：

（一）一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位

（二）细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位

（三）细胞是有机体生长与发育的基础

（四）细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性

（五）没有细胞就没有完整的生命

除了上述的认识外，我们还必须强