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(共32张PPT)
细胞学与细胞生物学
一、细胞的发现
二、细胞学说的建立及其意义
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
四、细胞生物学学科的形成与发展
细胞学与细胞生物学
细胞学(Cytology): 研究细胞结构和功能的生物学分
支学科
细胞生物学(Cell biology):应用现代物理学和化学技
术，以及分子生物学的概念和方法，侧重从细胞作 为生命活动的基本单位的思维为出发点，研究和揭 示细胞基本生命活动规律的科学。它从显微、亚显 微与分子水平上研究细胞结构与功能、细胞的增殖、 分化、衰老、死亡，以及细胞信号转导和基因表达 调控，细胞起源与进化等重大生命过程。
1838-1839
施莱登(M.J.Schleiden) 施万(T.Schwann)
细胞学说 基石中的基石
1859
达尔文(C.R.Darwen)
进化论
1866
孟德尔(G.J.Mendel)
遗传学
细胞学与细胞生物学
Matthias Jakob Schleiden
现代生
物学的 三大基
石
Theodor Schwann
英国学者胡克(Robert Hooke)1665年(发表《显微图谱》)用自制的 显微镜观察栎树皮薄片，第一次描述了植物细胞的构造，首次使 用拉丁文 “cellar” 。 后来英文用cell, 中文翻译为细胞
细胞学与细胞生物学
一、细胞的发现
Cell structure of Cork
by Hooke
Hooke's microscope
Robert Hooke
细胞学与细胞生物学
一、细胞的发现 认为细胞是在1665年由胡克发现
英国学者胡克(Robert Hooke)1665年(发表《显微图谱》)用自制的 显微镜观察栎树皮薄片，第一次描述了植物细胞的构造，首次使 用拉丁文“cellar” 。 后来英文用cell, 中文翻译为细胞
Cell structure of Cork by Hooke
Hooke's microscope
Robert Hooke
Lens
Location of
specimen on pin
Specimen-
positioning screw
Focusing control
Stage-
positioning screw
荷兰学者列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)自制了高倍显微镜观
察了许多动植物的活细胞与原生动物，1674年观察鱼的红细胞时 描述了细胞核的结构
细胞学与细胞生物学
(a)Van Leeuwenhoek using his microscope (b)Microscope replica (c)Drawings of bacteria
一、细胞的发现
Microbiology.An Introduction.Pearson.13th(2019)
D
Handle
(a)
(a)Van Leeuwenhoek using homeroscope oJiwmcroscopeTepica Tgo oroa
Microbiology.An Introduction.Pearson.13th(2019)
一、细胞
荷兰学者列 察了许多动 描述了细胞
显微镜观
工细胞时
Lens
Specimen holder
Focus screw
Location of
specimen on pin
Specimen-
positioning screw
Focusing control
Stage-
positioning screw
荷兰学者列文虎克(Antony van Leeuwenhoek) 自制了高倍显微镜观 察了许多动植物的活细胞与原生动物，1674年观察鱼的红细胞时 描述了细胞核的结构
细胞学与细胞生物学
(a)Van Leeuwenhoek using his microscope (b)Microscope replica (c)Drawings of bacteria
Microbiology.An Introduction.Pearson.13th(2019)
真正活细胞的发现
一、细胞的发现
Matthias Jakob Schleiden
1838年，德国植物学家施来登(M.J.Schleiden) 发
表《植物发生论》,指出细胞是构成植物的基本单 位
1839年，德国动物学家施万(T.Schwann) 发表《关
于动植物的结构和生长的一致性的显微研究》,
指出： 一切植物、动物都是由细胞构成的，细胞
是生物体的基本结构单位。
“细胞学说”(Cell theory)
二、细胞学说的建立及其意义
细胞学与细胞生物学
1858 年，德国医生和病理学家魏尔肖(Rufolf
Virchow)指出：
细胞只能来自细胞，正如动物只能来自动物
植物只能来自植物一样
●有机体的一切病理表现都是基于细胞的损伤
进一步指明了细胞作为一个相对独立的生命
活性基本单位的性质，被认为是对细胞学说
的一个重要补充
细胞学与细胞生物学
二、细胞学说的建立及其意义
细胞学与细胞生物学
二、细胞学说的建立及其意义
细胞学说(Cell theory)的基本内容：
◆ 细胞是有机体， 一切动植物都是由细胞发育而来， 并由细胞和细胞产物所构成
◆每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自 己 的”生命，又对与其它细胞共同组成的整体的生命 有所助益
◆ 新的细胞可以通过已存在的细胞繁殖产生
细胞学与细胞生物学
二、细胞学说的建立及其意义
细胞学说(Cell theory)创立的意 义：
◆ 解决了生命的共同起源，即生命的同一性问题
◆ 推进了人类对生命自然界的认识，有力地促进了生命 科学的进步。恩格斯对细胞学说给予极高的评价，把 它与进化论和能量守恒定律并列为19世纪的三大发明
◆ 对生物科学的发展具有重大的意义，为现代生物学的 三大基石(1838-1839细胞学说、1859年的进化论和 1866孟德尔确立的遗传学)之一，而且为基石中的“基 石 ”
主要指19世纪的最后25年
显微镜下的形态描述
细胞器和细胞分裂活 动的发现
(1)原生质理论的提出
(2)细胞分裂的研究
(3)细胞器的发现
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
1840年普金耶(J.E.Pukinje) 和1846年
冯·莫尔(H.von Mohl)首次将动物、 植物的细胞的内含物称为“原生 质 ”(protoplasm)
Max Johann Sigismund Schultze
1861年舒尔策(M.Schultze)提出原生质理
论：组成有机体的基本单位是—小团原生 质，这种物质在各种有机体中是相似的
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
细胞学与细胞生物学
(1)原生质理论的提出
1880年，J.von Hanstein提出“原生质
体”(protoplast)概念
细胞的概念进一步演绎成：“县
有生命活性的一小团原生质”
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
(1)原生质理论的提出
Protoplasts of cells from a petunia's 口 leaf
细胞学与细胞生物学
华尔瑟·弗莱明( W.Flemming)
在动物细胞中
施特拉斯布格(Strasburger)在
植物细胞中
1841罗伯特 ·雷马克( R.Remak) 发现鸡胚血 细胞的直接分裂
实质是核内丝状物(染色体)的形成及向两个子细胞的平均分配
三 、从经典细胞学到实验细胞学时期
(2)细胞分裂的研究
发现有丝分裂(mitosis)
1875年赫特维希( O.Hertwig) 发现受精卵中两
亲本核的合并；
1877年施特拉斯布格(Strasburger)发现动物的 受精现象；
Edouard Van Beneden
1883年范.贝内登(Van Bene den)在动物细胞中
1886年Strasburger在植物细胞中
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
细胞学与细胞生物学
(2)细胞分裂的研究
发现减数分裂
Oscar Hertwig
1883年范.贝内登( Van Bene den)和
博费里(Boveri)发现了中心体
1 8 8 8 年 ，沃尔德耶(Waldeyer)提出
染色体概念
三 、从经典细胞学到实验细胞学时期
细胞学与细胞生物学
(3)细胞器的发现
Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz
Edouard Van Beneden
Theodor Boveri
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
1894年理查德.阿尔特曼(R. Altman)发现了线粒体
(3)细胞器的发现
1898年高尔基(Golgi)发现了高尔基体
Richard Altmann
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
1892年，O.Hertwig在《细胞和组织》中提出：生物学的基础在 于研究细胞的特性、结构和机能，并以细胞为基础，对所有生
细胞学的发展主要是采用实验
的手段研究细胞学的问题，由 于实验研究不断同相邻学科结 合、相互渗透，导致了一些重 要分支学科的建立和发展：
1.细胞遗传学
2.细胞生理学
3.细胞化学
细胞学成为生命科学的一
个独立分支
物学现象进行归纳与综合
细胞学与细胞生物学
三 、从经典细胞学到实验细胞学时期
1.细胞遗传学
◆1876—Hertwig—动物受精现象
◆1883—Van Beneden—蛔虫卵和精子染色体减半
◆1888(E.A.Strasburger),1893(Overten)—植物双受精(生殖细胞
染色体数减半)
◆1900—遗传法则重新提出(孟德尔，34年前)
◆1905—E.B.Wilson发现性别与染色体的关系，魏斯曼 (A.Weissman)推测遗传单位有序的排列在染色体上→德国 T.Boveri 和美国W.Sutton 提出遗传的染色体学说
◆1910—T.H.Morgan—基因学说(基因是决定遗传形状的基本单 位)
相关技术的发展：
口 基因在染色体上的定位；
口 人工染色体(酵母、细菌人工染色体)与染色体工程；
口 基因的人工诱变与点突变(CRISPR/cas9);
口 基因打靶与显性负效应；
口 .
从细胞学角度，特别是染色体结构和功能，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
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学 时期
1.细胞遗传学
主要研究内容：
口 细胞对周围环境的反应；
口 细胞生长与繁殖的机制；
口 细胞从环境中摄取营养的能力；
口 细胞的兴奋性、收缩性、分泌
性；
口 生物膜的主动运输和能量传递
与生物电...
重点：物质的跨膜运输、
信号跨膜转导
2.细胞生理学
◆1909 ——R.Harrison 和 A.Carrel创立组织培养技 术→为细胞生理学开辟 一条重要途径
◆1943——A.Claude用高速
离心机分离活细胞内的核 和各种细胞器(线粒体、 叶绿体)→ 体外研究细胞 器的功能、化学组成，酶 在各个细胞器中的定位
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学时期
相关技术的发展：
□ 细胞组分分离技术(超速/差速
离心、去垢剂)
口 放射自显影技术(同位素标记)
口 超微量分析技术(ELISA)
□ 流式细胞术
□ 原位杂交
口 免疫荧光.
◆1924—R.Feulgen建立对 细胞内DNA 特异性的定 性 检 测 方 法 (福尔根反应)
◆1940—J.Brachet— 甲 基
绿-派洛宁染色测定细胞 中的DNA与RNA;T.O. Casperson—— 紫 外 分 光 光度法测定DNA 在细胞 中的含量
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实验细胞学 时期
3.细胞化学
核酸与蛋白质的定性、定位、定量以及动态变化
细胞学与细胞生物学
三、从经典细胞学到实 验 细胞学 时期
分子生
物学
细胞生物学
免疫学
发育学
生物化学
生理学
遗传学
四 、细胞生物学学科的形成与
20世纪50年代以来：
◆电镜下对细胞超微结构的
认识——奠定基础
口线粒体、叶绿体、高尔基体、
细胞膜、核膜、核仁、染色质与
染色体
口内质网、核糖体、溶酶体、核 孔复合体、细胞骨架
◆生物化学的渗透———细胞
结构与功能相结合的研究
loese pagulne DNAasarpedtng
tctrarucaotdo hrusur
-Morganand colkeagus
fedoe dertkp goneis cfDesaphi
deselops
stoinfor DNA
Chemesomw Rosccovayat Mansalsbwsby
thoyatheredty Comens,vonTschamak,andde Wies
sfomdated
Rout and Waisman
Chemesomescany
gnetk isfomation
Fenming idertfies Mescher dscovers DXA
chromosoms Mens loomuuses hs
fundmentallass ofgnedcs
Kallkr daroibes GENETKS
ntocondia
遗传学
-seroelechron mioescoey wed for thee dimemionl iraging
Doly the sheep doned
—Fist tangenicanimabsproduced
Host,Aese,and colegsdewskp
deep-etching technqu
Genetk code chuodztod
Kerberg disoovens DNA poymerae
-Watsen andCickpopose double helxfor DNA
Heishey and Chase estabibh DNAas the gmescmaserial
Cbudo kobtas frat mitochendul tactions
-Iwention of the electranmicroso0pe by Kzol andRuska
细胞学与细胞生物学
Mass specrometry ved to shudyprotecme Humangthgme squnged
Gces fucrescemt protin usod to datoct
hunctenal prosairsin IMngcal Alen and inouepefectvides-echanced
controatlicftncroxopr
DNA sequendng mathods deveioped —
Berg.,Boye andCohendeebp ONAconing totniqus
Palde.Sjstrard,and Pornerdevelbp
tocnkqucs for aloctronnicrosc0pr
Avery,Mateod,andMCCarty showONA to be the oget of genetkc traraformafon
ebs ehodste the TCAoyde
细胞生物学
sapss the theowtal limtdt resoutsn
0zantum dots used toimpore
fuorescentimogng
Yeasttwo-hybrd syitems used to anzhze
2000
1975
1950
1923
1900
1875
1850
1825
1600
FIGURE
separate
Pasteurlirks Fving ogo-isms to ipedfk poosse Deelopmentof
dys and stains
Mirchow.Everycel
comgs homacl
5chkidenand
fomdatacall
C 8iou
Nancrechrokgyaloms apid sequendngot ntire genomes to becomg routis
生物化学
细胞学
1-2 The Cel Biology Time Line.Althoughogtology,biochem
discipines,they have increasingly merged since about 1925.
Sedbegdnelops theuhncentrfoe
Embden and Meyptof descrbe theghcoytcpothway
inter2ctors
devekpedso anaslyze stquercedata
Fuorescence resonance energytansle FFET mleroscopyusod to stucy mclacux htonctlon%
Budner and B.chner denonstrasefemenaton
wih oeletaCs
Wohe ynthesizes uantheltbermoy
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CYTOL0GY
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2010
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细胞学与细胞生物学
四、细胞生物学学科的形成与发展
◆Molecular Biology
1953年Watson和Crick提出DNA 双螺旋结构模型，随后
又提出遗传中心法则，标志分子生物学的诞生
◆ Cell Biology
1965年，D.P .Derobetis将其《普通细胞学》改为
《细胞生物学》,标志着细胞生物学的诞生
◆ Molecular Cell Biology
80年代开始出现了分子细胞生物学
20世纪：
0 70年代———转基因技术和单克隆抗体技术建立
□80年代———模式生物建立及突变株的分离
□90年代———基因打靶技术、DNA 测序、生物芯片
□人类基因组计划、蛋白质组学、表观遗传学…
在分子水平上对细胞的基本生命活动规律的探索
相对孤立的调控因
子或通路的研究
细化的网络式系统
的研究
四、细胞生物学学科的形成与发展
细胞学与细胞生物学
四、细胞生物学学科的形成与发展
个体 细胞 分子
产生和决定生命活动的枢纽
◆多莉羊的诞生、人类胚胎干细胞的建系、诱导性
多潜能干细胞技术的建立
细胞学与细胞生物学
细胞
分子
细胞学与细胞生物学
四、细胞生物学学科的形成与发展
新阶段的特点：
◆以细胞(及其社会),特别是活体细胞为研究对象
◆以细胞重大生命活动为主要研究内容
◆在揭示细胞生命活动分子机制方面，以细胞信号调控网络为 研究重点
◆在多层次上特别是纳米尺度上揭示细胞生命活动本质为目标
◆多领域、多学科的交叉研究成为细胞生物学研究的重要特征
细胞学与细胞生物学
四、细胞生物学学科的形成与发展
新阶段的特点：
◆以细胞(及其社会),特别是活体细胞为研究对象
◆以细胞重大生命活动为主要研究内容
◆在揭示细胞生命活动分子机制方面，以细胞信号调控网络为 研究重点
◆在多层次上特别是纳米尺度上揭示细胞生
◆多领域、多学科的交叉研究成为细胞生物
1925,生物学大师Wilson提出：
“ 一切生命的关键问题都要到细胞
中去寻找答案”
Edmuind D 1Ailoon 1Q661020
细胞学与细胞生物学
四、细胞生物学学科的形成与发展
◆生物生殖发育、遗传、神经活动的研究以 细胞为基础；
◆多细胞生物的生长发育依靠细胞增殖、分 化与凋亡实现；
◆疾病发病机制以细胞病变为基础；
◆现代生物技术(基因和蛋白质工程)以细胞 操作为基础

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