细胞生物学教程 http://www.cella.cn 目 录 第二节当代细胞生物学研究内容」 第三节对米的展望 第一 学与分子生物学技术 1593 第四节细胞培养与细胞杂交， 第三章细胞生物学基础知识 节真核细胞 36 节原核细胞与古核细脱 第节病毒与蛋 染因 学成分 第四章质膜及其表面 筑一节质膜的化学组成 第二节质膜的结物 75 第三节细胞表面的分化 第五防物 运输」 第三节膜泡运输的基本概念 第六章细胞内功能区隔与蛋白质分选 第 节蛋白质分选的基本原理 第二节膜泡运输 104 体 与过氧化物酶 一节线体 134 第二节叶绿体 147 第三节线粒体与叶绿体的蛋白质定向转运 第八 16 受休导的信转三 麓一共的内受体个马的 号传导 第四节蛋白降解与信号转导 187 第九章细胞骨架 第 节微丝 9 第十章 213
细胞生物学教程 http://www.cella.cn i 目 录 第一章 历史与展望. 1 第一节 细胞生物学简史. 1 第二节 当代细胞生物学研究内容. 7 第三节 对未来的展望. 8 第二章 细胞生物学实验技术. 11 第一节 显微技术. 11 第二节 生物化学与分子生物学技术. 25 第三节 细胞分离技术. 29 第四节 细胞培养与细胞杂交. 32 第三章 细胞生物学基础知识. 36 第一节 真核细胞. 36 第二节 原核细胞与古核细胞. 41 第三节 病毒与蛋白质感染因子. 55 第四节 细胞的化学成分. 63 第四章 质膜及其表面结构. 70 第一节 质膜的化学组成. 70 第二节 质膜的结构. 75 第三节 细胞表面的分化. 81 第五章 跨膜运输. 86 第一节 被动运输. 86 第二节 主动运输. 93 第三节 膜泡运输的基本概念. 98 第六章 细胞内功能区隔与蛋白质分选. 102 第一节 蛋白质分选的基本原理. 102 第二节 膜泡运输. 104 第三节 内质网. 119 第四节 高尔基体. 123 第五节 溶酶体与过氧化物酶体. 127 第七章 线粒体与叶绿体. 134 第一节 线粒体. 134 第二节 叶绿体. 147 第三节 线粒体与叶绿体的蛋白质定向转运. 154 第八章 细胞通信. 160 第一节 基本概念. 161 第二节 膜表面受体介导的信号转导. 166 第三节 胞内受体介导的信号传导. 184 第四节 蛋白降解与信号转导. 187 第九章 细胞骨架. 193 第一节 微丝. 194 第二节 微管. 202 第三节 中间纤维. 209 第十章 细胞外基质. 213
细胞生物学教程 http:/www.cella.cn 第一节细胞外基质的大分子组成成分 第十章细胞连按与物牙作用 第一节细胞连接 223 第二节细胞粘附分子 233 第十二章细胞核 .240 第四节核基质 262 第十三章细胞周期。 264 第一节基本概念 .264 第三节有丝分裂 26 274 第十四 第二节受精与胚胎发有 290 第二节细胞分化的主要机制 第三节模式动物 果蝇 第四节细胞的分化潜能。 习光 第二节细胞 第三节细胞湖亡的分子机理 .319 第十六章肿瘤细胞！ 326 第一节癌细胞的主要特征。 .326 第二节肿瘤形成 .328 第三节肿瘤的诊断与治疗。 .340
细胞生物学教程 http://www.cella.cn ii 第一节 细胞外基质的大分子组成成分. 213 第二节 细胞外基质的生物学作用. 222 第十一章 细胞连接与细胞粘附分子. 223 第一节 细胞连接. 223 第二节 细胞粘附分子. 233 第十二章 细胞核. 240 第一节 核被膜. 241 第二节 染色体. 246 第三节 核仁. 259 第四节 核基质. 262 第十三章 细胞周期. 264 第一节 基本概念. 264 第二节 有丝分裂. 267 第三节 减数分裂. 274 第四节 细胞周期的调控. 278 第十四章 细胞分化. 290 第一节 受精与胚胎发育. 290 第二节 细胞分化的主要机制. 295 第三节 模式动物——果蝇. 305 第四节 细胞的分化潜能. 307 第十五章 细胞衰老与死亡. 311 第一节 细胞衰老. 311 第二节 细胞坏死与凋亡. 316 第三节 细胞凋亡的分子机理. 319 第十六章 肿瘤细胞. 326 第一节 癌细胞的主要特征. 326 第二节 肿瘤形成. 328 第三节 肿瘤的诊断与治疗. 340
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 第一章历史与展望 细胞生物学Cell Biology是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。细胞生 物学由细胞学Cytology发展而来，Cytology是指对细胞形态（特别是染色体形态】 的观察。现代细胞生物学从显微水平，超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的 结构、功能及生命活动。它与分子生物学，神经生物学和生态学并列为生命科学的 四大基础学科。 第一节细胞生物学简史 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世纪末一19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30一20世纪中期，细胞学说形成后，主要进行细胞显德 形态的研究。 第三阶段：从20世纪30年代一70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80年代分子克降技术的成熟到当前，细胞生物学与分了 生物学的结合愈来愈紧密，基因调控、信号转导、细胞分化和调亡、肿瘤生物学等 领域成为当前的主流研究内容。 一、 显微镜的发明与细胞的发现 没有显微镜就不可能有细胞学诞生。 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Robert Hook用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为 40-140倍，图1-1)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c©la(小室)这个词来称呼他所看到的类似蜂巢的极小的封闭 小室 (实际上只是观察到 到 维质的细胞壁)。 3.1672,1682英国人Nehemaih Grew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.van Leeuwenhoek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（图1-2）。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英闲望元锫商人』.Dollond发明消伍差显微倍
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 1 第一章 历史与展望 细胞生物学 Cell Biology 是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。细胞生 物学由细胞学 Cytology 发展而来，Cytology 是指对细胞形态（特别是染色体形态） 的观察。现代细胞生物学从显微水平，超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的 结构、功能及生命活动。它与分子生物学，神经生物学和生态学并列为生命科学的 四大基础学科。 第一节 细胞生物学简史 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—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 80 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。 一、显微镜的发明与细胞的发现 没有显微镜就不可能有细胞学诞生。 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 Robert Hook 用自己设计与制造的显微镜（放大倍数为 40-140 倍，图 1-1)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)。 3. 1672，1682 英国人 Nehemaih Grew 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. van Leeuwenhoek 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（图 1-2）。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
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 图1-1 Robert Hook和他的显微镜 图1-2 A.van Leeuwenhoek的显微镜（图片来自http://www.arsmachina.com) 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Ernst Abbe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。 1932德国人M.Knol和E.A.F.Ruska描述了一台最初的电子显微镜， 1940年 国和德 制 造出分辨力为0.2nm 9.1932荷兰籍德国人F.Zernike成功设计了相差显微镜(phasecontrast 2
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 2 图 1-1 Robert Hook 和他的显微镜 图 1-2 A. van Leeuwenhoek 的显微镜（图片来自 http://www.arsmachina.com） 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 Ernst Abbe 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（phasecontrast
细胞生物学教程 http://www.cella.cn microscope),并因此获1953年诺贝尔物理奖。 10.1981瑞士人G.Binnig和H.Roherl在BM苏黎世实验中心(Zurich Research Center)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。 二、细胞学说 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9世纪 30年代德国人施莱登Matthias Jacob Schleiden、施旺Theodar Schwann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(Cell Theory)”,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： ,获得性遗传理论的创始人，法国 退伍陆军 中尉， 才有生命。"t has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain,of the nerves,of vessels,of all kinds of glands,of viscera,of muscles and their fibers.and even the skin of the body are in general the productions of cellular tissue.But no one,so far as I know,has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no living body would be able to exist,nor could it have been formed。 2.Charles Brisseau Milbel(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， plar is wholly nbranous tissu are made up of all parts of which are in continuity and form one and the same membranous tissue. 3.Henri Dutrochet(1776~1847),法国生理学家，1824年进一步描述了细 胞的原理，他认为“All organic tissues are actually globular cells of exceeding smallness.which appear to be united only by simple adhesive forces;thus all tissues.all animal (and plant)organs.are actually only a cellular tissue variously modified.This uniformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed" 4 Mat Jacob Sc nleiden(1804~1881),德国植物学教授'，1938年发表 植物发生论 zur hytogenesis) 人为无说 样复杂的植物都有形形色色 的细胞构成 他认识到了Bown发现细胞核的重要意义， 一点Brown本人并 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。 3
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 3 microscope) ，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（Zurich Research Center）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。 二、细胞学说 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 Matthias Jacob Schleiden 、施旺 Theodar Schwann 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（Cell Theory)”，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-Baptiste de Lamark （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。“It has been recognized for a long time that the membranes which form the envelopes of the brain，of the nerves，of vessels，of all kinds of glands，of viscera，of muscles and their fibers，and even the skin of the body are in general the productions of cellular tissue。 But no one，so far as I know， has yet perceived that cellular tissue is the general matrix of all organization and that without this tissue no living body would be able to exist，nor could it have been formed。” 2. Charles Brisseau Milbel（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，“the plant is wholly formed of a continuous cellular membranous tissue。Plants are made up of cells，all parts of which are in continuity and form one and the same membranous tissue。”。 3. Henri Dutrochet （1776~1847），法国生理学家，1824 年进一步描述了细 胞的原理，他认为 “All organic tissues are actually globular cells of exceeding smallness，which appear to be united only by simple adhesive forces; thus all tissues， all animal (and plant) organs, are actually only a cellular tissue variously modified。This uniformity of finer structure proves that organs actually differ among themselves merely in the nature of the substances contained in the vesicular cells of which they are composed” 。 4. Matthias Jacob Schleiden（1804~1881)，德国植物学教授1 ，1938 年发表 “植物发生论”(Beiträge zur Phytogenesis)，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。 1 德国植物学教授，性格暴躁、反复无常。原在 Heiderberg 学法律，后来在 Hamberg 当律师，因工作不顺利自 杀而未遂。枪伤痊愈后在哥廷根大学和柏林大学研究植物学和医学，获博士学位
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 5.Theodor Schwann(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”(Cell Theory)这个术语：1939年发表了“关于动植物结构和生长 致性的显微研究"(Mikroskopische Untersuchungen aber die Ubereinstimmung in 认为归功于 hleiden和Sehwann两个人，而且年份也 因此细胞学说的创立被 被定到1839年 Schwann 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德国人R.Virchow提出“一切细胞来源于细胞”(omnis cellula e cellula) 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 三、细胞生物学的发展 19世纪后期显微技术的改进，生物同定技术（如：Fleming1882,1884;Canoy 1886)和染色技术的出现极大的方便了人们对细胞显微结构的认识，各种细胞器相 继被发现，20世纪30年代电子显微镜技术的问世，是细胞形态的研究达到了空前 的高潮。20世纪50年代分子生物学的兴起，推动细胞生物学的研究进入了分子水 1.1831英国人Robert Brown发现植物细胞核。 2.1832德国人？C.J.Dumortier观察了藻类的细胞分裂，并认为细胞来源于 原来存在的细胞 3.1835德国人H.von Molh仔细观察了植物的细胞分裂，认为是植物的根和 芽尖极易 察到 4.1835法国 、F.Dujardin观察动物活细胞时发现“肉样质”(Sarcode)。 5.1839捷克人J.E.Pukinye用protoplasm这一术语描述细胞物质， Protoplast"为神学用语，指人类始祖亚当。 6.1841波兰人R.Remak发现鸡胚血细胞的直接分裂（无丝分裂）。 7.1846德国人H.von Mohl研究了植物原生质，发表了"identifies protoplasm as the substance of cells" 81848德国人W 10n r描绘了鸭跖草T 的花粉母细胞 明确的体到 出染色体 但他没有认 重要性，40年后德国人H.von Waldeyer 因这一结构可被碱性染料者色而定名为Chromosome。 9.1861德国人M.Shultze认为动物细胞内的肉样质和植物体内的原生质具 有同样的意义。他给细胞的定义是：the cell is an accumulation of living substance or protoplasm definitely delimited in space and possessing a cell membrane and 4
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 4 5. Theodor Schwann（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”（Cell Theory)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”(Mikroskopische Untersuchungen über die Übereinstimmung in der Struktur und dem Wachstum der Tiere und Pflanzen)。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 德国人 R. Virchow 提出“一切细胞来源于细胞”（omnis cellula e cellula） 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。 三、细胞生物学的发展 19 世纪后期显微技术的改进，生物固定技术（如：Fleming 1882，1884；Canoy 1886）和染色技术的出现极大的方便了人们对细胞显微结构的认识，各种细胞器相 继被发现，20 世纪 30 年代电子显微镜技术的问世，是细胞形态的研究达到了空前 的高潮。20 世纪 50 年代分子生物学的兴起，推动细胞生物学的研究进入了分子水 平。 1. 1831 英国人 Robert Brown 发现植物细胞核。 2. 1832 德国人？C. J. Dumortier 观察了藻类的细胞分裂，并认为细胞来源于 原来存在的细胞。 3. 1835 德国人 H. von Molh 仔细观察了植物的细胞分裂，认为是植物的根和 芽尖极易观察到的现象。 4. 1835 法国人 F. Dujardin 观察动物活细胞时发现“肉样质”（Sarcode)。 5. 1839 捷克人 J. E. Pukinye 用 protoplasm 这一术语描述细胞物质， “Protoplast”为神学用语，指人类始祖亚当。 6. 1841 波兰人 R. Remak 发现鸡胚血细胞的直接分裂（无丝分裂）。 7. 1846 德国人 H. von Mohl 研究了植物原生质，发表了“identifies protoplasm as the substance of cells”。 8. 1848 德国人 W. Hofmeister 描绘了鸭跖草 Tradescantia 的花粉母细胞， 明确的体现出染色体，但他没有认识到之一重要性，40 年后德国人 H. von Waldeyer 因这一结构可被碱性染料着色而定名为 Chromosome。 9. 1861 德国人 M. Shultze 认为动物细胞内的肉样质和植物体内的原生质具 有同样的意义。他给细胞的定义是：“the cell is an accumulation of living substance or protoplasm definitely delimited in space and possessing a cell membrane and
细胞生物学教程 http://www.cella.cn nucleus。 10.1864德国人Max Schultze观察了植物的胞间连丝。 11.1865德国人J.von Suchs发现叶绿体。 12.1866奥地利人G Mendel发表了对游豆的杂交试哈结果，提出遗传的分离 规律和自由组合规律。 13.1868英国人T.H.Huxley在爱丁堡作题为"生命的物质基础"(the physical basis of life )的演讲报告时首次把原生质的概念介绍给了英国公众。 14.1869瑞士人F.Miescher从脓细胞中分离出核酸。 15.1876德国人O.Hertwig发现海胆的受精现象，其论文题目为“observe the fertilization of a sea urchin egg”。 16.1879德国人W.F1 emming观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于1882年提出了 mitosis这一术语。后来德国人E.Strasburger(1876~80)在植物细胞中发现有丝分 裂，认为有丝分裂的实质是核内丝状物（染色体）的形成及其向两个子细胞的平均分 配，动植物的受精实质上是父本和母本配子核的融合，并于1984提出了Prophase: 和M e日 7.1882德国人E.Strasburger提出细胞质(cytoplasm)和核质 (nucleoplasm)的概念。 18.1883比利时人E.van Beneden证明马蛔虫Ascaris megalocephala配子 的染色体数目是体细胞的一半，并且在受精过程中卵子和精子贡献给合子的染色体 数目相等。 19.1883比利时人E.van beneden和德国人T.Boveri发现中心体 20.1884德国人0.Her ig和E.Strasburger提出细胞核控制遗传的论断 21.1886德 Neismann提出种质论 2.1890德 国人Richard Altmann描述了线粒体的染色方法，他推测线粒体京 像细胞的内共生物，并认为线粒体与能量代谢有关。他还于1889年提出了核酸的 概念 23.1892德国人T.Boveri和O.Hertwig研究了减数分裂的本质，并描述了染 色体联会现象。 24.1898意大利人C.Golqi用银染法观察高尔基体。 25.1900孟德尔在34年前发表的遗传法则被重新发现 26.1905美国人Clarence sh that female mammals have 2 X a y 27.1908 09a elanog er为材料开始著名的 遗传学实 ,1910年提出 919年发表"遗传的本质"(Physica Basis of Heredity)。1926年发表“基因学说 (The Theory of the Gene 28.1910德国人A.Kossel获得诺贝尔生理医学奖，他首先分离出腺嘌呤、胸 腺嘧啶和组氨酸。 29. 1935美国人W.M.Stanley首次得到烟草花叶病毒的结品体。 0.1940德国人G.A.Kausche和H.Ruska发表了世界第一张叶绿体的电镜 照片 31.1941美国人G.W.Beadle和E.L.Tatum提出一个基因一个酶的概念
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 5 nucleus。” 10. 1864 德国人 Max Schultze 观察了植物的胞间连丝。 11. 1865 德国人 J. von Suchs 发现叶绿体。 12. 1866 奥地利人 G. Mendel 发表了对豌豆的杂交试验结果，提出遗传的分离 规律和自由组合规律。 13. 1868 英国人 T. H. Huxley 在爱丁堡作题为“生命的物质基础”（the physical basis of life）的演讲报告时首次把原生质的概念介绍给了英国公众。 14. 1869 瑞士人 F. Miescher 从脓细胞中分离出核酸。 15. 1876 德国人 O.Hertwig 发现海胆的受精现象，其论文题目为“observe the fertilization of a sea urchin egg”。 16. 1879 德国人 W. Flemming 观察了蝾螈细胞的有丝分裂，于 1882 年提出了 mitosis 这一术语。后来德国人 E. Strasburger(1876~80)在植物细胞中发现有丝分 裂，认为有丝分裂的实质是核内丝状物（染色体)的形成及其向两个子细胞的平均分 配，动植物的受精实质上是父本和母本配子核的融合，并于 1984 提出了 Prophase 和 Metaphase 的概念。 17. 1882 德国人 E. Strasburger 提出细胞质（ cytoplasm ）和核质 （nucleoplasm）的概念。 18. 1883 比利时人 E. van Beneden 证明马蛔虫 Ascaris megalocephala 配子 的染色体数目是体细胞的一半，并且在受精过程中卵子和精子贡献给合子的染色体 数目相等。 19. 1883 比利时人 E. van Beneden 和德国人 T. Boveri 发现中心体。 20. 1884 德国人 O.Hertwig 和 E. Strasburger 提出细胞核控制遗传的论断。 21. 1886 德国人 A. Weismann 提出种质论。 22. 1890 德国人 Richard Altmann 描述了线粒体的染色方法，他推测线粒体就 像细胞的内共生物，并认为线粒体与能量代谢有关。他还于 1889 年提出了核酸的 概念。 23. 1892 德国人 T. Boveri 和 O. Hertwig 研究了减数分裂的本质，并描述了染 色体联会现象。 24. 1898 意大利人 C. Golgi 用银染法观察高尔基体。 25. 1900 孟德尔在 34 年前发表的遗传法则被重新发现。 26. 1905 美国人 Clarence McClung shows that female mammals have 2 X chromosomes and that males have an X and a Y 27. 1908 美国人 T. H. Morgan 以 Drosophila melanogaster 为材料开始著名的 遗传学实验，1910 年提出遗传的染色体理论，1919 年发表“遗传的本质”（Physical Basis of Heredity）。1926 年发表“基因学说”（The Theory of the Gene） 28. 1910 德国人 A. Kossel 获得诺贝尔生理医学奖，他首先分离出腺嘌呤、胸 腺嘧啶和组氨酸。 29. 1935 美国人 W. M. Stanley 首次得到烟草花叶病毒的结晶体。 30. 1940 德国人 G. A. Kausche 和 H. Ruska 发表了世界第一张叶绿体的电镜 照片。 31. 1941 美国人 G. W. Beadle 和 E. L. Tatum 提出一个基因一个酶的概念
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 32.1944美国人O.Avery,C.Macleod和M.McCarthy等人通过微生物转化 试验证明DNA是遗传物质。 33.1945美国的K.R.Porter、A.Claude和E.F.Fullam发现小鼠成纤维细 胞中的内质网。 34.1949加食大人M.Bar发现巴氏小体 35.1951美国人James Bonner发现线粒体与细胞呼吸有关 36.1953美国人J.D.Watson和英国人F.H.C.C ick提出DNA双螺旋模型。 37.195比利时人C.de Duve?发现溶酶 和过氧化物酶体 38.1955美国人Vincent Du Vigneaud因人工合成多肽而获诺贝尔奖 39.1956年，蒋有兴（美籍华人）利用徐道觉发明的低渗处理技术证实了人的 2n为46条，而不是48条。 40.1957J.D.Robertson2用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗- 明暗三层结构。 41.1961英国人P.Mitchell提出线粒体氧化磷酸化偶联的化学渗透学说，获 61-64美国人M.W.Nirenberg破译DNA遗传密码 43.1968瑞士人Nerner Arber从细菌中发现DNA限制性内切酶 44.1970美国人D.Baltimore、R.Dulbecco和H.Temin由于发现在RNA肿 瘤病毒中存在以RNA为模板，逆转录生成DNA的逆转录酶而获1975共享诺贝尔 生理医学奖。 45.1971美国人Daniel Nathans和Hamilton Smith发展了核酸酶切技术。 46.1973美国人S.Cohen和H.Boyer将外源基因拼接在质粒中，并在大肠杆 菌中表达，从而揭开基因工程的序幕。 1075 英国人 sange 设计出DNA测序 的双脱氧法。于1980年获诺贝尔 化学奖 此外Sanger还由于1953年测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺 贝尔化学奖。 48.1982美国人S.B.Prusiner发现蛋白质因子Prion,更新了医学感染的概 念，于1997年获诺贝尔生理医学奖。 49.1983美国人KB.Muis发明PCR仪，1987年发表了“Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction',于1993年获诺贝尔化 学奖。 .1984德国人G J.F.Kohler. 阿根廷 C.Milstein3和丹麦科学家N. 于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝 51.1989美国人S.Altman和T.R.Cech由于发现某些RNA具有酶的功能（称 为核酶)而共享诺贝尔化学奖。Bishop和Varmus由于发现正常细胞同样带有原癌 基因而分享当年的诺贝尔生理医学奖。 52.1997多利羊在卢斯林研究所诞生，成为世纪末的重大新闻。多利是lan 85zney83iog8chreutashctureofthementranesowhogPepheraneetes1Bopys 6
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 6 32. 1944 美国人 O. Avery，C. Macleod 和 M. McCarthy 等人通过微生物转化 试验证明 DNA 是遗传物质。 33. 1945 美国的 K. R. Porter、A. Claude 和 E. F. Fullam 发现小鼠成纤维细 胞中的内质网。 34. 1949 加拿大人 M. Bar 发现巴氏小体。 35. 1951 美国人 James Bonner 发现线粒体与细胞呼吸有关。 36. 1953 美国人 J. D. Watson 和英国人 F. H. C. Crick 提出 DNA 双螺旋模型。 37. 1955 比利时人 C. de Duve 发现溶酶体和过氧化物酶体。 38. 1955 美国人 Vincent Du Vigneaud 因人工合成多肽而获诺贝尔奖 39. 1956 年，蒋有兴（美籍华人）利用徐道觉发明的低渗处理技术证实了人的 2n 为 46 条，而不是 48 条。 40. 1957 J. D. Robertson2 用超薄切片技术获得了清晰的细胞膜照片，显示暗- 明-暗三层结构。 41. 1961 英国人 P. Mitchell 提出线粒体氧化磷酸化偶联的化学渗透学说，获 1978 年诺贝尔化学奖。 42. 1961~64 美国人 M. W. Nirenberg 破译 DNA 遗传密码。 43. 1968 瑞士人 Werner Arber 从细菌中发现 DNA 限制性内切酶。 44. 1970 美国人 D. Baltimore、R. Dulbecco 和 H. Temin 由于发现在 RNA 肿 瘤病毒中存在以 RNA 为模板，逆转录生成 DNA 的逆转录酶而获 1975 共享诺贝尔 生理医学奖。 45. 1971 美国人 Daniel Nathans 和 Hamilton Smith 发展了核酸酶切技术。 46. 1973 美国人 S. Cohen 和 H. Boyer 将外源基因拼接在质粒中，并在大肠杆 菌中表达，从而揭开基因工程的序幕。 47. 1975 英国人 F. Sanger 设计出 DNA 测序的双脱氧法。于 1980 年获诺贝尔 化学奖。此外 Sanger 还由于 1953 年测定了牛胰岛素的一级结构而获得 1958 年诺 贝尔化学奖。 48. 1982 美国人 S. B. Prusiner 发现蛋白质因子 Prion，更新了医学感染的概 念，于 1997 年获诺贝尔生理医学奖。 49. 1983 美国人 K. B. Mullis 发明 PCR 仪，1987 年发表了 “Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction”，于 1993 年获诺贝尔化 学奖。 50. 1984 德国人 G. J. F. Kohler、阿根廷人 C. Milstein3 和丹麦科学家 N. K. Jerne 由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝 尔生理医学奖。 51. 1989 美国人 S. Altman 和 T. R. Cech 由于发现某些 RNA 具有酶的功能（称 为核酶)而共享诺贝尔化学奖。Bishop 和 Varmus 由于发现正常细胞同样带有原癌 基因而分享当年的诺贝尔生理医学奖。 52. 1997 多利羊在卢斯林研究所诞生，成为世纪末的重大新闻。多利是 Ian 2 1957. New observations on the ultrastructure of the membranes of frog peripheral nerve fibers. J. Biophys. Biochem. Cytol. 3:1043-1047. 1959 The ultrastructure of cell membranes and their derivatives. Biochem. Soc. Symp. 16: 3-43 3 出生于阿根廷，具有英国和阿根廷国籍，在美国获奖
细胞生物学教程 http://www.cella.cn Wilmut领导的研究小组克隆的（图1-3）。 53.1998美国人T.akayama和R.Yanagimachi成功地用冻干精子繁殖出小 鼠。 54.2000世界首例克隆猪在苏格兰诞生，是由Alan Coleman领导的研究小组 克隆的。 图1-3多利和邦妮（图片来自http://www.ri.bbsrc.acuk) 55.2001美国人Leland Hartwell、英国人Paul Nurse、Timothy Hunt因对细 胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。 56.2002英国人Sydney Bre 、美国人H.Robert Horvitz和英国人John E 因在器官发有的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生 理学或医学奖。 57.2003美国科学家Peter Agre和Roderick MacKinnon,分别因对细胞膜水 通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 第二节当代细胞生物学研究内容 第一、认识细胞生物学课程的重要性，正如原子是物理性质的最小单位，分子 7
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 7 Wilmut 领导的研究小组克隆的（图 1-3）。 53. 1998 美国人 T. Wakayama 和 R. Yanagimachi 成功地用冻干精子繁殖出小 鼠。 54. 2000 世界首例克隆猪在苏格兰诞生，是由 Alan Coleman 领导的研究小组 克隆的。 图 1-3 多利和邦妮（图片来自 http://www.ri.bbsrc.ac.uk） 55. 2001 美国人 Leland Hartwell、英国人 Paul Nurse、Timothy Hunt 因对细 胞周期调控机理的研究而获诺贝尔生理医学奖。 56. 2002 英国人 Sydney Brenner、美国人 H. Robert Horvitz 和英国人 John E. Sulston，因在器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生 理学或医学奖。 57. 2003 美国科学家 Peter Agre 和 Roderick MacKinnon，分别因对细胞膜水 通道，离子通道结构和机理研究而获诺贝尔化学奖。 第二节 当代细胞生物学研究内容 第一、认识细胞生物学课程的重要性，正如原子是物理性质的最小单位，分子
细胞生物学教 http://www.cella.cn 是化学性质的最小单位，细胞是生命的基本单位。50年代以来诺贝尔生理与医学奖 大都授予了从事细胞生物学研究的科学家，可见细胞生物学的重要性。如果你将来 打算从事生物学相关的工作，学好细胞生物学能加深你对生命的理解。 第二、明确细胞生物学的研究内容，即：结构、功能、生活史。生物的结构与 功能是相适应的，每一种结构都有特定的功能，每一种功能的实现都需要特定的物 质基础。如肌肉可以收缩、那么动力是谁提供的、能量从何而来的？ 从微 、超微和分子三个层次来认识细跑的结构与功能 方面每 个 层次的结构都有特定的功能， 一方面各层次之间 有机 地联系在 起的 第四、将所学过的知识关联起来，多问自己几个为什么。细胞生物学涉及分子 生物学、生物化学、遗传学、生理学等几乎所有生物系学过的课程，将学过的知识 与细胞生物学课程中讲到的内容关联起来，比较一下有什么不同，有什么相同，为 什么？尽可能形成对细胞和生命的完整印象，不要只见树木不见森林。另一方面细 刷生物学各章节之间的内容是相石关联的，如我们在学习线粒体与叶绿体的时候 要联想起细胞物质运输章节中学过的DNP、下CCP等质子载体对线粒体会有什么影 学习微管结构时要问问为什么B微管蛋白是 一种G蛋白， 而a微管蛋白不是 分裂 什么 很多 紧跟学科前沿 的热点王要有 “信号转导 细胞周期调控 胞凋亡” 等。细胞生物学是当今发展最快的学科之 知识的半衰期很短（可能不 足5年)，国内教科料书由于绵撰周期较长， 一般滞后于学科实际水平5-10年左右， 课本中的很多知识都已是陈旧知识。有很多办法可以使你紧跟学科前沿：一是选择 国外的最新教材，中国图书讲出▣公司读者服务部 htp/nink.clubol.com/Mink/index.php那里可以买到很多价廉物美的正宗原版教材( 般200-400 只相当于国外价格的1/5)： 二是经常读 一些最新的期刊资料，如果 件所限查 不到国外资料 万方数 据等数 此状 这些义 都是国 家目然料与 支助的，如在中国期刊 的检 兰输人 键词“细胞调亡” 二次检索输入关键词“进展”，你会发现一大堆这样的文章，都 是汉字写的比读英文省事。 第六、学一点科技史，尤其是生物学史，看看科学家如何开展创造发明，学习 他们惊人的毅力、锐敏的眼光和独特的思维。牛顿说过：“我之所以比别人看得更远， 是因为站在巨人的肩膀上。” 第三节对未来的展望 人类经历了漫长的采猎文明后，约在一万年前进入农业经济时代，18世纪60 年 入工业 50美国最早走完工业经 子的历程， 进入 时代 据专 家估 这 济形 的寿命”为75~80 到本世纪20 代将渐淘 失去活力，届时人类迎接下一个经济时代，即生物经济时代的到来，生物经济的资 源为基因，其核心技术为建立在细胞与分子生物学理论基础上的各类生物技术。 生物经济时代特点是： 1.基因克降和重组技术日趋成熟，人类将根据经济需要去开发和操纵遗传资 8
细胞生物学教程 http://www.cella.cn 8 是化学性质的最小单位，细胞是生命的基本单位。50 年代以来诺贝尔生理与医学奖 大都授予了从事细胞生物学研究的科学家，可见细胞生物学的重要性。如果你将来 打算从事生物学相关的工作，学好细胞生物学能加深你对生命的理解。 第二、明确细胞生物学的研究内容，即：结构、功能、生活史。生物的结构与 功能是相适应的，每一种结构都有特定的功能，每一种功能的实现都需要特定的物 质基础。如肌肉可以收缩、那么动力是谁提供的、能量从何而来的？ 第三、从显微、超微和分子三个层次来认识细胞的结构与功能。一方面每一个 层次的结构都有特定的功能，另一方面各层次之间是有机地联系在一起的。 第四、将所学过的知识关联起来，多问自己几个为什么。细胞生物学涉及分子 生物学、生物化学、遗传学、生理学等几乎所有生物系学过的课程，将学过的知识 与细胞生物学课程中讲到的内容关联起来，比较一下有什么不同，有什么相同，为 什么？尽可能形成对细胞和生命的完整印象，不要只见树木不见森林。另一方面细 胞生物学各章节之间的内容是相互关联的，如我们在学习线粒体与叶绿体的时候， 要联想起细胞物质运输章节中学过的 DNP、FCCP 等质子载体对线粒体会有什么影 响，学习微管结构时要问问为什么β微管蛋白是一种 G 蛋白，而α微管蛋白不是， 学习细胞分裂时要想想细胞骨架在细胞分裂中起什么作用，诸如此类的例子很多。 第五、紧跟学科前沿，当前的热点主要有“信号转导”、“细胞周期调控”、 “细 胞凋亡”等。细胞生物学是当今发展最快的学科之一，知识的半衰期很短（可能不 足 5 年），国内教科书由于编撰周期较长，一般滞后于学科实际水平 5-10 年左右， 课本中的很多知识都已是陈旧知识。有很多办法可以使你紧跟学科前沿：一是选择 国外的最新教材，中国图书进出口公司读者服务部 http://link.clubol.com/link/index.php 那里可以买到很多价廉物美的正宗原版教材（一 般 200-400 元，只相当于国外价格的 1/5）；二是经常读一些最新的期刊资料，如果 条件所限查不到国外资料，可以到中国期刊网、万方数据等数据库中查一些综述文 章，这些文章很多都是国家自然科学基金支助的，如在中国期刊网的检索栏输入关 键词“细胞凋亡”，二次检索输入关键词“进展”，你会发现一大堆这样的文章，都 是汉字写的比读英文省事。 第六、学一点科技史，尤其是生物学史，看看科学家如何开展创造发明，学习 他们惊人的毅力、锐敏的眼光和独特的思维。牛顿说过：“我之所以比别人看得更远， 是因为站在巨人的肩膀上。” 第三节 对未来的展望 人类经历了漫长的采猎文明后，约在一万年前进入农业经济时代，18 世纪 60 年代，英国率先进入工业经济，20 世纪 50 美国最早走完工业经济的历程，进入信 息时代。据专家估计这一经济形态的“寿命”为 75~80 年，到本世纪 20 年代将渐渐 失去活力，届时人类迎接下一个经济时代，即生物经济时代的到来，生物经济的资 源为基因，其核心技术为建立在细胞与分子生物学理论基础上的各类生物技术。 生物经济时代特点是： 1. 基因克隆和重组技术日趋成熟，人类将根据经济需要去开发和操纵遗传资