一、对细胞生物学有了系统的了解和深入的认识
(一)对《细胞生物学》的再认识
细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科,它联系着生物科学的许多分支学科,尤其是与分子生物学、遗传学、生物化学等学科联系密切。从1665年英国人胡克发现第一个植物细胞后,历经170多年的研究探索,科学家们创立了被认为是19世纪的三大发现之一的细胞学说,细胞学说的创立对细胞学的发展起着极大的推动作用,在19世纪的最后25年的时间里,人们相继发现了有丝分裂、无丝分裂、减数分裂等细胞生命现象,同时还发现了染色体和多种细胞器,这段时间是细胞学的经典时期。1876年,O.Hertwig等发现了动物细胞的受精现象,于是实验细胞学得以迅速发展,人们广泛应用实验手段与分析方法来研究细胞学中的一些根本问题,于是开始出现了细胞遗传学、细胞生理学、细胞化学等生物学分支。20世纪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这一新兴领域,大大地加深与拓宽了人们对细胞的认识,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,为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础。在这时期,生物化学与细胞学的相互渗透与结合,使人们对细胞结构与功能相结合的研究水平达到了前所未有的高度。20世纪60年代,“细胞生物学”以一门新的学科出现,70年代随着分子生物学的兴起,细胞生物学对细胞的研究由细胞、亚显微结构进入了分子水平。透射电子显微镜、扫描电子显微镜与扫描隧道显微镜的发明为细胞生物学学科的建立以及发展起着重要的推动作用。PCR技术的应用及序列分析手段的改进,使人类基因组计划得以提前5年完成。
(二)加深理解和拓宽了细胞生物学的理论知识
通过一学期的学习,使我对承担本课程的教学有了较大的信心,因为不仅巩固和加强了原来所学的细胞生物学专业知识,更主要的是从知识的深度和广度上都有较大的提高。以下几方面是本人对新知识的理解和收获。
1、细胞通讯:细胞的生命活动是由通讯引发的一系列生理活动现象。细胞通讯有三种方式:通过信号分子传递信息、通过相邻细胞表面分子的黏着相联系、通过细胞与胞外基质的黏着发生关系。其中通过信号分子的细胞通讯是主要的方式,也是发现最早研究最深入的细胞通讯。信号分子按组成分有激素、局部介质和神经递质三种类型,按其作用的部位又有第一信使和第二信使之分。而接受信号分子的受体根据其存在的部位又分细胞表面受体和细胞内受体两类。前者主要为膜上的糖蛋白,有离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶联受体三种,其中G蛋白偶联受体是最大的一类细胞表面受体,是一条7次跨膜的多肽链。细胞内受体主要位于细胞核内,有两个不同的结构域,一个是与DNA结合的结构域,另一个是激活基因转录的N端结构域。细胞内有5种最重要的第二信使:cAMP、cGMP、二酰甘油、肌醇三磷酸(IP3)、Ca2+。由cAMP引起的信号转导系统称为PKA系统,由二酰甘油、肌醇三磷酸(IP3)、Ca2+引起的信号通路称为PKC系统。以cGMP作为第二信使的PKG系统是酶联受体的信号转导的主要类型。信号在转导过程中,具有级联放大效应,细胞在接收信号之后,通过信号分子水解、受体钝化、受体减量调节以及磷酸酶作用使信号分子终止,以维持细胞正常的生命活动。
2、蛋白质的合成和分选机理:蛋白质的合成和分选运输是细胞中最重要的生命活动之一。核糖体是蛋白质合成的场所,其中糙面内质网上合成的蛋白质提供给内膜系统、细胞质膜以及细胞外,而内膜系统外的部分所需蛋白质则由游离核糖体合成的蛋白质提供。核糖体上合成的蛋白质为其一级结构,在导肽、信号肽的指导下,具一级结构的蛋白质以核孔运输、跨膜运输或小泡运输的方式分选定位到细胞特定部位。在蛋白质运输经过内质网、高尔基体时,在分子伴侣的帮助下进行蛋白质的加工修饰和拆叠,形成特定的蛋白质空间构象。
3、细胞周期调控:细胞周期分为分裂期和间期两个主要时期,分裂期时间短而间期持续时间长。由于获2001年医学/生理学诺贝尔奖的研究成果—细胞周期关键调节分子的发现,使得细胞周期调控机制的研究得到突破性进展。研究结果认为,细胞周期是受细胞周期蛋白(Cyclin)和周期蛋白依赖性激酶(CDK)的变化进行调控的,而细胞周期蛋白和周期蛋白依赖性激酶是组成细胞促成熟因子(MPF)的两个亚基,MPF与细胞周期蛋白一样在细胞周期中呈现周期性变化,在有丝分裂中期,MPF的活性达到最高峰。CDK通过对其底物丝氨酸和苏氨酸的磷酸化和去磷酸化进行调节。细胞周期中有3个关键的控制点;G1关卡、G2关卡、中期关卡。促后期复合物(APC)介导细胞周期蛋白降解使细胞退出有丝分裂。
哺乳动物细胞受多种CDK和多种Cyclin的调控,裂殖酵母只有一种CDK和一种Cyclin,芽殖酵母有一个CDK和多种Cyclin。
另外,对生物膜流动性的机理和功能上也有进一步的了解,科学家们发现了越来越多的参与跨膜运输的蛋白质种类,并对其作用机制研究得越来越深入。对细胞骨架体系的组成和装配机制有了更深入的理解,认识了分子发动机的概念。学习了核酶一节后,认识到并非所有的酶都是蛋白质,核酶的作用与蛋白酶的作用机制也有一定的差别。对目前的热门研究领域:程序性细胞死亡、癌细胞的发生机理及控制也有了一定的了解和认识。
有点冗长,你可以适当的删减一些!!
论细胞生物学的发展 悠悠300余年,关于细胞的研究硕果累累;近50年来更进入了分子水平,老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活:植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗;动物体细胞核移植诞生了克隆动物;不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品;病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 现在,生物学在人类的生产生活中的使用愈加广泛。美国细胞生物学家威尔逊曾经说过:“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中。”这句话明显说明了细胞生物学对整个生物科学的研究有着怎样的重要性。细胞生物学的发展,越来越受到人们的重视。 谈起细胞生物学,不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究,分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究,并从中提炼出了三个要点,构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立,不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础,更为后人对细胞生物学的研究,做出了巨大贡献。 在细胞学说创立的100年间,人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平,细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物,里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德,他决心把细胞内部的组分分离开,探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽,认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信,要深入了解细胞的秘密,就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力,他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法,将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门,那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现,使人类对细胞内部的进一步探究,有着非常重要的意义。 随着对细胞内更深入的探究,人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧,一个个小小的细胞器,在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到:“我确信哪怕最简单的一个细胞,也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年,科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年,美国科学见文特尔领导的研究小组,对这种支原体的基因组进行了测序,发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”,那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。 文特尔的方法是破坏一个又一个的基因,看那些基因是绝对不可或缺的,终于筛选出了300个对生命活动必不可少的基因,但其中100个基因的重要性尚不清楚。 文特尔以及其他一些科学家认为,如果能人工合成这300个基因的DNA分子,再用一个细胞膜把它和环境分隔开,在培养基中培养,让他能够生存、生长和繁殖,组装细胞就成功了。科学家现在已经能够合成长度为5000个碱基因对的DNA片段,文特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对比这要多100倍,因此,DNA的人工合成还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包上细胞膜也是一个难题。他们的设想是,把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉,再把人工合成的基因组“注入”支原体细胞。 有关实验还在进行中,不过可以确信的是,人类对细胞生物学的研究愈加深入,对人类今后的发展就愈加有利。通过不断的科学探究和深入研究,我相信在不久的将来,细胞生物学将成为一个重要的科学领域,会吸引更多的人去探索、研究。它也会绽放出他耀眼的光辉,来迎接着这崭新的时代!
早就写过了,细胞生物学(Cell
Biology)是在显微、亚显微和分子水平三个层次上,研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学。细胞生物学由Cytology发展而来,Cytology是关于细胞结构与功能(特别是染色体)的研究。
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。在我国基础学科发展规划中,细胞生物学与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。底稿跟资料都可以发给你用。
80年代有远见的生物学家把分子生物学(包括分子遗传学)、细胞生物学、神经生物学与生态学列为当前生物科学的四大基础学科,无疑是正确地反映了现代生命科学的总趋势。遗传学(主要是分子遗传学)不仅当前是生物科学的带头学科,在今后多年还将保持其在生命科学中的核心作用。
有些科学家早就预测到,由于分子生物学、细胞生物学与遗传学的结合,必然促进发育生物学的蓬勃发展,从而提出发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”,这种预测已逐渐变为现实。
分子生物学(包括分子遗传学)在生命科学中的主流地位,以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的。细胞是生命活动基本的结构与功能单位,细胞生物学作为生物科学的基础学科地位必须给予重视。
很多生物科学家认为神经科学或脑科学的崛起将代表着生命科学发展的下一个高峰,然后将促进认知科学与行为科学的兴起。
生态学可能是最直接为人类生存环境服务,井对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。
A.分子生物学
分子生物学是在分子水平上研究生命现象本质与规律的学科。核酸与蛋白质(有人认为还有糖)是生命的最基本物质,因此核酸与蛋白质结构与功能的研究今后仍然是分子生物学研究的主要内容。蛋白质是生命活动的主要承担者,几乎一切生命活动都要依靠蛋白质(包括酶)来进行。蛋白质分子结构与功能的研究除了要阐明由氨基酸形成的并有一定顺序的肽链结构外,今后将特别重视肽链拆叠成的特定的三维空间结构,因为蛋白质生物功能与它的空间构型关系极为密切,核酸是遗传信息的携带者与传递者,遗传信息由DNA~RNA一蛋白质的传递过程,称为遗传信息传递的“中心法则”,是分子生物学(分子遗传学)研究的核心。其基本问题己比较清楚,当前研究的重点是:
①约经10一15年,人类基因组30亿个碱基对全序列(遗传密码)可以测出,这是具有里程碑意义的工作;
②真核生物基因表达过程在各层次上调节的研究仍然是今后相当长一段时间的任务。 分子生物学的概念、方法与技术和各学科的渗透,正在形成很多新的学科,诸如分子遗传学、细胞分子生物学、神经分子生物学、分子分类学、分子药理学与分子病理学等等。因此分子生物学在生命科学中的主导作用还将要持续下去。
B.遗传学
遗传学比分子生物学更具有自己独立的学科体系。但现代遗传学与分子生物学是不可分割、相互交叉的两个学科,且很难截然分开。
有些著名的遗传学家把遗传学概括称为基因学,因为现代遗传学主要是研究生物体遗传信息传递与表达的学科。基因携带的信息是由基因的结构所决定,信息的表达是由基因的功能实现的,因此遗传学研究的是基因的结构与功能。从遗传学的角度看,所有生命现象的机制,追根究底都会与基因的结构与功能相关。因此遗传学在今后较长时间仍然是生命科学的核心学科和推动力。
有人估计人体细胞内约有10万个基因,迄今弄清楚的不到5%,所以与重要生命活动有关与疾病有关的新基因的发现与阐明将是今后几十年的重要任务。
C.细胞生物学
著名生物学家威尔逊(Wilson)早在20世纪20年代就提出一句名言“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”,至今还有着很深的内涵。魏斯曼与摩尔根都曾先后试图在细胞研究的基础上建立遗传、发育与进化统一的理论,虽然当时没有找到具体解决的途径,但关于细胞的知识在生物科学中的重要性是显而易见的。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位,细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学,细胞的结构。细胞代谢、细胞遗传、细胞的增殖与分化,细胞信息的传递与细胞的通讯等是细胞生物学主要研究内容。虽然今后细胞生物学研究的内容是全方位的,但概括起来可能是两个基本点:
一是基因与基因产物如何控制细胞的重要生命活动,如生长、增殖、分化与衰老等,在此要涉及到一个全新的问题,细胞内外信号如何传递;二是基因产物一一蛋白质分子与其他生物分子如何构建与装配成细胞的结构,并行使细胞的有序的生命活动。
今后20多年,以下一些问题可望取得重要进展与突破:
①遗传信息的储存、复制与表达的主要执行者——染色体的结构与功能可能在不同的结构层次上得到阐明。
②细胞骨架(包括核骨架与染色体骨架)的研究将得到全方位的进展。
③细胞生物学与分子生物学
从细胞的类型,作用,功能,深入阐述,最好有自己独特的见解,再联系现实生活谈,也可以写些细胞间的相互协作,怎样共同完成各项生命活动的。选取一些作用独特的细胞写,更吸引人!