医学细胞生物学(第2版)

**章 绪论 　　自然界由有生命的物体和无生命的物质组成。生命（life）是指有机物和水等构成的一类具有稳定的物质和能量代谢现象、能回应刺激、能进行自我复制（繁殖）的半开放物质系统。生命个体通常都要经历出生、成长和死亡。生命种群则在一代代个体的更替中经过自然选择发生进化以适应环境。具有以上特征的个体均被视为生物（organism）。地球上现存的生物估计有200万？450万种，己经灭绝的种类更多，估计至少也有1500万种。它们具有多种多样的形态结构，生活方式也变化多端。生物学（biology）是自然科学的一个门类，是研究生物的结构、功能、发生和发展的规律以及生物与周围环境的关系等的科学。生物学源自博物学，经历了实验生物学、分子生物学而进入了系统生物学时期。整个生物学就是两种主题的对应:一种是个体的多样性，另一种就是基本机制的稳定性。然而，无论是生命的起源、进化、终结，还是生物的种类、构成、发育，或者是生物学的两种主题，人类对其科学的认知，都是源于细胞（cell）的发现。正如著名的生物学家 E. B.Wilson所言：“所有生物学的答案*终都要到细胞中去寻找。因为所有生物体都是，或者曾经是，一个细胞。”而人类对细胞的认识，则依赖于生物技术和生物模型的应用。 　　**节细胞研究的历程——生物技术与生命科学 　　细胞的发现迄今己经有300多年的历史。从研究技术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（表1-1）。 　　**阶段：普通光学显微镜的发明与细胞的发现。从16世纪后期到19世纪30年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。通过对大量动植物的观察，人们逐渐意识到形形色色的生物都是由细胞构成的。总之，没有显微镜就不可能有细胞学诞生。 　　第二阶段：高分辨光学显微镜的发展与细胞学说的提出。从19世纪30年代到20世纪初期，随着高分辨光学显微镜的问世，细胞核、核仁、原生质、细胞分裂的相继发现以及细胞学说的形成，开辟了一个新的研究领域，在显微水平研究细胞的结构与功能是这一时期的主要特点。形态学、胚胎学和染色体知识的积累，使人们认识了细胞在生命活动中的重要作用。1893年Hertwig的专著《细胞与组织》（Die Zelle Und Die Gewe6e）出版，标志着细胞学的诞生。其后1896年哥伦比亚大学 Wilson 编著的 The Cell in Development and Heredity、1920年墨尔本大学 Agar 编著的 Cytology 都是这一领域*早的教科书。 　　第三阶段：电子显微镜的发明与细胞超微结构的研究。从20世纪30年代到70年代，电子显微镜技术出现后，细胞学进入了第三大发展时期。这短短40年间人们不仅发现了细胞的各类超微结构，而且也认识了细胞膜、线粒体、叶绿体等不同细胞结构和细胞成分的功能，细胞学发展为细胞生物学。De Robertis等1924年出版的《普通细胞学》（General Cytology）在1965年第4版时定名为《细胞生物学》（CellBiology），这是*早的细胞生物学教材之一。 　　第四阶段:分子生物学技术的应用与细胞分子结构和功能的研究。从20世纪70年代基因重组技术的出现至今，细胞生物学与分子生物学的结合越来越紧密，细胞的分子结构及其在生命活动中的作用成为主要研究任务，基因调控、信号转导、肿瘤生物学、细胞分化和凋亡是当代研究的热点。 　　表1-1细胞生物学研究的历史阶段和重大事件 　　第二节细胞研究的模型——模式生物与细胞的生命意义 　　细胞研究的历程是一部生物技术发明带来细胞发现的历史，也是一部模式生物应用带来生命研究发展的历史。 　　一、模式生物 　　个体生命诞生自精卵结合形成合子，经过细胞的不断分裂、迀移、分化并发生巨大的形态变化，构建出未来身体的雏形。越是出生后形态复杂的生物，其发育中细胞间关系的变化也就越剧烈。虽然所有细胞都来自于同一个受精卵，但从发育早期开始，它们就走上了不同的分化道路。