细胞生物学综述
摘要：
细胞生物学是以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点， 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。本文以细胞生物学简史为起点，接着介绍经济时代细胞生物学的特点，最后结合我国情况介绍了我国细胞生物学的发展战略。
关键词：细胞生物学 简史 特点 发展 战略
正文：
细胞生物学是以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点， 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。
细胞生物学简史
细胞生物学虽说是一个比较年轻的学科，从学术思想上却可以追溯到较早的年代。1883年德国胚胎学家W. 鲁就阐述过关于遗传和发育的设想。他假定受精卵中包含着所有的遗传物质，后者在卵裂时不是平均地分配到子细胞中，这种不同质的分裂决定子细胞及其后代的命运。德国动物学家魏斯曼发展了这种想法，提出了种质学说，认为裂球的不均等分裂导致了细胞的分化。虽然这些见解都已证明是错误的，但是可以看出细胞生物学所要解决的问题在那时已被提出来了。以后E.B. 威尔逊1927年在他的《细胞──在发育和遗传中》的巨著中明确指出：细胞是生命活动的基本单位，发育和遗传这些生命现象应当在细胞上研究。1934年，美国遗传学家和胚胎学家T.H. 摩尔根在遗传学取得巨大成就之后，在企图融合发育与遗传的《胚胎学与遗传学》一书中写道：“可以设想，各原生质区域在开始时的差异会影响基因的活动，然后基因又反转过来影响原生质，后者就开始一系列新的、相应的反应。这样，我们可以勾画出胚胎各部分的逐步建立和分化。”但在摩尔根的年代，由于细胞学和其他相邻学科还未发生密切的联系，或者说其他学科尚未能在细胞水平上开展关于发育和遗传的研究，所以细胞生物学只能在50年代之后，各方面的条件逐渐成熟了，才得以蓬勃发展。
经济时代下细胞生物学的特点：
一、生物产业推动产业革命，创造新的经济生长点。生物芯片已广泛应用于科研、医疗、农业、食品、环境保护、司法鉴定等领域，将会成为与微电子芯片一样重要的产业；转基因动植物的市场前景广阔，2004 年全球转基因作物的种植面积已经达到8100万公顷。
二、推动医学革命，延长人类寿命。20世纪初人类平均寿命约为40多岁左右，抗生素和疫苗的应用、医疗技术的提高和公共卫生观念的提出使人类摆脱了传染病的威胁，人类平均寿命逐渐提高，20世纪末人类平均寿命达到70多岁。
但是心血管病、癌症和各类遗传病或遗传相关的疾病仍然是威胁人类健康的主凶；21世纪生物技术将推动新一轮医学革命，从疾病预防、疾病诊断、药物研制、组织工程、基因治疗、器官移植、抗衰老等方面，延长人类寿命。
三、推动绿色革命，解决食品危机。20世纪60年代以来，杂交玉米、杂交小麦和杂交水稻等农作物优质品种的栽培，标志着传统植物育种理论和各种农业措施在作物改良中的应用达到了高峰，对农业产生了深远的影响，被誉为第一次绿色革命；而二十一世纪转基因动植物、组织培养、胚胎移植、动物克隆等一系列新技术将再一次改变农业的面貌，新技术群将更有利于人们创造新品种、生产人类所急需的粮食、药物和工业用品，推动第二次绿色革命。
四、创造生物新品种，改善生态环境。植物抗旱、抗盐基因的发现与应用，将有可能彻底改变10亿亩干旱地区的生态环境，使5亿亩不毛之地、盐碱地变为良田；用于废气、废水、废渣处理的基因工程极端微生物的应用，可降解生物塑料产品的产业化推广，将会解决工业排放、白色垃圾等环保难题，有效改善生态环境。
五、发展绿色能源，解决能源危机。煤、石油等化石能源的枯竭指日可待，替代能源的开发具有十分重要的战略意义。全球生物质能的储量为18000亿吨，相当于640亿吨石油。生物能源将会使作物秸秆等废弃的有机物成为能源，缓解化石能源不足的危机，为石油短缺国家解决能源危机问题找到一个较为经济的途径。利用“绿金”代替“黑金”，开发生物乙醇、生物柴油、生物发电、生物氢等替代部分化石能源，已经成为许多国家的能源战略。除此之外，植物光合作用机理研究取得重大突破，人工光解水产生的氢气将成为继化石燃料之后主要的能源。
我国细胞生物学的发展战略
一、细胞的结构与机能
研究内容包括细胞膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、线粒体等细胞结构和功能的研究, 侧重于信号的跨膜转导、蛋白质通道和穿膜机制、大分子的修饰、分选、定向运输、内吞、外吐的机理、核孔复合物如何调节核-质之间的运输等。
二、染色体的结构及其基因表达调控
研究内容包括人类及水稻基因组计划, 这对优良品种的选育、基因工程、人类遗传病的基因诊断及治疗有重要意义。染色体蛋白质与染色体骨架、染色体结构与基因表达调控之间的关系。染色体的构建及其高级结构。染色体步移复制、染色体的特化区域（如动粒、端粒、着丝粒、核仁组织者区等）的结构与功能。
三、细胞骨架及核骨架系统
细胞骨架的研究内容包括: 微管、微管结合蛋白及马达分子的机能；微丝、微丝结合蛋白及其与信号传递、物质传送、蛋白质合成的关系；中间纤维的结构、功能及其与细胞分化及进化的关系；细胞核骨架侧重研究核基质与核纤层、MAR 与核骨架结合蛋白的机能；染色体骨架与染色体包装和功能的关系等。
四、胞外基质
研究作为细胞外基质支架的胶原与弹性蛋白及其与某些胶原性疾病和衰老间的关系。非胶原糖蛋白在细胞增殖、分化、癌转移等方面的作用。氨基聚糖和蛋白聚糖是膜的整合成份与辅助受体, 它们与心血管病及老年病的关系。细胞外基质受体的活化与信号识别、信号转导的关系等.
五、细胞周期调控
这是近年来发展迅速的领域之一, 包括对已克隆的周期蛋白依赖性蛋白激酶及周期蛋白的功能研究、克隆这两个基因家族新成员并确定其功能、研究其调节网络, 包括对癌基因、抑癌基因及CKI 的研究与细胞衰老、凋亡和癌变的关系，以及泛素、PKC 、PKA 、Ca2+、MAPK 与细胞周期调控的关系等。
六、细胞分化、衰老、死亡及相关基因的研究
研究的重点是分离细胞分化的关键基因；研究分化与癌变的关系；p53与细胞增殖、分化、癌变、逆转的关系；同源异型基因的研究；分化中基因群的相互作用；细胞衰老与原癌基因、抑癌基因及衰老相关基因；端粒与衰老的关系等。
七、细胞信号转导
细胞与细胞之间的信息传递机制是相当复杂的, 细胞因子、激素与受体以及细胞内第二信使共同组成传递信息的网络, 并依此对细胞周围环境发生应答。这实际上是一种细胞调节, 如果这种调节失常, 就会造成疾病。研究重点是信号分子的结构与机能、信号分子与受体相互作用机理、受体与原初反应。
八、细胞社会学
细胞社会学是从系统论的观点出发，研究细胞整体和细胞群体中细胞间的社会行为(包括细胞间识别、通讯、集合和相互作用等) ，以及整体和细胞群对细胞的生长、分化和死亡等活动的调节控制。胚胎发育中的许多问题（如图式形成、胚层分化、形态发生运动、组织分化、器官形成和再生等）都需要从细胞群的特性和社会行为方面进行研究。细胞社会学就是在体外研究细胞的社会行为，用人工的细胞组合研究不同发育时期的相同细胞或不同细胞的行为; 研究细胞之间的识别、粘连、通讯以及由此产生的相互作用、作用本质、以及对形态发生的影响等。
九、细胞结构体系的组装及细胞工程
主要研究生物大分子如何逐级组装并最终形成赖以进行生命活动的细胞结构体系。细胞是一个高度有组织有秩序而又瞬息万变的体系, 应用分析与综合的思维方法, 人为拆卸、组装不同层次的细胞结构, 研究其机能，将为细胞生物学的发展起到巨大的推动作用。
十、生殖有关的细胞生物学问题
生殖是生物世代交替的中心环节。生殖生物学对促进生物的繁殖、野生濒危动、植物的挽救和控制人口膨胀及优生优育方面均有重要意义。优先发展领域侧重于精子发生过程中与增殖、分化、变态有关的基因表达、基因克隆及其功能的研究。精子顶体反应的分子机理、精卵一级识别和二级识别的体外受精机理。胚胎植入启动分子机理及其信号转导。细胞粘附、迁移和侵入与着床进程中粘附因子、细胞外基质(ECM)和金属蛋白酶之间的相互作用等。
参考文献：
1、细胞生物学（第3版）. 翟中和，王喜忠，丁明孝. 北京：高等教育出版社，2007.08
2、细胞生物学, 金布尔 著/陈立滇译. 北京：科学出版社，1983.05
3、细胞生物学. 王德耀. 上海：上海科学技术出版社，1998年
4、细胞生物学动态. 翟中和. 北京. 北京师范大学出版社，1998年10月
5、细胞生物学(第2版). 孙同天. 北京:人民卫生出版社，2010.8
细胞生物学综述
摘要：
细胞生物学是以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点， 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。本文以细胞生物学简史为起点，接着介绍经济时代细胞生物学的特点，最后结合我国情况介绍了我国细胞生物学的发展战略。
关键词：细胞生物学 简史 特点 发展 战略
正文：
细胞生物学是以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，以动态的观点， 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。
细胞生物学简史
细胞生物学虽说是一个比较年轻的学科，从学术思想上却可以追溯到较早的年代。1883年德国胚胎学家W. 鲁就阐述过关于遗传和发育的设想。他假定受精卵中包含着所有的遗传物质，后者在卵裂时不是平均地分配到子细胞中，这种不同质的分裂决定子细胞及其后代的命运。德国动物学家魏斯曼发展了这种想法，提出了种质学说，认为裂球的不均等分裂导致了细胞的分化。虽然这些见解都已证明是错误的，但是可以看出细胞生物学所要解决的问题在那时已被提出来了。以后E.B. 威尔逊1927年在他的《细胞──在发育和遗传中》的巨著中明确指出：细胞是生命活动的基本单位，发育和遗传这些生命现象应当在细胞上研究。1934年，美国遗传学家和胚胎学家T.H. 摩尔根在遗传学取得巨大成就之后，在企图融合发育与遗传的《胚胎学与遗传学》一书中写道：“可以设想，各原生质区域在开始时的差异会影响基因的活动，然后基因又反转过来影响原生质，后者就开始一系列新的、相应的反应。这样，我们可以勾画出胚胎各部分的逐步建立和分化。”但在摩尔根的年代，由于细胞学和其他相邻学科还未发生密切的联系，或者说其他学科尚未能在细胞水平上开展关于发育和遗传的研究，所以细胞生物学只能在50年代之后，各方面的条件逐渐成熟了，才得以蓬勃发展。
经济时代下细胞生物学的特点：
一、生物产业推动产业革命，创造新的经济生长点。生物芯片已广泛应用于科研、医疗、农业、食品、环境保护、司法鉴定等领域，将会成为与微电子芯片一样重要的产业；转基因动植物的市场前景广阔，2004 年全球转基因作物的种植面积已经达到8100万公顷。
二、推动医学革命，延长人类寿命。20世纪初人类平均寿命约为40多岁左右，抗生素和疫苗的应用、医疗技术的提高和公共卫生观念的提出使人类摆脱了传染病的威胁，人类平均寿命逐渐提高，20世纪末人类平均寿命达到70多岁。
但是心血管病、癌症和各类遗传病或遗传相关的疾病仍然是威胁人类健康的主凶；21世纪生物技术将推动新一轮医学革命，从疾病预防、疾病诊断、药物研制、组织工程、基因治疗、器官移植、抗衰老等方面，延长人类寿命。
三、推动绿色革命，解决食品危机。20世纪60年代以来，杂交玉米、杂交小麦和杂交水稻等农作物优质品种的栽培，标志着传统植物育种理论和各种农业措施在作物改良中的应用达到了高峰，对农业产生了深远的影响，被誉为第一次绿色革命；而二十一世纪转基因动植物、组织培养、胚胎移植、动物克隆等一系列新技术将再一次改变农业的面貌，新技术群将更有利于人们创造新品种、生产人类所急需的粮食、药物和工业用品，推动第二次绿色革命。
四、创造生物新品种，改善生态环境。植物抗旱、抗盐基因的发现与应用，将有可能彻底改变10亿亩干旱地区的生态环境，使5亿亩不毛之地、盐碱地变为良田；用于废气、废水、废渣处理的基因工程极端微生物的应用，可降解生物塑料产品的产业化推广，将会解决工业排放、白色垃圾等环保难题，有效改善生态环境。
五、发展绿色能源，解决能源危机。煤、石油等化石能源的枯竭指日可待，替代能源的开发具有十分重要的战略意义。全球生物质能的储量为18000亿吨，相当于640亿吨石油。生物能源将会使作物秸秆等废弃的有机物成为能源，缓解化石能源不足的危机，为石油短缺国家解决能源危机问题找到一个较为经济的途径。利用“绿金”代替“黑金”，开发生物乙醇、生物柴油、生物发电、生物氢等替代部分化石能源，已经成为许多国家的能源战略。除此之外，植物光合作用机理研究取得重大突破，人工光解水产生的氢气将成为继化石燃料之后主要的能源。
我国细胞生物学的发展战略
一、细胞的结构与机能
研究内容包括细胞膜、内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、线粒体等细胞结构和功能的研究, 侧重于信号的跨膜转导、蛋白质通道和穿膜机制、大分子的修饰、分选、定向运输、内吞、外吐的机理、核孔复合物如何调节核-质之间的运输等。
二、染色体的结构及其基因表达调控
研究内容包括人类及水稻基因组计划, 这对优良品种的选育、基因工程、人类遗传病的基因诊断及治疗有重要意义。染色体蛋白质与染色体骨架、染色体结构与基因表达调控之间的关系。染色体的构建及其高级结构。染色体步移复制、染色体的特化区域（如动粒、端粒、着丝粒、核仁组织者区等）的结构与功能。
三、细胞骨架及核骨架系统
细胞骨架的研究内容包括: 微管、微管结合蛋白及马达分子的机能；微丝、微丝结合蛋白及其与信号传递、物质传送、蛋白质合成的关系；中间纤维的结构、功能及其与细胞分化及进化的关系；细胞核骨架侧重研究核基质与核纤层、MAR 与核骨架结合蛋白的机能；染色体骨架与染色体包装和功能的关系等。
四、胞外基质
研究作为细胞外基质支架的胶原与弹性蛋白及其与某些胶原性疾病和衰老间的关系。非胶原糖蛋白在细胞增殖、分化、癌转移等方面的作用。氨基聚糖和蛋白聚糖是膜的整合成份与辅助受体, 它们与心血管病及老年病的关系。细胞外基质受体的活化与信号识别、信号转导的关系等.
五、细胞周期调控
这是近年来发展迅速的领域之一, 包括对已克隆的周期蛋白依赖性蛋白激酶及周期蛋白的功能研究、克隆这两个基因家族新成员并确定其功能、研究其调节网络, 包括对癌基因、抑癌基因及CKI 的研究与细胞衰老、凋亡和癌变的关系，以及泛素、PKC 、PKA 、Ca2+、MAPK 与细胞周期调控的关系等。
六、细胞分化、衰老、死亡及相关基因的研究
研究的重点是分离细胞分化的关键基因；研究分化与癌变的关系；p53与细胞增殖、分化、癌变、逆转的关系；同源异型基因的研究；分化中基因群的相互作用；细胞衰老与原癌基因、抑癌基因及衰老相关基因；端粒与衰老的关系等。
七、细胞信号转导
细胞与细胞之间的信息传递机制是相当复杂的, 细胞因子、激素与受体以及细胞内第二信使共同组成传递信息的网络, 并依此对细胞周围环境发生应答。这实际上是一种细胞调节, 如果这种调节失常, 就会造成疾病。研究重点是信号分子的结构与机能、信号分子与受体相互作用机理、受体与原初反应。
八、细胞社会学
细胞社会学是从系统论的观点出发，研究细胞整体和细胞群体中细胞间的社会行为(包括细胞间识别、通讯、集合和相互作用等) ，以及整体和细胞群对细胞的生长、分化和死亡等活动的调节控制。胚胎发育中的许多问题（如图式形成、胚层分化、形态发生运动、组织分化、器官形成和再生等）都需要从细胞群的特性和社会行为方面进行研究。细胞社会学就是在体外研究细胞的社会行为，用人工的细胞组合研究不同发育时期的相同细胞或不同细胞的行为; 研究细胞之间的识别、粘连、通讯以及由此产生的相互作用、作用本质、以及对形态发生的影响等。
九、细胞结构体系的组装及细胞工程
主要研究生物大分子如何逐级组装并最终形成赖以进行生命活动的细胞结构体系。细胞是一个高度有组织有秩序而又瞬息万变的体系, 应用分析与综合的思维方法, 人为拆卸、组装不同层次的细胞结构, 研究其机能，将为细胞生物学的发展起到巨大的推动作用。
十、生殖有关的细胞生物学问题
生殖是生物世代交替的中心环节。生殖生物学对促进生物的繁殖、野生濒危动、植物的挽救和控制人口膨胀及优生优育方面均有重要意义。优先发展领域侧重于精子发生过程中与增殖、分化、变态有关的基因表达、基因克隆及其功能的研究。精子顶体反应的分子机理、精卵一级识别和二级识别的体外受精机理。胚胎植入启动分子机理及其信号转导。细胞粘附、迁移和侵入与着床进程中粘附因子、细胞外基质(ECM)和金属蛋白酶之间的相互作用等。
参考文献：
1、细胞生物学（第3版）. 翟中和，王喜忠，丁明孝. 北京：高等教育出版社，2007.08
2、细胞生物学, 金布尔 著/陈立滇译. 北京：科学出版社，1983.05
3、细胞生物学. 王德耀. 上海：上海科学技术出版社，1998年
4、细胞生物学动态. 翟中和. 北京. 北京师范大学出版社，1998年10月
5、细胞生物学(第2版). 孙同天. 北京:人民卫生出版社，2010.8