細胞生物學重點總結-細胞生物學筆記(期末考研復試)

本站小編 免費考研網/2020-05-12/0

細胞生物學筆記

 

第一章  細胞生物學概述

一、細胞生物學及其研究對象與目的

• 細胞(cell)是有機體形態、結構和功能的基本單位。

• 細胞生物學(cell biology)是運用近代物理、化學技術和分子生物學方法,從不同層次研究細胞生命活動規律的學科。(細胞整體——亞微結構——分子水平)

• 研究的主要任務:

• 以細胞作為生命活動的基本單位為出發點

• 探索生命活動基本規律

• 闡明生物生命活動的基本規律

• 闡明細胞生命活動的結構基礎

• 研究內容:

• 在不同層次(顯微、亞顯微與分子水平)上研究細胞結構與功能

• 細胞核、染色體以及基因表達

• 細胞骨架體系

• 細胞增殖、分化、衰老與凋亡

• 細胞信號傳遞

• 真核細胞基因表達與調控

• 細胞起源與進化二、細胞生物學的發展歷史

(一)細胞生物學發展的萌芽階段

(從顯微鏡的發明到十九世紀初葉,開始了細胞學的研究)

• 1665 Robert Hook——Cell 概念

• 1677 Leeuwenhoek——觀察到纖毛蟲、人和哺乳動物的精子、細菌等。

(二)細胞學說的創立階段

(從十九世紀初葉到十九世紀中葉,這一階段創立了細胞學說)

• 1838-1839 Schleiden,Schwan——細胞學說

• 1855 Virchow——細胞只能來自細胞

(三)經典細胞學階段

(從十九世紀中葉到二十世紀初葉,這一階段細胞學有了蓬勃的發展)

• 1841 Remark——雞胚血細胞直接分裂

• 1861 Schultze——原生質

• 1880 Flemming——無絲分裂

• 1883 Van Beneden;

• 1886 Strasburger——減數分裂

• 1883 Van Beneden,Boveri——中心體

•1898 Benda——線粒體

•1898 Golgi——高爾基復合體

(四)實驗細胞學階段

(從二十世紀初葉到二十世紀中葉)

• 1902 Boveri,Sutton——染色體遺傳理論

• 1909 Harrison——組織培養

• 1910 Morgen——基因-染色體學說

• 1924 Feulgen——Feulgen 染色測定 DNA

• 1933 Ruska——電子顯微鏡

• 1940 Brachet——Unna 染色測定 RNA

• 1943 Cloude——高速離心提取細胞器

(五)細胞生物學階段

(從二十世紀初葉到二十世紀中葉 60 年代~)

• 1953 Watson,Crick——DNA 雙螺旋模型

• 1958 Meselson,Matthaei——半保留復制

• 1958 Crick——中心法則

• 1961 Nirengerg, Matthaei——確定遺傳密碼

 

• 1972 Jackson,Symons——DNA 體外重組

• 1996 英國蘇格蘭盧斯林研究所——“多利羊”誕生。

• 1987——人類基因組計劃

• 2003——后基因組計劃三、細胞生物學與醫學

• 細胞是人體正常結構和功能的基本單位,也是病理發生的基本單位,細胞結構與功能的異常是疾病發生的基本原因或結構基礎。

• 細胞生物學實驗技術運用到醫學研究中,引起廣大學者的普遍關注。

• 細胞生物學與多門基礎醫學課程密切相關,也是臨床醫學有關學科的重要基礎之一。

 

復習思考題

œ  什么是細胞生物學?它與醫學科學的關系如何?

œ  細胞生物學的歷史發展對我們有什么啟示?

第二章 細胞生物學的研究技術和方法

第一節 細胞形態結構研究技術

一、細胞的顯微結構觀察

• 分辨率(resolution,R) ,即極限分辨率,指能夠區分相近兩點的最小距離。

• R 光鏡=0.2μm

• R 人眼=0.07mm (70 μm)

• R 電鏡=0.2nm

普通動物細胞           d=10~20μm

最大的人類細胞  人卵   d=0.2mm

最小的細胞      支原體 d=0.1μm

• 顯微結構:是指通過光學顯微鏡所觀察到的細胞結構。

• 光學顯微鏡是利用光線照明,將微小物體形成放大影像的儀器。

(一)普通光學顯微鏡

1、構成:

①照明系統

②光學放大系統

③機械裝置

2、基本原理

利用顏色(光的波長)和亮度(光波的振幅)的差別,達到觀察被檢物的目的。

3、基本應用

主要用于染色標本的觀察。細胞內的許多結構選擇性染色后都可被觀察。  根據標本的不同及需觀察目的物的不同常選用不同的顯色方法。

(二)相差顯微鏡

• 用途:觀察未經染色的標本和活細胞。

(三)暗視野顯微鏡

• 用途:主要是觀察物體的輪廓形態及其變化,但看不清內部的微細結構,適合于  觀察活細胞內的細胞核、線粒體、液體介質中的細菌和真菌等。

(四)熒光顯微鏡

• 運用:成像反差強、檢測靈敏度高

• 定性、定位和定量的研究組織內熒光標記物質

• 對活細胞內分子的動態變化進行實時觀察

(五)共聚焦激光掃描顯微鏡二、細胞的亞微結構觀察

• 細胞中直徑小于 0.2µm 的結構統稱為亞微結構。

• 亞微結構需用電子顯微鏡進行觀察。

• 電子顯微鏡分辨率一般為 0.2 nm,最高達 0.08 nm。

(一)電子顯微鏡

1.     透射電鏡

• 原理:當電子束透射樣品時,根據標本各部位密度的不同,部分電子發生散射,只有剩余電子成像,經物鏡和投射鏡等放大后投射到照相底片上或熒光屏上。散射的電子 不參加成像,故標本中密度大的部分成像后形成電子流量減少的暗區,相反, 標本密度小的部位散射的電子少而形成明區。

•由于透射電鏡的電子穿透力較弱,所以觀察樣品需特殊制備成超薄切片(其厚度一般為 50-100nm)。

2.     掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)

 

• 分辨力一般在 3nm,觀察細胞等生物標本可得到富有真實立體感的三維結構圖像。

• 原理:

通過電子束照射在標本(標本表面噴涂上一層重金屬微粒)后產生的二次電子成像, 二次電子產生的多少與電子束在標本表面的投射角有關,即與樣品的表面結構有關。經標本表面所發射的二次電子由探測體收集,并在那里被閃爍器轉變為光信號,  再經光電倍增管和放大器轉變為電信號來控制熒光屏上電子束的強度,顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象,反映了標本的表面結構。

• 應用:可直接觀察標本表面的三維形態。

3.     高壓電子顯微鏡

• 加速電壓大于 120kV 的電鏡稱為高壓電鏡。

• 加速電壓超過 500kV 的高壓電鏡稱為超高壓電鏡

(1)  穿透力強,分辨力高,可觀察 10μm 厚的樣品。不需進行超薄切片。

(2)  景深大,厚樣品在不同高度上的細節都能同時清楚成像在同一平面上。

(3)  若加上特殊信號處理系統,可以得到細胞內部的三維精細結構圖像。

 

第二節 細胞分離和培養

• 細胞的分離和培養是細胞生物學的基本研究技術。 一、不同類型細胞的分離

• 將組織制備成游離的細胞懸液——通過破壞細胞外基質和細胞間連接來獲得。

• 遵守的基本原則:

• 分離體系所用的溶液必須是等滲的,具有緩沖性的離子強度;

• 分離體系保持低溫,降低細胞的代謝活動;

• 無菌操作;

• 所用試劑、器皿必須滅菌。

(一)差速離心或密度梯度離心

1、差速離心

• 原理:根據細胞的大小不同進行細胞的分離

• 方法:從低速到高速逐級沉降

• 分離對象:體積、質量差別較大的顆粒

2、密度梯度離心

• 原理:分離的細胞組分放在已形成密度梯度的物質(如蔗糖)溶液的表面,在這種條件下進行離心,不同組分以不同的沉降速度沉降,形成不同的沉降帶。

(二)流式細胞技術

• 利用流式細胞儀從多細胞懸液中分離目的細胞。

• 樣品處理:用帶有熒光的特異抗

體標記待分離的細胞

• 分離速度:2 萬個細胞/S

• 分離純度:>95% 二、細胞培養

• 細胞培養: 是指細胞在體外的培養技術,即在無菌條件下,從機體中取出組織或細胞, 模擬機體內正常生理狀態下生存的基本條件,讓它在培養器皿中繼續生存、生長和繁殖的方法。

 

(一)細胞培養的條件

1、營養條件:

• 培養基:體外培養細胞要生存需要與其在體內生存基本相同的營養物質。

人工培養基(商品化):各種營養物質經過一定的搭配、組合,形成了適合各種體外培養細胞生長人工培養基。常用:PRMI-1640、DMEM 等 。

• 血清:提供生長因子和細胞所需物質的很好來源。

2、支持物:培養瓶或培養皿

3、5%CO2:多數細胞的最適 PH 值為 7.2-7.4,生存 PH 值為 6-8

4、溫度: 37℃。

5、無菌環境

(二)原代培養與傳代培養

• 原代培養:直接從體內獲取的組織或細胞進行的首次培養。

• 傳代培養:當原代細胞經增殖達到一定密度后,將細胞分散,從一個培養器以一定比例移到另一個或幾個容器中的擴大培養。

 

(三)細胞建系

• 細胞系:原代培養物經首次傳代成功即稱為細胞系,因此細胞系可泛指一般可能傳代的細胞。

• 有限細胞系:不能連續培養的稱為有限細胞系,大多數二倍體細胞為有限細胞系。

•          無限細胞系:能夠連續傳代的細胞叫做無限細胞系,通常來源于惡性腫瘤組  織的細胞能夠在體外無限繁殖、傳代,稱為無限細胞系。

• 細胞系中有多種細胞混合存在。

• 細胞株:從一個經過生物學鑒定的細胞系用單細胞分離培養或通過篩選的方法,由單細胞增殖形成的細胞群,稱細胞株。

(四)細胞融合

• 細胞融合:是指細胞彼此接觸時,兩個或兩個以上的細胞合并形成一個細胞的現象。

① 自然融合

② 人工誘導融合誘導方法:

生物法——滅活的仙臺病毒化學法——聚乙二醇 PEG 物理法——電融合

同核體、異核體

• 細胞融合時,首先形成雙核或多核的異核體,通過有絲分裂,形成雜交細胞(hybrid cell)。

• 應用:①膜蛋白流動性

②單克隆抗體制備

B 淋巴細胞+小鼠骨髓瘤細胞=雜交細胞(細胞融合)

——具 B 分泌抗體功能,具瘤細胞無限增殖能力

——不斷從上清中獲得 mAb。

第三章 細胞的分子基礎

1.      原生質:細胞中的生命物質,由細胞質(包括質膜)和細胞核組成。

2.      元素組成

• 主要元素:C.H.O.N         4 種

• 少量元素:S.P.Na.K.Ca.Cl.Mg.Fe   8 種


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