细胞生物学 细胞

第一章绪论第一节细胞生物学概述一、细胞生物学的概念与研究内容1、细胞生物学的概念细胞生物学是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。2、细胞生物学的研究内容研究对象：以细胞为研究对象结构与功能相结合关注细胞间的相互关系研究方式：从细胞的表型特征入手从基因或蛋白质等生物大分子入手第二节细胞生物学发展的几个主要阶段一、细胞的发现与细胞学说的创立1.细胞的发现2.细胞学说的创立2.细胞学说(celltheory)的创立1838年，德国植物学家施来登(MathiasSchleiden)1839年，德国动物学家施旺(TheodorSchwann)1855年，德国医生和病理学家魏尔肖(RudolfVirchow)①一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物均由细胞构成；②细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位；③所有的细胞都是来自于已有细胞的分裂，即细胞来自于细胞。二、光学显微镜下的细胞学研究----19世纪中叶到20世纪初期应用固定和染色技术在光学显微镜下观察细胞形态结构和细胞的分裂活动。三、实验细胞学阶段----20世纪初期到20世纪中叶采用多种实验手段对细胞的生化代谢和生理功能进行研究。细胞核型、带型的研究1、细胞遗传学(cytogenetics)2、细胞生理学(cytophysiology)3、细胞化学(cytochemistry)分支学科的建立和发展：四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学----20世纪中叶电子显微镜的发明及分子生物学的发展---细胞亚显微结构的发现细胞生物学与分子生物学结合基因调控、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。第二章细胞的概念与分子基础第一节细胞的基本概念一、细胞是生命活动的基本单位细胞是构成有机体的基本单位；细胞具有独立完整的代谢体系，是代谢与功能的基本单位；细胞是有机体生长与发育的基础；细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性；没有细胞就没有完整的生命。原核细胞特点：结构简单、体积小主要代表：支原体、放线菌、细菌、蓝藻真核细胞特点：结构复杂、形态结构各异特征原核细胞真核细胞核膜/核仁无有重要细胞器无（仅有核糖体70S）有细胞骨架无有DNA量（信息量）少大DNA分子结构环状线状染色质或染色体仅一条DNA，且裸有2个以上DNA分露，不与组蛋白结合，子，与组蛋白和部但可与少量类组蛋白结合分酸性蛋白结合基因结构特点无内含子有内含子无大量的重复序列有大量重复序列转录与翻译同时进行（胞质内）核内转录，胞质内翻译加工修饰无有第三章细胞生物学的研究方法和手段在光学显微镜中，照明系统是可见光，使用的是玻璃透镜系统，可直接通过目镜观察镜像。在电子显微镜中，照明系统为电子束，使用电磁透镜，通过荧光屏观察样品的镜像。光学显微镜：以可见光（或紫外线）为光源。电子显微镜：以电子束为光源。一、光学显微镜分辨率(resolution)R=0.61λ/ｎ•sinθ其中λ为入射光线波长；n=介质折射率；θ=样品对物镜镜口张角的半角介质空气水香柏油α溴萘折射率11.331.5151.66分辨率——显微镜或人眼在25cm的明视距离处，能分辨被检物体微细结构最小间隔的能力。人眼分辨率为0.07～0.1mm，光镜分辨率为0.2μm最大放大倍数＝人眼/光镜分辨率标本处理：常规固定、包埋、切片、染色比较高级的显微镜上都设有倾斜式的双目镜筒。在物镜转换器上方装有四个棱镜，使经过物镜的光线平分为两路到达目镜，故双筒显微镜的亮度要比单筒者为暗。双筒显微镜的优点为同时用两眼观察，有较强的立体感。1、普通光学显微镜2、荧光显微镜（Fluorescencemicroscope）•特点：光源为紫外线，波长较短，分辨力高于普通显微镜。用于观察能激发出荧光的结构。用途：免疫荧光观察、基因定位、疾病诊断。3、相差倒置显微镜物镜与照明系统颠倒，前者在载物台之下，后者在载物台之上，用于观察培养的活细胞，通常具有相差物镜，有的还具有荧光装置。4.相差显微镜把透过标本的可见光的光程差变成振幅差，从而提高了各种结构间的对比度，使各种结构变得清晰可见。用途：观察未经染色的玻片标本.5、激光共聚焦扫描显微境（Laserconfocalscanningmicroscope,LCSM）•用激光作光源，逐点、逐行、逐面快速扫描。•能显示细胞样品的立体结构。•分辨力是普通光学显微镜的3倍。•用途类似荧光显微镜，但能扫描不同层次，形成立体图像。•以电子束作光源，波长短。•分辨率•用于观察超微结构（ultrastructure），即小于0.2µm、光学显微镜下无法看清的结构，又称亚显微结构（submicroscopicstructures）。1、透射电子显微镜（transmissionelectronmicroscope,TEM）理论值：0.002nm实际值：0.1nm生物样品：2nm2、扫描电子显微镜第二节细胞的分离和培养一．从组织中分离不同类型细胞1.制备单细胞悬液：机械方法蛋白水解酶EDTA2.分离不同类型的细胞：离心FCM3.生化分析或细胞培养流式细胞仪(flowcytometer,FCM)从多细胞悬液中分离目的细胞的精密仪器样品处理：用带荧光的特异抗体标记待分离的细胞分离速度：2万个细胞/s分离纯度：95%二．细胞培养（cellculture）1.概念:是指从活体组织分离出特定的细胞，在一定的条件下进行培养，使之能够继续生存、生长以至增殖的一种方法2.原代培养(primaryculture)3.传代培养(secondaryculture)4.细胞系(cellline)细胞培养基本条件洁净环境（无菌、无毒）适宜的温度（37℃）、CO2浓度（5%）适宜的pH营养、培养基（天然、合成：DMEM、RPMI1640、TC199）促细胞生长物质(血清、生长因子、生长素、激素)细胞培养过程取材酶消化、制备细胞悬液接种培养传代、冻存6.细胞融合(cellfusion)通过培养和诱导，两个或多个细胞合并成一个双核或多核细胞的过程称为细胞融合（cellfusion）。有性繁殖时发生的精卵结合是正常的细胞融合，即由两个配子融合形成一个新的二倍体。同核体：相同基因型的细胞融合而成。异核体：不同基因型的细胞融合而成。自发融合诱发融合诱导细胞融合的方法：•生物方法（仙台病毒、副流感病毒等）•化学方法（聚乙二醇PEG）•物理方法（电击和激光）。应用*基因定位*细胞学研究*单克隆抗体第三节．细胞组分的分级分离（cellfrationation）目的：用于研究细胞器和其他各种组分的化学性质和功能。方法：1.匀浆—将细胞破碎保留细胞器（超声、研磨、冻融、低渗）2.分级分离—离心3.分析—了解化学组成及功能原代培养是指直接从机体取下细胞、组织和器官后立即进行培养。一般过程如图所示。传代培养：是指把增殖的原代培养的细胞从培养瓶中取出，以1：2以上的比例扩大培养。细胞系:从肿瘤组织培养建立的细胞群或培养过程中发生突变或转化的细胞，可无限繁殖、传代。干细胞（stemcell)具有多向分化潜能的细胞，产生一种以上类型的细胞。