第一篇細(xì)胞物學(xué)

1、第一篇第一篇 細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 細(xì)胞生物學(xué)概論細(xì)胞生物學(xué)概論 生命的基本單位細(xì)胞生命的基本單位細(xì)胞 細(xì)胞膜細(xì)胞膜 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì) 細(xì)胞核細(xì)胞核第一章第一章 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)概論醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)概論 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究方法研究方法第一節(jié)第一節(jié) 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)研究?jī)?nèi)容醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)研究?jī)?nèi)容 細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)是從細(xì)胞、亞是從細(xì)胞、亞細(xì)胞和分子三個(gè)水平研究細(xì)胞和分子三個(gè)水平研究生命現(xiàn)象和本質(zhì)的科學(xué)生命現(xiàn)象和本質(zhì)的科學(xué) 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)是一門(mén)專(zhuān)是一門(mén)專(zhuān)門(mén)研究與人體醫(yī)學(xué)有關(guān)的門(mén)研究與人體醫(yī)學(xué)有關(guān)的細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 形態(tài)：形態(tài)：觀察和分析細(xì)觀察和分析細(xì)胞內(nèi)各部分的超微結(jié)胞內(nèi)各部分的超微結(jié)

2、構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)功能：功能：探索和揭示生探索和揭示生命活動(dòng)的具體反應(yīng)過(guò)命活動(dòng)的具體反應(yīng)過(guò)程，真正了解人體的程，真正了解人體的生、老、病、死等各生、老、病、死等各種生命現(xiàn)象。種生命現(xiàn)象。第二節(jié)第二節(jié)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的研究方法醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)的研究方法u顯微技術(shù)顯微技術(shù) u生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù) u細(xì)胞分離技術(shù)細(xì)胞分離技術(shù) u細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞雜交細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞雜交一、顯微技術(shù)一、顯微技術(shù) 顯微鏡是觀察細(xì)胞的主要工具。根據(jù)光源顯微鏡是觀察細(xì)胞的主要工具。根據(jù)光源不同，可分為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡不同，可分為光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡兩大類(lèi)。兩大類(lèi)。 普通光學(xué)顯微鏡普通光學(xué)顯微

3、鏡 熒光顯微鏡熒光顯微鏡 細(xì)胞中有些物質(zhì)，如葉綠細(xì)胞中有些物質(zhì)，如葉綠素等，受紫外線(xiàn)照射后可素等，受紫外線(xiàn)照射后可發(fā)熒光；另有一些物質(zhì)本發(fā)熒光；另有一些物質(zhì)本身雖不能發(fā)熒光，但如果身雖不能發(fā)熒光，但如果用熒光染料或熒光抗體染用熒光染料或熒光抗體染色后，經(jīng)紫外線(xiàn)照射亦可色后，經(jīng)紫外線(xiàn)照射亦可發(fā)熒光發(fā)熒光 熒光顯微鏡照片熒光顯微鏡照片（微管呈綠色、微絲紅色、核藍(lán)色）（微管呈綠色、微絲紅色、核藍(lán)色） 激光共聚焦掃描顯微鏡激光共聚焦掃描顯微鏡 藍(lán)色為細(xì)胞核藍(lán)色為細(xì)胞核綠色為微管綠色為微管 激光共聚焦掃描顯微鏡用激光作掃描光源，由于激光束的波長(zhǎng)較激光共聚焦掃描顯微鏡用激光作掃描光源，由于激光束的波長(zhǎng)較短

4、，光束很細(xì)，所以共焦激光掃描顯微鏡有較高的分辨力，大約是普短，光束很細(xì)，所以共焦激光掃描顯微鏡有較高的分辨力，大約是普通光學(xué)顯微鏡的通光學(xué)顯微鏡的3倍。倍。 調(diào)焦深度不一樣時(shí)，就可以獲得樣品不同深度層次的圖像，這些調(diào)焦深度不一樣時(shí)，就可以獲得樣品不同深度層次的圖像，這些圖像信息都儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析和模擬，就能顯示細(xì)胞樣圖像信息都儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析和模擬，就能顯示細(xì)胞樣品的立體結(jié)構(gòu)。品的立體結(jié)構(gòu)。 暗視野顯微鏡暗視野顯微鏡照明光線(xiàn)不直接進(jìn)人物鏡，只允許被標(biāo)本照明光線(xiàn)不直接進(jìn)人物鏡，只允許被標(biāo)本反射和衍射的光線(xiàn)進(jìn)入物鏡，因而視野反射和衍射的光線(xiàn)進(jìn)入物鏡，因而視野的背景是黑的，物

5、體的邊緣是亮的。的背景是黑的，物體的邊緣是亮的。利用這種顯微鏡能見(jiàn)到小至利用這種顯微鏡能見(jiàn)到小至 4200nm的微的微粒子，分辨率可比普通顯微鏡高粒子，分辨率可比普通顯微鏡高50倍。倍。 相差顯微鏡相差顯微鏡把透過(guò)標(biāo)本的可見(jiàn)光的光程差變成振幅差，把透過(guò)標(biāo)本的可見(jiàn)光的光程差變成振幅差，從而提高了各種結(jié)構(gòu)間的對(duì)比度，使各從而提高了各種結(jié)構(gòu)間的對(duì)比度，使各種結(jié)構(gòu)變得清晰可見(jiàn)。種結(jié)構(gòu)變得清晰可見(jiàn)。這種顯微鏡最大的特點(diǎn)是可以觀察未經(jīng)染這種顯微鏡最大的特點(diǎn)是可以觀察未經(jīng)染色的標(biāo)本和活細(xì)胞。色的標(biāo)本和活細(xì)胞。一種介殼蟲(chóng)的一種介殼蟲(chóng)的染色體染色體 微分干涉差顯微鏡微分干涉差顯微鏡 優(yōu)點(diǎn)是能顯示結(jié)構(gòu)的三維立優(yōu)點(diǎn)

6、是能顯示結(jié)構(gòu)的三維立體投影影像，使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)體投影影像，使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，特別是一些較大的細(xì)胞器，特別是一些較大的細(xì)胞器，如核、線(xiàn)粒體等，立體感，如核、線(xiàn)粒體等，立體感特別強(qiáng)，適合于顯微操作。特別強(qiáng)，適合于顯微操作。目前像基因注入、核移植、目前像基因注入、核移植、轉(zhuǎn)基因等的顯微操作常在這轉(zhuǎn)基因等的顯微操作常在這種顯微鏡下進(jìn)行。種顯微鏡下進(jìn)行。 倒置顯微鏡倒置顯微鏡 用于觀察培養(yǎng)的用于觀察培養(yǎng)的活細(xì)胞活細(xì)胞 透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡 1932年年ruska發(fā)明了以發(fā)明了以電子束為光源，電子束為光源，用電磁用電磁場(chǎng)作透鏡場(chǎng)作透鏡的電子顯微鏡的電子顯微鏡 。電子顯微鏡的放大倍數(shù)電子顯微鏡的放大倍數(shù)最

7、高可達(dá)近百萬(wàn)倍最高可達(dá)近百萬(wàn)倍 p透射電子顯微鏡透射電子顯微鏡 p掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡 rer的形態(tài)的形態(tài) 顯微操作顯微操作/注射儀注射儀 二、生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)二、生物化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù) u細(xì)胞化學(xué)技術(shù)細(xì)胞化學(xué)技術(shù)組織化學(xué)或細(xì)胞化學(xué)染色：是利用染色劑組織化學(xué)或細(xì)胞化學(xué)染色：是利用染色劑可同細(xì)胞的某種成分發(fā)生反應(yīng)而著色的可同細(xì)胞的某種成分發(fā)生反應(yīng)而著色的原理，對(duì)某種成分進(jìn)行定性或定位研究原理，對(duì)某種成分進(jìn)行定性或定位研究的技術(shù)。的技術(shù)。利用這種方法對(duì)細(xì)胞的各種成分幾乎都能利用這種方法對(duì)細(xì)胞的各種成分幾乎都能顯示，包括有無(wú)機(jī)物、醛、蛋白質(zhì)、糖顯示，包括有無(wú)機(jī)物、醛、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、

8、脂類(lèi)、核酸、酶等。類(lèi)、脂類(lèi)、核酸、酶等。 u免疫細(xì)胞化學(xué)免疫細(xì)胞化學(xué)根據(jù)免疫學(xué)原理，利用抗體同特定抗原專(zhuān)根據(jù)免疫學(xué)原理，利用抗體同特定抗原專(zhuān)一結(jié)合，對(duì)抗原進(jìn)行定位測(cè)定的技術(shù)。一結(jié)合，對(duì)抗原進(jìn)行定位測(cè)定的技術(shù)。如果將抗體結(jié)合上標(biāo)記物，再與組織中的如果將抗體結(jié)合上標(biāo)記物，再與組織中的抗原發(fā)生反應(yīng)，即可在光鏡或電鏡下顯示抗原發(fā)生反應(yīng)，即可在光鏡或電鏡下顯示出該抗原存在于組織中的部位。出該抗原存在于組織中的部位。常用的標(biāo)記物有熒光素和酶。常用的標(biāo)記物有熒光素和酶。熒光素標(biāo)記的稱(chēng)為熒光素標(biāo)記的稱(chēng)為免疫熒光法免疫熒光法酶標(biāo)記的稱(chēng)為酶標(biāo)記的稱(chēng)為酶標(biāo)免疫法酶標(biāo)免疫法u顯微光譜分析技術(shù)顯微光譜分析技術(shù)細(xì)胞中有一

9、些成分具有特定的吸收光譜，細(xì)胞中有一些成分具有特定的吸收光譜，核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞色素、維生素等都有核酸、蛋白質(zhì)、細(xì)胞色素、維生素等都有自己特征性的吸收曲線(xiàn)。例如，核酸的吸自己特征性的吸收曲線(xiàn)。例如，核酸的吸收波長(zhǎng)為收波長(zhǎng)為260nm，而蛋白質(zhì)的則為，而蛋白質(zhì)的則為280nm。根據(jù)細(xì)胞成分所具有的這種特性，可利用根據(jù)細(xì)胞成分所具有的這種特性，可利用顯微分光光度計(jì)對(duì)某些成分進(jìn)行定位、定顯微分光光度計(jì)對(duì)某些成分進(jìn)行定位、定性，甚至定量測(cè)定性，甚至定量測(cè)定 u放射自顯影術(shù)放射自顯影術(shù)用于研究標(biāo)記化合物在機(jī)體、組織和細(xì)胞用于研究標(biāo)記化合物在機(jī)體、組織和細(xì)胞中的分布、定位、排出以及合成、更新、中的分布、定

10、位、排出以及合成、更新、作用機(jī)理、作用部位等等。作用機(jī)理、作用部位等等。原理是將放射性同位素（如原理是將放射性同位素（如14c和和3h）標(biāo)記）標(biāo)記的化合物導(dǎo)入生物體內(nèi)，將標(biāo)本制成切片的化合物導(dǎo)入生物體內(nèi)，將標(biāo)本制成切片或涂片，涂上鹵化銀乳膠，組織中的放射或涂片，涂上鹵化銀乳膠，組織中的放射性即可使乳膠感光。顯示還原的黑色銀顆性即可使乳膠感光。顯示還原的黑色銀顆粒，即可得知標(biāo)本中標(biāo)記物的準(zhǔn)確位置和粒，即可得知標(biāo)本中標(biāo)記物的準(zhǔn)確位置和數(shù)量。數(shù)量。 u分子雜交技術(shù)分子雜交技術(shù)具有互補(bǔ)核苷酸序列的兩條單鏈核苷酸分具有互補(bǔ)核苷酸序列的兩條單鏈核苷酸分子片段，在適當(dāng)條件下，通過(guò)氫鍵結(jié)合，子片段，在適當(dāng)條件

11、下，通過(guò)氫鍵結(jié)合，形成形成dna-dna，dna-rna或或rna-rna雜交的雙鏈分子。雜交的雙鏈分子。這種技術(shù)可用來(lái)測(cè)定單鏈分子核苷酸序列這種技術(shù)可用來(lái)測(cè)定單鏈分子核苷酸序列間是否具有互補(bǔ)關(guān)系。間是否具有互補(bǔ)關(guān)系。 人類(lèi)染色體人類(lèi)染色體端粒端粒dna的的熒光原位雜交熒光原位雜交 最初是使用帶放射性的最初是使用帶放射性的dna探針，通過(guò)放射自顯影探針，通過(guò)放射自顯影來(lái)顯示位置。后來(lái)又發(fā)明了免疫探針?lè)?，將探針核?lái)顯示位置。后來(lái)又發(fā)明了免疫探針?lè)?，將探針核苷酸的?cè)鏈加以改造，探針雜交后，其側(cè)鏈可被帶苷酸的側(cè)鏈加以改造，探針雜交后，其側(cè)鏈可被帶有熒光標(biāo)記的抗體所識(shí)別，從而顯示出位置。有熒光標(biāo)記的抗

12、體所識(shí)別，從而顯示出位置。 upcrpcr技術(shù)技術(shù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，pcr）用于在體外將微量的目）用于在體外將微量的目標(biāo)標(biāo)dna大量擴(kuò)增，以便進(jìn)行分析。大量擴(kuò)增，以便進(jìn)行分析。 三、細(xì)胞分離技術(shù)三、細(xì)胞分離技術(shù) u離心技術(shù)離心技術(shù)u流式細(xì)胞術(shù)流式細(xì)胞術(shù) u細(xì)胞電泳細(xì)胞電泳 離心技術(shù)離心技術(shù)差速離心差速離心 速度逐漸提高，樣品按大小先后沉淀速度逐漸提高，樣品按大小先后沉淀 用差速離心法分離已破碎的細(xì)胞各組份用差速離心法分離已破碎的細(xì)胞各組份 a等速度沉降，等速度沉降，b等密度沉降等密度沉降 離心技術(shù)離心技術(shù)密度梯度離心密度梯度離心

13、u流式細(xì)胞術(shù)流式細(xì)胞術(shù)流式細(xì)胞術(shù)是對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行快速定量分析與分流式細(xì)胞術(shù)是對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行快速定量分析與分選的一門(mén)技術(shù)。選的一門(mén)技術(shù)。在分析或分選過(guò)程中，包在鞘液中的細(xì)胞通過(guò)高在分析或分選過(guò)程中，包在鞘液中的細(xì)胞通過(guò)高頻振蕩控制的噴嘴，形成包含單個(gè)細(xì)胞的液滴，頻振蕩控制的噴嘴，形成包含單個(gè)細(xì)胞的液滴，在激光束的照射下，這些細(xì)胞發(fā)出散射光和熒光在激光束的照射下，這些細(xì)胞發(fā)出散射光和熒光，經(jīng)探測(cè)器檢測(cè)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)處，經(jīng)探測(cè)器檢測(cè)，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)處理，輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并可根據(jù)這些性質(zhì)分選出高理，輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，并可根據(jù)這些性質(zhì)分選出高純度的細(xì)胞亞群，分離純度可達(dá)純度的細(xì)胞亞群，分

14、離純度可達(dá)99%。包被細(xì)胞的液流稱(chēng)為鞘液，所用儀器稱(chēng)為流式細(xì)包被細(xì)胞的液流稱(chēng)為鞘液，所用儀器稱(chēng)為流式細(xì)胞計(jì)。胞計(jì)。 u細(xì)胞電泳細(xì)胞電泳在一定在一定ph值下細(xì)胞表面帶有凈的正或負(fù)電荷，能在值下細(xì)胞表面帶有凈的正或負(fù)電荷，能在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生泳動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生泳動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)胞電泳細(xì)胞電泳。引起細(xì)胞電泳的電位值稱(chēng)為引起細(xì)胞電泳的電位值稱(chēng)為電位電位。各種細(xì)胞或處于不同生理狀態(tài)的同種細(xì)胞電荷量有各種細(xì)胞或處于不同生理狀態(tài)的同種細(xì)胞電荷量有所不同，故在一定的電場(chǎng)中的泳動(dòng)速度不同，因此所不同，故在一定的電場(chǎng)中的泳動(dòng)速度不同，因此可用來(lái)分離不同種類(lèi)的細(xì)胞?？捎脕?lái)分離不同種類(lèi)的細(xì)胞。在恒定

15、的電場(chǎng)條件下，同種細(xì)胞的電泳速度相當(dāng)穩(wěn)在恒定的電場(chǎng)條件下，同種細(xì)胞的電泳速度相當(dāng)穩(wěn)定，因而可通過(guò)測(cè)定電泳速度來(lái)推算出細(xì)胞的定，因而可通過(guò)測(cè)定電泳速度來(lái)推算出細(xì)胞的電位電位。電位常因細(xì)胞生理狀態(tài)和病理狀態(tài)而異，因此在電位常因細(xì)胞生理狀態(tài)和病理狀態(tài)而異，因此在診斷疾病上有一定價(jià)值。診斷疾病上有一定價(jià)值。四、細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞雜交四、細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞雜交 u細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng) 選用最佳生存條件對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)和研選用最佳生存條件對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)和研究的技術(shù)究的技術(shù) 。u細(xì)胞融合細(xì)胞融合通過(guò)培養(yǎng)和誘導(dǎo)，兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞合并成通過(guò)培養(yǎng)和誘導(dǎo)，兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞合并成一個(gè)雙核或多核細(xì)胞的過(guò)程稱(chēng)為細(xì)胞融一個(gè)雙核或多核細(xì)胞的過(guò)程稱(chēng)為細(xì)胞融合或細(xì)胞雜交合或細(xì)胞雜交 。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 群體培養(yǎng)（左）和克隆培養(yǎng)（右群體培養(yǎng)（左）和克隆培養(yǎng)（右） 植物細(xì)胞培養(yǎng) 1 1、組織培養(yǎng)：誘發(fā)產(chǎn)生愈傷組織，如果條件適宜，可培養(yǎng)出再生植株。、組織培養(yǎng)：誘發(fā)產(chǎn)生愈傷組織，如果條件適宜，可培養(yǎng)出再生植株。2 2、懸浮細(xì)胞培養(yǎng)：適合于進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，制取植物代謝產(chǎn)物。、懸浮細(xì)胞培養(yǎng)：適合于進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，制取植物代謝產(chǎn)物。3 3、原生質(zhì)體培養(yǎng)：脫壁后的植物細(xì)胞稱(chēng)為原生質(zhì)體。、原生質(zhì)體培養(yǎng)：脫壁后的植物細(xì)胞稱(chēng)為原生質(zhì)體。4 4、單倍體培養(yǎng)：通過(guò)花藥或花粉培養(yǎng)可獲得單倍體植株，經(jīng)人為加倍后可得、單倍體