細(xì)胞生物學(xué)第二節(jié)課課件

第四講細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞工程與顯微操作技術(shù)（一）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)從機(jī)體取出立即培養(yǎng)的細(xì)胞叫原代細(xì)胞（10代）。將原代細(xì)胞分離、稀釋接種到新的培養(yǎng)中繼續(xù)培養(yǎng)的細(xì)胞為傳代細(xì)胞。從原代培養(yǎng)細(xì)胞中分離出來的可繼續(xù)傳代繁殖到40—50的細(xì)胞群體叫細(xì)胞株，細(xì)胞具有接觸抑制的行為，有些具有貼壁生長的行為，具有正常的遺傳物質(zhì)。從原代細(xì)胞或細(xì)胞株中獲得的可無限傳代的細(xì)胞叫細(xì)胞系。細(xì)胞無接觸抑制行為，且具有遺傳突變，帶有癌細(xì)胞的特征。一、細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)就是將動(dòng)植物組織或細(xì)胞從機(jī)體取出，分散成單個(gè)細(xì)胞或直接以單細(xì)胞生物，給予必要的生長條件，讓其在培養(yǎng)瓶中或培養(yǎng)基上繼續(xù)生長與增殖。（二）動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)即單克隆抗體技術(shù)1975年英國學(xué)者M(jìn)ilestein等開創(chuàng)了將產(chǎn)生抗體的單個(gè)細(xì)胞同瘤細(xì)胞雜交的技術(shù)。他們的設(shè)計(jì)是經(jīng)綿羊紅細(xì)胞免疫過的小鼠脾細(xì)胞(B淋巴細(xì)胞)與骨髓瘤細(xì)胞融合，融合的雜交瘤具有兩種親本細(xì)胞的特性即可分泌抗綿羊紅細(xì)胞的抗體，又可無限增殖。學(xué)者們紛紛利用這一技術(shù)來制備針對不同抗原的高度純一的單克隆抗體。單克隆抗體就是單個(gè)雜交瘤細(xì)胞增殖產(chǎn)生的克隆細(xì)胞群分泌的高度純一的抗體。動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)即單克隆抗體技術(shù)骨髓瘤細(xì)胞？體外培養(yǎng)從培養(yǎng)液中獲取抗原？淋巴細(xì)胞？體內(nèi)培養(yǎng)從腹水中提取單克隆抗體細(xì)胞融合、篩選雜交瘤細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)過程離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細(xì)胞分裂素、生長素再分化植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)條件：

含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時(shí)光照等。植物A細(xì)胞植物B細(xì)胞去壁原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合融合體再生壁雜種細(xì)胞細(xì)胞分裂愈傷組織雜種植株去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）植物體細(xì)胞雜交過程示意圖三、非細(xì)胞體系在細(xì)胞生物學(xué)研究中的作用來源于細(xì)胞，而不具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，但包含了正常生物學(xué)反應(yīng)所需的物質(zhì)（供能系統(tǒng)和酶反應(yīng)體系等）組成的體系即為非細(xì)胞體系。四、細(xì)胞工程應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)方法，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)，有計(jì)劃地改變或創(chuàng)造細(xì)胞遺傳物質(zhì)的技術(shù)以及發(fā)展這種技術(shù)的領(lǐng)域?yàn)榧?xì)胞工程。細(xì)胞工程所使用的技術(shù)主要是細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞分化的定向誘導(dǎo)、細(xì)胞融合和顯微注射等。

（一）細(xì)胞融合與細(xì)胞雜交技術(shù)真核生物的體細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)，兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)雙核或多核細(xì)胞的過程叫細(xì)胞融合。動(dòng)物細(xì)胞融合一般要用滅活的病毒(如仙臺病毒)或化學(xué)物質(zhì)(如聚乙二醇，即PEG）介導(dǎo)；植物細(xì)胞事例時(shí)，要用纖維素酶去掉纖維素壁。

20世紀(jì)80年代又發(fā)明了電融合技術(shù)。細(xì)胞融合可以在基因型相同的細(xì)胞間進(jìn)行，也可以在基因型不同的種內(nèi)細(xì)胞間甚至種間細(xì)胞間進(jìn)行。第四講細(xì)胞膜與細(xì)胞表面第一節(jié)細(xì)胞膜與細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)

細(xì)胞膜又稱質(zhì)膜，是圍繞在細(xì)胞最外層，由膜脂和膜蛋白構(gòu)成。一、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)模型——流動(dòng)鑲嵌模型1925年Gorter（歐文頓）等人提出質(zhì)膜由雙層脂分子構(gòu)成。1935年Danielli和Davson提出三夾板模型。1959年Robertson（羅伯特森）提出單位膜模型。1972年Singer（桑格）和Nicolson（尼克森）提出流動(dòng)鑲嵌模型。該模型主要強(qiáng)調(diào)①膜的流動(dòng)性；②膜蛋白的分布不對稱性；這是生物膜的基本特征。

2、糖脂：為鞘氨醇的衍生物。含1—7個(gè)糖殘基。3、膽固醇和中性脂質(zhì)：膽固醇主要存在于動(dòng)物細(xì)胞，可調(diào)節(jié)膜的流動(dòng)性、增加膜的穩(wěn)定性及降低水溶性物質(zhì)的通透性。某些細(xì)菌含有中性脂類。4、膜脂的運(yùn)動(dòng)方式膜脂分子的熱運(yùn)動(dòng)方式：1、側(cè)向運(yùn)動(dòng)；2、自旋運(yùn)動(dòng)；3、尾部擺動(dòng)；4、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（二）膜蛋白1、類型：膜周邊蛋白和膜內(nèi)在蛋白兩類：。外在膜蛋白為水溶性蛋白，分布在膜表面，與膜結(jié)合較疏松，用溫和的方法就可從膜上分離下來，膜結(jié)構(gòu)并不被破壞。內(nèi)在蛋白多為跨膜蛋白，也有些插入脂雙層中，與脂雙層分子結(jié)合緊密。只有用去垢劑使膜崩解后才可分離出。2、膜內(nèi)在蛋白與膜脂結(jié)合的方式：主要方式有3種內(nèi)在膜蛋白跨膜結(jié)構(gòu)域是與膜脂結(jié)合的主要部位。具體作用方式為：①跨膜結(jié)構(gòu)域含有20個(gè)左右的疏水氨基酸殘基形成α—螺旋，其外部疏水側(cè)鏈通過范德華力與脂雙層分相互作用。②某些α—螺旋的外側(cè)是非極性鏈，內(nèi)側(cè)極性鏈，形成特異極性分子的跨膜通道。③某些跨膜蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域常常僅有10—12個(gè)氨基酸殘基形成β—折疊結(jié)構(gòu)。3、膜蛋白的分離：去垢劑是分離與研究膜蛋白的常用試劑，可使細(xì)胞膜分解。去垢劑有離子型去垢劑(如SDS)和非離子去垢劑(Tritonx—100)。三、膜的的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（一）流動(dòng)性1、膜脂的流動(dòng)：膜脂的流動(dòng)性主要指脂分子的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。膜蛋白的運(yùn)動(dòng):（二）膜的不對稱性2、膜脂的不對稱性是指膜脂分子在膜的脂雙層中呈不均勻分布，尤其糖脂的分布表現(xiàn)出完全不對稱性（在質(zhì)膜的外表面）。3、膜蛋白的不對稱性膜蛋白的不對稱性主要指每種膜蛋白分子(受體、載體蛋白）在細(xì)胞膜上都具有明確的方向性。

各種生物膜的特征及其生物學(xué)功能主要由膜蛋白來決定的。

骨架與細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)

細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)包括膜骨架、鞭毛、纖毛、變形足和微絨毛等，它們都是細(xì)胞質(zhì)膜與膜內(nèi)細(xì)胞骨架纖維形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，分別于維持細(xì)胞的形態(tài)、細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、細(xì)胞與環(huán)境的物質(zhì)交換等功能有關(guān)。（一）膜骨架膜骨架是指細(xì)胞質(zhì)膜下與膜蛋白相連的由纖維蛋白組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它參與維持細(xì)胞質(zhì)膜的形狀并協(xié)助完成多種功能。紅細(xì)胞的膜骨架成分主要包括：血影蛋白、肌動(dòng)蛋白、錨蛋白等。（二）細(xì)胞外被(cellcoat)又叫糖萼。一般指動(dòng)物細(xì)胞外表由糖蛋白或糖脂構(gòu)成的絨絮狀物質(zhì)。起保護(hù)細(xì)胞和識別細(xì)胞的作用。（三）胞外基質(zhì)是指分布于細(xì)胞外空間，由細(xì)胞分泌的蛋白和多糖所構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將細(xì)胞粘連在一起構(gòu)成組織，在細(xì)胞中或組織之間起支持作用。細(xì)胞外基質(zhì)的基本成分是由膠原蛋白和彈性蛋白組成的纖維蛋白、層粘連蛋白和纖粘連蛋白組成的粘連蛋白和由糖胺聚糖形成的水合膠體構(gòu)成的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。層粘連蛋白和纖粘連蛋白具有多個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，在細(xì)胞與胞外基質(zhì)成分相互粘著中起重要作用。（四）基底膜：

膠原蛋白1、膠原蛋白的類型及分子結(jié)構(gòu)膠原蛋白是胞外基質(zhì)最基本成分之一，是動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的蛋白，目前已發(fā)現(xiàn)20種。Ⅰ—Ⅲ型膠原是形成纖維的膠原，Ⅳ型纖維為片狀(或網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)，基膜所特有。膠原纖維的基本分子結(jié)構(gòu)是原膠原。原膠原由3條多肽連盤繞成3股螺旋結(jié)構(gòu)，長300nm直徑1.5nm，具有Gly—x—y（甘氨酸-脯氨酸-羥脯氨酸）重復(fù)序列。2、膠原蛋白的功能膠原在細(xì)胞外基質(zhì)中含量最高，剛性和抗張力強(qiáng)度最大，構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的骨架結(jié)構(gòu)，對細(xì)胞具有粘連作用。膠原基質(zhì)能影響培養(yǎng)細(xì)胞的生長和分化。層粘連蛋白和纖粘連蛋白這兩種蛋白均為高分子量糖蛋白。1、層粘連蛋白層粘連蛋白是動(dòng)物組織基膜的主要結(jié)構(gòu)組分，對基膜基質(zhì)的組裝起關(guān)鍵作用，可介導(dǎo)細(xì)胞粘著于膠原進(jìn)而鋪展，并促進(jìn)細(xì)胞生長。通常細(xì)胞不直接與型膠原或蛋白聚糖結(jié)合，而是通過層粘連蛋白將細(xì)胞錨定于基膜上。2、纖粘連蛋纖粘連蛋白的主要功能是介導(dǎo)細(xì)胞粘著。彈性蛋白彈性蛋白是彈性纖維的主要成分。彈性纖維與膠原纖維共同存在，分別賦予組織以彈性及抗張性。

（五）、植物細(xì)胞壁植物細(xì)胞壁可看作是高等植物細(xì)胞的胞外基質(zhì)，主要成分是纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)、伸展蛋白和蛋白聚糖等。細(xì)胞壁不僅起支持保護(hù)作用，而且其中的某些寡糖具有信號分子的作用。胞外基質(zhì)不僅提供細(xì)胞外的網(wǎng)架賦予組織以抗壓和抗張力的機(jī)械性能，而且還與細(xì)胞的增殖分化和凋亡等重要生命活動(dòng)有關(guān)。

第二節(jié)細(xì)胞連接細(xì)胞連接是多細(xì)胞有機(jī)體中相鄰細(xì)胞之間通過質(zhì)膜相互聯(lián)系、協(xié)同作用的重要結(jié)構(gòu)。主要有3種類型：封閉連接、錨定連接、通訊連接一、封閉連接

封閉連接的主要形式是緊密連接。

緊密連接存在于上皮細(xì)胞之間，通過嵴線使相鄰細(xì)胞質(zhì)膜緊靠在一起，可阻止可溶性物質(zhì)沿細(xì)胞間隙滲入體內(nèi)。同時(shí)還起到膜蛋白的隔離作用。二、錨定連接

錨定連接使相鄰細(xì)胞的骨架系統(tǒng)或?qū)⒓?xì)胞與基質(zhì)相連形成一個(gè)堅(jiān)挺有序的群體?；|(zhì)結(jié)合，其胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域則通過微絲結(jié)合蛋白與肌動(dòng)蛋白纖維結(jié)合。

粘合帶及粘合斑均起細(xì)胞附著與支持作用。三、通訊連接（一）間隙連接間隙連接相鄰處質(zhì)膜間的間隙為2—3nm。連接的基本單位是連接子。連接子由6個(gè)相同或類似的跨膜蛋白亞單位環(huán)繞。形成直徑越1.5nm的孔道。相鄰細(xì)胞質(zhì)膜上的兩個(gè)連接子相對形成間隙連接單位。間隙連接在細(xì)胞間代謝耦聯(lián)和細(xì)胞通訊中具有重要作用。

（二）胞間連絲高等植物細(xì)胞之間通過胞間連絲相互連接，完成細(xì)胞通訊聯(lián)絡(luò)。（三）化學(xué)突觸化學(xué)突觸是存在于可興奮細(xì)胞之間的細(xì)胞連接方式，它通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。四、細(xì)胞表面的粘著因子（了解）