细胞生物学

孙美红

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 细胞生物学发展简史
    • 1.2 细胞生物学的概念
    • 1.3 细胞生物学的研究内容
  • 2 细胞的统一性与多样性
    • 2.1 细胞的基本概念
    • 2.2 原核细胞
    • 2.3 真核细胞
    • 2.4 病毒
  • 3 细胞生物学研究方法
    • 3.1 显微技术
    • 3.2 生物化学与分子生物学技术
    • 3.3 细胞分离技术
    • 3.4 细胞培养与细胞杂交技术
  • 4 细胞质膜与内膜系统
    • 4.1 细胞质膜
    • 4.2 细胞质基质
    • 4.3 内质网
    • 4.4 高尔基复合体
    • 4.5 溶酶体、过氧化物酶体
  • 5 物质的跨膜运输
    • 5.1 物质的跨膜运输
    • 5.2 胞吞作用与胞吐作用
  • 6 蛋白质分选与膜泡运输
    • 6.1 信号假说与蛋白质分选信号
    • 6.2 蛋白质分选的基本途径与类型
    • 6.3 膜泡运输
    • 6.4 细胞结构体系的组装
  • 7 细胞信号转导
    • 7.1 基本概念
    • 7.2 细胞内受体介导的信号转导
    • 7.3 G蛋白耦联受体介导的信号转导
    • 7.4 酶连受体介导的信号转导
    • 7.5 信号的整合与控制
  • 8 线粒体和叶绿体
    • 8.1 线粒体与氧化磷酸化
    • 8.2 叶绿体与光合作用
  • 9 细胞骨架
    • 9.1 微丝与细胞运动
    • 9.2 微管及其功能
    • 9.3 中间丝
  • 10 细胞核与染色体
    • 10.1 核被膜与核孔复合体
    • 10.2 染色质和染色体
    • 10.3 染色质结构和基因活化
    • 10.4 核仁
    • 10.5 核基质
  • 11 核糖体
    • 11.1 核糖体的类型与结构
    • 11.2 多聚核糖体与蛋白质的合成
  • 12 细胞的增殖、分化与衰老
    • 12.1 细胞增殖及其调控
    • 12.2 细胞分化与基因表达调控
    • 12.3 程序性细胞死亡与细胞衰老
显微技术


一 普通光学显微镜

1. 构成:    照明系统——包括光源和聚光灯,有时加各种滤光片以控制光的波长范围。

                   光学放大系统——目镜和物镜。

                   机械装置——镜架及样品调节系统。

  2. 性能参数:分辨率

      分辨率——区分开两个质点间的最小距离,取决于光源波长λ、物镜镜口角α和介质折射率N

    通常α最大值可达140°,空气中N = 1,最短的可见光波长λ= 450 nm,此时D = 292 nm,约0.3μm。若在油 镜下,N 可提高到1.5,D 可达0.2μm。因此,普通光镜的最大分辨率是0.2μm

3. 显微镜的光学特点

    制作光学镜头所用的玻璃折射率为1.65~1.78,所用介质的折射率越接近玻璃的越好。

    Sinα/2的最大值必然小于1,介质为空气时镜口率(N·Sinα/2)一般为0.05~0.95;油镜头以香柏油为介质,镜口率可接近1.5。

    普通光线的波长为400~700nm,因此显微镜的分辨率值不会小于0.2μm,人眼分辨率为0.2mm,所以一般显微镜最大放大倍数通常为1000×。

二 暗视野显微镜(darkfield microscope)

    原理:聚光镜中央有档光片,照明光线不直接进入物镜,只允许被标本反射和衍射的光线进入物镜,因而视野的背景是黑的,物体的边缘是亮的。

    可观察4~200 nm的微粒子,分辨率可比普通显微镜提高50倍。

三 相差显微镜(phasecontrast microscope)

    将透过标本的可见光的光程差变成振幅差,从而提高各种结构间的对比度,构造上的特殊之处:
    -环形光阑(condenserannulus)
    -相位板(annularphaseplate)

    最大的特点是可以观察未经染色的标本和活细胞

四 偏振光显微镜 (polarizingmicroscope)

    用于检测具有双折射性的物质,如纤维丝、纺锤体、胶原、染色体等。

    其光源前有偏振片(起偏器),使进入显微镜的光线为偏振光,镜筒中有检偏器(一个偏振方向与起偏器垂直的偏振片)。

五 微分干涉差显微镜

    1952年,Nomarski在相差显微镜原理的基础上,利用两组平面偏振光的干涉,加强影像的明暗效果,能显示结构的三维立体投影。与相差显微镜相比,其标本可略厚一点,折射率差别更大,故影像的立体感更强

六 荧光显微镜

核心部件:

  1  滤光片系统

  2 专用物镜镜头

滤光片由激发滤光片和阻断滤光片。

制备技术:免疫荧光技术和荧光素直接标记技术

七 激光共聚焦扫描显微镜

用激光作光源逐点、逐行、逐面快速扫描成像

扫描激光与荧光收集共用一个物镜,物镜焦点即扫描激光的聚焦点,也是瞬时成像的物点——共聚焦

分辨力为普通光镜3倍

能显示样品的立体结构

八 透射电子显微镜

鲁斯卡(1906~1988) ,德国物理学家,1932年研制成功世界上第一台电子显微镜,1986年获诺贝尔物理奖。

用电子束作光源,用电磁场作透镜;

电子束的波长短,与加速电压(通常50~120KV)的平方根成反比,电压越高波长越短;

由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成;

分辨率可达0.2 nm,放大倍数可达近百万倍;

用于观察小于0.2µm的细微结构,称为亚显微结构(submicroscopic structures)或超微结构(ultramicroscopic structures;ultrastructures)。

九 扫描电子显微镜

20世纪60年代问世,用来观察标本的表面结构。

用一束极细的电子束扫描样品,在样品表面激发出次级电子(多少与样品的表面结构有关),由探测体收集后转变为电信号,显示出扫描图像。

标本在固定、脱水后,要喷涂上一层重金属微粒,重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。

目前扫描电镜的分辨力为6~10 nm,人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2 mm 的光点,则扫描电镜的有效放大倍率为0.2 mm / 10 nm = 20000 X。

十 显微操作技术

在高倍复式显微镜下,利用显微操作器(micromanipulator) 控制显微注射针进行操作。

包括细胞核移植、显微注射、嵌合体技术、胚胎移植以及显微切割等。

Gordon等1962年对非洲爪蟾进行核移植获得成功,我国学者童第周等在鱼类核移植方面获得许多成果。