细胞生物学ppt课件

细胞生物学 主讲 陈存武 细胞生物学 （理论部分，32课时 ） 一、细胞及其研究方法一、细胞及其研究方法 二、细胞结构及其功能二、细胞结构及其功能 三、细胞生活史三、细胞生活史 1、细胞生物学概论 2、细胞基本知识概要 3、细胞生物学的研究方法 1、细胞的膜系统 2、细胞遗传信息表达系统 3、细胞骨架系统 1、细胞分裂及细胞周期的调控 2、细胞分化 3、细胞的衰老与死亡 2000-2010间与细胞生物学有关 诺贝尔奖情况简介 2000年： 瑞典科学家阿尔维德卡尔松、 美国科学家保罗格林加德和埃里克 坎德尔。以表彰他们在“人类脑神经 细胞间信号的相互传递”方面获得的 重要发现。 2001年： 美国科学家利兰哈特韦尔、英 国科学家蒂莫西亨特、保罗纳斯 因发现了细胞周期的关键分子调节 机制，而共同获得诺贝尔生理学及 医学奖。 2002年： 英国科学家悉尼布雷内、约翰苏尔 斯顿与美国科学家罗伯特霍维茨因选择 线虫作为新颖的实验生物模型，找到了 对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪 的细胞图谱，而共同获奖。（化学奖： 质谱法测定生物大分子）。 2003年： 美国科学家彼得阿格雷、罗德 里克麦金农因在细胞膜通道方面（水 通道、离子通道的结构与功能）做出 的开创性贡献，而共同获得诺贝尔化 学奖。 （医学：核磁共振） 2004年： 以色列科学家阿龙切哈诺沃、 阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文 罗斯获得化学奖，以表彰他们发现了 泛素调节的蛋白质降解。其成果就是 发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理 。 2004年： 美国科学家理查德阿克塞尔和 琳达巴克因发现人类嗅觉系统的奥 秘而荣获诺贝尔医学奖。 2005年： 澳大利亚科学家巴里马歇尔和罗 宾沃伦在1982年发现导致胃炎和胃溃 疡的细菌幽门螺杆菌在胃肠道中 的致病作用而获得2005年诺贝 尔生理 学或医学奖。 2006年： 美国科学家罗杰科恩伯格因在“ 真核转录的分子基础”研究领域所作 出的贡献而独自获得诺贝尔化学奖。 2006年： 生理学或医学奖授予美国科学家安 德鲁法尔(右图)和克雷格梅洛(左图) ，以表彰他们发现了（核糖核 酸）干扰机制。 2007年： 美国科学家马里奥-卡佩奇和奥利 弗-史密西斯、英国科学家马丁-埃文 斯，分获2007年度诺贝尔生理学或医 学奖，以表彰他们在干细胞研究方面 所作的贡献。 2008年： 德国人哈拉尔德楚尔豪森发现导 致宫颈癌的人乳头状瘤病毒（HPV）与 法国人弗朗索瓦丝巴尔西诺西、吕 克蒙塔尼发现艾滋病病毒而共同分享 2008年度诺贝尔生理学或医学奖。 2009年： 美国科学家伊丽莎白布兰克波恩 、卡罗尔格雷德以及杰克绍斯塔克共 同发现了由染色体根冠制造的端粒酶而 获得该奖项。 2010年： 英国生理 学家罗伯特 爱德华兹，以 表彰他在体外 受精技术领域 做出的开创性 贡献 。 第一章 细胞及其研究方法 1、细胞生物学概论 2、细胞基本知识概要 3、细胞生物学研究方法 第一节 细胞生物学概论 1、细胞生物学概念 2、细胞生物学的研究内容 3、细胞生物学的发展过程 1、细胞生物学概念 细胞生物学是从不同层次（显微、亚显 微与分子水平)上研究细胞的结构与功能、 细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号转 导、细胞基因的表达与调控、细胞的起源与 进化等细胞基本活动规律的科学。 2、细胞生物学的研究内容 层次：显微、亚显微与分子水平； 内容：细胞的结构与功能、细胞增殖、 分化、衰老与凋亡、细胞信号转导、 细胞基因的表达与调控、细胞的起源 与进化等(九个方向) 3、细胞生物学的发展 （1）细胞的发现 （2）建立细胞学说 （3）细胞学的快速发展时期 （4）实验细胞学的建立 （5）细胞生物学的形成、De Robertis等人1924出 版的普通细胞学（General Cytology）在1965年第 四版的时候定名为细胞生物学（Cell Biology） 第二节 细胞基本知识概要 1、细胞的概念 2、原核细胞(prokaryotic cell) 3、古核细胞（archaebacteria cell) 4、真核细胞(eucaryotic cell) 1、细胞的概念 细胞：（Cell）生命活动的基本单位形 态单位、结构单位、功能单位，也是生理单 位、代谢单位及遗传单位。一旦结构被破坏 功能即丧失。 从结构上看，分为原核细胞、真核细胞 以及古核细胞；其大小、结构均有差异。 2、原核细胞(prokaryotic cell) 原核细胞：又称真细菌，如支原体、 衣原体、立克次式体、细菌、放线菌、蓝 藻等。 原核细胞的结构特点： 支原体（mycoplast）：0.1-0.3, 是最小、最简单cell。（？） 1、一个细胞生存必须具备：膜、DNA、RNA、核 糖体以及一些酶，支原体都具备。 2、据估计，完成生命活动最少要100种酶，占 据50nm的空间，还要一定数量的核糖体10- 20nm空间，这样算来，cell最小的直径极限是 100um。 3、支原体直径在0.1-0.3um之间，符合要求， 比其更小的细胞不可能存在，所以说支原体是最简 单的细胞。 3、古核细胞（archaebacteria） 是一类生长在极端环境中的cell，如产甲烷 菌，嗜热（盐）菌等。 从结构上看： 细胞壁成分（无肽聚糖成分） DNA与基因结构（有重复序列及内含子） 核小体结构（有组蛋白） 核糖体结构（在原核与真核细胞之间） 5SrRNA的结构（与真核细胞相似） 是由真细菌到真核细胞的过渡类型。 4、真核细胞(eucaryotic cell) 由细胞的膜系统、骨架系统及遗 传信息表达系统组成。 细胞的大小、形态与功能的关系 密切。分为动物细胞、植物细胞、真 菌细胞等。 1、细胞的观察方法： 2、细胞组分的分析方法： 3、细胞工程与细胞培养： 第三节第三节 细胞生物学的研究方法细胞生物学的研究方法 一、 1、 细胞的观察方法： （1）光学显微技术复式光学显微镜 （2）荧光显微技术荧光显微镜 （3）电子显微技术电子显微镜 光学显微技术复式光学显微镜 组成：光学放大系统、照明系统及机械系统 分辨率（D）：能区分开的两个质点间的最小距离 ，又称分辨本领。 D=0.61/N.A (N.A .sin/2 ) 式中：n=介质折射率(空气、1；水、1.33；香柏油 、1.515）；=镜口角（标本对物镜镜口的张角）， N.A.=镜口率。 说明：分辨率与物镜有关。对一个物镜来说， N.A. 是定值。 物镜倍数： 4X 10X 20X 40X 100X N.A. ： 0.1 0.25 0.4 0.65 1.25 普通光时，=400nm600nm,取500nm; 40X物镜 D=(0.61*500)/0.65500nm=0.5um 100X物镜 D=(0.61*500)/1.25=0.2um 放大倍数：物镜与目镜倍数之积，实际值远小于 理论值，但有效放大倍数是N.A .的5001000倍 如：40X的物镜，有效放大倍数：0.65*500 0.65*1000 若目镜用8X16X达到最佳效果； 若用20X的目镜，放大800倍，但800- 650=150倍的放大就是看不清的无效放大，又称空 放大。（举例） 图1-4 尼康E-600显微镜 图1-5莱卡倒置显微镜 荧光显微技术： 用荧光染料标记样品，再用一定波长的光照 射样品，使之激发出荧光，用带滤光片的荧光显 微镜观察，只有荧光能成像从而能看到被荧光物 质标记的样品。 荧光显微镜和普通显微镜有的区别： 光源：光源为紫外光，波长较短，分辨力高 于普通显微镜； 滤光片：光源前的用以滤除可见光，目镜和 物镜之间的用于滤除紫外线，用以保护眼睛。 图1-8尼康E800荧光显微镜和荧光照片（微管呈绿色、微丝红色、核蓝色） 暗视野照明方式 尼康NT-88NE显微操作/注射仪 （3）电子显微镜技术： 基本构造：电子照明系统、电磁透镜成像系统、真 空系统、观察记录系统、样品室。 电镜与光镜的区别：（表3-1） 图1-9 光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较 图1-10JEM-透射电子显微镜 图1-11 内质网透射电镜图（伪彩色 ） 图1-12 JEOL扫描电子显微镜 电镜与光镜的区别：（表3-1） 分辨 本领 光源透镜真空成像原理 光 镜 电 镜 200nm 100nm 400-700nm 200nm 玻璃 透镜 否 样品吸收光线， 形成明暗反差和 颜色变化 光 镜 电 镜 0.05- 0.1nm 电子束 0.01- 0.09nm 电磁 透镜 高真 空 样品对电子的散 射和投射形成明 暗反差 2、细胞组分的分析方法 用超速离心技术分离细胞器及生物大分子： 细胞内有机物的显示方法： 特异蛋白的定性定位： 特异核酸的定性与定位： 利用放射性标记研究生物大分子在细胞内合成 的动态。 定量化学分析技术： 用超速离心技术分离细胞器及生物大分子 沉降系数（ S ）：在离心场中，颗粒组达到 分平衡时，单位离心场强度的沉降速度为一定值 ，称沉降系数（sedimentation coefficient）。 分离时，先用差速离心，分离颗粒相差较大的 组分；再用密度梯度离心将颗粒相差不大，但密 度差异较大的分子分开。 图1-13 速度逐渐提高，样品按大小先后沉淀 图1-14 A等速度沉降，B等密度沉降 细胞内有机物的显示方法生化内容。 金属沉淀法：利用金属化合物在反应过程中 生成有色沉淀，借以辨认所检查的物质或酶活性 。如磷酸酶分解磷酸酯底物后，反应产物最终生 成CoS或PbS有色沉淀，而显示出酶活性。 Schiff反应：细胞中的醛基可使Schiff试剂 （无色品红亚硫酸溶液）中的无色品红变为红色 。这种反应通常用于显示糖和脱氧核糖核酸（ Feulgen反应）。 联苯胺反应：过氧化物酶分解H202。产生新 生氧，后者再将无色的联苯胺氧化成联苯胺蓝 ，进而变成棕色化合物。 茚三酮反应：显示蛋白质。 特异蛋白的定性定位： 免疫荧光技术：抗原抗体反应与荧光标记相结 合。 特异核酸的定性与定位： 原位杂交技术：用标记的分子探针通过分子杂交以 确定特