细胞生物学第二节课课件

第四讲细胞培养、细胞工程与显微操作技术（一）动物细胞培养从机体取出立即培养的细胞叫原代细胞（10代）。将原代细胞分离、稀释接种到新的培养中继续培养的细胞为传代细胞。从原代培养细胞中分离出来的可继续传代繁殖到40—50的细胞群体叫细胞株，细胞具有接触抑制的行为，有些具有贴壁生长的行为，具有正常的遗传物质。从原代细胞或细胞株中获得的可无限传代的细胞叫细胞系。细胞无接触抑制行为，且具有遗传突变，带有癌细胞的特征。一、细胞培养细胞培养就是将动植物组织或细胞从机体取出，分散成单个细胞或直接以单细胞生物，给予必要的生长条件，让其在培养瓶中或培养基上继续生长与增殖。（二）动物细胞融合技术即单克隆抗体技术1975年英国学者Milestein等开创了将产生抗体的单个细胞同瘤细胞杂交的技术。他们的设计是经绵羊红细胞免疫过的小鼠脾细胞(B淋巴细胞)与骨髓瘤细胞融合，融合的杂交瘤具有两种亲本细胞的特性即可分泌抗绵羊红细胞的抗体，又可无限增殖。学者们纷纷利用这一技术来制备针对不同抗原的高度纯一的单克隆抗体。单克隆抗体就是单个杂交瘤细胞增殖产生的克隆细胞群分泌的高度纯一的抗体。动物细胞融合技术即单克隆抗体技术骨髓瘤细胞？体外培养从培养液中获取抗原？淋巴细胞？体内培养从腹水中提取单克隆抗体细胞融合、筛选杂交瘤细胞细胞培养过程离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化植物组织培养植物组织培养条件：

含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体再生壁杂种细胞细胞分裂愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）

原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）植物体细胞杂交过程示意图三、非细胞体系在细胞生物学研究中的作用来源于细胞，而不具有完整的细胞结构，但包含了正常生物学反应所需的物质（供能系统和酶反应体系等）组成的体系即为非细胞体系。四、细胞工程应用细胞生物学方法，按照预先的设计，有计划地改变或创造细胞遗传物质的技术以及发展这种技术的领域为细胞工程。细胞工程所使用的技术主要是细胞培养、细胞分化的定向诱导、细胞融合和显微注射等。

（一）细胞融合与细胞杂交技术真核生物的体细胞经过培养，两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的过程叫细胞融合。动物细胞融合一般要用灭活的病毒(如仙台病毒)或化学物质(如聚乙二醇，即PEG）介导；植物细胞事例时，要用纤维素酶去掉纤维素壁。

20世纪80年代又发明了电融合技术。细胞融合可以在基因型相同的细胞间进行，也可以在基因型不同的种内细胞间甚至种间细胞间进行。第四讲细胞膜与细胞表面第一节细胞膜与细胞表面特化结构

细胞膜又称质膜，是围绕在细胞最外层，由膜脂和膜蛋白构成。一、细胞膜的结构模型——流动镶嵌模型1925年Gorter（欧文顿）等人提出质膜由双层脂分子构成。1935年Danielli和Davson提出三夹板模型。1959年Robertson（罗伯特森）提出单位膜模型。1972年Singer（桑格）和Nicolson（尼克森）提出流动镶嵌模型。该模型主要强调①膜的流动性；②膜蛋白的分布不对称性；这是生物膜的基本特征。

2、糖脂：为鞘氨醇的衍生物。含1—7个糖残基。3、胆固醇和中性脂质：胆固醇主要存在于动物细胞，可调节膜的流动性、增加膜的稳定性及降低水溶性物质的通透性。某些细菌含有中性脂类。4、膜脂的运动方式膜脂分子的热运动方式：1、侧向运动；2、自旋运动；3、尾部摆动；4、翻转运动。（二）膜蛋白1、类型：膜周边蛋白和膜内在蛋白两类：。外在膜蛋白为水溶性蛋白，分布在膜表面，与膜结合较疏松，用温和的方法就可从膜上分离下来，膜结构并不被破坏。内在蛋白多为跨膜蛋白，也有些插入脂双层中，与脂双层分子结合紧密。只有用去垢剂使膜崩解后才可分离出。2、膜内在蛋白与膜脂结合的方式：主要方式有3种内在膜蛋白跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位。具体作用方式为：①跨膜结构域含有20个左右的疏水氨基酸残基形成α—螺旋，其外部疏水侧链通过范德华力与脂双层分相互作用。②某些α—螺旋的外侧是非极性链，内侧极性链，形成特异极性分子的跨膜通道。③某些跨膜蛋白的跨膜结构域常常仅有10—12个氨基酸残基形成β—折叠结构。3、膜蛋白的分离：去垢剂是分离与研究膜蛋白的常用试剂，可使细胞膜分解。去垢剂有离子型去垢剂(如SDS)和非离子去垢剂(Tritonx—100)。三、膜的的结构特点：（一）流动性1、膜脂的流动：膜脂的流动性主要指脂分子的侧向运动。膜蛋白的运动:（二）膜的不对称性2、膜脂的不对称性是指膜脂分子在膜的脂双层中呈不均匀分布，尤其糖脂的分布表现出完全不对称性（在质膜的外表面）。3、膜蛋白的不对称性膜蛋白的不对称性主要指每种膜蛋白分子(受体、载体蛋白）在细胞膜上都具有明确的方向性。

各种生物膜的特征及其生物学功能主要由膜蛋白来决定的。

骨架与细胞表面的特化结构

细胞表面的特化结构包括膜骨架、鞭毛、纤毛、变形足和微绒毛等，它们都是细胞质膜与膜内细胞骨架纤维形成的复合结构，分别于维持细胞的形态、细胞的运动、细胞与环境的物质交换等功能有关。（一）膜骨架膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构，它参与维持细胞质膜的形状并协助完成多种功能。红细胞的膜骨架成分主要包括：血影蛋白、肌动蛋白、锚蛋白等。（二）细胞外被(cellcoat)又叫糖萼。一般指动物细胞外表由糖蛋白或糖脂构成的绒絮状物质。起保护细胞和识别细胞的作用。（三）胞外基质是指分布于细胞外空间，由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网状结构，它将细胞粘连在一起构成组织，在细胞中或组织之间起支持作用。细胞外基质的基本成分是由胶原蛋白和弹性蛋白组成的纤维蛋白、层粘连蛋白和纤粘连蛋白组成的粘连蛋白和由糖胺聚糖形成的水合胶体构成的复杂的结构体系。层粘连蛋白和纤粘连蛋白具有多个结合位点，在细胞与胞外基质成分相互粘着中起重要作用。（四）基底膜：

胶原蛋白1、胶原蛋白的类型及分子结构胶原蛋白是胞外基质最基本成分之一，是动物体内含量最丰富的蛋白，目前已发现20种。Ⅰ—Ⅲ型胶原是形成纤维的胶原，Ⅳ型纤维为片状(或网状)结构，基膜所特有。胶原纤维的基本分子结构是原胶原。原胶原由3条多肽连盘绕成3股螺旋结构，长300nm直径1.5nm，具有Gly—x—y（甘氨酸-脯氨酸-羟脯氨酸）重复序列。2、胶原蛋白的功能胶原在细胞外基质中含量最高，刚性和抗张力强度最大，构成细胞外基质的骨架结构，对细胞具有粘连作用。胶原基质能影响培养细胞的生长和分化。层粘连蛋白和纤粘连蛋白这两种蛋白均为高分子量糖蛋白。1、层粘连蛋白层粘连蛋白是动物组织基膜的主要结构组分，对基膜基质的组装起关键作用，可介导细胞粘着于胶原进而铺展，并促进细胞生长。通常细胞不直接与型胶原或蛋白聚糖结合，而是通过层粘连蛋白将细胞锚定于基膜上。2、纤粘连蛋纤粘连蛋白的主要功能是介导细胞粘着。弹性蛋白弹性蛋白是弹性纤维的主要成分。弹性纤维与胶原纤维共同存在，分别赋予组织以弹性及抗张性。

（五）、植物细胞壁植物细胞壁可看作是高等植物细胞的胞外基质，主要成分是纤维素、半纤维素、果胶质、伸展蛋白和蛋白聚糖等。细胞壁不仅起支持保护作用，而且其中的某些寡糖具有信号分子的作用。胞外基质不仅提供细胞外的网架赋予组织以抗压和抗张力的机械性能，而且还与细胞的增殖分化和凋亡等重要生命活动有关。

第二节细胞连接细胞连接是多细胞有机体中相邻细胞之间通过质膜相互联系、协同作用的重要结构。主要有3种类型：封闭连接、锚定连接、通讯连接一、封闭连接

封闭连接的主要形式是紧密连接。

紧密连接存在于上皮细胞之间，通过嵴线使相邻细胞质膜紧靠在一起，可阻止可溶性物质沿细胞间隙渗入体内。同时还起到膜蛋白的隔离作用。二、锚定连接

锚定连接使相邻细胞的骨架系统或将细胞与基质相连形成一个坚挺有序的群体。基质结合，其胞内结构域则通过微丝结合蛋白与肌动蛋白纤维结合。

粘合带及粘合斑均起细胞附着与支持作用。三、通讯连接（一）间隙连接间隙连接相邻处质膜间的间隙为2—3nm。连接的基本单位是连接子。连接子由6个相同或类似的跨膜蛋白亚单位环绕。形成直径越1.5nm的孔道。相邻细胞质膜上的两个连接子相对形成间隙连接单位。间隙连接在细胞间代谢耦联和细胞通讯中具有重要作用。

（二）胞间连丝高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，完成细胞通讯联络。（三）化学突触化学突触是存在于可兴奋细胞之间的细胞连接方式，它通过释放神经递质来传导神经冲动。四、细胞表面的粘着因子（了解）