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∆二、细胞结构及其功能∆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ＲＮＡ（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、DeRobertis等人1924出版的普通细胞学（GeneralCytology）在1965年第四版的时候定名为细胞生物学（CellBiology）第二节细胞基本知识概要1、细胞的概念2、原核细胞(prokaryoticcell)3、古核细胞（archaebacteriacell)4、真核细胞(eucaryoticcell)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(prokaryoticcell)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）：0.1-0.3μ,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Φ50nm的空间，还要一定数量的核糖体Φ10-20nm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：①细胞壁成分（无肽聚糖成分）②DNA与基因结构（有重复序列及内含子）③核小体结构（有组蛋白）④核糖体结构（在原核与真核细胞之间）⑤5SrRNA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(eucaryoticcell)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⑴光学显微技术——复式光学显微镜①组成：光学放大系统、照明系统及机械系统②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=0.61λ/N.A．(N.A.＝ｎ.sinα/2)式中：n=介质折射率(空气、1；水、1.33；香柏油、1.515）；α=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：4X10X20X40X100XN.A.：0.10.250.40.651.25普通光时，λ=400nm～600nm,取λ＝500nm;40X物镜D=(0.61*500)/0.65≈500nm=0.5um100X物镜D=(0.61*500)/1.25=0.2um③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500～1000倍如：40X的物镜，有效放大倍数：0.65*500～0.65*1000若目镜用8X～16X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⑵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：　①光源：光源为紫外光，波长较短，分辨力高于普通显微镜；②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：①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。②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1-12JEOL扫描电子显微镜②电镜与光镜的区别：（表3-1）样品对电子的散射和投射形成明暗反差高真空电磁透镜电子束0.01-0.09nm0.05-0.1nm光镜电镜样品吸收光线，形成明暗反差和颜色变化否玻璃透镜400-700nm200nm200nm100nm光镜电镜成像原理真空透镜光源分辨本领2、细胞组分的分析方法⑴用超速离心技术分离细胞器及生物大分子：⑵细胞内有机物的显示方法：⑶特异蛋白的定性定位：⑷特异核酸的定性与定位：⑸利用放射性标记研究生物大分子在细胞内合成的动态。⑹定量化学分析技术：⑴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（sedimentationcoefficient）。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⑵细胞内有机物的显示方法——生化内容。 ①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。    ②Schiff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）。③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。④茚三酮反应：显示蛋白质。⑶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。⑷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定序列在细胞中的位置。图1-15人类染色体端粒DNA的荧光原位杂交照片⑸利用放射性标记研究生物大分子在细胞内合成的动态过程。⑹定量化学分析技术：①显微分光光度技术②流式细胞仪图1-16用流式细胞计分选细胞图1-17冰冻蚀刻电镜照片 3、细胞工程与细胞培养：⑴细胞培养——主要用于动物细胞的培养；⑵细胞工程：细胞水平上的生物工程，包括细胞融合，细胞生物反应器，单克隆抗体技术。图1-18植物细胞培养图1-19单克隆抗体技术