细胞生物学王金发.docx

细胞生物学王金发.docx

《细胞生物学王金发.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞生物学王金发.docx（81页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

细胞生物学王金发

2016年考研

细胞生物学

王金发主编

系列一：

章节总结汇编

系列二：

章节课后问答题解析

科学教育出版社

系列一：

章节总结汇编

第一章细胞概述

1.细胞生物学的概念和研究内容

1.1概念

研究细胞及其生物学功能的科学。

1.2研究内容

以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次，以动态的观点研究细胞和细胞器结构和功能、细胞生活史和各类生命活动规律的学科。

2.细胞生物学的进展简史

细胞生物学的进展大致分为四个时期：

2.1细胞的发觉及细胞学说的创建

2.1.11665年，胡克利用自己制造的显微镜观看栎树软木塞切片，观看到蜂窝状小室（死细胞），并将其称为“cella”。

1674年，列文虎克利用自制的高倍显微镜，第一次观看到了完整的活细胞。

2.2.2施莱登、施旺提出了细胞学说，即地球上的生物都是由细胞组成的，所有的生活细胞在结构上都是类似的。

后由威尔肖补充，所有的细胞都是来自于已有的细胞的割裂。

细胞学说创建论证了生物界的统一性和生命的一起起源。

2.2细胞学的经典时期

1875-1900年，细胞学说的推动，固定和染色技术、显微镜技术的进展，使细胞生物学有了进一步的进展，集中在细胞结构组成和割裂方面。

2.3实验细胞学时期

现在期的特点是利用实验的手腕从形态结构的观看深切到生理功能、生物化学、遗传发育机制的研究，而且同相邻学科相互渗透，相互进展。

2.4细胞生物学概念的提出

1965年，derobetis将其编著的《一般细胞学》改成《细胞生物学》，标志细胞生物学的诞生。

3.细胞概述

3.1细胞的共性

3.1.1细胞结构的共性：

都具有选择性的膜结构、遗传物质、核糖体。

选择性膜结构能够维持内环境的稳固性，使物质、能量、信息交流等稳固进行；细胞都具有遗传物质，最先的遗传物质是RNA，后慢慢进化形成DNA；细胞具有核糖体，保证遗传信息能够正常表达。

3.1.2细胞功能的共性：

遗传信息流；繁衍；网络系统式的生化反映和谐体。

细胞遗传信息的复制、表达；细胞都能进行新陈代谢，新陈代谢即是由酶促反映组成及酶调控的网络系统。

3.1.3细胞形态表现了结构和功能的和谐适应。

细胞的大小维持恒定，受三方面的限制：

细胞表面积与体积的比例，以维持与环境正常的物质、能量、信息交流速度；细胞核的能力范围，和谐细胞内各类功能的实现；维持细胞生命活动所需的酶和蛋白质最低量。

3.2细胞的分子基础

水、无机盐、蛋白质、糖类、脂类、核酸等。

水的物理化学特性：

水具有极性，能够形成氢键；高比热，蒸发烧；高表面张力，内聚力；

水在细胞中的功能：

溶剂，反映介质；结组成份；参与新陈代谢反映；

3.3细胞结构体系的组装

3.3.1生物分子组装成细胞，粗略地分为四级：

小分子有机物的形成；小分子有机物组成生物大分子；生物大分子组装成细胞的高级结构；高级结构和生物大分子组装成细胞器、细胞。

3.3.2组装模式假说有三种：

模版组装；酶效应组装；自组装。

3.4细胞的类型和结构体系组成

3.5细胞生命的进化与非细胞生命体病毒

结构图

第二章细胞生物学研究方式

细胞生物学以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平三个层次，以动态的观点研究细胞和细胞器结构和功能、细胞生活史和各类生命活动。

1．细胞结构、成份的观看-显微成像技术

原理：

照明系统发出的光线或电子束通过样品时，与样品发生彼此作用，其被改变的物理特点被肉眼观看或通过探测器检测而成像。

分辨率：

r=0.61λ/nsinα；分辨极限：

必然波长的射线不能用以探测比它本身波长短得多的结构细节。

1.1一般光学显微镜及样品制备

1.1.1各类光学显微镜

一般光学显微镜

荧光显微镜：

利用紫外线为光源照射样品，使之发生荧光。

相差显微镜：

将不同成份的衍射系数改变成明暗转变。

暗视野显微镜：

利用散射或衍射光增大反差。

倒置显微镜：

一般光学显微镜的倒置。

1.1.2样品制备

取材、固定（杀死细胞，稳固细胞的成份，形成必然硬度）、包埋、切片、染色、观看。

放射性自显影：

放射性同位素标记、底片。

1.2电子显微镜及其样品制备

1.2.1电子显微镜

透射电子显微镜

照明系统为电子束，电磁透镜调整电子束的亮度与聚焦，真空系统爱惜电子枪等。

扫描电子显微镜

极狭小电子束扫描样品，利用样品表面形成的二次电子信号成像。

扫描透射电子显微镜

透射电子显微镜与扫描电子显微镜的结合：

电子束扫描，透射电子成像。

1.2.2样品制备

步骤：

取材、固定、包埋、切片（超薄切片）、染色（负染色等）、观看（放在载网上）。

负染色：

利用重金属盐对样品进行染色，电子密度高的重金属盐包埋了样品中低电子密度的背景，增强了背景散射电子的能力以提高反差。

喷镀技术：

以必然角度在样品的表面镀上一层金属，增强背景和待观看样品反差的方式。

冷冻断裂复型和冷冻蚀刻：

生物样品在液氮中迅速冷冻，然后迅速放入冷冻装置中，并迅速抽成真空，用冰刀切割，然后观看切口表面；或将其温度略微升高，使样品中的冰升华，会在表面浮雕出细胞膜的超微结构。

1.3间接成像技术

扫描隧道显微镜：

利用量子力学的隧道效应，探针尖端与样品表面可产生隧道电流，其值与距离呈指数转变关系。

原子力显微镜：

扫描隧道显微镜修改，利用探针原子与样品表面的原子力的转变。

X射线衍射技术：

在原子分辨的水平上推测分子的结构。

2．细胞成份的组成、散布-细胞化学技术

2.1酶细胞化学技术

低级反映：

细胞内酶作用于底物产生低级反映产物。

捕捉反映：

低级反映产物与捕捉剂彼此作用，产生显微镜下可见的最终反映产物。

2.2免疫细胞化学技术

利用免疫反映定位组织或细胞中的抗原成份散布。

包括免疫荧光技术和免疫电镜技术。

2.3其它

显微分光光度术、显微荧光光度术用来对相关成份进行定性、定量、散布的观看。

核磁共振技术分析有机化合物结构。

3．细胞及成份的分离-细胞分选技术、分离技术

3.1细胞分选技术

流式细胞仪：

流室，激光光源，讯号检测器，讯号分析部件，无细胞液滴搜集器。

细胞分选进程：

细胞液经流室形成单细胞悬液，激光检测带有荧光标记的细胞，信号检测分析使液滴充电，经电场分选进入无细胞液滴搜集器。

3.2分离技术

3.2.1离心分离技术

（1）速度离心分离细胞器和大分子

在必然的离心速度下，不同大小的细胞器由于体积的不同，沉降速度也就不同，体积大的沉降快。

差速离心：

采取慢慢提高离心速度的方式分离不同大小的细胞器。

移动区带离心：

利用蔗糖或甘油制备轻微的持续密度，较长时刻的离心。

成立密度梯度的缘故使避免扩散，但任一组分的密度都大于持续密度的最大值。

（2）等速度离心分离细胞器和大分子

利用介质产生一种密度梯度，覆盖了待分离物质的密度，通过离心使不同密度的颗粒停留在相应的介质密度区。

介质能够是蔗糖或甘油，其密度较小，适于分离细胞器等；或利用CsCl，能够自发成立密度梯度，同时密度比较大，适合分离DNA,RNA等。

3.2.2层析分离技术

依照混合物中各组分在物理化学性质等方面的不同在固定相与流动相间进行反复多次的分派而得以使各组分的移动速度产生不同而分离。

（1）凝胶过滤层析依照蛋白质的大小和形状进行分离纯化。

（2）亲和层析依照生物分子中有些分子的特定结合特性分离纯化成份。

（3）离子互换层析依照蛋白质在不同pH环境下具有不同的带电特性，而与固定相的特定电荷彼此作用而分离纯化。

4．细胞培育-细胞工程技术在体外模拟体内的生理环境，培育从机体掏出的细胞。

4.1培育条件注意三个环节：

营养、生存环境、废物的排除。

4.2培育进程原代细胞培育产生细胞系，再经传代培育取得具有特殊性质或标志的细胞株。

4.3培育方式悬浮培育、贴壁培育。

5．与其它学科结合的相关技术-单克隆抗体技术、显微操作技术、分子生物学方式等

5.1单克隆抗体技术B细胞与突变的骨髓肿瘤细胞发生细胞融合，产生既能产生单一抗体，又能不断增殖的杂种细胞。

5.2显微操作术用于对细胞的解剖手术及微量注射的技术。

5.3分子生物学方式

5.3.1基因工程

选择目的基因构建工程质粒，导入载体中表达，产生产品或进行基因功能的分析。

5.3.2PCR技术

复制目的DNA片段。

步骤：

引物设计和合成、DNA模版的制备、PCR反映、产物的分离和纯化。

5.3.3选择性基因Knockout和转基因鼠

目的基因插入正选择标记基因，结尾插入负选择标记，导入胚胎干细胞，进行基因重组，然后挑选出正确重组的细胞，培育出杂种小鼠，通过两次交配取得纯合的基因knockout鼠。

5.3.4乳腺生物反映器技术

依照细胞生物学中蛋白质的合成与分选的机理，结合基因工程技术、生物转基因技术等，利用动物的乳腺分泌某种具有重要价值的基因产物。

第三章细胞质膜与跨膜运输

3.1概述

3.1.1概念

几个概念的区分：

细胞质膜、内膜系统、生物膜；细胞质、原生质、细胞溶胶、原生质体。

（1）细胞质膜：

包围在细胞表面的细胞膜。

内膜系统：

细胞内部的封锁膜结构统称为内膜系统，如内质网、高尔基体等。

生物膜：

包括细胞质膜及膜系统。

（2）细胞质：

细胞膜内，不包括细胞核的细胞部份。

原生质：

细胞质加上细胞核，即细胞膜内的所有部份。

胞质溶胶：

细胞匀浆经除去所有细胞器和颗粒后的上清液部份，即不包括细胞器的细胞质部份。

原生质体：

细胞膜加上原生质。

3.1.2质膜功能

（1）屏障作用，爱惜细胞，并维持膜空间环境的相对稳固性。

（2

）参与细胞的识别、粘附，在细胞的迁移分化，细胞器、生物活性物质的功能定位等进程中发挥重要的作用。

（3）参与膜结构与外界环境之间物质、能量、信息的交流。

3.2膜结构的研究材料——红细胞

3.2.1红细胞作为研究材料的特点

（1）红细胞数量大，取材容易，价钱廉价。

（2）红细胞的结构简单，成熟细胞内没有膜相细胞器，只有细胞质膜。

（2）红细胞质膜具有专门大的变形性、柔韧性、可塑性。

3.2.2红细胞的膜结构

3.2.2.1红细胞研究

红细胞的相关研究证明了细胞膜是包括脂的双层结构。

3.2.2.2红细胞结构

（1）红细胞的膜骨架

结构组成：

由膜蛋白和细胞骨架，和其它相关蛋白组成的网架结构。

功能：

维持红细胞的形状，协助质膜完成多种生理功能。

（2）红细胞膜蛋白的组成

要紧由三种蛋白：

带3蛋白、血影蛋白、血型糖蛋白。

带3蛋白：

二聚体的糖蛋白，多次穿膜蛋白。

Cl-互换通道。

血影蛋白：

膜下纤维状蛋白，两个亚基反向平行排列，螺旋状，形成异二聚体，两个异二聚体头头连接形成四聚体。

膜骨架组织者，参与带3蛋白与细胞骨架的连接。

血型糖蛋白：

单次穿膜，细胞外结构结合糖链，富含唾液酸。

多种类型，决定血型；唾液酸富含负电荷，能够避免红细胞在循环进程中通过狭小的血管时彼此聚集沉积在血管中。

其它：

肌动蛋白，细胞骨架成份，多个血影蛋白结合位点。

锚定蛋白，连接肌动蛋白与带3蛋白。

带4.1蛋白；内收蛋白。

3.2.2.3脂质体

红细胞放在低渗溶液后制成的封锁膜结构。

功能：

（1）研究膜蛋白的功能。

（2）制作打靶药物。

3.3细胞质膜

3.3.1细胞质膜的物质基础

3.3.1.1脂质

（1）组成：

包括三大类：

磷脂、鞘脂、胆固醇。

磷脂：

结构

分子极性头端：

各类磷脂酰碱基。

分子疏水尾端：

两条链烃，14-24个偶数碳原子，有一条常有一个或几个双键。

功能

组成细胞膜的大体成份；链烃的长度和不饱和度的不同能够阻碍磷脂的彼此位置，进而阻碍膜的流动性。

鞘脂：

鞘氨醇的衍生物。

胆固醇：

结构

羟基团组成的极性头部、非极性的类固醇环结构