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负染技术/negative staining ：
用重金属盐对铺展在载网上的样品染色，吸取多余染料，干燥后，使样品 凹陷处铺上一层重金属盐，从而出现负染效果，分辨率可达1.5nm左右。
植物叶绿 体内膜表 面结构
微丝负染
-
13
二、细胞组分的分析方法：
一）离心分离方法：
利用超速离心机对细胞组分进行分级分离的常用方法有： 差速离心法、密度梯度离心法。
-
7
R = 0.61 λ/n Sinα= 0.61 λ/NA
分辨率: 指能分辨出的相邻两个质点间最小距离的能力，这种距离称为分辨距 离，它受到光衍射性质的限制。分辨率由光源的波长、物镜的镜口角、 介质折射率三种因素决定。 λ=照明光源的波长。 n=聚光镜和物镜之间介质的折射率。 α=样品对物镜角孔径的半角。
透射电镜的样品制备包括固定、脱水、包埋、切片、染色五个步骤。
-
12
冰冻蚀刻技术/Freeze etching：
首先用快速低温冷冻法将样品迅速冷冻，然后在低温下使相对脆弱部位断 裂，用铂、金等金属进行倾斜喷镀，再垂直于断面进行碳真空喷镀，形成 一层连续的碳膜，最后将样品本身消化，在电镜下观察碳膜和金属“铸 型”。冰冻蚀刻技术主要用于观察膜断裂面的蛋白质颗粒和膜面结构。 深度蚀刻主要用于观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白。
病理学家魏尔肖/Rudolf V-irchow进行补充。
2
细胞是生命活动的基本单位： 1. 一切有机体都是由细胞构成，细胞是生命体的基本构成单
位； 2. 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功
能的基本单位； 3. 细胞是有机体生长与发育的基础； 4. 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性； 5. 没有细胞就没有完整的生命。
数值孔径(又叫镜口率) 是物镜和聚光镜聚光能力的主要技术参数，是 判断两者(尤其对物镜而言)性能高低的重要标志。 数值孔径越大，进入物镜的光越多；介质的折射率越大，则数值孔径 越大，这些都可以使分辨率提高。
放大率：最终成像的大小与原物体大小的比值。 对显微镜来说，最重要的性能参数是分辨率，而不是放大倍数。
细胞体积大小上限一般为数百微米，下限为100nm ，其决定因
素有：
1. 核质比；
2. 物质交流和运输的效率；
3. 体积表面积比。
-
4
-
5
第二章 细胞生物学研究方法
-
6
一、显微成像技术：
普通光学显微镜以可见光为光源，荧光显微镜的光源是以紫外 线为光源，而电子显微镜是以电子束为光源。
电子显微镜按工作原理和用途的不同可分为透射电镜和扫描电 镜。扫描电镜：观察样品表面的结构特征； 透射电镜：观察 样品的内部精细结构。
细胞学说的建立和内容:
一切生物体都是由细胞组成的； 细胞是生命的基本组成单位； 一切细胞只能来自原来的细胞(的分裂)
第一个利用显微镜观察细胞的人：英国人胡克/Robert Hooke
第一个利用显微镜观察到活细胞的人：荷兰学者列文虎克
/Leeuwenhoek
提出者：德国的植物学家施莱登/Schleiden、动物学家施旺/Schwann
-
3
支原体是最小最简单的细胞，只有唯一的细胞器核糖体，直径 只有0.1-0.3μm。自然界中最小最简单的生命体是病毒。蓝细菌是已
知的世界上最古老的生命体 根据核酸类型不同，病毒可以分为两大类：DNA病毒、RNA病毒 根据宿主范围可分为: 动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）等。
一个细胞生存和增殖必须具备的结构装置与机能是： 1). 生物膜系统； 2). 遗传信息表达结构体系； 3). 细胞骨架系统。
荧光漂白恢复技术： 以高能量激光束的照射使细胞特定区域的荧光发生不可逆的淬灭 （漂白），随后其它区域的荧光标记分子会运动到漂白区（Hale Waihona Puke Baidu复）， 可以用来检测活细胞表面或细胞内部分子的运动以及在各种结构上 分子动态变化率。
-
10
主要电镜制样技术：
超薄切片技术(ultrathin section) 分辨率5nm
-
8
显微镜类型 分辨本领 光源 透镜
成像原理
光学显微镜 200nm 可见光 玻璃透镜 利用样本对光的吸收形成 明暗反差和颜色变化
电子显微镜 0.2nm 电子束 电磁透镜 利用样品对电子的散射和 投射形成明暗反差
荧光显微镜技术： （包括激光扫描共聚焦显微镜、超高分辨率
显微镜）
荧光显微镜技术包括免疫荧光技术和荧光素直接标记技术。
主要内容
细胞结构与功能： 生物膜与细胞器的研究 细胞质膜、内膜系统、线粒体等 细胞骨架体系的研究 微丝、微管、中间纤维、Septin 细胞核、染色体 细胞连接与细胞外基质
细胞重要生命活动：
细胞增殖及其调控
细胞分化与肿瘤细胞
细胞凋亡
-
1
第一章 绪 论
细胞生物学概念:
细胞生物学是以细胞为研究对象, 从显微水平、亚显微水平、分子水平 等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的 起源与进化和各种生命活动规律的学科。
-
9
荧光共振能量转移： 荧光共振能量转移是指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分 子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到 基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移 （即发生能量共振转移）。可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白 质-蛋白质间相互作用及其发生的时空性。如果两个蛋白质分子的 距离在10nm之内，一般认为这两个蛋白质分子存在直接相互作用。
-
14
1000g, 10min 20000g, 20min
80000g, 1h 150000g, 3h
差速离心： 利用不同离心 速度所产生的不同离心力， 将亚细胞组分和各种颗粒进 行分开的方法。
负染技术(negative staining) 分辨率1.5nm
冰冻蚀刻技术(freeze etching) 快速冷冻深度蚀刻技术(quick freeze deep etching) 低温电镜技术(cryoelectron microscopy)
-
11
超薄切片：
电子束穿透力很弱，须将标本制成40-50nm（小于100nm）的超薄切片。 方法： 透射电镜观察的组织细胞样本在超薄切片之前常用戊二醛和四氧化锇 双重固定；丙酮逐渐脱水；环氧树脂包埋；切片；采用柠檬酸铅和醋 酸双氧铀等进行染色。
用重金属盐对铺展在载网上的样品染色，吸取多余染料，干燥后，使样品 凹陷处铺上一层重金属盐，从而出现负染效果，分辨率可达1.5nm左右。
植物叶绿 体内膜表 面结构
微丝负染
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二、细胞组分的分析方法：
一）离心分离方法：
利用超速离心机对细胞组分进行分级分离的常用方法有： 差速离心法、密度梯度离心法。
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R = 0.61 λ/n Sinα= 0.61 λ/NA
分辨率: 指能分辨出的相邻两个质点间最小距离的能力，这种距离称为分辨距 离，它受到光衍射性质的限制。分辨率由光源的波长、物镜的镜口角、 介质折射率三种因素决定。 λ=照明光源的波长。 n=聚光镜和物镜之间介质的折射率。 α=样品对物镜角孔径的半角。
透射电镜的样品制备包括固定、脱水、包埋、切片、染色五个步骤。
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冰冻蚀刻技术/Freeze etching：
首先用快速低温冷冻法将样品迅速冷冻，然后在低温下使相对脆弱部位断 裂，用铂、金等金属进行倾斜喷镀，再垂直于断面进行碳真空喷镀，形成 一层连续的碳膜，最后将样品本身消化，在电镜下观察碳膜和金属“铸 型”。冰冻蚀刻技术主要用于观察膜断裂面的蛋白质颗粒和膜面结构。 深度蚀刻主要用于观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白。
病理学家魏尔肖/Rudolf V-irchow进行补充。
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细胞是生命活动的基本单位： 1. 一切有机体都是由细胞构成，细胞是生命体的基本构成单
位； 2. 细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功
能的基本单位； 3. 细胞是有机体生长与发育的基础； 4. 细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性； 5. 没有细胞就没有完整的生命。
数值孔径(又叫镜口率) 是物镜和聚光镜聚光能力的主要技术参数，是 判断两者(尤其对物镜而言)性能高低的重要标志。 数值孔径越大，进入物镜的光越多；介质的折射率越大，则数值孔径 越大，这些都可以使分辨率提高。
放大率：最终成像的大小与原物体大小的比值。 对显微镜来说，最重要的性能参数是分辨率，而不是放大倍数。
细胞体积大小上限一般为数百微米，下限为100nm ，其决定因
素有：
1. 核质比；
2. 物质交流和运输的效率；
3. 体积表面积比。
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第二章 细胞生物学研究方法
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一、显微成像技术：
普通光学显微镜以可见光为光源，荧光显微镜的光源是以紫外 线为光源，而电子显微镜是以电子束为光源。
电子显微镜按工作原理和用途的不同可分为透射电镜和扫描电 镜。扫描电镜：观察样品表面的结构特征； 透射电镜：观察 样品的内部精细结构。
细胞学说的建立和内容:
一切生物体都是由细胞组成的； 细胞是生命的基本组成单位； 一切细胞只能来自原来的细胞(的分裂)
第一个利用显微镜观察细胞的人：英国人胡克/Robert Hooke
第一个利用显微镜观察到活细胞的人：荷兰学者列文虎克
/Leeuwenhoek
提出者：德国的植物学家施莱登/Schleiden、动物学家施旺/Schwann
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支原体是最小最简单的细胞，只有唯一的细胞器核糖体，直径 只有0.1-0.3μm。自然界中最小最简单的生命体是病毒。蓝细菌是已
知的世界上最古老的生命体 根据核酸类型不同，病毒可以分为两大类：DNA病毒、RNA病毒 根据宿主范围可分为: 动物病毒、植物病毒、细菌病毒（噬菌体）等。
一个细胞生存和增殖必须具备的结构装置与机能是： 1). 生物膜系统； 2). 遗传信息表达结构体系； 3). 细胞骨架系统。
荧光漂白恢复技术： 以高能量激光束的照射使细胞特定区域的荧光发生不可逆的淬灭 （漂白），随后其它区域的荧光标记分子会运动到漂白区（Hale Waihona Puke Baidu复）， 可以用来检测活细胞表面或细胞内部分子的运动以及在各种结构上 分子动态变化率。
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主要电镜制样技术：
超薄切片技术(ultrathin section) 分辨率5nm
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显微镜类型 分辨本领 光源 透镜
成像原理
光学显微镜 200nm 可见光 玻璃透镜 利用样本对光的吸收形成 明暗反差和颜色变化
电子显微镜 0.2nm 电子束 电磁透镜 利用样品对电子的散射和 投射形成明暗反差
荧光显微镜技术： （包括激光扫描共聚焦显微镜、超高分辨率
显微镜）
荧光显微镜技术包括免疫荧光技术和荧光素直接标记技术。
主要内容
细胞结构与功能： 生物膜与细胞器的研究 细胞质膜、内膜系统、线粒体等 细胞骨架体系的研究 微丝、微管、中间纤维、Septin 细胞核、染色体 细胞连接与细胞外基质
细胞重要生命活动：
细胞增殖及其调控
细胞分化与肿瘤细胞
细胞凋亡
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第一章 绪 论
细胞生物学概念:
细胞生物学是以细胞为研究对象, 从显微水平、亚显微水平、分子水平 等三个层次，以动态的观点, 研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的 起源与进化和各种生命活动规律的学科。
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荧光共振能量转移： 荧光共振能量转移是指两个荧光发色基团在足够靠近时，当供体分 子吸收一定频率的光子后被激发到更高的电子能态，在该电子回到 基态前，通过偶极子相互作用，实现了能量向邻近的受体分子转移 （即发生能量共振转移）。可用于研究活细胞生理条件下研究蛋白 质-蛋白质间相互作用及其发生的时空性。如果两个蛋白质分子的 距离在10nm之内，一般认为这两个蛋白质分子存在直接相互作用。
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1000g, 10min 20000g, 20min
80000g, 1h 150000g, 3h
差速离心： 利用不同离心 速度所产生的不同离心力， 将亚细胞组分和各种颗粒进 行分开的方法。
负染技术(negative staining) 分辨率1.5nm
冰冻蚀刻技术(freeze etching) 快速冷冻深度蚀刻技术(quick freeze deep etching) 低温电镜技术(cryoelectron microscopy)
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超薄切片：
电子束穿透力很弱，须将标本制成40-50nm（小于100nm）的超薄切片。 方法： 透射电镜观察的组织细胞样本在超薄切片之前常用戊二醛和四氧化锇 双重固定；丙酮逐渐脱水；环氧树脂包埋；切片；采用柠檬酸铅和醋 酸双氧铀等进行染色。