第2章 细胞生物学研究方法
细胞生物学的研究方法
细胞生物学的研究方法
细胞生物学是研究细胞的结构、功能和生理过程的科学。
在细胞生物学的研究中，有许多常用的方法。
以下是其中一些常见的研究方法：
1. 细胞培养：将细胞从其天然环境中分离出来，并在实验室中以适当的培养基中培养细胞。
细胞培养使得研究人员能够对细胞进行控制和观察。
2. 显微镜观察：使用光学显微镜或电子显微镜观察细胞的形态、结构和运动。
光学显微镜可以用来观察活细胞，而电子显微镜则能够提供更高分辨率的细胞图像。
3. 免疫细胞化学：使用特异性抗体与细胞中的特定蛋白质结合，然后通过染色或荧光探针，观察并分析这些蛋白质在细胞中的分布和表达水平。
4. 分子生物学技术：包括PCR、DNA克隆、基因测序和蛋白质表达等技术，可以用于研究细胞中的基因和蛋白质。
5. 细胞色素分析：利用生物化学检测方法，测定细胞内特定生物分子的含量和代谢活性，以研究细胞功能和代谢过程。
6. 分离和纯化细胞器：通过细胞破碎和离心技术，将细胞内不同的细胞器分离和纯化出来，以研究它们的结构和功能。
7. 基因编辑技术：如CRISPR/Cas9，可以对细胞中的基因进行精确编辑和改变，以研究基因对细胞功能的影响。
8. 活体成像：利用荧光探针或标记的蛋白质，观察和记录活细胞的动态变化，如细胞分裂、运动和细胞内信号传导等。
以上只是细胞生物学研究中的一些常见方法，实际研究中可能还会使用其他特定的技术和方法，具体取决于研究的目的和需要。
第二章细胞生物学的研究技术和方法
第二章细胞生物学的研究技术和方法一、选择题：1.在光学显微镜下所观察到的组织或细胞结构一般称为A.显微结构B.超微结构C.亚显微结构D.分子结构2.研究细胞的超微结构一般要利用下列哪种技术A.光学显微镜技术B.电子显微镜技术C.X射线衍射技术D.离心技术3.利用不同性质有机染料可对细胞中不同成分选择性染色，下列哪种结果有误A.碘液可使口腔上皮细胞的细胞质和细胞核呈深浅不同的棕黄色B.吉姆萨染液可使细胞核或染色体呈紫红色或桔红色C.甲基绿可使RNA分子呈蓝绿色D.派洛宁可使RNA分子呈红色4.适于观察无色透明活细胞显微结构的光学显微镜是A.相差显微镜B.暗视野显微镜C.荧光显微镜D.偏振光显微镜5.光学显微镜的分辨率（最小分辨率）可达A. 0.1?mB. 0.2?mC. 0.3?mD. 0.4?m6.关于电子显微镜，下列哪项有误A.组织或细胞在透射电镜观察前均需做超薄切片B.分为透射式和扫描两类C.分辨率最高可达0.2nmD.利用电子束作照明源7.关于透射式电子显微镜，下列哪项叙述是错误的A.适于观察细胞的外表形貌B.以电子束作为光源C.电子透过标本后在荧光屏上成像D.分辨率较高8.关于扫描电子显微镜，下列哪项有误A.20世纪60年代才正式问世B.景深长，成像具有强烈立体感C.电子扫描标本使之产生二次电子，经收集放大后成像D.适于观察细胞的内部构造9.福尔根反应（Feulgen reaction）是一种经典的细胞化学染色方法，常用于细胞内A.蛋白的分布与定位B.脂肪的分布与定位C.酸性磷酸酶的分布与定位D. DNA的分布与定位10.研究组织或细胞显微结构的主要技术是A.光镜技术B.电镜技术C.离心技术D.电泳技术11.研究细胞超微结构的主要技术A.光镜技术B.电镜技术C.离心技术D.电泳技术12.分离细胞内不同细胞器的主要技术是A.光镜技术B.电镜技术C.离心技术D.电泳技术13.利用放射性同位素标记物能使照相乳胶感光的原理来探测细胞内某种物质的含量与分布的方法是A.放射自显影技术B.免疫荧光镜技术C.免疫电镜技术D.原位杂交技术14.用荧光染料标记的抗体处理细胞后在荧光显微镜下对细胞中特殊分子进行定位属于A.放射自显影技术B.免疫荧光镜检术C.免疫电镜技术D.原位杂交技术15.直接取材于机体组织的细胞培养称为A.细胞培养B.原代培养C.传代培养D.细胞克隆16.当体外培养的细胞增殖到一定密度后以1：2以上的比例转移到几个容器中进行再培养,称为A.细胞培养B.原代培养C.传代培养D.细胞克隆17.模拟体内的条件使细胞在体外生存、生长和繁殖的过程称为A.细胞培养B.原代培养C.传代培养D.细胞克隆18.分离出单个细胞在适当的条件下使之增殖成均一的细胞群体称为A.细胞培养B.原代培养C.传代培养D.细胞克隆19.体细胞杂交又称为A.细胞培养B.原代培养C.传代培养D.细胞融合20.适于观察细胞内超微结构的显微镜是A.透射电镜B.扫描电镜C.荧光显微镜D.倒置显微镜21.从血液中分离收集血细胞一般利用A.流式细胞分析仪B.超速离心机C.高速离心机D.低速离心机22.从破碎的细胞中分离收集线粒体一般所需的仪器是A.流式细胞分析仪B.超速离心机C.高速离心机D.低速离心机23.要观察肝组织中的细胞类型及排列，应先制备该组织的A.切片B.滴片C.涂片D.装片24小鼠骨髓细胞的染色体标本一般制备成细胞的（）来进行观察。
细胞生物学知识点
第一章医学细胞生物学绪论名词解释：生物学，细胞生物学解答题：细胞对生命活动的意义，细胞的共同属性易考点：首次命名植物细胞的人，发现无丝分裂、减数分裂的事件，提出DNA 双螺旋模型第二章细胞生物学研究方法名词解释：分辨率，电子显微镜，酶细胞化学技术，流式细胞技术，细胞培养，细胞系，细胞株，细胞融合，干细胞解答题：细胞培养的基本条件，光学显微镜技术的原理易考点：分辨率的计算公式及各个字母代表的意思，光镜的分辨极限，暗视野显微镜观察的是细胞轮廓以及观察的范围，透射显微镜观察的是细胞内部的细微结构，扫描电子显微镜观察的是三维立体形貌。
第四章细胞膜名词解释：生物膜，细胞膜解答题：流动镶嵌模型，细胞膜的特性，耦联运输易考点：功能复杂的膜中所占蛋白质的比例大，三种膜蛋白的存在形式，影响膜脂流动性的因素，细胞膜的物质转运功能（选择题形式），糖萼的本质第六章内膜系统名词解释：内膜系统，细胞质解答题：信号假说的主要内容，高尔基复合体的功能，滑面内质网的功能，溶酶体的形成过程，溶酶体的功能易考点：内质网的标志酶，高尔基复合体的形态（形成面，成熟面），溶酶体的标志酶第七章线粒体名词解释：三羧酸循环，氧化磷酸化，底物水平磷酸化，呼吸链，分子伴侣，导肽解答题：描述线粒体的结构易考点：光镜下线粒体的结构，线粒体各部位的标志酶，呼吸链的复合体中每个复合体有哪些物质，线粒体疾病的特点，化学渗透学说主要知道氧化放能第八章细胞骨架名词解释：细胞骨架，中间纤维结合蛋白解答题：微管的体外装配，影响微管装配的因素，微管的功能（简单描述），微丝的组装过程，影响微丝组装的因素，微丝的功能，中间纤维结合蛋白的功能，中间纤维的组装的控制以及影响因素，中间纤维的功能第九章细胞核名词解释：核型，核纤层，细胞骨架，核基质，解答题：简述细胞核的基本结构，核孔复合体的结构，常染色质和异染色质的异同点，核仁的光镜和电镜结构。
易考点：核基质的功能，人体哪几号染色体上有核仁组织区。
细胞生物学名词解释
名词解释第二章细胞生物学研究方法1、显微镜分辨率（resolution/R）：指在人眼明视距离处，能清楚地分辨被检物体细微结构最小间隔的能力。
2、细胞培养（cell culture）：是将活体中分离的细胞或其他建系细胞，在体外模拟体内的生理环境的一定条件培养，使其能继续生存、生长甚至增殖的一种方法。
3、原代培养（primary culture）：指直接从生物体获取细胞进行培养。
4、传代培养（secondary culture）：指将适应了体外生长的原代细胞进行按1：2以上比例的连续扩大培养。
5、细胞融合（cell fusion）：在自发或人工诱导下，相同或不同基因型细胞之间相互融合的过程。
6、细胞株（cell strain）：当培养细胞具有某些特征与标志并能继续培养下去时称为细胞株。
7、细胞系（cell line）：原代培养细胞经传代成功后即成为细胞系。
8、差速离心：（differential centrifugation）：通过一系列递增速度的离心，即由低速到高速逐渐沉降分离，将不同大小颗粒分离的方法。
第三章细胞概述9、DNA双螺旋结构（DNA double helix）：一种核酸的构象，在该构象中，两条反向平行的多核甘酸链相互缠绕形成一个右手的双螺旋结构。
10、蛋白质一级结构（primary structure）：指一条或几条多肽链中氨基酸的种类、数量和排列顺序。
11、生物大分子（biomacromolecule）12、生物小分子（biomicromolecule）第四章细胞膜13、生物膜（biological membrane）：细胞膜和细胞内膜的合称。
14、单位膜（unit membrane）：生物膜有共同的结构特征，在透射电镜下表现为“二暗夹一明”的三层结构，故又称单位膜。
15、液态镶嵌模型（fluid mosaic model）：膜中脂质双层构成膜的连贯主体，它既具有晶体分子排列的有序性，又具有液体的流动性。
大学细胞生物学考研期末考试思维导图 第二章细胞生物学研究方法
限制性核酸内切酶
平切
疏水性
疏水层析
蛋白质的纯化与分析技术
PCR
RNA引物、DNA聚合酶、4种单核核苷酸、辅助因子
交错切
黏性末端
分子大小
SDS-PAGE
第一向：等电聚焦
电泳
连接酶
黏性末端-DNA聚合酶补齐末端-DNA连接酶
双向电泳
第二向：SDS-PAGE
照相系统
扫描电子显微镜
影像形成 （干涉效应）
照明系统 标本 透镜系统
分辨率
r=0.61λ/NA 清晰可见的最小物体：细菌和线粒体
固定
标本制备
包i）
大小和形状
凝胶过滤层析
质粒载体DNA
选择标记（ampr）
与某些分子特异结合
亲和层析
电荷
离子交换层析
层析
分子生物学方法
克隆位点
动物细胞
细胞系和细胞株
原代培养
细胞融合
无单克隆抗体
细胞培养
细胞生物学的研究方法
显微镜
荧光显微镜 电子显微镜 光学显微镜
荧光探针
免疫染色
间接免疫荧光
绿色荧光蛋白
研究活细胞内一些物质的动态行为
荧光抗体
荧光共振能量转移
青色荧光蛋白（供体） 黄色荧光蛋白（受体）
电子枪
透射电子显微镜
电磁透镜
电子束穿透样品成像
相差显微镜
观察未染色的标本
暗场显微镜
黑暗中观察
共聚焦显微镜
可获得样品高分辨率的三维信息
有效提高细胞的分子信息
直接免疫荧光
分离细胞器
世 分离细胞器和大分子
速度离心 等密度离心
离心分离
细胞生物学研究方法
细胞生物学研究方法细胞生物学是研究细胞结构、功能和过程的科学学科，主要研究对象是细胞的组成、分裂、分化、代谢、运动、增殖和死亡等。
为了深入研究细胞相关问题，细胞生物学采用了多种研究方法。
第一，显微镜观察法。
显微镜是细胞生物学中最常用的工具之一。
通过显微镜观察，可以观察到细胞的形态、结构和各种细胞器的分布情况。
常用的显微镜有光学显微镜和电子显微镜。
光学显微镜适用于观察活细胞，电子显微镜适用于观察细胞内部细节，如细胞核、线粒体和内质网等。
第二，细胞培养法。
细胞培养是指将细胞在无菌条件下培养于含有营养物质的培养基中，使其持续生长和繁殖。
通过细胞培养，可以研究细胞的生长特性、分裂过程以及对外界刺激的反应。
常用的细胞培养方法有原代培养、细胞株培养和三维培养等。
第三，细胞分离和纯化法。
细胞分离和纯化是将不同类型的细胞从混合细胞群中分离出来，以便对某种细胞进行独立的研究。
常用的方法有细胞悬浮液经过离心分离、细胞表面标记技术以及细胞排序等。
第四，分子生物学技术。
分子生物学技术可以用于研究细胞的基因表达、代谢等分子机制。
其中，PCR技术可以复制DNA序列，用于检测细胞内特定基因的存在和表达水平。
原位杂交技术可以检测细胞内特定mRNA的定位和表达情况。
第五，蛋白质分析技术。
蛋白质分析技术主要用于研究细胞内蛋白质的分布、结构和功能。
常用的方法有蛋白质电泳、质谱分析、免疫印迹等。
第六，遗传学方法。
遗传学方法可以用于研究细胞的遗传特征和突变。
如基因敲除和基因敲入技术可以研究基因在细胞中的作用；细胞杂交技术可以研究细胞核酸的互补性和杂交情况。
细胞生物学研究方法的不断更新和发展，使我们对细胞的理解越来越深入。
这些方法的应用使得我们能够更好地揭示细胞的机制和功能，为解决许多重大疾病和生物学问题提供了有力的工具。
第二章细胞生物学研究方法
第二章细胞生物学研究方法1．举例（3～5个）说明研究方法的突破对细胞生物学发展的推动作用。
答：①细胞培养技术，…②离心分离技术，…③流式细胞分离技术，…④基因敲除技术，…⑤干细胞培养技术，…⑥……2．为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一？3．用什么方法追踪活细胞中蛋白质合成与分泌过程？包括哪几个步骤？答：追踪活细胞中某种蛋白质合成与分泌的过程一般采用同位素示踪技术。
其基本步骤是：①将放射性同位素标记的氨基酸(3H－亮氨酸)加到细胞培养基中，在很短时间内使这些与未标记的相应氨基酸化学性质相同的标记分子进入细胞(称为脉冲标记)；②除去培养液并洗涤细胞，再换以未标记氨基酸的培养基培养细胞，已进入细胞的标记氨基酸将被蛋白质合成系统作为原料加以利用，掺入到某种新合成的蛋白质中；③每隔一定时间取出一定数量的细胞，利用电镜放射自显影技术探查被标记的特定蛋白质在不同时间所处的位置。
通过比较不同时间细胞取样的电镜照片就可以了解细胞中蛋白质合成及分泌的动态过程。
4. 图2-3的解释。
答：两个儿童共同振动一根绳子产生的波动类似于光子光子和电子形成的波，以此说明物体的大小对波的干扰。
(a)两个儿童振动绳子产生的特征波长;(b)向绳子波中扔进一个球或一个物体，如果扔进物体的直径与绳子波长相近，就会干扰绳子波的移动;(3)如果扔进一个垒球或其他物体比绳子波长小得多，对绳子波的移动只有很小或没有干扰;(d)如果将绳子快速振动，波长就会大大缩短;(e)此时扔进垒球就会干扰绳子波的移动。
5．为什么电子显微镜需要真空系统(vacuum system)?答：由于电子在空气中行进的速度很慢，所以必须由真空系统保持电镜的真空度，否则，空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。
用两种类型的真空泵串连起来获得电子显微镜镜筒中的真空，当电子显微镜启动时，第一级旋转式真空泵(rotary pump)获得低真空，作为二级泵的预真空；第二级采用油扩散泵(oil diffusion pump)获得高真空。
丁明孝《细胞生物学》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
目 录第一章 绪论1.1 复习笔记1.2 课后习题详解1.3 名校考研真题详解第二章 细胞生物学研究方法2.1 复习笔记2.2 课后习题详解2.3 名校考研真题详解第三章 细胞质膜3.1 复习笔记3.2 课后习题详解3.3 名校考研真题详解第四章 物质的跨膜运输4.1 复习笔记4.2 课后习题详解4.3 名校考研真题详解第五章 细胞质基质与内膜系统5.1 复习笔记5.2 课后习题详解5.3 名校考研真题详解第六章 蛋白质分选与膜泡运输6.1 复习笔记6.2 课后习题详解6.3 名校考研真题详解第七章 线粒体和叶绿体7.1 复习笔记7.2 课后习题详解7.3 名校考研真题详解第八章 细胞骨架8.1 复习笔记8.2 课后习题详解8.3 名校考研真题详解第九章 细胞核与染色质9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 名校考研真题详解第十章 核糖体10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 名校考研真题详解第十一章 细胞信号转导11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 名校考研真题详解第十二章 细胞周期与细胞分裂12.1 复习笔记12.2 课后习题详解12.3 名校考研真题详解第十三章 细胞增殖调控与癌细胞13.1 复习笔记13.2 课后习题详解13.3 名校考研真题详解第十四章 细胞分化与干细胞14.1 复习笔记14.2 课后习题详解14.3 名校考研真题详解第十五章 细胞衰老与细胞程序性死亡15.1 复习笔记15.2 课后习题详解15.3 名校考研真题详解第十六章 细胞的社会联系16.1 复习笔记16.2 课后习题详解16.3 名校考研真题详解第一章 绪论1.1 复习笔记【本章概述】本章为绪论部分，主要对细胞生物学的研究内容与现状、细胞学发展简史、原核细胞、古核细胞、真核细胞等内容做了简单的介绍，考点较细，需要理解掌握。
【重点难点归纳】一、细胞学与细胞生物学发展简史1生物科学3个阶段以及细胞的发现（1）三个阶段：形态描述阶段、实验室生物阶段、现代生物学阶段。
细胞生物学思考题(含答案)
1.思考题第一章细胞概述1. 胡克和列文虎克发现细胞的动机是不同的，你对此有何感想?答：胡克当时的目的只是想弄清楚为什么软木塞吸水后能够膨胀，并且能够堵塞住暖水瓶中的气体溢出而保温。
列文虎克是为了保证售出的布匹质量，用显微镜检查布匹是否发霉。
正是由于他们的观察力和对自然现象的好奇心，以及对事业的责任感才导致细胞的发现。
2. 证明最早的遗传物质是RNA而不是DNA的证据是什么?答：核酶的发现。
所谓核酶就是具有催化活性的RNA分子。
3. 举例说明细胞的形态与功能相适应。
答：细胞的形态结构与功能的相关性与一致性是很多细胞的共同特点。
如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O2和CO2的交换; 高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的，这种不同与它们各自的功能相适应。
卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受精之后，要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的物质，这样，卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还有很多预先合成的mRNA和蛋白质，所以体积就大; 而圆形的表面是便于与精细胞结合。
精细胞的形态是既细又长，这也是与它的功能相适应的。
精细胞对后代的责任仅是提供一套基因组，所以它显得很轻装; 至于精细胞的细尾巴则是为了运动寻靶，尖尖的头部，是为了更容易将它携带的遗传物质注入卵细胞。
4. 真核细胞的体积一般是原核细胞的1000倍，真核细胞如何解决细胞内重要分子的浓度问题?答：出现了特化的内膜系统，这样，体积增大了，表面积也大大增加，并使细胞内部结构区室化，一些重要分子的浓度并没有被稀释。
5. 相邻水分子间的关系是靠氢键维系的，这种氢键赋予水分子哪些独特的性质，对于生活细胞有什么重要性?答：首先，氢键能够吸收较多的热能，将氢键打断需要较高的温度，所以氢键可维持细胞温度的相对稳定。
第二是相邻水分子间形成的氢键使水分子具有一定的粘性，这样使水具有较高的表面密度。
第三，水分子间的氢键可以提高水的沸点，这样使它不易从细胞中挥发掉。
Chapter2 细胞生物学研究方法
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实验原理
波长(颜色) 振幅(亮度) 相差(看不见的)
相差显微镜的环状光栏和相板(phase plate)能使活细 胞或末经染色的标本中各部分的折射率或厚度的微小差异， 产生相位差，然后利用光的衍射和干涉的原理，把相差变 成振幅(明暗)之差，使人的肉眼能够辨认出来。
16
相板
价键，从而将邻近的蛋白质分子牢固地交联在一
起。
23
2. 包埋和切片(embedding and sectioning)
• 包埋：通常用液态的石蜡或树脂做包埋剂，使之渗入整块 组织，使之硬化成固体的包埋块。
• 切片机切割包埋块，制备成薄切片。适用于光学显微镜观 察的切片厚度为 l～10 μm。
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3. 染色(staining)
环状光阑
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18
暗视野显微镜(dark field microscope)
• 利用特殊的聚光器使照明光线不能进入物镜被放 大，在黑暗的背景下呈现明亮的像。这种特殊的 照明方式，使反差增大，分辨率提高。
• 用途：用以观察未经染色的活体或胶体粒子。 • 特点：主要观察的是物体的轮廓，分辨不清内部
的微细结构。
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倒置显微镜(inverted microscope)
• 物镜与照明系统的位置颠倒过来。 物镜置于载物台之下， 光源位于载物台的上方。
• 集光器与载物台之间的工作距离提高， 可以放置 培养皿、培养瓶等容器， 直接对培养的细胞进行 照明和观察。
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22
2.1.3 光学显微镜的样品制备
1. 样品的固定(fixation)
• 目的：给细胞的不同组分带上可区别的颜色特征。 • 苏木精(hematoxylin)：核酸 • 伊红(eosin)：细胞质 • 苏丹染料(Sudan dyes)：脂肪
细胞生物学(第三版)复习课后题答案总结
细胞生物学（第三版）复习课后题答案总结第一章大题（细胞基本知识）1、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。
答：当前细胞生物学研究主要集中在以下四个领域：⑴细胞信号转导；⑵细胞增殖调控；⑶细胞衰老、凋亡及其调控；⑷基因组与后基因组学研究。
人类亟待通过以上四个方面的研究，阐明当今主要威胁人类的四大疾病：癌症、心血管疾病、艾滋病和肝炎等传染病的发病机制，并采取有效措施达到治疗的目的。
2、细胞生物学的概念和研究内容答：概念：细胞生物学是以细胞为研究对象, 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、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。
细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。
从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。
研究内容：细胞生物学的主要研究内容主要包括两个大方面：细胞结构与功能、细胞重要生命活动。
涵盖九个方面的内容：⑴细胞核、染色体以及基因表达的研究；⑵生物膜与细胞器的研究；⑶细胞骨架体系的研究；⑷细胞增殖及其调控；⑸细胞分化及其调控；⑹细胞的衰老与凋亡；⑺细胞的起源与进化；⑻细胞工程；⑼细胞信号转导。
3、细胞的基本共性答：所有的细胞都有相似的化学组成；脂-蛋白体系的生物膜；DNA-RNA的遗传装置；蛋白质合成的机器―核糖体；一分为二的分裂方式。
4、细胞生存所需的最基本的细胞结构和功能。
答：细胞的生存必须具备细胞膜、核糖体、一套完整的遗传信息物质和结构。
功能：①细胞膜为细胞生命活动提供了相对稳定的环境；为DNA、RNA、蛋白质的复制、转录翻译提供了结合位点，使代谢反映高效而有序的进行；又为代谢底物的输入与代谢产物的排除提供了选择性物质运输的通道，其中伴随能量的传递。
②细胞核是遗传信息储存和表达的重要场所和指挥部，细胞的分裂、生长、分化、增值等一切生命活动均受细胞核遗传信息的指导调控。
2020年(生物科技行业)第二章细胞生物学研究方法
（生物科技行业）第二章细胞生物学研究方法第二章细胞生物学研究方法(theresearchmethodinthecellbiology)教学目的1、了解主要工具和常用方法，侧重掌握基本原理和基本应用；2、认识工具和方法和学科发展的相关性。
教学内容本章从以下5个方面介绍了细胞生物学的研究方法:1．显微成像技术2．细胞化学技术3．细胞分选技术4．细胞工程技术5．分离技术6．分子生物学方法计划学时及安排本章计划3学时。
教学重点和难点生命科学是实验科学，它的很多成果都是通过实验才得以发现和发展的。
许多细胞生物学的重要进展以及新概念的形成,往往来自新技术的应用。
因此,方法上的突破,对于理论和应用上的发展具有巨大的推动作用，这是学习本章应确立的基本思想。
1．显微成像包括直接成像和间接成像。
显微技术是细胞生物学最基本的研究技术,包括光学显微技术和电子显微技术。
在光学显微技术中要掌握几种常用显微镜成像的基本原理,包括普通双筒显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、暗视野显微镜、倒置显微镜。
电子显微镜是研究亚显微结构的主要工具,透射和扫描电镜的是俩类主要的电子显微镜,对其基本结构、工作原理和样品制备方法则是学习的重点。
2．细胞化学技术介绍了酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术、细胞分选技术,其中流式细胞分选技术是细胞生物学和现代生物技术中的重要技术,应重点掌握。
3．细胞工程技术是细胞生物学和遗传学的交叉领域，主要利用细胞生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计，有计划地改变或创造细胞遗传性的技术。
包括体外大量培养和繁殖细胞，或获得细胞产品、或利用细胞体本身。
主要内容包括：细胞融合、细胞生物反应器、染色体转移、细胞器移植、基因转移、细胞及组织培养。
4．分离技术是壹大类技术的总称，包括细胞组分的分离和生物大分子的分离,应掌握各种分离技术的原理和用途。
本章对分子生物学方法作了简要介绍,为今后的学习奠定基础。
简言之，本章教学重点是仪器方法的基本原理和基本应用；教学难点是电镜制样及分子杂交技术。
第二章细胞生物学研究方法
第二章细胞生物学研究方法(the research method in the cell biology)教学目的1、了解要紧工具和常用方法，侧重把握差不多原理和差不多应用；2、认识工具和方法与学科进展的相关性。
教学内容本章从以下5个方面介绍了细胞生物学的研究方法:1．显微成像技术2．细胞化学技术3．细胞分选技术4．细胞工程技术5．分离技术6．分子生物学方法打算学时及安排本章打算3学时。
教学重点和难点生命科学是实验科学，它的专门多成果差不多上通过实验才得以发觉和进展的。
许多细胞生物学的重要进展以及新概念的形成,往往来自新技术的应用。
因此,方法上的突破,关于理论和应用上的进展具有庞大的推动作用，这是学习本章应确立的差不多思想。
1．显微成像包括直截了当成像和间接成像。
显微技术是细胞生物学最差不多的研究技术, 包括光学显微技术和电子显微技术。
在光学显微技术中要把握几种常用显微镜成像的差不多原理,包括一般双筒显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、暗视野显微镜、倒置显微镜。
电子显微镜是研究亚显微结构的要紧工具, 透射和扫描电镜的是两类要紧的电子显微镜, 对其差不多结构、工作原理和样品制备方法则是学习的重点。
2．细胞化学技术介绍了酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术、细胞分选技术, 其中流式细胞分选技术是细胞生物学和现代生物技术中的重要技术, 应重点把握。
3．细胞工程技术是细胞生物学与遗传学的交叉领域，要紧利用细胞生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计，有打算地改变或制造细胞遗传性的技术。
包括体外大量培养和繁育细胞，或获得细胞产品、或利用细胞体本身。
要紧内容包括：细胞融合、细胞生物反应器、染色体转移、细胞器移植、基因转移、细胞及组织培养。
4．分离技术是一大类技术的总称，包括细胞组分的分离和生物大分子的分离, 应把握各种分离技术的原理和用途。
本章对分子生物学方法作了简要介绍, 为今后的学习奠定基础。
细胞生物学习题
细胞生物学习题第一章绪论1．根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识，客观地、恰当地估价细胞生物学在生命科学中所处的地位，以及它与其他学科的关系。
2．试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件，以及它今后发展的主要趋势。
3．你认为当前细胞生物学发展的总的趋势是什么，有哪些热点领域?4．细胞学与细胞生物学发展的历史大致可以划分为哪几个阶段?5．细胞学说的内容包括哪些？有何意义？6．当前细胞生物学研究的三大基本问题是什么？第二章细胞生物学的研究方法1．光学显微镜技术有哪些新发展？它们各有哪些突出优点？为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜？2．与光镜相比，用于电子显微镜观察的生物样品有什么特殊的要求?3．比较电子显微镜和光学显微镜的区别。
4．简述放射自显影技术的基本原理和步骤。
5．比较透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
6．试从R＝0.61λ／N．A，分析说明电子显微镜的设计原理。
7．试述超薄切片的制备过程。
第三章细胞的基本知识1．对于“细胞”的概念，比较普遍的提法是“细胞是生命活动的基本单位”，如何理解? 2．为什么说支原体是最小、最简单的细胞?3．试述真核细胞与原核细胞在细胞结构基本特征上的主要区别。
6．目前，尚有哪些证据表明真核生物可能起源于古核生物?8．举例说明细胞的形态结构与功能的相关性和一致性。
9．试述真核细胞的基本结构体系。
第四章细胞质膜1．简述生物膜结构模型的演化过程。
目前人们对生物膜的认识有哪些?2．什么是脂质体(1iposome)?在研究和临床治疗中有哪些应用价值?3．荧光抗体免疫试验中，首先出现荧光扩散现象，当时间延长后，均匀分布在细胞表面的标记荧光会重新排布，出现成斑现象。
请解释为什么会出现上述两种看似矛盾的现象。
4．如何用实验方法证明膜蛋白的流动性?5．影响膜的流动性的因素?6．膜内在蛋白以哪些主要方式与膜脂结合?7．简述钠钾泵的结构特点、工作原理及其生物学意义?8．简述胞饮作用和吞噬作用的主要区别。
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细胞生物学研究方法 Experimental Approaches
for Studying Cells
1
OUTLINE
2.1显微成像技术（TECHNIQUES OF MICROSCOPY） 2.2 细胞组分的分析方法 （TECHNIQUES OF CYTOCHEMISTRY、 CELL
Mass spectrometry…
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思考题： 1、普通光学显微镜、暗视野显微镜和相差显微镜各有 什么特点，适于观察什么类型的样品？ 2、电子显微镜技术有哪些发展？与光学显微镜技术比 较有哪些优缺点？ 3、细胞组分的分析包括那些基本的实验技术？
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放大率 (magnification, M)
M=物镜放大率 X 目镜放大率
分辨率（resolution, R）:分辨出相邻两个物点间的最小距离
R=0.61λ/NA （λ:波长，可见光0.4~0.7μm）
显微镜的数值孔径 (numerical aperture, NA)
NA =n sina （n，介质折射率; a，镜口角）
? ? ? 最大分辨率
a:70° n:1.5(油) λ :450nm(可见光)
200nm(紫外光)4
2.1.1.2 常用光学显微镜：
◆普通双筒显微镜
(binoular microscope) ◆相差显微镜:
(phase contrast microscope) ◆微分干涉显微镜
(differential interference microscope） ◆暗视野显微镜
CHO细胞的培养
胚胎干细胞（embryonic stem cell）
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诱导多能干细胞 (induced pluripotent stem cell ,iPSC）
Yamanaka / Jaenisch四因子实验
带选择标记的成纤维细胞
Oct4 Sox2 Myc Klf4
嵌合体小鼠
iPS细胞
显微注射
移植
囊胚
2.3.2 细胞融合与单克隆抗体
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2.3.3 基因转染与敲除
转染 (transfection)：将具有生物功能的核酸转移 或运送到细胞内并使核酸在细胞内维持其生 物功能
敲除 (knockout）:
显微操作术 (micro injection)
动物细胞核移植克隆 (Nuclear transfer)
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19
2.3 细胞工程技术（CELL ENGINEERING）
2.3.1 细胞培养 (Cell culture) 体外细胞培养的条件 ◆营养 ◆环境因素∶ 无菌环境、合适的温度、一定的渗透 压和气体环境、O2和CO2。后者对于维 持细胞培养液的酸碱度十分重要。 ◆代谢物和废物排除
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原代细胞 (primary cells)：从机体分离取出，<10 passages 细胞系 (cell line)：原代培养物首次传代成功后 细胞株 (cell clone) ：单细胞克隆
实验分三步∶ ◆构建重组载体； ◆转基因敲除； ◆筛选。
27
基 因 敲 除 原 理
28
基 因 敲 除 示 意 图 （1）
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基 因 敲 除 示 意 图 （2）
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2.4 组学研究技术 (GENOME、TRANSCRIPTOMICS、 PROTEOME)
• GENOME：High throughput DNA sequencing… • TRANSCRIPTOMICS: Gene expression array/Chip… • PROTEOME: protein array/Chip, tissue or cell chip,
◆其他：DNA、RNA染色: 原位杂交技术 (in situ hybridization)15
2.2.2 细胞分选 (cell sorting)
◆流式细胞术 (Flow cytometry) 干涉检测器：发现细胞 荧光检测器：发现标记
◆染色体分选 (chromosome sorting)
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2.2.2 细胞分选 (cell sorting)
(dark field microscope) ◆荧光显微镜
(fluorescence microscope) ◆激光共聚焦显微镜
(laserconfocalscaning microscope)
5
正置显微镜
倒置显微镜
6
◆相差显微镜： (phase contrast microscope) 无色、透明、活细胞结构 环形光阑（annular diaphragm） 相位板（annular phaseplate） 标本密度不同导致光程差 振幅差
◆流式细胞术 (Flow cytometry)
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2.2.3 细胞组分的分离 (isolation of cell components)
超速离心技术 (Ultra centrifugation)： 分离细胞器与生物大分子及复合物 ◆ 速度离心： 差速离心、移动区带离心 ◆等密度离心：density gradient
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◆微分干涉显微镜： (differential interference microscope） 更强立体感 ，便于显微操作
DIC
8பைடு நூலகம்
◆暗视野显微镜 (dark field microscope) ： 物体轮廓，无微细结构 丁达尔现象：光斜射到样品上
9
◆荧光显微镜： (fluorescence microscope)
(scanning electron microscope) ◆扫描隧道显微镜
(scanning tunneling microscope) 微观世界物质表面特征，但样品必须是导体
◆原子力显微镜
(atomic force microscope） 微观世界物质表面特征，不要求导体，提供三维表面图，
不需样品处理、常压及液体环境中工作；但分辨率低于扫
层析分离技术 (High performance liquid chromatography, HPLC)： 分离蛋白质 ◆ 凝胶过滤 (gel filtration)： ◆亲和层析 (affinity purification)： ◆离子交换层析 (ion-exchange chromatography )
基本结构
◆电子光学系统由照明系统、标本室、成像系统、
观察窗和记录用的照相机等组成；
◆真空系统是保持电镜的真空度； ◆电子学系统即供电系统，需要高压稳压。
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电子显微镜种类：
◆透射电子显微镜：细胞内部结构观察
(transmission electron microscope) ◆扫描电子显微镜：样品表面形貌特征观察
转基因鼠及选择性基因剔除 (transgenic mice and conditional knockout)
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细胞核移植克隆
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Knockout Mice
The technique used to generate knockout mice was developed in the late 1980s by Marlo Capecchi at the University of Utah.
紫外光源激发细胞内
荧光标记染料
Excitation
Emission
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◆激光共聚焦显微镜： (laserconfocalscaning microscope) 激光扫描、分辨力提高、可立体三维重建
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2.1.2 电子显微镜 (Electron microscope) 电子束波长比光短100000倍 亚显微结构（超微结构）：R< 1nm
SORTING、 ISOLATION OF CELL COMPONENT） 2.3 细胞工程技术（CELL ENGINEERING） 2.4 组学研究技术 (GENOME、TRANSCRIPTOMICS、
PROTEOME)
2
2.1 TECHNIQUES OF MICROSCOPY
镜像形成的三要素:
◆酶细胞化学技术（酶与底物） 酶细胞化学技术就是通过酶的特异细胞化学反应来显示酶在细 胞内的定位。
◆免疫细胞化学技术（抗原抗体） 利用免疫反应定位组织或细胞中的抗原成分分布 免疫荧光技术 免疫电镜技术
◆放射自显影技术 (radioautography)：利用放射性同位素标记研 究细胞内大分子的合成动态（分布、定位、排出、合成等）
描电镜
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2.2 细胞组分的分析方法 2.2.1 细胞化学技术 （cytochemistry） 2.2.2 细胞分选 (cell sorting) 2.2.3 细胞组分的分离 (isolation of cell component)
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2.2.1 细胞化学技术（cytochemistry）
Cell morphology + cell component analysis
光学显微镜
电子显微镜
(The Light Microscope) (Electron microscope)
照明系统 (illumination)
可见光 vs 电子束
Light
Electron
样品 (sample)
透镜系统 (optics)
物镜: 玻璃 vs 目镜： 玻璃 vs
电磁透镜 荧光屏
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2.1.1 光学显微镜（The Light Microscope） 2.1.1.1技术参数：