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：章节课后问答题分析

科学教育出版社

系列一：章节总结汇编

第一章细胞概述

1.细胞生物学的概念以及研究内容

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、细胞生活史和各种生命活动规律的学科。

2.细胞生物学的发展简史

细胞生物学的发展大致分为四个时期：

2.1细胞的发现及细胞学说的创立

2.1.1 1665年，胡克利用自己制造的显微镜观察栎树软木塞切片，观察到蜂窝状小室（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，第一次观察到了完整的活细胞。

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构成的，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分裂。细胞学说创立论证了生物界的统一性和生命的共同起源。

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、显微镜技术的发展，使细胞生物学有了进一步的发展，集中在细胞结构组成以及分裂方面。

2.3实验细胞学时期

此时期的特点是利用实验的手段从形态结构的观察深入到生理功能、生物化学、遗传发育机制的研究，并且同相邻学科互相渗透，互相发展。

2.4细胞生物学概念的提出

1965年，derobetis将其编著的《普通细胞学》改为《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定性，使物质、能量、信息交流等稳定进行；细胞都具有遗传物质，最早的遗传物质是RNA，后逐渐进化形成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；繁殖；网络系统式的生化反应和谐体。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应构成及酶调控的网络系统。

3.1.3 细胞形态体现了结构和功能的协调适应。细胞的大小维持恒定，受三方面的限制：细胞表面积和体积的比例，以维持和环境正常的物质、能量、信息交流速度；细胞核的能力范围，协调细胞内各种功能的实现；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，蒸发热；高表面张力，内聚力；

水在细胞中的功能：溶剂，反应介质；结构成分；参和新陈代谢反应；

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；小分子有机物构成生物大分子；生物大分子组装成细胞的高级结构；高级结构以及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构成

3.5细胞生命的进化和非细胞生命体病毒

结构图

第二章细胞生物学研究方法

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、细胞生活史和各种生命活动。 1．细胞结构、成分的观察-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，和样品发生相互作用，其被改变的物理特征被肉眼观察或通过探测器检测而成像。

分辨率：r=0.61λ/nsin α；分辨极限：一定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普通光学显微镜及样品制备 1.1.1各种光学显微镜 普通光学显微镜

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：将不同成分的衍射系数改变为明暗变化。 暗视野显微镜：利用散射或衍射光增大反差。 倒置显微镜：普通光学显微镜的倒置。 1.1.2样品制备

取材、固定（杀死细胞，稳定细胞的成分，形成一定硬度）、包埋、切片、染色、观察。 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

细胞的发现及细细胞学的经典时细胞生物学概念结构体系水、无机盐、蛋白质、组装模式细胞生物学

概念及研究内容

发展简史

胞学说的创立期

实验细胞学时期的提出细胞概述

细胞的共性

结构

功能分子基础

的组装

糖类、脂类、核酸等四级组装

假说

模版组装酶效应组装自组装

细胞的类型和结构体系构成

细胞生命的进化与非细胞生命体病毒

细胞结构

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和聚焦，真空系统保护电子枪等。

扫描电子显微镜

极狭窄电子束扫描样品，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

透射电子显微镜和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）、观察（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：以一定角度在样品的表面镀上一层金属，增强背景和待观察样品反差的方法。

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，然后观察切口表面；或将其温度稍微升高，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，探针尖端和样品表面可产生隧道电流，其值和距离呈指数变化关系。

原子力显微镜：扫描隧道显微镜修改，利用探针原子和样品表面的原子力的变化。

X射线衍射技术：在原子分辨的水平上推测分子的结构。

2．细胞成分的组成、分布-细胞化学技术

2.1酶细胞化学技术

初级反应：细胞内酶作用于底物产生初级反应产物。

捕捉反应：初级反应产物和捕捉剂相互作用，产生显微镜下可见的最终反应产物。

2.2免疫细胞化学技术

利用免疫反应定位组织或细胞中的抗原成分分布。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分进行定性、定量、分布的观察。

核磁共振技术分析有机化合物结构。

3．细胞及成分的分离-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，无细胞液滴收集器。

细胞分选过程：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收集器。

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