细胞生物学翟中和三精品PPT课件
细胞生物学翟中和编-第章细胞的统一性与多样性资料PPT课件

细胞的进化演变
地球上的200万余种生物:
早
一切生物 期
营养方式 运动能力 细胞结构
动物界 植物界
没有细胞壁和叶绿体 具有细胞壁和叶绿体
对于某些生物来说却遇到了分类上的困难:
眼虫(Euglena)有叶绿体却无细胞壁; 细菌和真菌虽有细胞壁但无叶绿体; 支原体既无叶绿体也无细胞壁。
原核细胞与真核细胞概念的确立
Chatton(1925年)把细胞中无由膜包围的细胞核的生 物称为原核生物(prokaryote) 。
代 表 性 原 核 生 物 : 支 原 体 (mycoplasma) 、 细 菌 (bacterium)和蓝细菌(cyanobacterium)等
自从原核生物概念提出之后,H. Ris则把由含有 由核被膜包围的核的细胞构成的生物称为真核生物 (eukaryote)。
二、最小最简单的细胞——支原体
• 最简单的原核细胞,直径为0.1~0.3 μm • 具有细胞质膜,但没有细胞壁 • 唯一的细胞器是核糖体 • 具感染性,可在培养基上培养 • 培养细胞很容易被支原体污染,污染源主要是血清
三、原核细胞的两个代表类群
细菌与蓝藻
三、原核细胞的两个代表类群
淋病球菌 肉毒梭菌
有的物种,细胞分裂后可连成链或丝,也有的形 成群体。它们的繁殖方式一般为二分裂,也有的产 生孢子,少数行出芽生殖。
原核细胞的形态和结构比较简单
质膜内为细胞质和拟核,多数在质膜外还有一层 硬的细胞壁。
原核细胞的质膜具有单位膜的典型特征,厚约
10nm。某些原核生物的质膜在有的部位发生内褶,
形成间体(mesosome) (与细胞呼吸和分裂有关)。
• 人体内的细胞大约分为 200 多种不同的类型, 成年人大约含有1014 个 细胞,刚出生的婴儿约 由2×1012 个细胞组成; 人的大脑是由1012 个细 胞构成的复杂体系
2024版细胞生物学翟中和第三版

CHAPTER细胞的结构与功能细胞的代谢与调控细胞的生长与分裂细胞间的相互作用研究细胞的各种组成部分,如细胞膜、细胞质、细胞核等的结构和功能。
研究细胞的生长、增殖、分化和凋亡等生命过程及其调控机制。
研究细胞内的物质代谢、能量转换以及基因表达调控等过程。
研究细胞与细胞之间、细胞与细胞外基质之间的相互作用及其调控机制。
细胞的发现与早期研究从列文虎克首次观察到细胞到施莱登和施旺提出细胞学说,奠定了细胞生物学的基础。
显微技术的发展与应用随着光学显微镜和电子显微镜的发明和应用,人们得以更深入地观察和研究细胞的结构和功能。
分子生物学的兴起与细胞生物学的融合DNA双螺旋结构的发现和分子生物学的兴起,推动了细胞生物学向分子水平的研究发展。
系统生物学与合成生物学的兴起近年来,系统生物学和合成生物学的兴起为细胞生物学研究提供了新的思路和方法。
许多疾病的发生都与细胞损伤有关,如细胞凋亡异常、基因突变等。
细胞损伤与疾病发生细胞治疗与再生医学药物研发与细胞生物学精准医疗与个体化治疗通过细胞移植、基因编辑等技术手段,实现对疾病的治疗和人体损伤组织的修复。
基于细胞生物学的研究,可以设计和开发针对特定疾病的药物,提高治疗效果和降低副作用。
结合细胞生物学和基因组学等技术手段,实现疾病的精准诊断和个体化治疗。
细胞生物学与医学关系CHAPTER03细胞膜的功能作为细胞的边界,维持细胞内外环境的相对稳定;控制物质进出细胞;进行细胞间的信息交流。
01细胞膜的化学组成主要由脂质、蛋白质和糖类组成,其中脂质双层构成膜的基本骨架。
02细胞膜的结构特点具有流动性,由磷脂分子的运动及膜蛋白的旋转、扩散等运动形式实现。
细胞膜结构与功能1 2 3由水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸和多种酶等组成,是细胞进行新陈代谢的主要场所。
细胞质基质的组成与功能包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体等,参与蛋白质的加工、运输和分泌,以及脂质的合成与分解等。
翟中和细胞生物学知识概要课件

02
利用电子束成像,能够观察细胞的超微结构,如透射电子显微
镜和扫描电子显微镜。
激光共聚焦显微镜
03
结合激光扫描和共聚焦技术,实现三维、高分辨率的细胞成像
。
细胞培养技术在细胞生物学中的应用
原代细胞培养
直接从组织或器官中分离出细胞进行培养,用于研究 细胞的正常生理功能。
细胞系培养
通过连续传代培养建立的永生化细胞系,用于研究细 胞的异常生理功能及疾病发生机制。
细胞核中的染色质与染色体
遗传信息的载体,在细胞分裂时呈现高度凝集状态。
细胞器的结构与功能
线粒体
细胞内的“动力工厂”,通过氧化磷酸化产 生ATP,为细胞提供能量。
叶绿体
植物细胞中的光合作用器官,将光能转化为化 学能储存于有机物中。
核糖体
蛋白质合成的场所,由rRNA和蛋白质组成,参 与蛋白质的生物合成。
运用生物信息学方法对细胞内基因、 蛋白质等数据进行挖掘和分析,揭示 细胞生命活动的规律。
THANKS
感谢观看
自噬体的形成
双层膜结构包裹待降解的细胞质成分,形成 自噬体。
自噬的生理意义
参与细胞质的更新、细胞器的质量控制以及 应对营养缺乏等压力条件。
06
细胞生物学的研究方法与 技术
显微镜技术在细胞生物学中的应用
光学显微镜
01
利用可见光和特殊光学技术观察细胞结构和功能,如相差显微
镜、荧光显微镜等。
电子显微镜
细胞的分化过程与机制
基因选择性表达
细胞分化的根本原因是基因的选择性表达, 使得同一来源的细胞产生形态、结构和生理 功能上的差异。
表观遗传学调控
通过DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传学手段对 基因表达进行调控,影响细胞分化。
细胞生物学第3版翟中和

CRISPR-Cas9技术
利用细菌免疫系统,实现对特定基因序列的精确 编辑。
TALEN技术
通过设计特异性识别DNA序列的蛋白,实现对目 标基因的敲除或插入。
3
基因治疗
利用基因编辑技术修复或替换病变基因,达到治 疗遗传性疾病的目的。
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生物信息学在细胞生物学中作用
基因组学
解析生物体基因组序列及其功能, 揭示细胞生命活动的遗传基础。
维持细胞形态、保持细胞内部结构的有序性、参与细胞运动等。
细胞运动机制
通过细胞骨架的动态变化,实现细胞的变形、移动和分裂等运动 过程。
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细胞代谢与能量转换
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物质进出细胞方式及转运机制
被动转运
物质顺浓度梯度进出细胞,包括简单扩散和易化扩散 两种方式。
主动转运
物质逆浓度梯度进出细胞,需要消耗能量,包括原发 性主动转运和继发性主动转运两种方式。
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氧化还原反应在呼吸链中传递过程
2024/1/28
呼吸链的组成
呼吸链由多种酶和辅酶组成,包括NADH脱氢酶、辅酶Q、 细胞色素等。
氧化还原反应的传递
在呼吸链中,氧化还原反应通过一系列酶促反应逐步传递 ,最终将电子传递给氧生成水,同时释放能量合成ATP。
呼吸链的调控
呼吸链的活性受到多种因素的调控,如底物浓度、氧浓度 、pH值等。
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荧光探针在活细胞成像中应用
2024/1/28
荧光染料
特异性标记细胞或细胞器,用于观察细胞结构和 功能。
荧光蛋白
基因编码的荧光蛋白可用于实时监测细胞活动和 信号传导。
翟中和细胞生物学ppt

三、细胞超微结构研究
1932年德国人E. Ruska和M. Knoll发明透射电镜,
人类视野进入超微领域 。 1939年Siemens公司生产商品电镜。 1940-50s用电镜观察了各类细胞超微结构。并结合 超速离心、电泳、无细胞体系等分析技术研究这 些结构的功能。Cytology发展为Cell Biology。
当代生物学主要分支学科
The required course with biotechnological speciality 生物技术专业的必修课
The basis of life sciences 各类生命科学的基础
The important pillar for the development of life sciences 现代生命科学发展的重要支柱
“Cell” from “cellulae”
Micrographia
Micrographia
1680年荷兰布商列文虎克A. van Leeuwenhoek当选
为英国皇家学会会员。他自制了高倍显微镜(300
倍左右)观察过植物、原生动物、水、鲑鱼的红细
胞、牙垢中的细菌、唾液、血液、精液等等。是
第一个描述活细胞的科学家。
1. 细胞显微结构从亚微水平的重新认识
显微镜的放大倍数和分辨率提高 基体变更清晰
的显微研究”。
Matthias Jacob Schleiden
Theodar Schwann
a. b.
Schwann提出: 有机体是由细胞构成的; 细胞是构成有机体的基本单位。 但他也采用了的Schleiden细胞形成理论。 1855 德国人R. Virchow 提出omnis cellula e cellula 的著名论断;进一步完善了细胞学说。
2024版年度翟中和细胞生物学课件

定义
细胞生物学是研究细胞结构、功能、 生长、分裂、分化、代谢、运动、 衰老和死亡等生命活动规律的科学。
研究对象
包括原核细胞、真核细胞(如动物、 植物和真菌细胞)以及古菌细胞等。 同时,也研究病毒等非细胞形态的 生命体。
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细胞生物学的发展历史
2024/2/3
早期研究
17世纪,科学家们开始使用显微镜观察细胞,开启了细胞 生物学的研究历程。
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02 细胞的基本结构 与功能
2024/2/3
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细胞膜的结构与功能
细胞膜的化学组成
主要由脂质、蛋白质和少量糖类组成,其中脂质以磷脂为主,蛋白质则以各种形式嵌入或附 着于脂质双层中。
细胞膜的结构特点
具有流动性,即膜中的脂质和蛋白质分子可以在一定范围内移动;同时具有选择透过性,能 够控制物质进出细胞。
界,将细胞与外界环境分隔开;控制物质进出细胞,包括细胞需要的营养物质 和氧气以及细胞产生的废物和二氧化碳等;进行细胞间的信息交流,如通过信号分子传递信 息等。
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细胞质的结构与功能
细胞质的组成
包括细胞质基质和其中的细胞器, 如线粒体、叶绿体、内质网、高 尔基体、核糖体等。
治疗和组织工程等。
细胞工程在医学领域的应用
疾病治疗
利用细胞工程技术生产药物、制备疫苗、开 展基因治疗等。
免疫调节
通过细胞工程技术调节机体免疫功能,治疗 自身免疫性疾病和移植排斥反应等。
2024/2/3
组织修复与再生
利用干细胞或组织工程技术修复受损组织或 器官,实现其功能再生。
药物筛选与评价
利用细胞工程技术建立药物筛选模型,评估 药物疗效和毒性。
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(三)荧光显微镜
特点:光源为紫外线,波 长较短,分辨力高于普通 显微镜; 有两个特殊的滤光片; 照明方式通常为落射式。
细胞生物学
细胞生物学
用于观察能激发出荧光的结构。 用途:免疫荧光观察、基因定位、疾病诊断。
Fluorescence image of
epithelial cell, DNA in
细胞生物学
(二)相差和微分干涉显微技术 干涉:两列频率相同的光波在 空中相遇时发生叠加,在某些 区域总加强,在另外一些区域 总减弱,出现明暗相间的条纹 或者是彩色条纹的现象叫做光 的干涉。
细胞生物学
相差显微镜 把透过标本的可见光的光程差变成振幅差,从 而提高了各种结构间的对比度,使各种结构 变得清晰可见。在构造上,相差显微镜有不 同于普通光学显微镜两个特殊之处。
细胞生物学
表一、几种介质的折射率
细胞生物学
显微镜的几个光学特点:
➢制作光学镜头所用的玻璃折射率为1.65~1.78,所用介质的折 射率越接近玻璃的越好。 ➢sin α /2的最大值必然小于1;介质为空气,镜口率一般为 0.05~0.95;油镜头用香柏油为介质,镜口率可接近1.5。 ➢普通光线的波长为400~700nm,分辨力数值不会小于.2μm, 人眼的分辨力为0.2mm,因此显微镜的最大设计倍数为1000X。
பைடு நூலகம்细胞生物学
细胞生物学
细胞生物学
2、负染技术
用重金属盐(如磷 钨酸)对铺展在载 网上的样品染色; 吸去染料,干燥 后,样品凹陷处 铺了一层重金属 盐,而凸的出地 方没有染料沉积, 从而出现负染效 果,分辨力可达 1.5nm左右。
Negative Stained Actin
2、原理:经物镜形成倒立实像,经目镜进一步放大 成像。
细胞生物学
细胞生物学
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3. 分辨力:指分辨物体最小间隔的能力。
R=0.61λ/N.A.其中λ为入射光线波长;N.A:
为镜口率 =nsinα/2, n=介质折射率; α=镜口角(样品对物镜镜口的张角) 。
思考:如何提高显微镜的分辨能力?
细胞生物学
laser confocal scanning microscope, LCSM
细胞生物学
细胞生物学
LCSM Image of a Xenopus Melanophore
microtubule cytoskeleton (green) and the nucleus (blue)
细胞生物学
二、电子 显微镜
(一)电 子显微镜 的基本知 识
1、电子 显微镜与 光学显微 镜的基本 区别
细胞生物学
不同光线的波长
细胞生物学
2、电子显微镜的分辨本领和有效放大倍数 分辨本领:是指电镜处于最佳状态下的分辨率 电镜分辨率受制样技术的影响。
细胞生物学
3、电子显微镜的基本构造 1)电子束照明系统 2)成像系统 3)真空系统 4)记录系统
第三节 细胞培养、细胞工程与显微操作技术
一、细胞培养 二、细胞工程
第四节 用于细胞生物学研究的模式生物
细胞生物学
第一节 细胞形态结构的观察方法
•光学显微镜:以可见光(或紫外线)为光源。 •电子显微镜:以电子束为光源。
细胞生物学
一、光学显微镜
(一)普通光学显微镜
1、构成: ①照明系统 ②光学放大系统 ③机械装置
blue and Microtubules
in green
细胞生物学
(四)激光共聚焦扫描显微境 Laser confocal scanning microscope, LCSM •用激光作光源,逐点、逐行、逐面快速扫描。
•能显示细胞样品的立体结构。
•分辨力是普通光学显微镜的3倍。
•用途类似荧光显微镜,但能扫描不同层次,形 成立体图像。
1、环形光阑(annular diaphragm):位于光 源与聚光器之间。
2、相位板(annular phaseplate):物镜中加 了涂有氟化镁的相位板,可将直射光或衍射 光的相位推迟1/4λ。
细胞生物学
细胞生物学
用途:观察未经染色的玻片标本
细胞生物学
微分干涉显微镜
1952年,Nomarski发明,微分干涉 显微镜是以平面偏振光为光源,光 线经棱镜折射后分成两束,在不同 时间经过样品的相邻部位,然后经 过另一棱镜将这两束光汇合,从而 样品中厚度上的微小差别就会转化 成明暗区别,增加了样品反差,造 成了标本的人为三维立体感,类似 大理石上的浮雕。 微分干涉显微 镜适于研究活细胞中较大的细胞器, 如果接上录像装置可以记录活细胞 中的颗粒以及细胞器的运动。
(五)荧光共振能量转移技术
CFP的发射光谱与YFP的吸收光谱有相当的重 叠,当它们足够接近时,用CFP的吸收波长激 发,CFP的发色基团将会把能量高效率地共振转 移至YFP的发色基团上,所以CFP的发射荧光将 减弱或消失,主要发射将是YFP的荧光。
细胞生物学
细胞生物学
应用: 1、检测酶活性变化 2、关于膜蛋白的研究 3、细胞膜受体之间相互作用 4、细胞内分子之间相互作用
第三章 细胞生物学实验技术
细胞生物学
第一节 细胞形态结构的观察方法
一、光学显微镜 二、电子显微镜 三、扫描隧道显微镜
第二节 细胞组分的分析方法
一、用超速离心技术分离细胞器与生物大分子及其复合物 二、细胞内核酸、蛋白质、糖与脂质等成分的显示方法 三、特异蛋白抗原的定位与定性 四、细胞内特异核酸序列的定位与定性 五、应用放射自显影技术研究生物大分子在细胞内的合成动态 六、定量细胞化学分析技术
细胞生物学
(二)、主要电镜制样技术介绍 1、超薄切片技术 电子束穿透力很弱,用于电镜观察的标本须制成厚 度仅40-50nm的超薄切片, (1)固定:通常以锇酸和戊二醛固定样品,丙酮逐级脱水 (2)包埋:环氧树脂包埋 (3)切片:以热膨胀或螺旋推进的方式切片 (4)染色:重金属(铀、铅)盐染色形成明暗的黑白图象
细胞生物学
(六)荧光漂白恢复技术
FRAP (光漂白后荧光恢复)就是在光漂白后对样本确定 区中的荧光恢复。FRAP是由没有漂白的荧光团由周围进 入漂白区FRAP的运动引起的。FRAP用于测量2-维或3-维 分子运动的力度。分子运动包括膜或活细胞内用荧光标 明的分子的扩散、转移或其他类型的运动。
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