细胞生物学第四版

细菌的复制、转录和翻译同时进行 （图2-6）
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蓝藻（图2-7）
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古细菌的细胞膜脂（图2-8）
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第三节 真核细胞
一、真核细胞的基本结构体系 二、细胞的大小及其影响因素 三、原核细胞与真核细胞的比较 四、植物细胞与动物细胞的比较
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细胞的大小及其调控（图2-9）
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原核细胞与真核细胞基本特征的比 较（表2-1）
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几种固定剂对细胞不同成分的固定效果 的比较（表3-2）
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电镜超薄切片样本制备示意图（图3-11 ）
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超薄切片技术显示的动物细胞超微结构 （图3-12）
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家蚕细小病毒负染色电镜照片（病毒直 径20nm）（图3-13）
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冰冻蚀刻技术示意图（图3-14）
• 冷冻断裂复型 ： 样品组织冷冻后， 用刀口撞击，使 样品沿阻力最小 的面断裂（通常 在脂双层两小叶 之间发生断裂）， 产生两个断裂面， 用金属喷镀获得 断裂面的投影复 制品，用于电子 显微镜分析。
普通光学显微镜成像示意图（图3-2 ）
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决定光学显微镜的分辨率的要素（图33）
D ＝ 0.61 λ∕［N ·sin(α/2)］
• D: 分辨率 • λ：入射光的波长 • N：介质的折射率（1或1.5） • α：物镜的镜口角
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石蜡切片的制备程序（图3-4）
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（二）、相差显微镜和微分干涉显微镜
细胞生物学教学课件
第一章~~~~~~第七 章
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第一章 绪论
第一节 细胞生物学研究的内容与现状 第二节 细胞学与细胞生物学发展简史
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第一节 细胞生物学研究的内容与现状
一、现代生命科学中的一门重要的基础前沿学科 二、细胞生物学的主要研究内容
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细胞重大生命活动及其关系示意图(图11)
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定殖于小鼠回肠末端的分节丝状菌 （图2-10）
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动物细胞（A）和植物细胞（B）模 式图（图2-11）
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第四节 病毒—非细胞形态的生命体
一、病毒的基本知识 二、病毒在细胞内增 三、病毒与细胞在起源于进化中的关系
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牛传染性鼻气管炎病毒的超微结构 （图2-12）
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类病毒的电镜照片（图2-13）
• 病毒是非细胞形态的生命体，但所有的病毒，必须在细胞内才能表现它们的基本生命活动——复制 与增殖。病毒是最小、最简单的生命体，主要是由一个核酸分子（DNA或RNA）与蛋白质构成的复 合结构，类病毒仅由一条有感染性的RNA构成。病毒在细胞内的复制（增殖）过程大致可分为： 侵 染、脱衣壳、早基因复制与表达、晚基因复制、结构蛋白合成、装配与释放等过程。
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第二节 细胞学与细胞生物学发展简史
一、细胞的发现 二、细胞学的建立及其意义 三、细胞学的经典时期 四、实验细胞学与细胞学的分支及其发展 五、细胞生物学学科的形成与发展
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重要概念与学说
• 原生质体 （protoplast ）：去掉细胞壁的植物细胞或其 他去壁细胞。
• 细胞学说（cell theory ）：生物科学的重要学说之一，包 括三个基本内容：所有生命体均由单个或多个细胞组成； 细胞是生命的结构基础和功能单位；细胞只能由原有细胞 分裂产生。
（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 2. 电子显微镜的分辨本领与有效放大倍数 3. 电子显微镜的基本构造
（二）、主要电镜制样技术 1. 超薄切片技术 2. 负染色技术 3. 冷冻蚀刻技术 4. 电镜三维重构与低温电镜技术 5. 扫描电镜技术
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（一）、电子显微镜的基本知识
• 古核细胞在形态结构、遗传装置虽与原核细胞相似，但一些基本分子生物学特点又与真核细胞接近 。
• 真核细胞的结构可以概括为三大体系：（1）生物膜体系以及以生物膜为基础构建的各种独立的细 胞器；（2）遗传信息表达的结构体系；（3）细胞骨架体系。此外，细胞体积的守恒规律及其制约 因素的分析，细胞的形态结构和功能的相关性与一致性，动植物细胞的差异等均是真核细胞知识的 重要组成部分。
得重金属盐沉积在样品周围，而样品不被染色，从而衬 托出样品的精细结构。 3. 冷冻蚀刻技术：样品经冷冻断裂后，在真空中短暂暴露， 使断裂面上的一层薄冰升华，暴露出蚀刻面，以便在电 子显微镜下进行观察。 4. 电镜三维重构与低温电镜技术 5. 扫描电镜技术：利用电子在样品表面扫描产生二次电子成 像的显微镜。
体外培养的MDCK细胞的图 像
• A: 普通显微镜所拍 • B：相差显微镜所拍
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（三）、荧光显微镜
• 由于荧光显微镜的暗视野为荧光信号提供了强反差背景， 非常微弱的荧光信号亦可得以分辨。
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荧光显微镜的基本原理及其应用（图37）
• A: 基本原理 • B：不同荧光素所需激发波长与所产生的荧光波长比较 • C：在有丝分裂中期中
• 本章回顾了细胞学与细胞生物学发展的简史，阐述了细胞 学说的建立及其重要意义，分析了细胞生物学学科形成的 基础与条件。细胞学与细胞生物学发展的历史大致可以划 分为以下几个阶段：① 细胞的发现；② 细胞学说的建立； ③ 细胞学的经典时期；④ 实验细胞学时期；⑤ 细胞生物 学学科的形成与发展。当今的细胞生物学是以细胞作为生 命活动的基本单位这一概念为出发点，在各层次上探索生 命现象的最基本、最核心问题的一门重要的学科。
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第二章 细胞的统一性与多样性
第一节 细胞的基本特征 第二节 原核细胞与古核细胞 第三节 真核细胞 第四节 病毒—非细胞形态的生命体
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第一节 细胞的基本特征
一、细胞是生命活动的基本单位 二、细胞的基本共性
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人体由200多种不同的细胞组成 （图2-1）
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第二节 原核细胞与古核细胞
• 相差显微镜：一种将相位差转变成振幅差（明暗差）的显微 镜，可观察不染色的活细胞。
• 微分干涉显微镜：一种将样品厚度上的微小区别转化成明暗 区别相差显微镜。
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两束光波之间的相互干涉（图3-5）
• A：相位相同时 • B: 相位相反时
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两种不同类型的光学显微镜所拍摄的图 像比较（图3-6）
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电子扫描断层成像技术显示细菌的 部分鞭毛及其复杂的基部结构（箭 头所指）（图3-15）
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扫描电镜原理示意图（A），扫描电 镜下可清晰地显示原生动物四膜虫 表面的纤毛和口器（B）（图3-16）
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三、扫描隧道显微镜
• 扫描隧道显微镜：一种利用隧道效应来探测微观世界物质 表面形貌的显微镜。
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（四）、激光扫描共焦显微镜
• 激光扫描共焦显微镜：用聚焦极好的激光束对样品单一景 深的层面进行快速扫描，从而获得“光学切片”效果的显 微镜。
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激光扫描共焦显微镜的原理图（图3-8 ）
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荧光显微镜（A）和激光扫描共焦显微镜 （B）所观察图像的比较（图3-9）
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二、电子显微镜
1. 电子显微镜与光学显微镜的基本区别 2. 电子显微镜的分辨本领与有效放大倍数 3. 电子显微镜的基本构造
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电子显微镜的基本结构（A）和成像原 理（B）（图3-10）
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电子显微镜与普通光学显微镜的基本区 别（表3-1）
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（二）、主要电镜制样技术
1. 超薄切片技术：切片厚度一般仅为40~50nm 2. 负染色技术：用重金属盐对电镜样品进行染色的技术，使
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用密度梯度离心分离细胞组分示意 图（图3-18）
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二、细胞成分的细胞化学显示方法
• 为了测定蛋白质、核酸、多糖和脂质等细胞组分，通常利 用一些显色剂与所检测物质中一些特殊基团特异性结合 （反应）的特征，通过显色剂在细胞中的定位及颜色的深 浅来判断某种物质在细胞中的分布和相对含量。
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第三章 细胞生物学研究方法
第一节 细胞形态结构的观察方法 第二节 细胞及其组分的分析方法 第三节 细胞培养与细胞工程 第四节 细胞及生物大分子的动态变化 第五节 模式生物与功能基因组的研究
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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
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几种显微镜可观察的样品大小（箭头之 间的范围）及其分辨能力（右侧箭头所 指位置）（图3-1）
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第二节 细胞及其组分的分析方法
一、用超离心技术分离细胞组分 二、细胞成分的细胞化学显示方法 三、特异蛋白抗原的定位与定性 四、细胞内特异核酸的定位与定性 五、定量细胞化学分析与细胞分选技术
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一、用超离心技术分离细胞组分
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用差速离心法分离细胞匀浆中的各 种细胞组分（图3-17）
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本章概要
• 细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的学科，它是现 代生命科学的基础学科之一。细胞生物学研究的主要方面 包括： ① 生物膜与细胞器；②细胞信号转导；③细胞骨 架体系；④细胞核、染色体及基因表达；⑤ 细胞增殖及 其调控；⑥细胞分化及干细胞；⑦ 细胞死亡；⑧细胞衰 老；⑨ 细胞工程；⑩细胞的起源与进化。
一、原核细胞 二、支原体—最小最简单的细胞 三、细菌和蓝藻—原核细胞的两个代表类群 四、古核细胞（古细菌）
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生物界的基本类群（图2-2）
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支原体（A）及其模式图（B） （图2-3）
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细菌的结构（图2-4）
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革兰氏阳性菌（A）与革兰氏阴性菌 （B）的细胞壁（图2-5）
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三、特异蛋白抗原的定位与定性
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病毒的基本类型（图2-14）
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病毒结构的示意图（图2-15）
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戊型肝炎病毒的冷冻电镜图片（图 2-16）
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在细胞核内增殖的腺病毒（图2-17 ）
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病毒在细胞中的增殖过程（图2-18 ）
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电镜超微切片下的山羊痘病毒（图2-19 ）
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病毒的核酸类型及其代表科（表2-2 ）
• 分辨率：能区分开两个质点间的最小距离 • 眼睛、光学显微镜和电子显微镜的分辨率分别为：0.2mm
、0.2μm和0.2nm
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一、光学显微镜
（一）、普通复式光学显微镜 （二）、相差显微镜和微分干涉显微镜 （三）、荧光显微镜 （四）、激光扫描共焦显微镜
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（一）、普通复式光学显微镜
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本章概要（一）
• 细胞是一切生命活动的基本单位，包括以下几个方面的涵义：（1）一切有机体都由细 胞构成，细胞是构成有机体的形态结构单位。构成多细胞生物体的细胞虽然是“社会 化”的细胞，但它们又保持着形态结构的独立性，每一个细胞具有自己完整的结构体 系。（2）细胞是有机体代谢与执行功能的基本单位，在细胞内的一切生化过程与试管 内的生化过程的根本不同点，是细胞有严格自动控制的代谢体系，并且有保证完成生 命过程有序性的独立的结构装置。（3）有机体的生长与发育是依靠细胞增殖、分化与 凋亡来实现的。细胞是研究有机体生长与发育的基础。（4）细胞是遗传的基本单位， 每一个细胞都具有遗传的全能性（除少数特化细胞）。构成各种生物机体的细胞的种 类繁多，结构与功能各异，但它们都具有基本共性：细胞膜，两种核酸（DNA与RNA ），蛋白质合成的机器——核糖体与一分为二的增殖方式，这些是细胞结构与生存不 可缺少的基础。种类繁多的细胞可以分为原核细胞与真核细胞两大类。近年认为原核 细胞并不是统一的一大类，建议将细胞划分为原核细胞、古核细胞与真核细胞三大类 。支原体是迄今发现的最小最简单的细胞，它已具备细胞的基本结构，并且有作为生 命活动基本单位存在的主要特征。作为比支原体更小更简单的细胞，又要维持细胞生 命活动的基本要求，似乎不大可能。
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本章概要（二）
• 细菌与蓝藻是原核细胞的两个重要代表。原核细胞的共同特征：没有核膜、遗传信息载体仅仅是一 个裸露的环状DNA分子，除核糖体与细胞质膜及其特化结构外，几乎不存在其他复杂的细胞器。将 原核细胞与真核细胞进行比较，从进化与动态的观点分析，主要有两个基本差异：一是以生物膜系 统的分化与演变为基础，真核细胞形成了复杂的内膜系统，构建成各种具有独立功能的细胞器，双 层核膜将细胞分隔为细胞核与细胞质两个基本部分；二是遗传结构装置的扩增与基因表达方式的相 应变化。由于上述的根本差异，真核细胞的体积也相应增大，内部结构更趋复杂化，生命活动的时 间与空间的布局更为严格，细胞内部出现精密的网架结构——细胞骨架。