第3章 细胞生物学研究方法-2
细胞生物学教案(完整版)汇总
细胞生物学教案 （来自https://www.360docs.net/doc/bf11434504.html,）目录 前言 第一章绪论 第二章细胞结构概观 第三章研究方法 第四章细胞膜 第五章物质运输与信号传递 第六章基质与内膜 第七章线粒体与叶绿体 第八章核与染色体 第九章核糖体 第十章细胞骨架 第十一章细胞增殖及调控 第十二章细胞分化 第十三章细胞衰老与凋亡
前言 依照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。 一、学科本身的重要性 要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。 二、学科发展特点 细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。 三、欲达到的目的 通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。 本课程讲授51学时，实验21学时，共72学时。 参考资料 1 De.Robertis，《细胞生物学》，1965年（第四版）；1980年（第七版）《细胞和分子生物学》 2 Avers，“Molecular Cell Biology”， 1986年 3 Alberts，《细胞的分子生物学》，“Molecular biology of the cell”，1989年 4 Darnell，《分子细胞生物学》，1986年（第一版）；1990年（第二版）“Molecular Cell Biology”5郑国錩，细胞生物学，1980年，高教出版社；1992年，再版 6 郝水，细胞生物学教程，1983年，高教出版社 7 翟中和，细胞生物学基础，1987年，北京大学出版社 8 韩贻仁，分子细胞生物学，1988年，高等教育出版社；2000年由科学出版社再版 9 汪堃仁等，细胞生物学，1990年，北京师范大学出版社 10 翟中和，细胞生物学，1995年，高等教育出版社，2000年再版 11 郑国錩、翟中和主编《细胞生物学进展》， 12翟中和主编《细胞生物学动态》，从1997年起（1—3卷），北师大出版社 13徐承水等，《分子细胞生物学手册》1992，中国农业大学出版社 14徐承水等，《现代细胞生物学技术》1995，中国海洋大学出版社 15徐承水，《细胞超微结构研究》2000，中国国际教育出版社 学术期刊、杂志 国外：Cell、Science、Nature、J.Cell Biol.、J.Mol. Biol. 国内：中国科学、科学通报、实验生物学报、细胞生物学杂志等
细胞生物学常用研究方法
Southern杂交: 是体外分析特异DNA序列的方法，操作时先用限制性内切酶将核DNA或线粒体DNA切成DNA片段，经凝胶电泳分离后，转移到醋酸纤维薄膜上，再用探针杂交，通过放射自显影，即可辨认出与探针互补的特殊核苷序列。 将RNA转移到薄膜上，用探针杂交，则称为Northern杂交。 RNAi技术: 是指在进化过程中高度保守的、由双链RNA（double-stranded RNA，dsRNA）诱发的、同源mRNA高效特异性降解的现象。由于使用RNAi技术可以特异性剔除或关闭特定基因的表达，所以该技术已被广泛用于探索基因功能和传染性疾病及恶性肿瘤的基因治疗领域。可以利用siRNA或siRNA表达载体快速、经济、简便的以序列特异方式剔除目的基因表达，所以现在已经成为探索基因功能的重要研究手段。 Southern杂交一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤或者紫外线照射固定，再与相对应结构的标记探针进行杂交，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量]。 扫描电镜技术：是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与样品表面结构有关，次级电子由探测器收集，信号经放大用来调制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。 细胞显微分光光度计：用来描述薄膜、涂层厚度超过1微米的物件的光学性能的显微技术。 免疫荧光技术：将免疫学方法(抗原抗体特异结合)与荧光标记技术结合起来研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。由于荧光素所发的荧光可在荧光显微镜下检出，从而可对抗原进行细胞定位。 电镜超薄切片技术：超薄切片是为电镜观察提供极薄的切片样品的专门技术。用当代较好的超薄切片机，大多数生物材料，如果固定、包埋处理得合适，可以切成50-100微米的超薄切片。 Northern印迹杂交（Northern blot）。这是一种将RNA从琼脂糖凝胶中转印到硝酸纤维素膜上的方法。 放射自显影技术：放射自显影技术是利用放射性同位素的电离辐射对乳胶（含AgBr或AgCl）的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。放射自显影技术（radioautography；autoradiography）用于研究标记化合物在机体、组织和细胞中的分布、定位、排出以及合成、更新、作用机理、作用部位等等。其原理是将放射性同位素（如14C和3H）标记的化合物导入生物体内，经过一段时间后，将标本制成切片或涂片，涂上卤化银乳胶，经一定时间的放射性曝光，组织中的放射性即可使乳胶感光。 核磁共振技术：可以直接研究溶液和活细胞中相对分子质量较小(20，000 道尔顿以下)的蛋白质、核酸以及其它分子的结构，而不损伤细胞。 DNA序列分析：在获得一个基因序列后，需要对其进行生物信息学分析，从中尽量发掘信
(复试) 细胞生物学专业 分子细胞生物学
湖南师范大学硕士研究生入学考试自命题考试大纲考试科目代码：考试科目名称：分子细胞生物学 一、考试形式与试卷结构一 1)试卷成绩及考试时间 本试卷满分为100分，考试时间为180分钟。 2)答题方式 答题方式为闭卷、笔试。 3)试卷内容结构 各部分内容所占分值为： 细胞生物学基本概述、细胞基本特性及研究方法约15分 细胞膜, 内膜系统及各细胞器约25分 基因表达及调控约30分 细胞增殖、分化、衰老、凋亡及其社会联系与信号转导约30分 4)题型结构 论述题：4小题，每小题15-30分，共100分 二、考试内容与考试要求 （一）细胞生物学基本概述、细胞基本特性及研究方法 考试内容： 细胞生物学研究的内容与现状；细胞学与细胞生物学发展简史；细胞的基本概念；原核细胞与古核细胞；真核细胞；非细胞形态的生命体－病毒与细胞的关系；细胞形态结构的观察方法；细胞组分的分析方法；细胞培养、细胞工程与显微操作技术。 考试要求： 1、了解细胞生物学研究的内容、现状及发展。 2、掌握细胞的基本概念、基本共性及理解细胞是生命活动的基本单位；掌握病毒的基 本分类及特征，理解病毒及其与细胞的关系；掌握真核细胞、原核细胞的结构
特征及进化上的关系；细胞生命活动的基本含义。 3、了解和掌握细胞生物学研究领域所使用的实验技术的基本原理和应用；理解细胞组 分的分析方法；掌握细胞培养类型和方法及细胞工程的主要成就。 （二）细胞膜及细胞的内膜系统及各细胞器 考试内容： 细胞质膜的结构模型；生物膜基本特征与功能；细胞骨架；膜转运蛋白与物质的跨膜运输；离子泵和协同转运；胞吞与胞吐作用。细胞质基质的涵义与功能；细胞内膜系统及其功能；细胞内蛋白质的分选与膜泡运输；线粒体与氧化磷酸化；叶绿体与光合作用；线粒体和叶绿体是半自主性细胞器；线粒体和叶绿体的增殖与起源；微丝与细胞运动；微管及其功能；中间丝；核被膜与核孔复合体；染色质；染色质结构与基因活化；染色体；核仁；核糖体的类型与结构；多聚核糖体与蛋白质的合成。 考试要求： 1、了解生物膜的结构模型、组成与功能等基本知识。 2、掌握物质的跨膜运输的方式、特点、作用机理及生物学意义。 3、掌握细胞质基质的涵义、功能及细胞质基质与胞质溶胶概念；掌握内质网的基本类型、 功能及与基因表达的调控的关系；掌握高尔基复合体的形态结构和高尔基体的极性特征、膜泡运输的分子机制高尔基体的功能以及它和内质网在功能上关系、高尔基体与细胞内的膜泡运输及内膜系统在结构、功能上的相互关系；掌握溶酶体与过氧化物酶体的差异以及后者的功能发生；了解细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配。 4、掌握真核细胞内两种重要的产能细胞器——线粒体和叶绿体的基本结构特征与功能机 制。 5、掌握各种细胞骨架的动态结构和功能特征。 6、掌握细胞核的结构组成及其生理功能；掌握染色质、染色体的关系及中期染色体的形态 结构和染色体DNA的三种功能元件；了解核仁的功能与周期；了解染色质的结构和基因转录。 7、掌握核糖体的结构特征和功能，蛋白质的生物合成和多聚核糖体的概念。 （三）基因表达及调控
第二章 细胞生物学研究方法
第二章细胞生物学研究方法 第三节细胞分离技术 一、离心技术 离心是研究如细胞核、线粒体、高尔基体、溶酶体和微体，以及各种大分子基本手段。一般认为，转速为10~25Kr/min的离心机称为高速离心机；转速超过25Kr/min，离心力大于89Kｇ者称为超速离心机。目前超速离心机的最高转速可达100Kr/min，离心力超过500Kg。 （一）、差速离心（differential centrifugation） 在密度均一的介质中由低速到高速逐级离心，用于分离不同大小的细胞和细胞器（图2-22）。 在差速离心中细胞器沉降的顺序依次为：核、线粒体、溶酶体与过氧化物酶体、内质网与高基体、最后为核蛋白体。 由于各种细胞器在大小和密度上相互重叠，而且某些慢沉降颗粒常常被快沉降颗粒裹到沉淀块中，一般重复2～3次效果会好一些。 差速离心只用于分离大小悬殊的细胞，更多用于分离细胞器。通过差速离心可将细胞器初步分离，常需进一步通过密度梯离心再行分离纯化。 图2-22 速度逐渐提高，样品按大小先后沉淀 （二）、密度梯度离心（density gradient centrifugation） 用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或离心力场的作用使细胞分层、分离。这类分离又可分为速度沉降和等密度沉降平衡两种（图2-23）。密度梯度离心常用的介质为氯化铯，蔗糖和多聚蔗糖。分
离活细胞的介质要求：1）能产生密度梯度，且密度高时，粘度不高；2）PH中性或易调为中性；3）浓度大时渗透压不大；4）对细胞无毒。 图2-23 ?A等速度沉降，B等密度沉降 1、速度沉降 速度沉降（velocity sedimentation）主要用于分离密度相近而大小不等的细胞或细胞器。这种降方法所采用的介质密度较低，介质的最大密度应小于被分离生物颗粒的最小密度。 生物颗粒（细胞或细器）在十分平缓的密度梯度介质中按各自的沉降系数以不同的速度沉降而达到分离。 2、等密度沉降 等密度沉降（isopycnic sedimentation）适用于分离密度不等的颗粒。 细胞或细胞器在连续梯度的介质中经足够大离心力和是够长时间则沉降或漂浮到与自身密度相等的介质处，并停留在那里达到平衡，从而将不同密度的细胞或细胞器分离。 等密度沉降通常在较高密度的介质中进行。介质的最高密度应大于被分离组分的最大密度，而且介质的梯度要求较高的陡度，不能太平缓。再者，这种方法所需要的力场通常比速率沉降法大10~100倍，故往往需要高速或超速离心，离心时间也较长。大的离心力、长的离心时间都对细胞不利。大细胞比小细胞更易受高离心力的损伤，而且停留在等密度介质
细胞生物学研究方法
细胞由于体积小，一般需在显微镜下观察，显微镜一般分为光学显微镜与电子显微镜。显微镜的放大倍数由目镜与物镜决定：放大倍数=物镜×目镜。清晰与否由分辨率（指能够分辨出相邻两质点间的最小距离，距离越小，分辨率越高）决定。一般来说，光镜分辨率为0.2微米，电镜分辨率为0.2纳米。分辨率的限制因素为：入射光波长，介质折射率，物镜镜口角。 光学显微镜结构为：光学显微系统，光源，机械支撑系统，有些还有图像采集系统。常见有三种：复式显微镜，相差显微镜以及荧光显微镜。 复式显微镜分为单筒显微镜，双筒显微镜。复式光学显微镜较为简单，照明系统为可见光，光学系统为玻璃透镜（目镜，物镜以及聚光镜），另外还有机械与支架系统。普通复式显微镜的缺点：由于光的干涉，衍射现象，光线通过样品时，两个相邻焦点的图像可能发生重叠，进而无法分辨，导致存在分辨极限。 相差显微镜是指利用光线的干涉，衍射特征，时相位差转变为振幅差，增强样品的明暗对比，从而观察无色透明样品的装置。相差显微镜的特殊构件为相差板，环状光阑。相差显微镜的特点：样品无需染色，可观察活细胞及细胞器动态。 荧光原理：荧光分子吸收入射光能量以后，电子由基态跃迁到激发态。激发态电子不稳定，会自发跃迁回基态，并辐射荧光。荧光显微镜原理：利用短波长电磁波为光源，激发样品辐射荧光，之后利用样品产生的自发荧光或诱发荧光，对细胞内特异性蛋白质进行定性与定位研究的装置。荧光显微镜的优点：荧光显微镜主要用于定性，定位研究细胞内特异性蛋白质，可以观察活细胞。缺点：无法排除来自样品焦平面以外的荧光，使得图像的反差与分辨率降低。 光学显微镜样品的制备：固定，包埋，切片，染色 固定：目的是杀死细胞，稳定细胞成分，以便进一步处理和切片是不受破坏。
细胞生物学 (翟中和 第三版)课后练习题及答案
第一章：绪论 １．细胞生物学得任务就是什么？它得范围都包括哪些？ 1) 任务：?细胞生物学得任务就是以细胞为着眼点,与其她学科得重要概念兼容并蓄,来阐明生物各级结构层次生命现象得本质。?２）范围: ?（1）细胞得细微结构; (2）细胞分子水平上得结构; （3）大分子结构变化与细胞生理活动得关系及分子解剖。?2、细胞生物学在生命科学中所处得地位,以及它与其她学科得关系 1）地位：以细胞作为生命活动得基本单位，探索生命活动规律,核心问题就是将遗传与发育在细胞水平上得结合。 2）关系：应用现代物理学与化学得技术成就与分子生物学得概念与方法,研究生命现象及其规律。３、如何理解E、B、Wｉｌson所说得“一切生物学问题得答案最终要到细胞中去寻找”.?１) 细胞就是一切生物体得最基本得结构与功能单位。 ２) 所谓生命实质上即就是细胞属性得体现。生物体得一切生命现象，如生长、发育、繁殖、遗传、分化、代谢与激应等都就是细胞这个基本单位得活动体现。 ３）生物科学，如生理学、解剖学、遗传学、免疫学、胚胎学、组织学、发育生物学、分子生物学等，其研究得最终目得都就是要从细胞水平上来阐明各自研究领域中生命现象得机理。 4) 现代生物学各个分支学科得交叉汇合就是２１世纪生命科学得发展趋势，也要求各个学科都要到细胞中去探索生命现象得奥秘. ?5）鉴于细胞在生命界中所具有得独特属性,生物科学各分支学科若要研究各种生命现象得机理,都必须以细胞这个生物体得基本结构与功能单位为研究目标，从细胞中研究各自研究领域中生命现象得机理. 4、细胞生物学主要研究内容就是什么？ 1)细胞核、染色体以及基因表达 2）生物膜与细胞器 3）细胞骨架体系 4）细胞增殖及其调控 5)细胞分化及其调控 6)细胞得衰老与凋亡 7）细胞起源与进化 8）细胞工程 5、当前细胞生物学研究中得基本问题以及细胞基本生命活动研究得重大课题就是什么? 研究得三个根本性问题: １）细胞内得基因就是如何在时间与空间上有序表达得问题 2)基因表达得产物――结构蛋白与核酸、脂质、多糖及其复合物，如何逐级装配行使生命活动得基本结构体系及各种细胞器得问题 ３）基因表达得产物――大量活性因子与信号分子，如何调节细胞最重要得生命活动得问题 生命活动研究得重大课题： 1)染色体DNＡ与蛋白质相互作用关系――非组蛋白对基因组得作用 2)细胞增殖、分化、凋亡（程序性死亡）得相互关系及其调控 3）细胞信号转导――细胞间信号传递;受体与信号跨膜转导;细胞内信号传递 4)细胞结构体系得装配 6．您认为就是谁首先发现了细胞? 1）荷兰学者A、vaｎ Leeuwenhoｅk,而不就是R、Ｈｏoke。?2) １665年，R、Hookｅ利用自制得显微镜发现了细胞就是由许多微小得空洞组成得，Hooｋe观察到得并不就是真正得细胞,而就是死去得植物得细胞壁围成得空腔，不过她得发现显示出生物体中存在有更微细得结构,为后
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、认识工具和方法与学科发展的相关性。 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两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与遗传学的交叉领域，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
细胞生物学_(翟中和_第三版)课后练习题及答案
第二章：细胞的基本知识概要 1.细胞的基本共性是什么？ 1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜 2）所有的细胞都有DNA与RNA两种核酸 3) 所有的细胞内都有作为蛋白质合成的机器――核糖体 4）所有细胞的增殖都是一分为二的分裂方式 2.为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式？ 1）支原体能在培养基上生长 2）具有典型的细胞膜 3）一个环状双螺旋DNA是遗传信息量的载体 4）mRNA与核糖体结合为多聚核糖体，指导合成蛋白质 5）以一分为二的方式分裂繁殖 6）体积仅有细菌的十分之一，能寄生在细胞内繁殖 3. 说明原核细胞与真核细胞的主要差别。 4. 放射自显影技术的原理根据是什么？为何常用H3、C14、P32标记物做放射自显影？ 1)原理根据： 放射性同位素发射出的各种射线具有使照相乳胶中的溴化银晶体还原（感光）的性能。利用放射性物质使照相乳胶膜感光，再经显影以显示该物质自身的存在部位. 5. 何谓免疫荧光技术？可自发荧光的细胞物质是否可在普通显微镜下看到荧光？ 1) 免疫荧光技术是将免疫学方法(抗体同特定抗原专一结合)与荧光标记技术相结合用来研究特异蛋白抗原在细胞内分布、对抗原进行定位测定的技术。它主要包括荧光抗体的制备、标本的处理、免疫染色和观察记录等过程。 2) 不能。首先，荧光是因一定波长（能量）的光（一般为紫外光）照射到物体后瞬间产生的，作为普通显微镜光源的可见光，其能量不足以使物体产生荧光；其次，所产生荧光的波长要比入射光的要长，即使可以激发出荧光，肉眼也看不到。 6. 细胞融合有那几种方法？病毒诱导与PEG的作用机制有何不同？ 1) 细胞融合的方法有四种：病毒法、聚乙二醇（PEG）法、电激和激光法。 2) 病毒诱导：是先足够数量的紫外灭活的病毒颗粒黏附在细胞膜上起搭桥作用，使细胞黏着成堆，细胞紧密靠近，同时细胞膜发生了一定的变化，在37℃温浴条件下，粘结部位的细胞膜破坏，形成通道，细胞质流通并融合，病毒颗粒也随之进入细胞。两个细胞合并，细胞发生融合； 聚乙二醇（PEG）法：PEG使能改变各种细胞的末结构，使两细胞接触点处质膜的脂类分子发生疏散和重组，利用两细胞接口处双分子层质膜的相互亲何以彼此的表面张力作用，使细胞发生融合。 第四章：细胞膜与细胞表面 7.生物膜的基本结构特征是什么？这些特征与它的生理功能有什么联系？ 膜的流动性：生物膜的基本特征之一，细胞进行生命活动的必要条件。 1）膜脂的流动性主要由脂分子本身的性质决定的，脂肪酸链越短，不饱和程度越高,膜脂的流动性越大。温度对膜脂的运动有明显的影响。在细菌和动物细胞中常通过增加不饱和脂肪酸的含量来调节膜脂的相变温度以维持膜脂的流动性。在动物细胞中，胆固醇对膜的流动性起重要的双向调节作用。 膜蛋白的流动：荧光抗体免疫标记实验；成斑现象(patching)或成帽现象(capping) 2）膜的流动性受多种因素影响：细胞骨架不但影响膜蛋白的运动，也影响其周围的膜脂的流动。膜蛋白与膜分子的相互作用也是影响膜流动性的重要因素。 3）膜的流动性与生命活动关系：信息传递；各种生化反应；发育不同时期膜的流动性不同 膜的不对称性： 1)膜脂与糖脂的不对称性：糖脂仅存在于质膜的ES面，是完成其生理功能的结构基础 2)膜蛋白与糖蛋白的不对称性：膜蛋白的不对称性是指每种膜蛋白分子在细胞膜上都具有明确的方向性；糖蛋白糖残基均分布
细胞生物学研究方法
一、章（节、目）授课计划第页
二、课时教学内容第 技术的进步在一门学科的建立与发展过程中起着巨大的作用。没有 显微镜的发明就没有细胞的发现，更不会有细胞学说的建立，没有电子显微技 术及其分子生物学技术的结合，就不会有细胞生物学今天的发展。 细胞生物学研究方法：一般来说，凡是用来解决细胞生物学问题所采用的 方法，都属于细胞生物学研究方法。当前细胞生物学研究中常用到的方法有: 核酸和蛋白质成分的分析和序列测定、研究特异DNA、RNA常用的southern杂交、Northwre杂交及蛋白质免疫印迹技术、基因打靶技术等等。 第一节细胞形态结构的观察方法 一、有关显微镜的一些概念 （1）分辨率（resolution）：指分辨物体最小间隔的能力。 光学显微镜的分辨率 R=λ/N．sin（α/2）． 其中λ为入射光线波长； N =介质折射率；空气中N =1 α=物镜镜口角（样品对物镜镜口的张角）。 （2）放大倍数（magnification）：是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的 比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。 例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是 100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 （3）有效放大倍数（effective magnification）：物镜的数值孔径（NA）决 定了显微镜有效放大倍数。有效放大倍数，就是人眼能够分辨的d′与物镜的 d间的比值，即不使人眼看到假像的最小放大倍数： M=d′/d 二、显微镜的分类 现代显微镜可以分为两大类：一类是光学显微镜，另一类是非光学
国外优秀细胞生物学教材的比较研究和思考
国外优秀细胞生物学教材的比较研究和思考 刘江东丁明孝 （武汉大学生命科学学院）（北京大学生命科学学院） 摘要：本文比较分析了国外广泛使用的五部优秀细胞生物学教材的知识体系、内容特色，从而为国内细胞生物学教材的选用、细胞学教材的编写、立体化教材建设 提供了参考和借鉴依据。 关键词：国外教材；细胞学教材；比较 一、引言 细胞生物学是生命科学中的重要基础学科，同时也是发展最快的领域之一。作为生命科学及其相关专业的主干课程之一，细胞生物学的教学质量对于学生整体专业知识结构的构建以及其他相关课程的学习都起着至关重要的影响作用。选择合适的细胞生物学教材是开展教学工作和提高教学质量的重要基础。目前国内已经先后出版多部细胞生物学教材，在使用中收到良好的教学效果。在充分运用好中文教材的同时，优秀的国外教材可以作为重要的参考资源，特别是随着细胞生物学英文授课和双语教学的广泛开展，如何选择和使用好原版教材，跟踪本学科的发展前沿，使教学内容和水平与国际接轨，提高细胞学教学质量，促进学生能力和综合素质的全面提高已成为高等教育生命科学教学中的当务之急。同现有国内教材相比，国外教材在编写思路、理论水平、更新速度、出版形式等方面都存在可取之处，显示出与生命科学研究相适应的强大的生命力和广阔的发展前景。本研究中我们分析比较了国外高校较广采用的四部细胞学教材和一部习题集，分别是《细胞和分子生物学（概念和实验）（第六版）》[Cell and Molecular Biology (Concepts and Experiments)(6th edition)]（Gerald Karp，2010，Wiley）、《分子细胞生物学（第六版）》[Molecular Cell Biology (6th edition)](Harvey Lodish et al.2008，Freeman)、《基础细胞生物学（第三版）》[Essential Cell Biology(3rd edition)] ( Bruce Albert et al.2009,Garland Science)、《细胞的分子生物学（第五版）》[Molecular Biology of The Cell (5th edition)](Bruce Albert et al.2008,Garland Science)、《细胞的分子生物学习题集（第五版）》[ Molecular Biology of The Cell, Problem Book，(5th edition)]( John Wilson et al.2008,Garland Science)。希望通过对这些优秀教材的研究，认识其编写思路和先进理念、了解国外高校的教学内容，学习国外先进的教学方法，为进一步促进教学以及教材建设提供参考和
细胞生物学(翟中和期末考试专用)
《细胞生物学》 翟中和第三版习题及解答 第一章绪论 一、名词解释 1、细胞生物学cell biology 2、显微结构microscopic structure 3、亚显微结构submicroscopic structure 4、细胞学cytology 5、分子细胞生物学molecular cell biology 二、填空题 1、细胞生物学是研究细胞基本规律的科学，是在、和三个不同层次上，以研究细胞的、、、和等为主要内容的一门科学。 2、年英国学者第一次观察到细胞并命名为cell；后来第一次真正观察到活细胞有机体的科学家是。 3、1838—1839年，和共同提出：一切植物、动物都是由细胞组成的，细胞是一切动植物的。 4、19世纪自然科学的三大发现是、和。 5、1858年德国病理学家魏尔肖提出的观点，通常被认为是对细胞学说的一个重要补充。 6、人们通常将1838—1839年和确立的；1859年 确立的；1866年确立的，称为现代生物学的三大基石。 7、细胞生物学的发展历史大致可分为、、、和分子细胞生物学几个时期。 三、选择题 1、第一个观察到活细胞有机体的是（）。 a、Robert Hooke b、Leeuwen Hoek c、Grew d、Virchow 2、细胞学说是由（）提出来的。 a、Robert Hooke和Leeuwen Hoek b、Crick和Watson c、Schleiden和Schwann d、Sichold和Virchow 3、细胞学的经典时期是指（）。 a、1665年以后的25年 b、1838—1858细胞学说的建立 c、19世纪的最后25年 d、20世纪50年代电子显微镜的发明 4、（）技术为细胞生物学学科早期的形成奠定了良好的基础。 a、组织培养 b、高速离心 c、光学显微镜 d、电子显微镜 四、判断题 1、细胞生物学是研究细胞基本结构的科学。（） 2、细胞的亚显微结构是指在光学显微镜下观察到的结构。（） 3、细胞是生命体的结构和生命活动的基本单位。（） 4、英国学者Robert Hooke第一次观察到活细胞有机体。（） 5、细胞学说、进化论、遗传学的基本定律被列为19世纪自然科学的“三大发现”。（） 6、细胞学说的建立构成了细胞学的经典时期。（） 五、简答题 1、细胞学说的主要内容是什么？有何重要意义？ 2、细胞生物学的发展可分为哪几个阶段？ 3、为什么说19世纪最后25年是细胞学发展的经典时期？ 六、论述题 1、什么叫细胞生物学？试论述细胞生物学研究的主要内容。 2、试论述当前细胞生物学研究最集中的领域。 七、翻译题 1、cell biology 2、cell theory 3、protoplasm 4、protoplast
(完整版)第三章细胞生物学研究方法总结
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 分辨率： 肉眼0.2mm 光镜0.2μm 电镜0.2nm 一、光学显微镜技术 （light microscopy ） （一）普通复式光学显微镜技术 a ． 光学放大系统：目镜和物镜 光镜 照明系统：光源、折光镜和聚光镜，有时另加各种滤光片 组成 机械和支架系统 b ．分辨率D ：分开两个质点间的最小距离。 0．61 λ 其中： λ为光源波长 D ＝ α为物镜镜口张角 N ·sinα/2 N 为介质折射率 c.普通光镜样品制备： 固定（如甲醛）、包埋（如石蜡）、切片（约5μm）、染色 （二）荧光显微镜技术（fluorescence microscopy 光镜水平对特异蛋白定性定位） 1．FM 包括免疫荧光技术和荧光素直接标记技术 2．不同荧光素的激发光波长范围不同，所以同一样品可以同时用两种以上荧光 素标记。荧光显微镜中只有激发荧光可以成像。 （三）激光共焦点扫描显微镜技术（laser scanning confocal microscopy ） 1．特点：瞬间只用很小一部分光照明，保证只有来自焦平面的光成像，成像清晰 分辨率比普通荧光显微镜提高1.4－1.7倍。 通过改变焦平面位置可以观察较厚样品的内部构造，进行三维重构。 2． 共焦点是指物镜和聚光镜同时聚焦到同一小点。 （四）相差和微分干涉显微镜技术 1．相差显微镜（phase-contrast microscopy ） 光线通过不同密度物质产生相位差，相差显微镜将其变成振幅差。它与普通光镜 的不同是其物镜后有一块“相差板”，夸大了不同密度造成的相位差。 2．微分干涉显微镜（differential －interference microscopy ）——用的是平面偏振光 光经棱镜折射成两束，通过样品相邻部位，再经棱镜汇合，使样品厚度上的微 小 差别转化为明暗区别，使样品产生很强的立体感。 二、电子显微镜技术（electron microscope ） （一）电子显微镜基本知识 1．与光镜的基本区别：电子束作光源、电磁透镜聚焦、镜筒高真空、荧光屏等成像 2．分辨本领与有效放大倍数： 分辨率0.2nm ，比肉眼放大有效放大倍 数 分辨本领指电镜处于最佳状态下的分辨率。 实际情况中，分辨率受样品限制。 3．电子显微镜 电子束照明系统：电子枪、聚光镜 基本构造 成像系统：物镜、中间镜、投影镜等 真空系统：用两级真空泵不断抽气 记录系统：荧光屏或感光胶片成像 （二）主要电镜制样技术介绍
3细胞生物学研究方法
第二章细胞生物学研究方法 一、名词解释 1、resolution 2、显微结构 3、超微结构 4、细胞培养 5、原代培养 6、传代培养 7、细胞融合 8、cell line 二、选择题 【A1型题】 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E．微细结构 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E．荧光显微镜 3、一般显微镜的分辨力数值约为0.2μm，人眼在25cm处的分辨力是0.2mm，所以一般显微镜设计的最高放大倍率为（） A．2000×B．1000×C．100×D．200 ×E．10000× 4、光学显微镜能够分辨出其详细结构的有（） A．细胞B．线粒体C．核仁D．叶绿体E．包被小泡 5、透射电子显微镜的分辨力约为（） A．0.2μm B．0.2mm C．0.2nm D．0.2?E．0.2cm 6、扫描电子显微镜可用于（） A．获得细胞不同切面的图像B．观察活细胞C．定量分析细胞中的化学成分 D．观察细胞表面的立体形貌E．都不是 7、适于观察无色透明活细胞微细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E．普通显微镜 8、为什么透射电镜的照片没有颜色（） A．细胞内部结构无颜色，都为灰白色的暗影B．彩色显微照片太昂贵了 C．彩色胶片尚未发明D．照相的底片接受的是穿过样品的电子，而不是决定了颜色的各种波长的光E．照片没处理 9、光学显微镜有一个放大倍数为40的物镜和放大倍数为10的目镜，成像的总放大倍数是（）A．40×B．50×C．400×D．450 ×E．1000× 10、适于观察细胞表面及断面超微结构三维图像的仪器是（） A．普通光镜B．荧光显微镜C．相差光镜D．扫描电镜E．透射电镜 11、分离细胞内不同细胞器的主要技术是（） A．光学显微镜B．电镜技术C．离心技术D．电泳技术E．层析技术 12、利用放射性核素标志物质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．免疫荧光显微镜技术C．免疫电镜技术D．液相杂交技术 E．原位杂交技术 13、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E．相差显微镜 14、直接取材于机体组织的细胞培养称为（）
第三章 细胞生物学研究方法
一、章（节、目）授课计划第页 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
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二、课时教学内容第页 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
技术的进步在一门学科的建立与发展过程中起着巨大 的作用。没有 显微镜的发明就没有细胞的发现，更不会有细胞学说的建立，没有电子显微技术及其分子生物学技术的结合，就不会有细胞生物学今天的发展。 细胞生物学研究方法：一般来说，凡是用来解决细胞生物学问题所采用的方法，都属于细胞生物学研究方法。当前细胞生物学研究中常用到的方法有:核酸和蛋白质成分的分析和序列测定、研究特异DNA、RNA常用的southern 杂交、Northwre杂交及蛋白质免疫印迹技术、基因打靶技术等等。 第一节细胞形态结构的观察方法 一、有关显微镜的一些概念 （1）分辨率（resolution）：指分辨物体最小间隔的能力。光学显微镜的分辨率 R=0.61λ/N．sin（α/2）． 其中λ为入射光线波长； N =介质折射率；空气中N =1 GAGGAGAGGAFFFFAFAF
α=物镜镜口角（样品对物镜镜口的张角）。（2）放大倍数（magnification）：是指眼睛看到像的大小与对应标本大小的比值。它指的是长度的比值而不是面积的比值。 例：放大倍数为100×，指的是长度是1μm的标本，放大后像的长度是100μm，要是以面积计算，则放大了10,000倍。 显微镜的总放大倍数等于物镜和目镜放大倍数的乘积。 （3）有效放大倍数（effective magnification）：物镜的数值孔径（NA）决定了显微镜有效放大倍数。有效放大倍数，就是人眼能够分辨的d′与物镜的d间的比值，即不使人眼看到假像的最小放大倍数： GAGGAGAGGAFFFFAFAF
第二章：细胞生物学研究方法 考研细胞生物学辅导讲义
一、显 微成像技术 （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 ?2.原理：经物镜形成倒立实像，经目镜放大成虚像。 ?3.分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。 ?光学显微镜的分辨力R=0.61λ/N．A． ?其中λ为入射光线波长； ?N．A．为镜口率＝ｎs i nα/2； ?n=介质折射率； ?α=镜口角（样品对物镜镜口的张角）。 2、常用的光学显微镜 ?（1）普通双筒显微镜有较强的立体感。 ?（2）荧光显微镜：研究细胞内物质的吸收、运输、 及化学物质的分布及定位以紫外为光源。 ?（3）相差显微镜，观察无色、透明、活细胞中的 结构（未经染色的活细胞）产生明暗差异 ?（4）暗视野显微镜：观察未经染色的活体或胶体 粒子适合观察细胞核、线粒体、细菌、霉菌等。 ?（5）倒置显微镜培养细胞观察03年选择题 倒置显微镜i n v e r s e m i c r o s c o p e ?物镜与照明系统颠倒； ?用于观察培养的活细 胞，通常具有相差或 D I C物镜，有的还具有 荧光装置。 ?学习重点： ?1.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。掌握电子显微镜的原理和样品制备方 法，以及和光学显微镜的差别． ?２.掌握酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术、细胞分选技 术的原理 ?３.了解细胞培养和细胞融合、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.离心分离技术 ?这一章每年都有真题出现，大部分以填空，选择和判断的 题型出现，总体看来，题目难度在下降，但是实际应用的能力 越来越看重，07、08年就近30分的考题第二章：细胞生物学研究方法
第03章 细胞生物学研究方法
第三章细胞生物学研究方法 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 第一节细胞形态结构的观察方法 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 一、光学显微(light microscope)(P49,30) (一)普通复式光学显微镜 组成：光学放大系统、照明系统、镜架及样品调节系统； 性能参数：放大倍数、分辨率、清晰度、焦点深度、镜像亮度等，其中最重要的是分辨率。 分辨率（分辨本领）：能区分开两个质点间的最小距离。该距离越小，则分辨率越高。 显微镜的分辨率计算公式：D=0.61λ/[Nsin(α/2)] λ光源波长，α物镜镜口角，N介质折射率 光学显微镜的最大分辨率 α最大值140°；λ最小波长450nm；介质折射率N 油浸下1.5（N 空气1.0 ）； 因此普通光镜的分辨力极限为0.2微米，此数值亦为显微水平和亚微水平的分界点。（称为瑞利极限，Rayleigh limit） 普通光镜有效放大倍数（经验值）= 物镜最大镜口率（数值孔径NA numerical aperture）×1000 提高光学显微镜分辨力的手段 a、缩短照明光线波长； b、应用特殊光学效应，增强反差。 光学显微镜样品制备 取材 固定（fixation）：使用固定剂（fixative）杀死细胞，并使细胞结构尽可能接近活细胞； 包埋：石蜡 切片：切片机
脱蜡、染色：多种染料 封片、观察。 显微镜技术和计算机技术结合 倒置显微镜 （二）相差和微分干涉显微镜(P51，31) 1、相差显微镜：（phase-contrast microscope, Ph ） 1935年P. Zernicke(德)发明，1953年获得Nobel物理奖； 它利用光的衍射和干涉原理，将光的相位差（人眼无法感受）→振幅差（人眼可以感受）；无色透明物体中的细节表现为明与暗的对比； 适合观察活细胞和未染色的样品。 两束光波之间的相互干涉 2、微分干涉显微镜(P51，32)（differential－interference microscope ，DIM） DIM获得的反差取决于光线穿过样品折射率变化的速率。样品边缘结构反差增大（相对小的距离内折射率发生明显变化）。 Nomarski microscope 推荐阅读《细胞实验指南》下册，科学出版社，P896 （三）荧光显微镜（fluorescence microscopy） 原理：以紫外光为光源，激发标本中的荧光物质产生荧光，从而对某些物质进行定性和定位分析。 荧光种类： 自发荧光：细胞内某些天然物质被UV激发产生的荧光，如叶绿素产生血红色荧光。 诱发荧光：细胞中加入荧光染料，与特定成分结合，经过UV照射发出荧光。 （四）激光扫描共聚焦显微技术(P53，33)（laser scanning confocal microscope，LSCM） 推荐阅读 《细胞生物学荧光技术原理和应用》 刘爱平等 中国科学技术大学出版社 The Nobel Prize in Chemistry 2008 Green Fluorescent Protein, GFP GFP用途 作为报告基因构建基因工程载体； 目的基因的功能研究；
细胞生物学翟中和名词解释及课后练习题及答案
细胞生物学名词解释 目录 第一章细胞基本知识0 第二章细胞生物研究方法0 第三章细胞质膜 3 第四章物质的跨膜运输 6 第五章线粒体和叶绿体8 第六章真核细胞内膜系统11 第七章细胞信号转导16 第八章细胞骨架21 第九章细胞核与染色体26 第十章核糖体31 第十一章细胞增殖及其调控32 第十二章程序性细胞死亡与衰老36 第十三章细胞分化与基因表达调控38 第十四章细胞社会的联系42 十五、细胞生物学课后练习题及答案
第一章细胞基本知识 1．cell theory (细胞学说) 细胞学说是1838～1839年间由德国的植物学家施莱登和动物学家施旺所提出,直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说，主要内容有：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；② 所有细胞在结构和组成上基本相似；③ 新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④ 生物的疾病是因为其细胞机能失常。 2．prokaryotic cell (原核细胞) 组成原核生物的细胞。这类细胞主要特征是没有明显可见的细胞核, 同时也没有核膜和核仁, 只有拟核，进化地位较低。由原核细胞构成的生物称为原核生物 3．eukaryotic cell（真核细胞）构成真核生物的细胞称为真核细胞，具有典型的细胞结构, 有明显的细胞核、核膜、核仁和核基质; 遗传信息量大，并且有特化的膜相结构。真核细胞的种类繁多, 既包括大量的单细胞生物和原生生物(如原生动物和一些藻类细胞), 又包括全部的多细胞生物(一切动植物)的细胞。 4．cell plasma (细胞质) 是细胞内除核以外的原生质, 即细胞中细胞核以外和细胞膜以内的原生质部分, 包括透明的粘液状的胞质溶胶及悬浮于其中的细胞器。 5. protoplasm (原生质) 生活细胞中所有的生活物质, 包括细胞核和细胞质。 6. protoplast (原生质体) 脱去细胞壁的细胞叫原生质体, 是一生物工程学的概念。如植物细胞和细菌(或其它有细胞壁的细胞)通过酶解使细胞壁溶解而得到的具有质膜的原生质球状体。动物细胞就相当于原生质体。 7. mycoplasma (支原体) 是最简单的原核细胞，支原体的大小介于细菌与病毒之间,直径为0.1～0.3 um, 约为细菌的十分之一, 能够通过滤菌器。支原体形态多变,有圆形、丝状或梨形，光镜下难以看清其结构。支原体具有细胞膜，但没有细胞壁。它有一环状双螺旋DNA，没有类似细菌的核区(拟核), 能指导合成700多种蛋白质。支原体细胞中惟一可见的细胞器是核糖体，每个细胞中约有800～1500个。支原体可以在培养基上培养，也能在寄主细胞中繁殖。 8. archaebacteria (古细菌) 一类特殊细菌，在系统发育上既不属真核生物，也不属原核生物。它们具有原核生物的某些特征(如无细胞核及细胞器)，也有真核生物的特征(如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成，核糖体对氯霉素不敏感)，还具有它们独有的一些特征(如细胞壁的组成，膜脂质的类型)。因之有人认为古细菌代表由一共同祖先传来的第三界生物(古细菌，原核生物，真核生物)。它们包括酸性嗜热菌，极端嗜盐菌及甲烷微生物。可能代表了活细胞的某些最早期的形式。 9. Bacteria, eubacteria (真细菌) 除古细菌以外的所有细菌均称为真细菌。最初用于表示“真”细菌的名词主要是为了与其他细菌相区别。 10. mesosome (中膜体) 中膜体又称间体或质膜体, 是细菌细胞质膜向细胞质内陷折皱形成的。每个细胞有一个或数个中膜体，其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶, 为细胞提供呼吸酶, 具有类似线粒体的作用, 故又称为拟线粒体。 11. centroplasm（中心质）在光镜下观察到的蓝藻细胞中央部位较周围原生质明亮，是遗传物质DNA所在部位，它相当于细菌的核区，成为中心质，也有称中央质。 12. nucleoid (拟核) 细菌细胞具有原始的核,没有核膜,更没有核仁,结构简单,为了与真核细胞中典型的细胞核有所区别,称为核区（nuclearregion)、拟核(nucleoid)或原始核（primitive form nucleus），亦称细菌染色体。 13. symplast (共质体) 植物原生质体间通过胞间连丝相连接，使整个植物体的原生质连成为的一个整体。（2）多核的合胞体。 14. syncytium ; syncytia (合胞体) 含有由一层细胞膜包绕的多个核的细胞质团。通常是由于两个以上细胞发生融合或一个细胞分裂不完全所致，后者来自于核发生了分裂，而未发生细胞质分裂。 15. gene theory（基因学说）关于基因和性状之间存在确定的因果关系的学说。主要内容：① 种质(基因)是连续的遗传物质；② 基因是染色体上的遗传单位，有很高稳定性能自我复制和发生变异；③ 在个体发育中，基因在一定条件下，控制着一定的代谢过程,表现相应的遗传特性和特征；④生物进化,主要是基因及其突变等。这是对孟德尔遗传学说的重大发展，也是这一历史时期的巨大成就。 16．ultrastructure (submicroscopic structure) 超微结构（亚细胞结构）又称为亚显微结构。指在普通光学显微镜下观察不能分辨清楚，但在电子显微镜下能观测到的细胞内各种微细结构，如各种细胞器。 第二章细胞生物研究方法