细胞核与线粒体的分离
细胞核和线粒体的分离和观察课件
目录
CONTENTS
• 细胞核和线粒体的基础知识 • 细胞核和线粒体的分离技术 • 细胞核和线粒体的观察方法 • 实验操作注意事项 • 实验结果分析
01
CHAPTER
细胞核和线粒体的基础知重要的亚 细胞结构，由核膜、核仁和染色 质等组成。
细胞核和线粒体的分离效果
通过染色和显微镜观察，可以清晰地看到细胞核和线粒体被成功 分离，没有明显的杂质。
细胞核和线粒体形态特征
分离后的细胞核呈现圆形或椭圆形，表面光滑，结构致密；线粒体 呈现长条形或杆状，表面有细微的皱褶。
荧光染色效果
通过荧光染色技术，可以观察到细胞核和线粒体分别发出蓝色和绿 色荧光，荧光信号强且均匀。
数据分析
对观察结果进行统计分析 ，得出结论。
实验后的处理
清洗和整理实验器材
实验结果总结
实验结束后，及时清洗和整理实验器 材，确保其完好无损。
对实验结果进行总结，撰写实验报告 ，并进行分析和讨论。
废弃物处理
按照规定处理实验废弃物，避免对环 境和人体造成危害。
05
CHAPTER
实验结果分析
实验结果展示
差速离心法是一种简单、快速和经济 的方法，适用于分离大量细胞。
密度梯度离心法
01
密度梯度离心法是一种 利用连续的密度梯度介 质对细胞进行分离的方 法。
02
在密度梯度离心法中， 细胞悬浮在密度梯度介 质中，然后在离心机中 旋转。
03
由于不同细胞组分的密 度不同，它们在介质中 沉降的速度也不同，从 而实现分离。
电子显微镜观察
总结词
电子显微镜提供了高分辨率的图像，能够更精确地观察细胞核和线粒体的超微结 构。
1-细胞生物学实验
如镜台测微尺1mm处(全长)与目镜测微尺75 刻度(150小格)重合，则:
目镜测微尺每小格的实际长度=
1 150
mm
=0.0067mm=6.7μm
④同样的方法标定高倍镜下目镜测微尺 每小格的实际长度
计算公式如下:
目镜测微尺每小格的实际长度
镜台测微尺长度 ＝
目镜测微尺格数
＝ 30×10μm 200
(4)测量细胞并计算核质比
五、实验操作
1. 取猪肝1g，放入小烧杯中，加4ml 0.25M蔗糖缓冲液， 将组织剪成约1mm立方的小块。
2. 将剪碎的组织移入匀浆器的外管中，再将内管（带柄 的活塞）插入外管中，缓慢而均匀地施力，上下旋转拉 动，匀浆7-10分钟，然后用六层纱布过滤回洗净的原烧 杯中。（这两步操作略）
3. 每组取1个5ml离心管，加入匀浆液2ml，2000rpm离 心10分钟。（每组1管）
许多酸性染料不易穿过活细胞的质 膜进入细胞内，却能渗入死亡的细胞 内，使其着色，以此来鉴别死活细胞。
2.方法 取酵母悬液一滴于洁净玻片上，滴一滴0.2％亚甲基
蓝染液，加盖片，2分钟后于显微镜下观察细胞。
3.结果 死细胞被染成蓝色，活细胞不着色。
实验作业
画图记录细胞吞噬实验所见结果
实验三
细胞核与线粒体的 分级分离
实验内容
实验一、细胞的形态结构与显微测量 实验二、细胞生理活动的实验观察 实验三、细胞核与线粒体的分级分离 实验四、细胞分裂的形态观察 实验五、细胞原代培养 实验六、细胞计数及死活细胞的鉴定 实验七、综合设计性实验
实验一
细胞的形态结构与显微测量
实验目的
(一) 观察并了解细胞的基本形态。 (二)掌握临时制片和显微绘图的方法。 (三)了解显微测微尺的原理及使用方法
细胞核,叶绿体,线粒体的分级分离
实验二细胞核，叶绿体，线粒体的分级分离与观察一、实验目的：1、了解细胞器分离的一般原理和方法；2、掌握分级分离的原理和注意事项;3、观察叶绿体的自发荧光和次生荧光。
4、线粒体的分离方法以及詹纳斯绿B超活染色的方法。
二、实验原理：将组织匀浆后悬浮在等渗介质中进行差速离心，是分离细胞器的常用方法。
细胞组分的分离在等渗溶液（0.35mol/L Nacl或0.4mol/L蔗糖溶液）中进行。
●将匀浆液在1000r/min的条件下离心2 min以全除组织残渣和未破碎的细胞。
●在3000r/min的条件下离心5 min，即可获得沉淀的叶绿体（混有部分细胞核）。
●上清液在高速冷冻条件下10000rpm/min分离10分钟，所得沉淀即为线粒体，可反复离心一次。
三、实验步骤：第一部分细胞核与叶绿体的分离与观察1、选取新鲜的菠菜叶，洗净搽干后去除叶梗和粗脉，称30g于150ml0.35mol/L Nacl溶液中，放入组织捣碎机(间歇)；低速匀浆1min；间歇匀浆。
2、将匀浆用6层纱布过滤于烧杯中。
3、每小组取滤液4 ml在1000r/min的条件下离心2 min；4、取上清液在3000r/min的条件下离心5 min；沉淀即为叶绿体（混有部分细胞核）；上清夜转入干净的离心管中用于线粒体分离。
5、叶绿体观察：➢将沉淀用0.35mol/L Nacl悬浮。
（浓度不要太高，不利于观察）➢取叶绿体悬液一滴于载玻片上，加盖玻片即可在普通光学显微镜和荧光显微镜下观察；➢取叶绿体悬液一滴于载玻片上，再滴加一滴0.01%吖啶橙染料，加盖玻片即可在荧光显微镜下观察。
第二部分线粒体的分级分离以及超活染色观察6 第4步获得的上清液在高速冷冻条件下10000rpm/min分离10分钟，所得沉淀即为线粒体，可反复离心一次。
收集沉淀涂片，用1%詹纳斯绿B染色5-10分钟，线粒体为蓝绿色圆形颗粒。
实验过程最好在0-4o C的条件下进行；如果在室温下，要迅速分离和观察。
细胞器线粒体的分离与观察
细胞器线粒体的分离与观察高熹1120152430（李安一）（北京理工大学生命学院16121501班）摘要：差速离心法是交替使用低速和高速离心，用不同强度的离心力使具有不同质量的物质分级分离的方法。
此法适用于混合样品中各沉降系数差别较大组分的分离。
离心分离出细胞核与线粒体，进行染色，对细胞核和线粒体的形态进行观察并记录。
关键词：差速离心法；细胞核；线粒体；实验。
1 引言差速离心主要是采取逐渐提高离心速度的方法分离不同大小的细胞器。
起始的离心速度较低，让较大的颗粒沉降到管底，小的颗粒仍然悬浮在上清液中。
收集沉淀，改用较高的离心速度离心悬浮液，将较小的颗粒沉降，以此类推，达到分离不同大小颗粒的目的。
线粒体是真核细胞特有的，司能量转换的重要细胞器。
细胞种的能源物质——糖、脂肪、部分氨基酸在此进行最终的氧化，并通过偶联磷酸华生成ATP，供给细胞生理活动之需。
对线粒体的结构和功能的研究通常是在离体线粒体上进行的。
制备线粒体用组织匀浆在悬浮介质中进行差速离心的方法。
在一给定的离心场中（对于所使用的离心机，就是选用一定的转速），球形颗粒的沉降速度取决于它的密度、半径和悬浮介质的粘度。
在一均匀悬浮介质中离心某一时间内，组织匀降中的各种细胞器及其它内含物由于沉降速度不同而停留在高低不同的位置。
依次增加离心力和离心时间，就能使这些颗粒按其大小、轻重分批沉降在离心管底部，从而分批收集。
细胞器中最先沉降的是细胞核，其次是线粒体，其他更轻的细胞器和大分子可依次再分离。
悬浮介质通常用缓冲的蔗糖溶液，它比较接近细胞质的分散相，在一定程度上能保持细胞器的结构和酶的活性，在pH7.2的条件下，亚细胞组分不容易重新聚集，有利于分离。
整个操作过程应注意样品保持4，避免酶失活。
线粒体的鉴定用詹纳斯绿活染法。
詹纳斯绿B（janus green B）是对线粒体专一的活细胞染料，毒性很小，属于碱性染料，解离后带正电，由电性吸引而堆积在线粒体膜上。
5.细胞核和线粒体的分级分离
实验五细胞核与线粒体的分级分离一、实验原理细胞内不同结构的比重和大小都不相同，在同一离心场内的沉降速度也不相同，根据这一原理，常用不同转速的离心法，将细胞内各种组分分级分离出来。
分离细胞器最常用的方法是将组织制成匀浆，在均匀的悬浮介质中用差速离心法进行分离，其过程包括组织细胞匀浆、分级分离和分析三步，这种方法已成为研究亚细胞成分的化学组成、理化特性及其功能的主要手段。
匀浆(homogenization)低温条件下，将组织放在匀浆器中，加入等渗匀浆介质(即0.25mol／l 蔗糖一0.003mol／l氯化钙)进行破碎细胞使之成为各种细胞器及其包含物的匀浆。
分级分离(fractionation)由低速到高速离心逐渐沉降。
先用低速使较大的颗粒沉淀，再用较高的转速，将浮在上清液中的颗粒沉淀下来，从而使各种细胞结构，如细胞核、线粒体等得以分离。
由于样品中各种大小和密度不同的颗粒在离心开始时均匀分布在整个离心管中，所以每级离心得到的第一次沉淀必然不是纯的最重的颗粒，须经反复悬浮和离心加以纯化。
分析分级分离得到的组分，可用细胞化学和生化方法进行形态和功能鉴定。
二、实验用品（一）材料和标本：小白鼠、冰块。
（二）器材和仪器：玻璃匀浆器、普通离心机、台式高速离心机、普通天平、光学显微镜、载玻片、盖玻片、刻度离心管、高速离心管、滴管、10ml量筒、25ml烧杯、玻璃漏斗、解剖剪、镊子、吸水纸、纱布、螬盘、平皿、牙签。
（三）试剂：0.25mol／L蔗糖一0.003mol／L氯化钙溶液、1％甲苯胺兰染液、0.02％詹纳斯绿B染液、0.9％NaCl溶液。
三、实验步骤（一）细胞核的分离提取1．用颈椎脱位的方法处死小白鼠后，迅速剖开腹部取出肝脏，剪成小块(去除结缔组织)尽快置于盛有0.9％NaCl的烧杯中，反复洗涤，尽量除去血污，用滤纸吸去表面的液体。
2．将湿重约1g的肝组织放在小平皿中，用量筒量取8ml预冷的0.25mol／l蔗糖一0.003mol ／l氯化钙溶液，先加少量该溶液于平皿中，尽量剪碎肝组织后，再全部加入。
实验一、线粒体的分离与观察
• 线 粒 体 的 鉴 定 用 詹 纳 斯 绿 活 染 法 。 詹 纳 斯 绿 B （ Janus green B）是对线粒体专一的活细胞染料，毒性很小，属 于碱性染料，解离后带正电，由电性吸引堆积在线粒体膜 上。线粒体的细胞色素氧化酶使该染料保持在氧化状态呈 现蓝绿色从而使线粒体显色，而胞质中的染料被还原成无 色。
三、实验用品
1、材料
大鼠肝脏
2、试剂
①生理盐水。
②1％詹纳斯绿B染液，用生理盐水配制。
③0.25 mol／L蔗糖十0.01 mol／L Tris一盐酸缓冲液 （pH7.4）：
④0.34 mol／L蔗糖十0.01 mol/L Tris一盐酸缓冲液 （pH7.4）
⑤固定液：甲醇一冰醋酸（9：1） ⑥姬姆萨染液
ห้องสมุดไป่ตู้
Differential centrifugation
High speed
Low speed
• 悬浮介质通常用缓冲的蔗糖溶液，它比较接近细胞质的分 散相，在一定程度上能保持细胞器的结构和酶的活性，在 pH7.2的条件下，亚细胞组分不容易重新聚集，有利于分 离。整个操作过程应注意使样品保持4℃，避免酶失活
2．差速离心
先将 9ml 0.34 mol／L缓冲蔗糖溶液放人离心
管．然后沿管壁小心地加入9ml肝匀浆使其覆盖于上层。 用冷冻控温高速离心机按图10－l顺序进行差速离心。
3．分离物鉴定。 (1) 细胞核：
取细胞核沉淀一滴涂片，入甲醇—冰醋酸 液固定15min，充分吹干，滴姬姆萨染液（原液10～20 倍稀释）染色10min。自来水冲洗，吹干，镜检。结果： 细胞核紫红色，上面附着的少量胞质为浅蓝色碎片。
二 实验原理
• 采用组织匀浆在悬浮介质中进行分离细胞器； • 在一均匀悬浮介质中离心一定时间内，组织匀浆中的
细胞核与线粒体的分离
③颗粒被挤压，离心力过大、离心时间过长会使颗粒变 形、聚集而失活。
9.4 Isolation and Characterization of Cell Organelles (细胞器) Centrifugation can separate many types of oganelles from cell homogenate, 2nd Step: Density-gradient centrifugation
细胞器鉴定
细胞破碎的注意事项：
1、匀浆介质：常用介质是缓冲的蔗糖水溶液 （0.25mol/L ）。它比较接近细胞质的分散相，具有 足够渗透压，防止颗粒膨胀破裂，对酶活性干扰小， 在pH7.2-7.4的条件下细胞器不易发生聚集。
2、尽可能在低温条件下进行，避免酶失活。 3、若是采用低渗方式破碎细胞，匀浆物在低渗溶液中
密度梯度离心分离线粒体（一位同学完成） (4) 去一支1.5ml离心管，先加入0.4ml 1.5 mol/L 的蔗糖溶液， 然后小心地在 1.5 mol/L 的蔗糖溶液上加0.4ml 1.0 mol/L 的蔗 糖溶液，随后将(2)中获得的上清液0.5ml轻轻地加在蔗糖溶液 上，60000 g（21000 r/min左右，五楼实验室）离心 20 分钟。 线粒体会在 1 mol/L 和 1.5 mol/L 蔗糖界面处形成一薄层。
三、实验材料及用品：
器具：高速离心机、解剖刀剪、小烧杯、冰浴、组织捣碎机，培养 皿，离心管
2700/12800rpm
1500/21000rpm （五楼实验室）
试剂：生理盐水、 1. 0.25mol/L蔗糖-0.003mol/L氯化钙溶液、 2. 0.34mol/L蔗糖+0.01mol/L Tris-HCl缓冲液(pH7.4)、 3. 0.25mol/L蔗糖+0.01mol/L Tris-HCl缓冲液(pH7.4)、 4.1.0 mol/L 蔗糖+10 mmol/L Tris-HCl ( pH 7.4) +1mmol/L EDTA，pH 7.5. 5.1.5 mol/L 蔗糖+10 mmol/L Tris-HCl ( pH 7.4) +1mmol/L EDTA，pH 7.5 6. 固定液【甲醇-冰乙酸(9:1)】、姬姆萨染液(Giemsa) 7. 1%詹纳斯绿B染液(Janus Green染液)。
分离线粒体
从细胞、组织中分离线粒体——差速离心法所需缓冲液：RSB（使细胞膨胀的低渗缓冲液）10mM NaCl（Mr=58.44）2.5mM MgCl2（Mr=203.3）10mM Tris-Cl（PH8.0）调PH值至7.4配法：0.5844g NaCl，0.5083g MgCl2·6H2O，10ml 1M Tris-Cl（PH8.0），调PH值至7.4，加水定容至1000ml。
2.5×MS缓冲液（MS缓冲液是用来保持细胞器张力的等渗缓冲液）525mM甘露醇（Mr=182.17）175mM 蔗糖（Mr=342.3）12.5mM Tris-Cl（PH8.0）2.5mM EDTA（PH8.0）调PH值至7.4配法：19.13g甘露醇，11.98g蔗糖，加150ml水溶解，加2.5ml 1M Tris-Cl（PH8.0），1ml 0.5M EDTA（PH8.0），用1M HCl调PH值至7.4，加水定容至200ml。
1×MS缓冲液210mM甘露醇70mM 蔗糖5mM Tris-Cl（PH8.0）1mM EDTA（PH8.0）调PH值至7.4配法：38.26g甘露醇，23.96g蔗糖，加800ml水溶解，加5ml 1M Tris-Cl（PH8.0），2ml 0.5M EDTA（PH8.0），用1M HCl调PH值至7.4，加水定容至1000ml。
注意事项：溶液、离心管应在冰上预冷，所有离心步骤都要在40C进行。
从细胞中分离线粒体：1．消化贴壁细胞，加5ml培液，转入10ml离心管中，1000rpm离心5min，弃上清，加5ml PBS，1000rpm离心5min，弃上清；悬浮细胞直接转入10ml离心管中，1000rpm离心5min，弃上清，加5ml PBS，1000rpm离心5min，弃上清。
2．用3ml冰上预冷的RSB重悬细胞，让细胞膨胀10min，加3×61uL PMSF贮液，在冰上匀浆，转速不宜过快。
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常用介质(高溶解性的惰性物质): 氯化铯、蔗糖、多聚蔗糖
密度梯度离心 （Density-gradient centrifugation）
• 当颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用下， 颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形 成区带的方法。 • 两种浓度的蔗糖溶液制成的梯度，离心时，线粒体和 比它沉降系数小的细胞组分聚集到梯度交界处，而沉 降系数较大的细胞组分沉到离心管底部。
Supernatant
(上清液)
Pellet
(颗粒团)
沉降顺序：细胞核—线粒体,溶酶体与过氧化物酶体—内质网与高尔基体—核糖体。
差速离心法 (Differential centrifugation)
优点：操作简单，离心后用倾倒法即可将上清液与沉淀 分开，并可使用容量较大的角式转子。
缺点：①分离效果差，不能一次得到纯颗粒；须经反复 悬浮和离心加以纯化； ②壁效应严重，特别是当颗粒很大或浓度很高时，在离 心管一侧会出现沉淀； ③颗粒被挤压，离心力过大、离心时间过长会使颗粒变 形、聚集而失活。
9.4 Isolation and Characterization of Cell Organelles (细胞器) Centrifugation can separate many types of oganelles from cell homogenate, 2nd Step: Density-gradient centrifugation
三、实验材料及用品：
器具：高速离心机、解剖刀剪、小烧杯、冰浴、组织捣碎机，培养 皿，离心管
2700/12800rpm
1500/21000rpm （五楼实验室）
试剂：生理盐水、 1. 0.25mol/L蔗糖-0.003mol/L氯化钙溶液、 2. 0.34mol/L蔗糖+0.01mol/L Tris-HCl缓冲液(pH7.4)、 3. 0.25mol/L蔗糖+0.01mol/L Tris-HCl缓冲液(pH7.4)、 4.1.0 mol/L 蔗糖+10 mmol/L Tris-HCl ( pH 7.4) +1mmol/L EDTA，pH 7.5. 5.1.5 mol/L 蔗糖+10 mmol/L Tris-HCl ( pH 7.4)
2.高速组织捣碎机法
3.超声波处理法 4.化学裂解法 5.反复冻融法
细胞破碎的注意事项： 1、匀浆介质：常用介质是缓冲的蔗糖水溶液
（0.25mol/L ）。它比较接近细胞质的分散相，具有
足够渗透压，防止颗粒膨胀破裂，对酶活性干扰小， 在pH7.2-7.4的条件下细胞器不易发生聚集。
2、尽可能在低温条件下进行，避免酶失活。
(4)将肝组织捣碎液分装在50ml离心管中， 1500rpm 4 °下
（位于五楼的实验室）离心 2min (去除大组织块）
注意事项：
尽可能先充分剪碎肝组织，缩短匀浆时间，
整个分离过程不宜过长，以保持组分生理活性。
2. 细胞核与线粒体的分离（两人一组）：
⑴ 先将0.5mL 0.34mol/L蔗糖缓冲液放入1.5ml离心管，然后沿 管壁小心地加入0.5mL肝组织匀浆使其覆盖于上层。 2700rpm 4 °下离心10min，沉淀为粗提的细胞核。
⑵ 将上清缓缓取出转入另一个离心管中，沉淀用1mL预冷的 0.25mol/L蔗糖缓冲溶液洗1次 (2700rpm离心10min)，离心管中 的沉淀为细胞核与部分细胞碎片。
差速离心分离线粒体（一位同学完成）
⑶ 将上一步得到的上清液12800rpm离心10min，沉淀即为粗提 的线粒体。（如果沉淀足够多，也可以用1mL预冷的0.25mol/L 蔗糖缓冲溶液洗1次 (2700rpm离心10min)，获得线粒体） 密度梯度离心分离线粒体（一位同学完成） (4) 去一支1.5ml离心管，先加入0.4ml 1.5 mol/L 的蔗糖溶液， 然后小心地在 1.5 mol/L 的蔗糖溶液上加0.4ml 1.0 mol/L 的蔗 糖溶液，随后将(2)中获得的上清液0.5ml轻轻地加在蔗糖溶液 上，60000 g（21000 r/min左右，五楼实验室）离心 20 分钟。 线粒体会在 1 mol/L 和 1.5 mol/L 蔗糖界面处形成一薄层。
+1mmol/L EDTA，pH 7.5
6. 固定液【甲醇-冰乙酸(9:1)】、姬姆萨染液(Giemsa) 7. 1%詹纳斯绿B染液(Janus Green染液)。 材料：动物肝脏(蛙肝)。
四、实验方法与步骤： 1. 动物肝细胞匀浆制备： ⑴ 取出肝脏（2g左右），先用清水冲洗干净后，放在置于 冰块上的培养皿中用剪刀剪成小块，去除结缔组织，用生理盐 水反复洗涤，尽量除去血污，用滤纸吸去表面的液体。 ⑵ 加入10mL预冷的0.25mol/L蔗糖-0.003mol/L氯化钙溶液 ⑶将悬浮的肝组织液倒入组织捣碎机中进行捣碎，直至没有 可见的组织块为止。
差速离心法 (Differential centrifugation)
根据颗粒大小和密度的不同存在的沉降速度差别， 分级增加离心力，从试样中依次分离出不同组分的方 法。从低速到高速逐级沉淀分离，一般用于分离沉降 系数相差较大（10倍及以上）的颗粒。
9.4 Isolation and Characterization of Cell Organelles (细胞器) Centrifugation can separate many types of oganelles from cell homogenate, 1st Step: Differential centrifugation
实验十二、细胞核与线粒体的分级分离
(差速离心法与密度梯度离心)
一、实验目的： 1. 初步了解细胞内各种成分的分离方法； 2、掌握差速离心方法细胞核和线粒体的分离方法； 3、对分离得到的细胞核及线粒体进行活性鉴定。
二、实验原理
细胞器分离基本步骤 细胞破碎 分离、纯化 细胞器鉴定
Hale Waihona Puke （一）细胞破碎的方法 1.杆状玻璃匀浆器法
3、若是采用低渗方式破碎细胞，匀浆物在低渗溶液中
的时间要越短越好，通常从开始收获细胞到匀浆结束
不要超过5分钟。否则匀浆物在低渗溶液中时间太长， 导致细胞器破裂，溶酶体酶泄漏，各种物质降解。
二、实验原理
（二）分离纯化的方法 根据细胞器的大小、形状、密度等物理特性差异，离心 成为亚细胞组分分离过程中最广泛应用的技术。 离心是利用旋转运动的离心力以及物质的沉降系数或浮 力密度的差异进行分离、浓缩和提纯的一种方法。 主要包括差速离心、密度梯度离心等方法。