中国医科大学研究生选修课细胞生物学实验技术
细胞生物学实验技术研究及其应用
细胞生物学实验技术研究及其应用细胞是组成身体的基本单位，研究细胞生物学是了解身体健康和疾病发生机制的必要途径。
细胞生物学研究需要用到一系列实验技术，如细胞培养、细胞分离、染色、显微镜观察等。
这些技术在细胞生物学研究中发挥了至关重要的作用。
一、细胞培养技术细胞培养是指将组织细胞、细胞系等在特定条件下进行培养和生长。
细胞培养技术是细胞生物学中最基本、最重要的技术之一，被广泛应用于细胞生物学研究、生物医学研究、疾病诊断和治疗等领域。
细胞培养技术根据培养细胞的不同来源和用途可以分为原代细胞培养、细胞系培养、混合细胞培养等。
二、细胞分离技术细胞分离技术是指将混合细胞体系中的不同种类细胞分离出来的方法和技术。
细胞分离技术广泛应用于细胞生物学研究、药物筛选、干细胞研究、克隆研究、组织工程等领域。
细胞分离技术分为生理性分离、化学酶解法、机械分离法、激光切割法等不同方法。
三、细胞染色技术细胞染色技术是指将细胞或细胞核着色，使其在显微镜下更加明显、清晰而具有特异性的方法和技术。
细胞染色技术是细胞形态分析中必不可少的技术之一，广泛应用于细胞生物学、解剖学、生理学、病理学、医学等领域。
细胞染色技术分为活细胞染色和死亡细胞染色。
四、显微镜观察技术显微镜观察技术是指利用显微镜对样本进行观察和研究的技术。
显微镜观察技术广泛应用于医学、生物学、环境学、纺织学等领域，是研究细胞及其微观结构形态的基本手段之一。
显微镜技术包括传统透射光学显微技术、荧光显微技术、电子显微技术和原子力显微技术等多种技术。
细胞生物学实验技术在医学、生物医学研究、药物研发、疾病诊断和治疗等领域中发挥了重要作用。
例如，细胞培养技术可以用于制备生物制品，如疫苗、生长激素、抗生素和多肽类药物。
细胞分离技术可以用于肿瘤细胞的分离和纯化，为癌症治疗和肿瘤细胞基因研究提供了便利。
细胞染色技术可以用于分析细胞的分子结构和功能，为病理诊断和治疗提供了依据。
显微镜技术可以帮助科学家观察和分析生物体内的微观结构，促进了生物医学研究的发展。
细胞生物学实验技术 PPT
当相邻细胞接触，便导致运动停止 细胞相互沟通生物信息的结果
• 对细胞外基质仍有依存性
– 差异：失去原有组织结构和细胞形态， 分化减弱或 不明显
• 细胞外基质
– 存在于组织中，由细胞合成并分泌至胞外的成分， 分布在细胞表面或细胞之间的大分子，包括纤维性 成分(胶原蛋白、弹性蛋白和网织蛋白)、连接蛋白 (纤维粘连蛋白、层粘连蛋白)和空间充填分子(主要 为糖胺聚糖)等，其对细胞增殖和分化发挥重要调控 作用。 – 这些物质构成复杂的网架结构，支持并连接组织结 构、调节组织的发生和细胞的生理活动。
• 贴附型细胞的分类
– 成纤维细胞型 – 上皮型细胞 – 游走细胞型 – 多型细胞型
• 成纤维细胞型
– 梭型或不规则三角形，生长时呈放射状。 – 除真正的成纤维细胞外，凡由中胚层间充质起源的组织， 如心肌、平滑肌、成骨细胞、血管内皮等常呈本型状态。 – 凡培养中形态与成纤维类似时皆可称为成纤维细胞。
– 上皮型细胞： • 扁平不规则多角形，彼此紧密相连。生长时呈膜状移动， 细胞很少单独行动。 • 起源于内、外胚层的细胞如皮肤表皮及其衍生物、消化 管上皮、肝胰、肺泡上皮等皆成上皮型形态。
• 游走细胞型：
– 散在生长，不连成片， 呈活跃游走或变形运 动，方向不规则。 – 此型细胞不稳定，有 时难以和其他细胞相 区别。
• 当细胞发生遗传改变，如获永生性或恶性转化时，细胞的生 存期才可能发生改变。
• 生命周期的三个阶段
– 原代培养期 – 传代期 – 衰退期
原代培养（Primary Culture）期
• 原代培养：从体内取出组织,分离出细胞、接种培养 到 第一次传代。
• 原代培养细胞与体内原组织细胞在形态结构和功能上 相似性大。 • 特点
细胞生物学实验技巧总结
细胞生物学实验技巧总结细胞生物学是一门研究细胞结构、功能和生命过程的学科，实验是探索和验证细胞生物学理论的重要手段。
为了更好地进行细胞生物学实验，我们需要掌握一些实验技巧和方法。
本文将总结一些常用的细胞生物学实验技巧，帮助读者更好地开展相关实验。
一、细胞培养技巧1. 细胞选取与分离：在细胞培养实验中，正确选择和分离细胞是非常重要的。
首先，根据实验的要求选择适当的细胞系或原代细胞。
其次，使用无菌技术将细胞转移到培养皿中，并确保培养容器的无菌状态。
2. 培养基的配制：细胞培养基的配制要根据细胞类型和实验要求进行合理的选择。
通常包括基础培养基和补充物。
在配制过程中，要注意严格按照要求添加培养基成分，保证培养基的质量。
3. 细胞培养条件的控制：细胞的生长和繁殖需要特定的环境条件。
在培养细胞的过程中，要注意控制温度、湿度和二氧化碳浓度等参数。
此外，定期更换培养基，并检查细胞的形态和活性。
二、细胞染色技巧1. 原位染色：原位染色是观察细胞形态和分子定位的重要方法。
其中，荧光原位杂交技术（FISH）可以用来检测基因的表达和定位。
使用特定的探针与目标DNA高度特异地结合，然后使用荧光探针显色，利用荧光显微镜观察染色体和核酸分子的位置。
2. 免疫染色：免疫染色是通过特异性抗体与目标分子结合，然后使用荧光标记的二抗进行检测，用于检测蛋白质的定位和表达。
在进行免疫染色时，需要注意选择适当的抗体和染色方法，并进行有效的洗涤步骤，以避免非特异性染色。
三、细胞分离和提取技巧1. 胞内蛋白提取：细胞内的蛋白质提取是许多分子生物学研究的基础。
为了获得高质量的胞内蛋白样品，可以使用细胞裂解缓冲液使细胞破碎，并添加蛋白酶抑制剂来保护蛋白质免受降解。
此外，离心操作可以用来去除细胞碎片和细胞器。
2. DNA/RNA的提取与纯化：DNA/RNA分离是研究基因组和转录组的重要步骤。
对于DNA的提取，可以使用DNA提取试剂盒，按照说明书进行提取和纯化。
细胞生物学实验技术
细胞生物学实验技术细胞生物学实验技术是现代生命科学研究中的关键环节，它为研究人员提供了深入了解细胞结构、功能和相互作用的途径。
本文将重点介绍一些常见的细胞生物学实验技术，包括细胞培养、染色技术、分离技术和显微镜观察等。
一、细胞培养技术细胞培养是一项基础性技术，它可以将细胞从体内取出并在适当的培养基中进行增殖和维持。
细胞培养的首要任务是提供适当的培养基，其中含有必需的营养物质、生长因子和适当的温度、湿度和气体条件。
细胞培养技术广泛应用于细胞生物学实验、组织工程、药物研发等领域。
二、染色技术染色技术是细胞生物学实验中常用的方法之一，它使研究者能够对细胞内各种结构和分子进行可视化观察。
常用的染色方法包括荧光染色、酶标染色和核酸染色等。
荧光染色利用荧光标记的抗体或染料，可使特定的细胞结构或分子在显微镜下发出荧光信号，从而观察其位置和表达水平。
酶标染色则通过酶与底物的反应，使细胞或组织显示出颜色等信号。
核酸染色则利用特定染料与细胞核酸结合，以观察DNA或RNA的分布情况。
三、分离技术分离技术在细胞生物学实验中具有重要作用，它可以将不同类型的细胞或细胞组分进行分离和纯化。
常用的分离技术包括细胞离心、流式细胞术和免疫磁珠分离等。
细胞离心是通过离心机将混合细胞悬液分离成上清液和沉淀，从而获得纯化的特定类型细胞。
流式细胞术则通过流式细胞仪测量细胞的大小、形态和表面标记物，从而实现对细胞的高通量分离和分析。
免疫磁珠分离则利用特定抗体结合在磁珠表面，以实现对需要纯化的细胞或细胞组分的选择性捕获。
四、显微镜观察显微镜观察是细胞生物学实验的重要手段，它使研究者能够观察到细胞内不同的结构和过程。
传统光学显微镜可实现对细胞形态和部分细胞器的观察，但其分辨率有限。
近年来，随着超分辨显微镜技术的发展，研究者们能够突破传统光学显微镜的分辨率极限，实现对亚细胞结构和分子过程的观察。
总结细胞生物学实验技术在现代生命科学研究中发挥着至关重要的作用。
中国医科大学研究生选修课 细胞生物学实验技术154页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
中国医科大学研究生选修课 细胞生物学 实验技术
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
细胞生物学实验技术及数据分析
细胞生物学实验技术及数据分析一、细胞培养技术细胞生物学实验技术是现代分子生物学领域的重要组成部分。
这个领域通过细胞培养技术为分子生物学提供了重要的工具。
细胞培养技术是利用体外培养细胞的技术，可以提供可重复的、标准化的实验条件。
细胞培养技术一般采用细胞培养基和纳米级的培养容器，用来提供细胞生长所需的营养物质和细胞环境。
在细胞培养中，一个最基本的需要就是完美的培养基。
培养基的种类很多，质量的好坏和细胞种类及培养条件的适宜度密切相关。
培养基中的活性成分和组分种类不同，可以适应不同的细胞和生长条件。
培养基中含有的营养物质包括必需氨基酸、糖类、维生素、核苷酸和矿物质离子等。
其中，必需氨基酸和糖类是最重要的成分，用于细胞的生长和代谢。
培养基中的血清组分也可以提供生长所需的因子和细胞生长所必需的支持。
此外，多肽激素和其他生长因子也是细胞培养中的重要组分。
在细胞培养中，要注意许多细节，如细胞的操作要求无菌操作、要做好细胞与培养基接触的温度千万不要过高或太低，否则会导致死亡。
二、细胞功能实验技术细胞功能实验技术是研究细胞内生化、分子和细胞生理学机制的有效工具。
分子生物学技术的出现，为分析的细胞和分子生物学提供了许多新的实验方法。
这些方法包括酶联免疫吸附实验、西方印迹法、凝胶迁移、免疫共沉淀和染色质免疫沉淀等。
酶联免疫吸附实验（ELISA）是识别蛋白质和其他大分子的一种常用实验技术。
它是利用通过固相吸附和酶标记抗体将蛋白质分离出来并进行定量分析的技术。
酶联免疫吸附实验可以检测单个蛋白质，还可以用于了解其在生物系统中的数量和分布。
这种技术广泛用于癌症、自身免疫性疾病、感染性疾病和代谢性疾病的检测。
西方印迹法（Western blot）是一种可以用来检测蛋白质的酶联免疫吸附实验（ELISA）的高分辨率技术。
该技术可以检测单个蛋白质，并通过分子量分析确定其大小。
这种技术可以用来确定细胞内蛋白质量和分布，并用于分析蛋白质亚型。
细胞生物学实验方法与技术
细胞生物学实验方法与技术1. 光镜观察（Light Microscopy）光镜观察是一种常用的研究细胞形态和结构的方法。
通过使用光学显微镜，可以观察到细胞的外形、细胞器的位置和结构等特征。
该技术使用涂片制备技术，将细胞固定、染色、封装在玻璃片上，然后在显微镜下进行观察。
2. 电镜（Electron Microscopy）电镜是一种高分辨率的显微镜技术，它可以观察到细胞的微观结构和细胞器。
电镜利用电子束来代替光束，通过变焦电镜透射电子显微镜和扫描电子显微镜两种类型，可以观察到更高分辨率的细胞结构。
3. 组织培养（Tissue Culture）组织培养是一种将细胞或组织从活体中分离并培养在人造环境中的方法。
这种方法常用于研究细胞生长、增殖和发育过程。
组织培养可以通过使用培养基、细胞培养皿和细胞培养箱等设备来提供细胞所需的营养和环境。
4. 免疫染色（Immunostaining）免疫染色是一种用来检测和定位蛋白质或其他分子在细胞中的位置的方法。
这种方法利用抗体的特异性结合来检测蛋白质的位置。
首先，细胞固定并渗透，然后使用特定的抗体与目标分子结合，最后通过荧光标记或酶反应等方法来观察染色的细胞。
5. 荧光显微镜（Fluorescence Microscopy）荧光显微镜是利用荧光探针来观察样品的显微镜技术。
该技术可以用来检测和可视化特定分子或结构的位置和数量。
通过对样品进行荧光染色或利用荧光蛋白表达来标记细胞的特定结构或分子，可以在荧光显微镜下直接观察到。
6. 流式细胞术（Flow Cytometry）流式细胞术是一种高通量细胞分析技术，可以快速准确地分析和计数大量的单个细胞。
该技术利用细胞标记剂和流动性流式细胞术仪器，通过激光照射细胞并检测细胞的荧光光谱，可以分析细胞表面分子的表达、细胞大小和复杂性等信息。
医学细胞生物学实验教学课件
医学生
生物学教师
细胞生物学研究人员
对细胞生物学感兴趣的公众
课件特点
内容丰富：涵盖细胞生物学实验的基本原理、操作步骤和注意事项
实用性强：结合实际实验案例，提高学生的实践能力和创新能力
直观易懂：采用图文并茂的形式，便于学生理解和掌握实验操作
互动性强：提供在线问答和讨论区，便于师生互动和交流
课件内容
实验报告撰写：要求学生撰写实验报告，提高实验技能和总结能力
案例分析：通过实际病例分析，加深学生对理论知识的理解
互动讨论：鼓励学生提问和讨论，提高学习积极性
教学评估
5
评估方法一
添加标题
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实验结果分析评估：通过分析学生的实验结果，评估其数据分析和问题解决能力。
实验操作技能评估：通过观察学生的实验操作过程，评估其技能掌握程度。
课堂参与度评估：通过观察学生的课堂参与情况，评估其学习积极性和团队合作能力。
评估方法三
实验操作技能评估：通过观察学生的实验操作过程，评估其技能掌握程度。
实验结果分析评估：通过分析学生的实验结果，评估其数据分析和解决问题的能力。
实验报告撰写评估：通过阅读学生的实验报告，评估其实验设计和实验结果的表述能力。
实验后总结：分析实验结果，撰写实验报告
教学方法二：采用多媒体教学，通过视频、图片等方式展示实验过程
实验前准备：预习实验内容，了解实验目的和操作步骤
实验过程中：注重实际操作，掌握实验技能
教学方法二
实验操作演示：通过视频或图片展示实验操作步骤
互动教学：鼓励学生提问和参与讨论，提高学习积极性
案例分析：通过分析实际病例，加深学生对理论知识的理解
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光学显微镜
透射电镜
(2) 超薄切片的制备 A 固定 戊二醛:蛋白质 锇酸:脂类
B 脱水 上升梯度 乙醇：30% 50% 70% 80% 90% 95%
100% C 包埋 环氧树脂 D 切片 500 –700 Å
E 重金属染色 U(醋酸双氧铀) (柠檬酸铅)
生物分子由原子序数低的轻元素组成，它们散射电子能力 弱,在电镜下几乎不存在明暗反差,需加大生物样品反差,进 行染色。
（2）荧光显微镜的基本构造 A 紫外光光源 B 二向色镜：反射短波光线，透过长
波光线 C 滤光片
（3）常用的荧光染料 荧光素 罗丹明
（4）应用 A 免疫荧光显微技术 （） 抗体 + 荧光染料
B 绿色荧光蛋白
4.相差显微镜 （ ）
(1)原理
波长
颜色
振幅
亮度
速度
相位
⑴普通显微镜: 光通过染色标本时，波长和振幅发生变化，人眼才能观察到。
分辨率： 典型的动物细胞 ——— 10～
20 m 一般的细菌和线粒体—— 0.5 m
(500) 普通显微镜 ———— 0.2μm(200) 暗视野显微镜———— 0.0040.2μm(4-200)
应用：
6.显微电影摄影
—记录细胞或细胞器运动过程和速度
用显微电影摄影术或电视录像以一定 间隔拍摄一次细胞状态，当影片或电视 录像以正常速度反映时，所拍摄的情节 就被大大加快了，用这种方法可以准确 地记录细胞或细胞其的运动过程和速度。
R=
0.61 λ
光学显微镜的n s分in辨θ 极限0.2μm
n :聚光镜和物镜之间介质的折射率. 空气为1,油为1.5
θ: 标本对物镜镜口 张角的半角. θ的最大值为1
λ: 照明光源的波长.白光为0.5 μm
100μm 0.2μm
2.光镜标本切片的制备
(1) 固定
定义：将组织浸入化学试剂中，通过 在细
细胞
胞中大分子间形成交联，保持
程。
中原有结构的形态和位置的过
固定的目的：
(2) 包埋 定义：将组织块包入包埋剂使组织硬化
的过 程。
常用的包埋剂：液体石蜡、树脂 (3) 切片
1-10 μm
（4）染色
采用某些化学物质特异性或选择性地 与细
胞内的某些成分相互作用，从而原位 显示
细胞某种成分或结构的方法
形貌而变化；
a.样品表面形貌 表面越突出，图像越亮 表面越凹陷，图像越暗
b.样品与集电器的关系 面向集电器，图像越亮 背向集电器，图像越暗
(3)样品的制备
A 固定
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱB 脱水
C 干燥 临界点干燥
临D界点染干燥色的原理离子溅射镀膜
当温度、压力达到一定的数值时，气体的密度可增大到与液态一样， 此时气相与液相的界面消失，液体的表面张力亦会随之消失，这 种情况称为临界状态。 临界点干燥：利用物质在临界状态下液体表面张力被消除的特性， 克服样品干燥过程中的变形，保持样品原状，达到干燥的目的。
7.激光扫描共焦显微镜
（）
(1)原理
在显微镜基础上配置激光光源， 扫单色描激装光光置源， 照明针孔形成点光源共轭聚焦装置和检测系统而形成 的分层显扫微描 三镜维。重建
激光作扫描光源 扫描焦平面上样品，得样品切面像 载物台上微量步进马达使载物台
上下移动,改变焦平面 得不同层次的切面图像 计算机图像三维重组获样品立体图像
阴极(钨丝)
阳极 聚光镜（电磁透镜）
物镜 中间镜 投影镜
照相底片
电镜照片
真空、上下颠倒
透射电镜的成像原理
• 电子束通过标本时，根据标本各部位密 度的不同，部分电子发生散射，只有剩 余的电子成像，经物镜和投射镜放大后 投射到照相底片或荧屏上。
• 由于散射的电子不参加成像，故标本中 密度大的部分成像后形成电子流量减少 的暗区；相反密度小的部分散射电子少 而形成明区。
细胞生物学实验技术
显微技术 细胞分离技术 细胞培养技术 细胞组分的分级分离 细胞示踪技术 细胞分子生物学技术
一、显微镜技术 μm 微米 = 10-6 m 纳米 = 10-9 m Å 埃 = 10-10 m
(一) 光学显微镜技术 利用光线照明,将微小 物体形成放大影像的 仪器
1.显微镜的分辨率 显微镜或人眼在25的明视距离处,能分辨 被检物体微细结构最小间隔的能力。
"显微"
（2）应用 A 细胞的三维重建
B 细胞定量荧光检测 蛋白质含量
C 细胞内2+ 动态检测 D 细胞间通讯
果蝇胚胎原肠胚
（二）电子显微镜技术 利用电子与固体样品作用时所发出的信
息, 对样品进行微区观察和分析的技术 亚显微结构 超微结构 1.电子显微镜的特点 高分辨率
2.透射电子显微镜（ , ） (1)基本构造
电镜三维重建技术
2.扫描电子显微镜 （ ,）
(1)原理 二次电子 (2)分辨率 3-10
扫描电镜的成像原理 阴极钨丝加热后产生的电子束经过栅 极和阳极加速和会聚，再经二级聚光镜 及物镜会聚形成具有一定能量、一定束 流强度和束斑直径的微细电子束；
电子束在扫描线圈驱动下，在试样表 面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。 聚焦电子束与试样相互作用，产生二次 电子发射。二次电子发射量随试样表面
器 载物台的下方：
物镜 应用：直接对培养
的
5.暗视野显微镜（ ）
——在日常生活中，室内飞扬的微粒尘土不易被看见，但在暗的房间中若有一 束从光线从门缝斜射过来，灰尘便粒粒可见了，这是光学上的丁达尔现象。
原理: 利用特殊装 置使照射光斜照到 样品上，照射光无 法进入物镜，故呈 暗视野。只有从样 品发出的散射光才 能进入物镜被放大, 在暗的背景中呈现 明亮的像。
但光通过活细胞时，波长和振幅几乎无改变，这就无法用人眼观察。
⑵相差显微镜：细胞内的各结构可因密度不同而产生相位差(即光程差)，不 过人眼无法鉴别这种微小的变化。相差显微镜能够把这种“相位差”变成 “振幅差”，即图像的明暗差。
(2)应用 活体细胞观察
倒置相差显微镜
载物台的上方： 光源 长焦距聚光
A 选择性染色
考马斯亮蓝 – 蛋白质 反应
染色
B 特异性染色 酶 + 底物
+
抗**原*
*
+*
*抗体
酶标记（酶联免疫吸咐实验 ） 荧光标记
*
*
*
*
*
*
3.荧光显微镜技术
(1) 原理
荧光分子在受到光照射后，可吸收特 定波
波长
长的短波光线，并发射出比原来吸收
紫外光
更长的光 short
可见光 λ
红外光 long