绪论(医学细胞生物学)课件.ppt
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- 绪论 医学 细胞生物学 课件
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1、1新兴职业学院张承建3细胞细胞:是生物体结构和功能的基本单位。是生物体结构和功能的基本单位。细胞生物学细胞生物学(cell biology)从细胞水平(整体、亚微结构、分子)探讨生命活动从细胞水平(整体、亚微结构、分子)探讨生命活动规律的科学。规律的科学。医学细胞生物医学细胞生物学学(medical cell biology):运用细胞生物学的理论和方法,研究人体的运用细胞生物学的理论和方法,研究人体的细胞的形态结构和功细胞的形态结构和功能等生命活动规律和人类疾病发生、发展及其防治的科学。能等生命活动规律和人类疾病发生、发展及其防治的科学。第一节细胞学与细胞生物学 自然界千姿百态,生物包罗万象
2、,中学我们学习的是科自然界千姿百态,生物包罗万象,中学我们学习的是科普知识普知识现在我们是系统性深入学习,目的是为今后的医学现在我们是系统性深入学习,目的是为今后的医学理论和实践打下坚实基础。理论和实践打下坚实基础。1665年英国生物学家胡克发现了细胞,随后学者们建立了年英国生物学家胡克发现了细胞,随后学者们建立了传统传统细胞学细胞学:研究细胞化学、组织学、形态结构、及功能研究细胞化学、组织学、形态结构、及功能的学科的学科。科学进步,设备发展,技术更新,各学科胶着渗透,致使科学进步,设备发展,技术更新,各学科胶着渗透,致使细胞学研究发生了质的改变。表现在整体到微观、形态到细胞学研究发生了质的改
3、变。表现在整体到微观、形态到功能、表象到本质、临床到机制等各个方面。功能、表象到本质、临床到机制等各个方面。细胞生物学细胞生物学是:是:应用现代物理化学、分子生物学方法技术,从细胞整应用现代物理化学、分子生物学方法技术,从细胞整体,显微、到亚显微和分子水平上研究细胞结构、功能及体,显微、到亚显微和分子水平上研究细胞结构、功能及生命活动规律的学科。其内容包括质膜、细胞质和细胞核生命活动规律的学科。其内容包括质膜、细胞质和细胞核的结构功能及其相互关系,细胞总体和动态的功能活动(的结构功能及其相互关系,细胞总体和动态的功能活动(生长、分裂、分化、生殖、遗传等)以及这些相互关系和生长、分裂、分化、生殖
4、、遗传等)以及这些相互关系和功能活动的分子基础。功能活动的分子基础。2023-1-14 细胞生物学的重要性主要在于,细胞生细胞生物学的重要性主要在于,细胞生物学和分子生物学之间;分子生物学和个体物学和分子生物学之间;分子生物学和个体生物学之间;相互衔接相互渗透,它们之间生物学之间;相互衔接相互渗透,它们之间的关系对今天的医学,药物学,生物化学等的关系对今天的医学,药物学,生物化学等生命学科起着核心支柱,承上启下的重要作生命学科起着核心支柱,承上启下的重要作用。用。医学细胞生物学医学细胞生物学:是应用细胞生物学的理:是应用细胞生物学的理论和方法,研究人体细胞核形态结构与功能论和方法,研究人体细胞
5、核形态结构与功能活动规律和人类疾病发生,发展及其防治的活动规律和人类疾病发生,发展及其防治的学科。学科。2023-1-14第二节、细胞生物学的发展史(五个阶段)一、萌芽阶段一、萌芽阶段 1590年荷兰人发明显微镜年荷兰人发明显微镜 1665年英国人发现细胞年英国人发现细胞 1673年年1677年发现一些细胞器结构年发现一些细胞器结构 这一时期,设备和技术的发展缓慢,所以只是萌芽阶段。这一时期,设备和技术的发展缓慢,所以只是萌芽阶段。二、学说建立阶段二、学说建立阶段 1839年德国植物学家总结:一切生物由细胞组成,细胞是生物的形态结年德国植物学家总结:一切生物由细胞组成,细胞是生物的形态结构和功
6、能活动的基本单位。构和功能活动的基本单位。1858年德国病理学家提出:机体的一切病理表现都给予细胞的损伤。年德国病理学家提出:机体的一切病理表现都给予细胞的损伤。以上的要点在:以上的要点在:生物是细胞组成,是多细胞生物的基本单位。生物是细胞组成,是多细胞生物的基本单位。细胞是细胞是生物的结构和功能单位。生物的结构和功能单位。细胞来源与细胞。细胞来源与细胞。三、经典细胞学阶段三、经典细胞学阶段 主要是原生质学说的建立,发现了各种细胞器和观察到多种细胞生理现象,主要是原生质学说的建立,发现了各种细胞器和观察到多种细胞生理现象,如受精、分裂、分化等现象,人们的认识达到了新的水平。如受精、分裂、分化等
7、现象,人们的认识达到了新的水平。2023-1-147对象:对象:细胞细胞(cell,生命活动的基本单位),生命活动的基本单位)构成生物有机体构成生物有机体代谢与功能代谢与功能生物有机体生长发育生物有机体生长发育遗传(遗传全能性)遗传(遗传全能性)细胞是细胞是基本单位基本单位一、细胞生物学研究的内容一、细胞生物学研究的内容研究水平:研究水平:细胞整体、亚微结构、分子水平细胞整体、亚微结构、分子水平利用光镜描述细胞的结构利用光镜描述细胞的结构利用电镜或扫描探针探清利用电镜或扫描探针探清细胞的亚微或分子结构细胞的亚微或分子结构 形态方面形态方面研究任务:研究任务:9二、细胞生物学的发展历史(一一)细
8、胞的发现和细胞学说的创立细胞的发现和细胞学说的创立(四四)分子生物学的发展分子生物学的发展(二二)经典细胞学的发展经典细胞学的发展(三三)实验细胞学的发展实验细胞学的发展10细胞学说细胞学说细胞学说(cell theory):细胞是一切生物体构造和功能上的基本单位,整个机体是由细胞和细胞的产物所组成。1112三、细胞生物学的主要分支学科三、细胞生物学的主要分支学科 细胞形态学(形态和功能)细胞形态学(形态和功能)细胞化学细胞化学(化学成分定位、分布及生理功能)化学成分定位、分布及生理功能)细胞生理学(生命活动规律)细胞生理学(生命活动规律)细胞遗传学(染色体的结构功能)细胞遗传学(染色体的结构
9、功能)分子细胞学(基因组的结构和功能)分子细胞学(基因组的结构和功能)细胞社会学(细胞识别、通讯及相互作用)细胞社会学(细胞识别、通讯及相互作用)13一、细胞形态结构研究技术一、细胞形态结构研究技术 (一)细胞显微结构研究的技术与方法(一)细胞显微结构研究的技术与方法第二节第二节 细胞生物学研究方法概述细胞生物学研究方法概述光学放大系统光学放大系统照明系统照明系统机械和支架系统机械和支架系统显微结构显微结构14尼康E-600显微镜1.1.复式显微镜复式显微镜 :单筒目镜、双瞳目镜单筒目镜、双瞳目镜 最常用最常用2.2.暗视野显微镜:暗视野显微镜:利用被检物所反射利用被检物所反射或衍射的光线来观
10、察标或衍射的光线来观察标本本 观察细菌、原生动观察细菌、原生动物或提纯的细胞器等颗物或提纯的细胞器等颗粒物质。粒物质。16 细胞中有些物质,如叶细胞中有些物质,如叶绿素等,受紫外线照射后可绿素等,受紫外线照射后可发荧光;另有一些物质本身发荧光;另有一些物质本身虽不能发荧光,但如果用荧虽不能发荧光,但如果用荧光染料或荧光抗体染色后,光染料或荧光抗体染色后,经紫外线照射亦可发荧光,经紫外线照射亦可发荧光,荧光显微镜就是对这类物质荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的工具进行定性和定量研究的工具之一。之一。3.3.荧光显微镜荧光显微镜尼康E800荧光DIC显微镜 17线粒体干细胞皮肤微管4.4
11、.相差显微镜:相差显微镜:利用光线通过不利用光线通过不同物质所形成的反差同物质所形成的反差来观察标本来观察标本观察活细胞的细微结观察活细胞的细微结构和变化。构和变化。链球菌形态链球菌形态20莱卡倒置显微镜 组成和普通显微镜一组成和普通显微镜一样,只不过物镜与照明系样,只不过物镜与照明系统颠倒,前者在载物台之统颠倒,前者在载物台之下,后者在载物台之上,下,后者在载物台之上,用于观察培养的活细胞,用于观察培养的活细胞,具有相差物镜。具有相差物镜。5.5.倒置显微镜倒置显微镜216.6.共聚焦显微镜共聚焦显微镜 无法用眼睛直无法用眼睛直接观察,只能用探接观察,只能用探测器收集每个像素测器收集每个像素
12、点的信号,再通过点的信号,再通过软件重构图像。软件重构图像。分辨率比普通显分辨率比普通显微镜有少量提高。微镜有少量提高。2222 电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样,电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样,所不同的是前者用电子束作光源,用电磁场作透镜。另所不同的是前者用电子束作光源,用电磁场作透镜。另外,由于电子束的穿透力很弱,因此用于电镜的标本须外,由于电子束的穿透力很弱,因此用于电镜的标本须制成厚度约制成厚度约50nm50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万薄切片机制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百
13、万倍,由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、倍,由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等记录系统、电源系统等5 5部分构成。部分构成。(二)细胞超微结构研究的技术与方法(二)细胞超微结构研究的技术与方法常用电子显微镜和常用电子显微镜和X X射线衍射仪。射线衍射仪。23JEM-1011透射电子显微镜 在光学显微镜下无法看清在光学显微镜下无法看清小于小于0.20.2 m m的细微结构,这些结的细微结构,这些结构称为亚显微结构或超微结构。构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构,就必须选要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显择波长更短的光源,以提高显微
14、镜的分辨率。微镜的分辨率。19321932年年RuskaRuska发发明了以电子束为光源的透射电明了以电子束为光源的透射电子显微镜,电子束的波长要比子显微镜,电子束的波长要比可见光和紫外光短得多,并且可见光和紫外光短得多,并且电子束的波长与发射电子束的电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比,也就是说电压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。目前电压越高波长越短。目前TEMTEM的的分辨力可达分辨力可达0.2nm0.2nm。1.1.透射电子显微镜透射电子显微镜内质网透射电镜图内质网透射电镜图2525 于于2020世纪世纪6060年代问世,用来观察标本的表面结构。年代问世,用来观察标本的表面
15、结构。其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品,在样品表其工作原理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,次级电子的多少与电子束入射角有面激发出次级电子,次级电子的多少与电子束入射角有关,也就是说与样品的表面结构有关,次级电子由探测关,也就是说与样品的表面结构有关,次级电子由探测体收集,并在那里被闪烁器转变为光信号,再经光电倍体收集,并在那里被闪烁器转变为光信号,再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强增管和放大器转变为电信号来控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。度,显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象,图像为立体形象,反映了标本的表
16、面结构。反映了标本的表面结构。为了使标本表面发射出次级电为了使标本表面发射出次级电子,标本在固定、脱水后,要喷涂上一层重金属微粒,子,标本在固定、脱水后,要喷涂上一层重金属微粒,重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。2.2.扫描电子显微镜扫描电子显微镜(scanning electron microscopescanning electron microscope,SEMSEM)26JEOL扫描电子显微镜人类血细胞人类血细胞SEM照片照片(1 1)组织分离法)组织分离法(2 2)细胞培养法)细胞培养法(3 3)超薄切片法)超薄切片法(4 4)悬滴)悬滴
17、-复染法与喷镀法复染法与喷镀法(5 5)冷冻蚀刻复型法)冷冻蚀刻复型法(6 6)放射性核素电竞自显影技术)放射性核素电竞自显影技术3.3.电镜样品的制备电镜样品的制备二、细胞培养及相关技术二、细胞培养及相关技术(一)体外细胞培养技术(一)体外细胞培养技术(二)细胞融合技术(二)细胞融合技术(三)细胞显微操作技术(三)细胞显微操作技术30三、细胞及亚细胞组分的分离和纯化技术三、细胞及亚细胞组分的分离和纯化技术 (一)细胞化学免疫荧光技术(一)细胞化学免疫荧光技术细胞化学细胞化学:在保持细胞结构的基础上,利用某些化学物质可在保持细胞结构的基础上,利用某些化学物质可与细胞内某些成分发生化学反应,在局
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