绪论医学细胞生物学教学课件.ppt
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- 绪论 医学 细胞生物学 教学 课件
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1、1延边大学医学院细胞生物学与医学遗传学教研室张子波12教教 材:医学细胞生物学材:医学细胞生物学 主主 编:杨康鹃编:杨康鹃 郑立红郑立红出版出版 社:人民军医出版社社:人民军医出版社 23参考书:参考书:1.1.医学细胞生物学医学细胞生物学 主主 编:胡以平编:胡以平 出版社:高等教育出版社,出版社:高等教育出版社,200920092.2.医学细胞与分子学基础医学细胞与分子学基础 主主 编:陈仁彪编:陈仁彪 出版社:上海科学出版社,出版社:上海科学出版社,200320033第1章 绪 论45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
2、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。第一节第一节 细胞生物学研究内容、细胞生物学研究内容、发展及其分科发展及其分科医学细胞生物学医学细胞生物学(medical cell biology):运用细胞生物学的理论和方法,研究运用细胞生物学的理论和方法,研究人体人体的细胞的形的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。防治的科学。56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(
3、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6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:78 8化学组成化学组成新陈代谢规律新陈代谢规律相互关系和相互作用相互关系和相互作用生命活动的基本规律生命活动的基本规律人类疾病产生机制人类疾病产生机制防治疾病的方法和技术防治疾病的方法和技术功能方面891.1.组织工程:组织工程:又称又称“再生医学
4、再生医学”,指利用生物活性物,指利用生物活性物 质,通过体外培养或构建的方法,再造质,通过体外培养或构建的方法,再造 或修复器官及组织的技术。或修复器官及组织的技术。可再造:骨、软骨、皮肤、肾、肝、消化道、角膜、可再造:骨、软骨、皮肤、肾、肝、消化道、角膜、肌肉、乳腺肌肉、乳腺2.2.干细胞干细胞(stem cell)(stem cell):是来源于胚胎、胎儿或成体内是来源于胚胎、胎儿或成体内 具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的具有在一定条件下无限制自我更新与增殖分化能力的 一类细胞,能够产生表现型与基因型和自己完全相同一类细胞,能够产生表现型与基因型和自己完全相同 的子细胞,也能
5、产生组成机体组织、器官的已特化的的子细胞,也能产生组成机体组织、器官的已特化的 细胞,同时还能分化为祖细胞。细胞,同时还能分化为祖细胞。93.3.治疗性复制人类胚胎(治疗性人类克隆胚胎):治疗性复制人类胚胎(治疗性人类克隆胚胎):利用成年人的皮肤细胞制造胚胎材料,移植入利用成年人的皮肤细胞制造胚胎材料,移植入 人体,代替人体的损坏或患病部分。人体,代替人体的损坏或患病部分。治疗:糖尿病、帕金森病、阿尔茨海默病治疗:糖尿病、帕金森病、阿尔茨海默病(老年痴呆症)老年痴呆症)20042004年年8 8月月1111日英国人类受精和胚胎技术管理局给英国纽日英国人类受精和胚胎技术管理局给英国纽卡斯尔大学的
6、研究人员发放了卡斯尔大学的研究人员发放了“治疗性复制人类胚胎治疗性复制人类胚胎”的执照的执照成为欧洲首家允许治疗性复制人类胚胎的国成为欧洲首家允许治疗性复制人类胚胎的国家。家。4.4.生物制药与医用生物学产品:生物制药与医用生物学产品:应用生物体活细胞应用生物体活细胞 产生从简单分子到复杂蛋白质等一系列生物制产生从简单分子到复杂蛋白质等一系列生物制 药与医用生物学产品。药与医用生物学产品。例如:干扰素、白介素、胰岛素等例如:干扰素、白介素、胰岛素等1011二、细胞生物学的发展历史(一一)细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
7、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1112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。12131314 Watson J D Crick FHC DNA双螺旋结构双螺旋结构A-TG-CC-GA-TT-AC-G141515163 5 Phe苯丙苯丙Leu亮亮Iso异亮异亮起始密码起始密码甲硫氨酸甲硫氨酸Val缬缬Ser丝丝Pro脯脯cThr苏苏Ala丙丙Arg精精Tyr酪酪His组组Glu谷氨谷氨酰氨酰氨终止密码终止密码终止密码终止密码Try色色Cys半光半光Ser丝丝Arg精精As
8、p天冬天冬酰氨酰氨Lys赖赖Asp天冬天冬氨酸氨酸Glu谷谷Gly甘甘 密码子的中英文缩写对照表密码子的中英文缩写对照表16171718基因突变的表型效应镰状细胞性贫血(AR)产生机制:珠蛋白基因第一外显子第6密码子突变异常血红蛋白分子(HbS)GAG GTG 谷氨酸 缬氨酸正常血红蛋白分子(HbA)1819基因诊断:PCR-RFLP诊断镰状细胞贫血父 母患儿 正常儿 胎儿13kb7.6kb5.4kb基因型 HbAHbS HbSHbS HbAHbA?HbSHbS19202021线粒体线粒体乳腺细胞核乳腺细胞核未受精卵细胞未受精卵细胞去核去核卵细胞卵细胞细胞融合细胞融合培养培养妊娠妊娠148天天
9、2122三、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)2223一、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
10、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2324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242.2.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。2526 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
11、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 2627线粒体干细胞皮肤微管274.4.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。28链球菌形态链球菌形态2930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
12、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30316.6.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。313232 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
13、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
14、和X X射线衍射仪。射线衍射仪。3233JEM-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0.20.2m 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
15、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33内质网透射电镜图内质网透射电镜图343535 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
16、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
17、信号。2.2.扫描电子显微镜扫描电子显微镜(scanning electron microscopescanning electron microscope,SEMSEM)3536JEOL扫描电子显微镜36人类血细胞人类血细胞SEM照片照片37(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-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38二、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
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