【正文】 第一章 緒論第一節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)研究對(duì)象與任務(wù)細(xì)胞生物學(xué)（Cell Biology）及其研究的主要內(nèi)容：生命體是多層次、非線性、多側(cè)面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，而細(xì)胞是生命體的結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位，有了細(xì)胞才有完整的生命活動(dòng)。細(xì)胞生物學(xué)是研究細(xì)胞基本生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，它是在不同層次（顯微、亞顯微與分子水平）上以研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞增殖、分化、衰老與凋亡、細(xì)胞信號(hào)傳遞、真核細(xì)胞基因表達(dá)與調(diào)控、細(xì)胞起源與進(jìn)化等為主要內(nèi)容。細(xì)胞生物學(xué)研究的主要內(nèi)容有： 191。細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞重要生命活動(dòng)： 191。細(xì)胞核、染色體以及基因表達(dá)的研究 191。細(xì)胞膜與細(xì)胞器的研究 191。細(xì)胞骨架系統(tǒng)的研究 191。細(xì)胞增殖及其調(diào)空 191。細(xì)胞分化及其調(diào)控 191。細(xì)胞的衰老與凋亡 191。細(xì)胞的起源與進(jìn)化 191。細(xì)胞工程第二節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史一、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說的建立 二、經(jīng)典細(xì)胞學(xué)發(fā)展階段三、實(shí)驗(yàn)細(xì)胞學(xué)發(fā)展階段四、分子生物學(xué)發(fā)展階段第三節(jié) 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的地位一、醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)是醫(yī)學(xué)科學(xué)的重要理論基礎(chǔ)之一 二、細(xì)胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展相互影響，相互促進(jìn)。第四節(jié) 細(xì)胞生物學(xué)常用的研究技術(shù)和方法一、細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察的技術(shù)和方法（一）細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)研究的技術(shù)與方法⑴光鏡樣本制作⑵分辨率是指區(qū)分開兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的最小距離（Fluorescence Microscopy）◆原理◆應(yīng)用：⑴直接熒光標(biāo)記技術(shù)⑵間接免疫熒光標(biāo)記技術(shù)⑶在光鏡水平用于特異蛋白質(zhì)等生物大分子的定性定位：如綠色熒光蛋白(GFP)的應(yīng)用（Laser Confocal Microscopy）◆原理◆應(yīng)用：排除焦平面以外光的干擾，增強(qiáng)圖像反差和提高分辨率(—)，可重構(gòu)樣品的三維結(jié)構(gòu)。（phasecontrast microscope）將光程差或相位差轉(zhuǎn)換成振幅差，可用于觀察活細(xì)胞 （differential interference contrast microscope, DIC）明暗區(qū)別，增加了樣品反差且具有立體感。適于研究活細(xì)胞中較大的細(xì)胞器（videoenhance microscopy）計(jì)算機(jī)輔助的DIC顯微鏡可在高分辨率下研究活細(xì)胞中的顆粒及細(xì)胞器的運(yùn)動(dòng)（二）細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)研究的技術(shù)與方法電鏡與光鏡的比較利用樣品對(duì)光的吸收形成明暗反差和顏色變化利用樣品對(duì)電子的散射和透射形成明暗反差要求真空不要求真空要求真空～玻璃透鏡玻璃透鏡電磁透鏡可見光（400700） 紫外光（約200nm)電子束（）200nm100nmLMFMEM成像原理真空透鏡光源分辨本領(lǐng)顯微鏡電鏡與光鏡光路圖比較電子顯微鏡的基本構(gòu)造 ⑴負(fù)染色技術(shù)負(fù)染色技術(shù)（Negative staining）與金屬投影染色背景，襯托出樣品的精細(xì)結(jié)構(gòu)⑵冰凍蝕刻技術(shù)冰凍蝕刻技術(shù)（Freeze etching）（技術(shù)示意圖）冰凍斷裂與蝕刻復(fù)型：主要用來觀察膜斷裂面的蛋白質(zhì)顆粒 和膜表面結(jié)構(gòu)?？焖倮鋬錾疃任g刻技術(shù)（quick freeze deep etching）⑶超薄切片技術(shù)超薄切片技術(shù) 用于電鏡觀察的樣本制備示意圖 ⑷電鏡三維重構(gòu)技術(shù)電子顯微術(shù)、電子衍射與計(jì)算機(jī)圖象處理相結(jié)合而形成的具有重要應(yīng)用前景的一門新技術(shù)。電鏡三維重構(gòu)技術(shù)與X射線晶體衍射技術(shù)及核磁共振分析技術(shù)相結(jié)合，是當(dāng)前結(jié)構(gòu)生物學(xué)（Structural Biology）——主 要研究生物大分子空間結(jié)構(gòu)及其相互關(guān)系——的主要實(shí)驗(yàn)手段。（Scanning electron microscope，SEM）電子“探針”掃描，激發(fā)樣品表面放出二次電子，探測(cè)器收集二次電子成象。CO2臨界點(diǎn)干燥法防止引起樣品變形的表面張力問題。二、細(xì)胞和亞細(xì)胞組分測(cè)定的技術(shù)與方法（一）細(xì)胞化學(xué)免疫熒光技術(shù)：快速、靈敏、有特異性，但其分辨率有限⑴蛋白電泳(SDSPAGE)與免疫印跡反應(yīng)(WesternBlot)⑵免疫電鏡技術(shù)： 應(yīng)用：通過對(duì)分泌蛋白的定位，可以確定某種蛋白的分泌動(dòng)態(tài)；胞內(nèi)酶的研究；膜蛋白的定位與骨架蛋白的定位等（二）細(xì)胞顯微分光光度測(cè)定技術(shù)（Microspectrophotometry）利用細(xì)胞內(nèi)某些物質(zhì)對(duì)特異光譜的吸收，測(cè)定這些物質(zhì)（如核酸與蛋白質(zhì)等）在細(xì)胞內(nèi)的含量。包括：紫外光顯微分光光度測(cè)定法；可見光顯微分光光度測(cè)定法（三）流式細(xì)胞計(jì)量術(shù)（Flow Cytometry）主要應(yīng)用：用于定量測(cè)定細(xì)胞中的DNA、RNA或某一特異蛋白的含量；測(cè)定細(xì)胞群體中不同時(shí)相細(xì)胞的數(shù)量；從細(xì)胞群體中分離某些特異染色的細(xì)胞；分離DNA含量不同的中期染色體。（四）放射自顯影術(shù)：⑴利用同位素的放射自顯影，對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行定性、定位與半定量研究；⑵實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行動(dòng)態(tài)和追蹤研究。2步驟：前體物摻入細(xì)胞（標(biāo)記：持續(xù)標(biāo)記和脈沖標(biāo)記）——放射自顯影（五）細(xì)胞器的分離與提存技術(shù)三、細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞顯微操作技術(shù)（一）體外細(xì)胞的培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)⑴類型：原代培養(yǎng)細(xì)胞（primary culture cell）繼代培養(yǎng)細(xì)胞（subculture cell）⑵細(xì)胞株（cell strain） 正常二倍體，接觸抑制⑶細(xì)胞系（cell line） 亞二倍體，接觸抑制喪失（二）細(xì)胞融合（cell fusion）技術(shù)又稱細(xì)胞雜交（cell hybridization）技術(shù)（三）細(xì)胞顯微操作技術(shù)（cell micromanipulation）復(fù)習(xí)思考題1．光學(xué)顯微鏡技術(shù)有哪些新發(fā)展？它們各有哪些突出優(yōu)點(diǎn)？為什么電子顯微鏡不能完全替代光學(xué)顯微鏡2．為什么說細(xì)胞培養(yǎng)是細(xì)胞生物學(xué)研究的最基本技術(shù)之一？第二章 細(xì)胞的分子基礎(chǔ)及基本概念第一節(jié) 細(xì)胞的基本概念細(xì)胞：是生命活動(dòng)的基本單位，一切有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞是構(gòu)成有機(jī)體的基本單位。?細(xì)胞具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，是代謝與功能的基本單位?細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)?細(xì)胞是遺傳的基本結(jié)構(gòu)單位，細(xì)胞具有遺傳的全能性?沒有細(xì)胞就沒有完整的生命生物大分子：蛋白質(zhì)和核酸等分子，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量巨大，分子中載有生命活動(dòng)的信息，是一切生命機(jī)體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能的最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，在生命機(jī)體中擔(dān)負(fù)著各種各樣的生理功能，故稱為生物大分子細(xì)胞的基本共性：所有的細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜，即細(xì)胞膜。所有的細(xì)胞都含有兩種核酸：即DNA與RNA。作為遺傳信息復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的載體。作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器─核糖體，毫無例外地。存在于一切細(xì)胞內(nèi)。所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂原核細(xì)胞基本特點(diǎn)：遺傳的信息量小，一個(gè)環(huán)狀DNA構(gòu)成；細(xì)胞內(nèi)沒有分化為以膜為基礎(chǔ)的具有專門結(jié)構(gòu)與功 能的細(xì)胞器和細(xì)胞核膜。主要代表：191。支原體（mycoplast）——最小最簡(jiǎn)單的細(xì)胞；191。細(xì)菌真核細(xì)胞?真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)體系?細(xì)胞的大小及其分析?原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的比較 第二節(jié) 生命現(xiàn)象的載體——蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（protein） H2N－CH－COOH組成單位：氨基酸（Amino Acid） 分子結(jié)構(gòu)(1) 一級(jí)結(jié)構(gòu)（primary structrure）：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的多樣性。(2)二級(jí)結(jié)構(gòu)（second structure）：一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上借氫鍵使分子折曲(3)三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure）：在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤旋折疊產(chǎn)生特定的、不規(guī)則的球狀構(gòu)像 (4)四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）：指各個(gè)亞基的空間排布和相互作用。蛋白質(zhì)的種類：（1）按分子形狀 ：球形蛋白：酶；纖維狀蛋白：角蛋白（頭發(fā)），膠原蛋白（2）按化學(xué)組成分：?jiǎn)渭兊鞍踪|(zhì)：分子組成全部為蛋白質(zhì)　 結(jié)合蛋白質(zhì)：糖蛋白，脂蛋白（3）按功能分：酶蛋白，運(yùn)動(dòng)蛋白，激素蛋白，運(yùn)輸?shù)鞍?結(jié)構(gòu)蛋白。蛋白質(zhì)的功能：（1）催化特定反應(yīng)：酶－專一性，高效性；（2）細(xì)胞的組成成分；（3）轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)：膜通道蛋白，轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；（4）調(diào)節(jié)代謝：膜受體；（5）收縮：肌纖維；（6）防御保護(hù)：免疫球蛋白，抗體等（7）能量?jī)?chǔ)存第三節(jié) 遺傳信息的載體——核酸(nulieic acid)基本單位：核苷酸（nucleotide）　　每個(gè)核苷酸均由三類較簡(jiǎn)單的化合物組成，核糖（五碳糖），堿基及磷酸，由于核糖和堿基的不同構(gòu)成5種不同的單核苷酸，即腺嘌呤核苷酸（A）, 胞嘧啶核苷（C），鳥嘌呤核苷酸（G），胸腺嘧啶核苷酸（T），尿嘧啶核苷酸（U）?！　×硗膺€有ATP，三磷酸腺苷，是細(xì)胞內(nèi)化學(xué)能的載；cAMP，環(huán)磷酸腺苷，細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)分子。　核酸的種類結(jié)構(gòu) DNA：脫氧核糖核苷酸，兩條走向相反的互補(bǔ)核苷酸鏈組成的雙螺旋，互補(bǔ)的雙鏈之間通過堿基間形成的氫鍵而結(jié)合在一起。RNA：核糖核酸，單鏈，三種RNA（mRNA，tRNA，rRNA）具有三種不同的功能。結(jié)構(gòu):DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的功能為儲(chǔ)存、復(fù)制遺傳信息，并轉(zhuǎn)錄三種RNA即mRNA、tRNA與rRNA指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)。DNA與RNA區(qū)別復(fù)習(xí)思考題 名詞：細(xì)胞、原核細(xì)胞、真核細(xì)胞、生物大分子 原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的不同點(diǎn)。？ 。 。 第三章 細(xì)胞膜與細(xì)胞表面第一節(jié) 細(xì)胞膜的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜的概念（cell membrane,cytomembrane）： 生物膜（biomembrane）,單位膜（unit membrane）,細(xì)胞內(nèi)膜，細(xì)胞膜一、細(xì)胞膜的化學(xué)組成： (一)膜脂: 　　在真核細(xì)胞膜中主要有磷脂、膽固醇、糖脂等,其中以磷脂為最多。 (phospholipid):主要是磷酸甘油脂和鞘磷脂 (cholesterol):是膜中的中性脂,在動(dòng)物的真核細(xì)胞膜中含最高,與磷 脂的碳?xì)滏溝嗷プ饔?增加質(zhì)膜的強(qiáng)度,降低膜的流動(dòng)性 (glycolipid):含有糖的脂類,糖共價(jià)地與脂結(jié)合在一起。如腦苷酸(鞘磷脂中的鹼酸和膽堿換成糖),為最簡(jiǎn)單的糖脂。 　　兼性分子(雙親媒性)、分子中含親水部分(鹼酸、膽堿)和疏水部份(脂肪酸鏈)。 　　膜脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):頭部親水面向水面,在水相中,可形成團(tuán)粒或片狀雙層。(二)膜蛋白 　　膜蛋白是膜功能主要的承擔(dān)和執(zhí)行者。膜功能的差異主要在于所含蛋白質(zhì)的不同。根據(jù)膜蛋白與膜脂的結(jié)合方式不同,可分為兩類: 　　:(mosaic protein),又稱內(nèi)在蛋白大多數(shù)鑲嵌蛋白含有疏水區(qū)相互作用,而結(jié)合在質(zhì)膜上,內(nèi)在蛋白不溶于水,分為部分嵌入及跨膜蛋白。 　　(Peripheral Protein),又稱外在蛋白 　　外在蛋白一般為水溶性蛋白質(zhì),分布在質(zhì)膜內(nèi)外兩側(cè),通過靜電作用及離子鍵,氫鍵與膜脂分子的極性頭部相結(jié)合?；蛲ㄟ^與內(nèi)在蛋白相互作用,間接與膜結(jié)合。(三)膜糖二、細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu) （unit membrane model）　　該模型認(rèn)為“兩暗夾一明”三層結(jié)構(gòu)中的暗帶,是對(duì) 酸親合力大的蛋白質(zhì)層,而明帶是雙層脂類分子,蛋白質(zhì)層并非是球形蛋白質(zhì)(因?yàn)榍蛐蔚鞍踪|(zhì)的直徑2nm)。而是由單層肽鏈的β折疊形式的蛋白質(zhì),通過靜電作用與磷酸極性端相結(jié)合。 　　該模型提出各種生物膜在形態(tài)上的共性,但無法說明膜的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化及功能特性的多樣化,但該模型提出的單位膜的概念一直沿用至今。 (fluid mosaic model) 　　 該模型的主要論點(diǎn)是:流動(dòng)的脂雙層構(gòu)成膜的連續(xù)主體,球形的膜蛋白質(zhì)以各種鑲嵌形式與脂雙分子層相結(jié)合。構(gòu)成膜的脂雙層具有液晶態(tài)的特性,它既有晶體的分子排列的有序性,又有液體的流動(dòng)性。 該模型的突出特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)了膜的流動(dòng)性和上述膜組分分布的不對(duì)稱性,即膜的結(jié)構(gòu)成份不是靜止的,而是動(dòng)態(tài)的。但該模型也有其不足之處,它忽視了蛋白質(zhì)分子對(duì)脂類分子流動(dòng)性的限制作用,忽視了膜各部分流動(dòng)性的不均勻性等,從而使人們又提出了一些新的模型。 (lattice mosaic model)　　1975年提出,該模型認(rèn)為細(xì)胞膜所以具有流動(dòng)性是由于脂類可逆地進(jìn)行無序(液態(tài))和有序(晶態(tài))的相變過程,鑲嵌蛋白對(duì)脂類分子的運(yùn)動(dòng)有控制作用,可使其周圍的脂質(zhì)分子形成界面脂,而不發(fā)生單獨(dú)活動(dòng),兩者合在一起構(gòu)成膜中晶態(tài)部份(晶格)。流動(dòng)的脂質(zhì)是局部的,僅是小片的點(diǎn)狀分布。 (block mosaic model)　　1977年提出,該模型認(rèn)為,在流動(dòng)的脂類雙分層中存在許多大小不同,剛性較大,彼此獨(dú)立移動(dòng)的脂質(zhì)區(qū)(有序結(jié)構(gòu)的“板塊”),期間被流動(dòng)的脂質(zhì)“板塊”(無序的)所分割,這兩種“板塊”之間可能存在一種連續(xù)的動(dòng)態(tài)平衡,因而細(xì)胞膜實(shí)際上是同時(shí)存在有不同流動(dòng)性的板塊鑲嵌而成的運(yùn)態(tài)結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)使細(xì)胞膜的各部分的流動(dòng)性處于不均一狀態(tài),并可隨生理狀態(tài)和環(huán)境條件的變化而發(fā)生晶態(tài)和非晶態(tài)的相變化。三、生物膜具有兩個(gè)顯著的特性:膜的不對(duì)稱性和膜的流動(dòng)性。(一)膜的不對(duì)稱性:： 　 (二)膜的流動(dòng)性： 　　(1)脂肪酸鏈的長(zhǎng)短不飽和程度:　　(2)膽固醇與鹼脂的比例:　　(3)卵鹼脂與鞘鹼脂的比值　　(4)膜蛋白的影響　　(5)其他:環(huán)境溫度、pH、離子強(qiáng)度、金屬離子等 　　膜流動(dòng)性具有十分重要的生理意義,可以說一切膜的基本活動(dòng)均在細(xì)胞膜的流動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行。第二節(jié)