第1章绪论医学细胞生物学.ppt
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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,2,教 材:医学细胞生物学 主 编:杨康鹃 郑立红 出版 社:人民军医出版社,3,参考书: 1.医学细胞生物学 主 编:胡以平 出版社:高等教育出版社,2009 2.医学细胞与分子学基础 主 编:陈仁彪 出版社:上海科学出版社,2003,第1章 绪 论,5,细胞生物学(cell biology): 从细胞水平(整体、亚微结构、分子)探讨生命活动规律的科学。,第一节 细胞生物学研究内容、 发展及其分科,医学细胞生物学(medical cell biology): 运用细胞生物学的理论和方法,研究人体的细胞的形态结构和功能等生命活动规律和人
2、类疾病发生、发展及其防治的科学。,6,对象:细胞(cell,生命活动的基本单位),构成生物有机体 代谢与功能 生物有机体生长发育 遗传(遗传全能性),细胞是,一、细胞生物学研究的内容,研究水平: 细胞整体、亚微结构、分子水平,利用光镜描述细胞的结构 利用电镜或扫描探针探清细胞的亚微或分子结构,研究任务:,8,化学组成 新陈代谢规律 相互关系和相互作用 生命活动的基本规律 人类疾病产生机制 防治疾病的方法和技术,功能方面,9,1.组织工程:又称“再生医学”,指利用生物活性物 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。 可再造:骨、软骨、皮肤、肾、肝、消化道、角膜、 肌肉、乳腺
3、2.干细胞(stem cell):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 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。,3.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 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(老年痴呆症) 2004年8月11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研究人员发放了“治疗性复制人类胚胎”的执照成为欧洲首家允许治疗性复制人类胚胎的国家。 4.生物制药与医用生物学产品:应用
4、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 药与医用生物学产品。 例如:干扰素、白介素、胰岛素等,11,二、细胞生物学的发展历史,(一)细胞的发现和细胞学说的创立,(四)分子生物学的发展,(二)经典细胞学的发展,(三)实验细胞学的发展,12,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。,13,14,Watson J D Crick FHC,DNA双螺旋结构,A-T,G-C,C-G,A-T,T-A,C-G,15,16,密码子的中英文缩写对照表,17,18,基因突变的表型效应 镰状细胞性贫血(AR)产生机制
5、: 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),19,基因诊断:PCR-RFLP诊断镰状细胞贫血,父,母,患儿,正常儿,胎儿,13kb,7.6kb,5.4kb,基因型 HbAHbS HbSHbS HbAHbA,?,HbSHbS,20,21,线粒体,乳腺细胞核,未受精卵细胞,去核 卵细胞,细胞融合,培养,妊娠148天,22,三、细胞生物学的主要分支学科,细胞形态学(形态和功能) 细胞化学(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) 细胞
6、社会学(细胞识别、通讯及相互作用),23,一、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,第二节 细胞生物学研究方法概述,光学放大系统,照明系统,机械和支架系统,显微结构,24,尼康E-600显微镜,1.复式显微镜 : 单筒目镜、双瞳目镜 最常用,2.暗视野显微镜: 利用被检物所反射或衍射的光线来观察标本 观察细菌、原生动物或提纯的细胞器等颗粒物质。,26,细胞中有些物质,如叶绿素等,受紫外线照射后可发荧光;另有一些物质本身虽不能发荧光,但如果用荧光染料或荧光抗体染色后,经紫外线照射亦可发荧光,荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的工具之一。,3.荧光显微镜,尼康E800荧
7、光DIC显微镜,27,线粒体,干细胞,皮肤,微管,4.相差显微镜: 利用光线通过不同物质所形成的反差来观察标本 观察活细胞的细微结构和变化。,链球菌形态,30,莱卡倒置显微镜,组成和普通显微镜一样,只不过物镜与照明系统颠倒,前者在载物台之下,后者在载物台之上,用于观察培养的活细胞,具有相差物镜。,5.倒置显微镜,31,6.共聚焦显微镜,无法用眼睛直接观察,只能用探测器收集每个像素点的信号,再通过软件重构图像。 分辨率比普通显微镜有少量提高。,32,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
8、50nm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5部分构成。,(二)细胞超微结构研究的技术与方法,常用电子显微镜和X射线衍射仪。,33,JEM-1011透射电子显微镜,在光学显微镜下无法看清小于0.2m的细微结构,这些结构称为亚显微结构或超微结构。要想看清这些结构,就必须选择波长更短的光源,以提高显微镜的分辨率。1932年Ruska发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压平方根成反比,也就是说电压越高波长越短。目前TE
9、M的分辨力可达0.2nm。,1.透射电子显微镜,内质网透射电镜图,35,于20世纪60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度,显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象,反映了标本的表面结构。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,重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。,2.扫描电子显微镜(scanning electro
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