02第二章 细胞生物学研究方法

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(2)可直接绘出三维立体结构图像;

(3)STM可在常压、空气甚至溶液中探测样品,且避免了高能电子束的破坏作用; (4)扫描速度及成像速度快,可进行生命过程的动力学研究; (5)不需要任何透镜,体积小。

5.离子交换层析是根据蛋白质所带电荷的差异进行分离纯化的一种方法。蛋白质的带电性是由蛋白质多肽中带电氨基酸决定的。由于蛋白质中氨基酸的电性又取决于介质中的pH,所以蛋白质的带电性也就依赖于介质的pH。当pH较低时,负电基团被中和,而正电基团就很多;在pH较高时,蛋白质的电性与低pH时相反。当蛋白质所处的pH使蛋白质的正负电荷相等,此时的pH称为等电点。离子交换层析所用的交换剂是经酯化、氧化等化学反应引入阳性或阴性离子基团制成的,可与带相反电荷的蛋白质进行交换吸附。带有阳离子基团的交换剂可置换吸附带负电荷的物质,称为阴离子交换剂,如DEAE-纤维素树脂;反之称为阳离子交换剂,如CM-纤维素树脂。不同的蛋白质有不同的等电点,在一定的条件下解离后所带的电荷种类和电荷量都不同,因而可与不同的离子交换剂以不同的亲和力相互交换吸附。当缓冲液中的离子基团与结合在离子交换剂上的蛋白质相竞争时,亲和力小的蛋白质分子首先被解吸附而洗脱,而亲和力大的蛋白质则后被解吸附和洗脱。因此,可通过增加缓冲液的离子强度和/或改变酸碱度,就可改变蛋白质的吸附状况,使不同亲和力的蛋白质得以分离。

6.光学显微镜的使用容易得多,并且需要的设备也简单得多。它易于分辨1Pm大小的物体,分辨率下限为0.2 btm,这是由可见光波长决定的一个理论极限。由于可见光是非破坏性的,容易透过水,从而可用光学显微镜来观察活细胞。另一方面,电子显微镜技术要复杂得多,在样品制备(需要超薄切片,以电子致密的重金属染色,并且完全脱水)及仪器性能这两方面都要复杂许多。不能用于观察活细胞。然而电子显微镜的分辨率很高,观察任何超微结构,如微管、线粒体与细菌,需要用电子显微镜加以分析。

7.动物体细胞克隆技术的成功对生命科学的发展具有重要的推动作用,不仅证明了动物的体细胞具有全能性,而且有巨大的应用前景,例如,结合转基因技术生产药物等。现在很多药物,如胰岛素、生长激素、表皮生长因子等都是动物细胞体内正常的代谢物。某些患者由于产生这些物质的功能发生缺陷,导致了相应疾病的发生。目前的治疗方法就是给这些患者注射这类药物。由于这类药物本身是来自动物的某些脏器,制备这种药物就需要大量的动物提供脏器,因此成本很高,如果通过转基因技术把相应的基因转入到哺乳动物,让动物的乳汁生产具有疗效的蛋白质就会降低成本,再结合动物体细胞克隆技术,将这种转基因动物大量无性繁殖克隆,就可以大大提高产量,大幅度降低成本,同时也保证了所转基因的稳定。该项技术也可以生产供动物本身和人类器官移植的动物,解决器官捐赠长期缺乏的问题。另外,动物体细胞克隆技术在基因结构和功能、基因治疗、遗传病及人类衰老等的研究方面都具有巨大的潜力。

七、名词解释

1. 在一定条件下利用显微镜所能看到的精细程度。

2.利用电子束代替光束成像,分辨率高于任何光学显微镜。这类设备用于探测细胞的超微 结构。 3.甲于整个细胞时,可以确定放射性标记物在细胞内的定位。用于凝胶或琼脂平板时,能鉴定出放射性的条带或菌落。

4.细胞作为多细胞个体的一部分,受到各种复杂因素的影响。细胞培养将细胞与这些因素分开,在简化的条件下进行研究。这项技术被证明是细胞生物学最成功、最重要的进展之一。

5.根据分子质量及等电点的不同将复杂的蛋白质混合物分开。这种高分辨率的技术能够分离同一混合物中的上千种蛋白质。

6.通过互补的DNA或RNA探针与所研究的DNA或RNA之间进行碱基配对,分离或鉴定特异的核酸片段。也可用于比较两个核酸序列之间的相似性。

7.一种用于克隆和保存大片段DNA的技术,这些片段大小在100—1000kb,超出任何质粒 载体所能承载的范围。迄今已成功用于人类基因组计划。

8.某些人类疾病由于可行性或道德方面的原因,无法用人体作研究,为此采用模式动物建立实验体系。

9.利用一定波长的紫外线作为激发光源照射被检标本,使标本中的荧光物质受激发后产生的荧光经放大成像系统成像,这种特殊的光镜就称为荧光显微镜。在其光学系统中照明光线要经过两组滤光片:第一组滤光片位于光源和标本之间,只透过能激发特殊荧光染料发出荧光的光线;第二组滤光片位于标本和目镜之间,仅能透过激发出来的荧光。荧光显微镜可用于观察检测细胞中能与荧光染料特异结合的特殊蛋白质、核酸或低含量的分子,其标本染色简便、荧光图像色彩鲜亮,而且敏感度较高。

10.一种主要用于观察培养瓶或培养皿中的活细胞生长及分裂状态的特殊显微镜。与普通光镜相比,其光源、聚光镜和物镜的位置是倒置的,即光源在上,物镜在载物台的下方。另外,其聚光镜和物镜有较长的工作距离,以方便放置有一定厚度的培养瓶。研究用倒置显微镜还配有恒温装置、显微照相、电视摄像或电影摄影装置,以方便记录培养细胞生长、分裂及其他活动的动态过程。

11.简称扫描电镜。是一种主要用于观察组织细胞表面或细胞内断面的电镜,其基本工作原理是从电子枪发出的电子束经电磁聚光镜汇聚成极细的电子探针,并在细胞样品表面逐点扫描,收集样品表面产生的二次电子再经转换、放大,最终在荧光屏同步扫描成像。扫描电镜具有景深大、图像立体感强、样品制备简单、无需超薄切片以及电子束对样品的损伤小等优点,但这种电镜的分辨率(约3nm)和放大倍数不及透射电镜。

12. 通过光学显微镜所观察到的样品的各种结构,如细胞的大小、外部形态以及细胞核、线粒体、高尔基体、中心体等内部构成都属于显微结构。

13. 也称为亚显微结构。指在电子显微镜下所观察到的细胞结构,如细胞核、线粒体、高尔基体、中心体、核糖体、微管、微丝等细胞器的微细结构。

14.以单色激光作为光源的一种特殊的光学显微镜。其特点是:①物镜和聚光镜互相共焦点(即两者同时聚焦到一个点),使得只有从标本焦平面发出的光线聚焦成像,而焦平面以外的漫射光不参加成像;②以单色激光作为点光源并聚焦到标本焦平面上进行光点扫描,最后在荧光屏上清晰成像;③改变焦平面,可获得细胞或原标本不同层次的图像,从而得到样品的三维图像。这种显微镜适于观察细胞内质网膜系统和细胞骨架系统等细胞内的复杂网络。

15.一种生物物理技术,可以对含有至少一个顺磁原子(如13C、31P)的分子进行波谱学分析。核磁共振技术可以直接研究溶液和活细胞中分子质量较小(20 000Da以下)的蛋白质、核酸以及其他分子的结构。核磁共振的基本原理是,原子核有自旋运动,在恒定的磁场中,自旋的原子核将围绕外加磁场作回旋转动,称作进动。进动的频率与所加磁场的强度成正比。如果在此基础上再加一个固定频率的电磁波,并调节外加磁场的强度,使进动频率与电磁波频率相同。这时原子核的进动与电磁波产生共振,就叫核磁共振。核磁共振时,原子核吸收电磁波的能量,记录下的吸收曲线就是核磁共振谱(NMR—spectrum)。由于不同分子中原子核的化学环境不同,将会有不同的共振频率,产生不同的共振谱。记录这种波谱即可判断该原子在分子中所处的位置及相对数目,用以进行定量分析及分子质量的测定,并对有机化合物进行结构分析。

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