1、1. 細胞概述 1. 細胞(cell)細胞是由膜包圍著含有細胞核(或擬核)的原生質所組成, 是生物體的結構和功能的基本單位, 也是生命活動的基本單位。細胞能夠通過分裂而增殖，是生物體個體發育和系統發育的基礎。細胞或是獨立的作為生命單位, 或是多個細胞組成細胞群體或組織、或器官和機體；細胞還能夠進行分裂和繁殖；細胞是遺傳的基本單位，并具有遺傳的全能性。2. 細胞質(cell plasma)是細胞內除核以外的原生質, 即細胞中細胞核以外和細胞膜以內的原生質部分, 包括透明的粘液狀的胞質溶膠及懸浮于其中的細胞器。3. 原生質(protoplasm)生活細胞中所有的生活物質, 包括細胞核和細胞質。4.

2、 原生質體(potoplast)脫去細胞壁的細胞叫原生質體, 是一生物工程學的概念。如植物細胞和細菌(或其它有細胞壁的細胞)通過酶解使細胞壁溶解而得到的具有質膜的原生質球狀體。動物細胞就相當于原生質體。5. 細胞生物學(cell biology)細胞生物學是以細胞為研究對象, 從細胞的整體水平、亞顯微水平、分子水平等三個層次，以動態的觀點, 研究細胞和細胞器的結構和功能、細胞的生活史和各種生命活動規律的學科。細胞生物學是現代生命科學的前沿分支學科之一，主要是從細胞的不同結構層次來研究細胞的生命活動的基本規律。從生命結構層次看，細胞生物學位于分子生物學與發育生物學之間，同它們相互銜接，互相滲透。

3、6. 細胞學說(cell theory)細胞學說是18381839年間由德國的植物學家施萊登和動物學家施旺所提出,直到1858年才較完善。它是關于生物有機體組成的學說，主要內容有： 細胞是有機體， 一切動植物都是由單細胞發育而來， 即生物是由細胞和細胞的產物所組成； 所有細胞在結構和組成上基本相似； 新細胞是由已存在的細胞分裂而來； 生物的疾病是因為其細胞機能失常。7. 原生質理論（protoplasm theory） 1861年由舒爾策(Max Schultze)提出, 認為有機體的組織單位是一小團原生質,這種物質在一般有機體中是相似的,并把細胞明確地定義為:“細胞是具有細胞核和細胞膜的活物

4、質”。1880年Hanstain將細胞概念演變成由細胞膜包圍著的原生質, 分化為細胞核和細胞質。8. 細胞遺傳學(cytogenetics)遺傳學和細胞學結合建立了細胞遺傳學，主要是從細胞學的角度, 特別是從染色體的結構和功能, 以及染色體和其他細胞器的關系來研究遺傳現象, 闡明遺傳和變異的機制。9. 細胞生理學(cytophysiology)細胞學同生理學結合建立了細胞生理學，主要研究內容包括細胞從周圍環境中攝取營養的能力、代謝功能、能量的獲取、生長、發育與繁殖機理, 以及細胞受環境的影響而產生適應性和運動性的活動。細胞的離體培養技術對細胞生理學的研究具有巨大貢獻。10.細胞化學(cytoc

5、hemistry)細胞學和化學的結合產生了細胞化學,主要是研究細胞結構的化學組成及化學分子的定位、分布及其生理功能, 包括定性和定量分析。如1943年克勞德(Claude)用高速離心法從細胞勻漿液中分離線粒體，然后研究它的化學組成和生理功能并得出結論: 線粒體是細胞氧化中心。1924年Feulgen發明的DNA的特殊染色方法Feulgen反應開創了DNA的定性和定量分析。11. 分子生物學(molecular biology)在分子水平上研究生命現象的科學。研究生物大分子(核酸、蛋白質)的結 構、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現象的本質。研究內容包括各種生命過程如光合作用、發育的分子機制、

6、神經活動的機理、癌的發生等。12. 分子細胞生物學(molecular biology of the cell)以細胞為對象, 主要在分子水平上研究細胞生命活動的分子機制, 即研究細胞器、生物大分子與生命活動之間的變化發展過程, 研究它們之間的相互關系, 以及它們與環境之間的相互關系。13. 支原體(mycoplasma)又稱霉形體，是最簡單的原核細胞，支原體的大小介于細菌與病毒之間,直徑為0.10.3 um, 約為細菌的十分之一, 能夠通過濾菌器。支原體形態多變,有圓形、絲狀或梨形，光鏡下難以看清其結構。支原體具有細胞膜，但沒有細胞壁。它有一環狀雙螺旋DNA，沒有類似細菌的核區(擬核), 能

7、指導合成700多種蛋白質。支原體細胞中惟一可見的細胞器是核糖體，每個細胞中約有8001500個。支原體可以在培養基上培養，也能在寄主細胞中繁殖。支原體沒有鞭毛,無活動能力,可以通過分裂法繁殖，也有進行出芽增殖的。14. 結構域(domain)生物大分子中具有特異結構和獨立功能的區域,特別指蛋白質中這樣的區域。在球形蛋白中，結構域具有自己特定的四級結構,其功能部依賴于蛋白質分子中的其余部分,但是同一種蛋白質中不同結構域間常可通過不具二級結構的短序列連接起來。蛋白質分子中不同的結構域常由基因的不同外顯子所編碼。15. 模板組裝(template assembly)由模板指導,在一系列酶的催化下,合

8、成新的、與模板完全相同的分子。這是細胞內一種極其重要的組裝方式, DNA和RNA的分子組裝就屬于此類。16. 酶效應組裝(enzymatic assembly) 相同的單體分子在不同的酶系作用下, 生成不同的產物。如以葡萄糖為原料既可合成纖維素,也可合成淀粉,就看進入那條酶促反應途徑。17. 自體組裝(self assembly)生物大分子借助本身的力量自行裝配成高級結構，現代的概念應理解為不需要模板和酶系的催化, 以別于模板組裝和酶效應組裝。其實，這種組裝也需要一種稱為分子伴侶的蛋白介導, 如核小體的組裝就需要核質素的介導。18. 引發體(primosome)是蛋白復合體, 主要成份是引物酶

9、和DNA解旋酶,是在合成用于DNA復制的RNA引物時裝配的。引發體與DNA結合后隨即由引物酶合成RNA引物。19. 剪接體(splicesome) 進行hnRNA剪接時形成的多組分復合物, 主要是有小分子的核RNA和蛋白質組成。20 原核細胞(prokaryotic cell)組成原核生物的細胞。這類細胞主要特征是沒有明顯可見的細胞核, 同時也沒有核膜和核仁, 只有擬核，進化地位較低。21. 古細菌(archaebacteria)一類特殊細菌，在系統發育上既不屬真核生物，也不屬原核生物。它們具有原核生物的某些特征(如無細胞核及細胞器)，也有真核生物的特征(如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成，核糖體對

10、氯霉素不敏感)，還具有它們獨有的一些特征(如細胞壁的組成，膜脂質的類型)。因之有人認為古細菌代表由一共同祖先傳來的第三界生物(古細菌，原核生物，真核生物)。它們包括酸性嗜熱菌，極端嗜鹽菌及甲烷微生物。可能代表了活細胞的某些最早期的形式。22. 真細菌(Bacteria, eubacteria)除古細菌以外的所有細菌均稱為真細菌。最初用于表示“真”細菌的名詞主要是為了與其他細菌相區別。23. 中膜體(mesosome)中膜體又稱間體或質膜體, 是細菌細胞質膜向細胞質內陷折皺形成的。每個細胞有一個或數個中膜體，其中含有細胞色素和琥珀酸脫氫酶, 為細胞提供呼吸酶, 具有類似線粒體的作用, 故又稱為擬

11、線粒體。24. 真核細胞(eucaryotic cell) 構成真核生物的細胞稱為真核細胞，具有典型的細胞結構, 有明顯的細胞核、核膜、核仁和核基質; 遺傳信息量大，并且有特化的膜相結構。真核細胞的種類繁多, 既包括大量的單細胞生物和原生生物(如原生動物和一些藻類細胞), 又包括全部的多細胞生物(一切動植物)的細胞。25. 生物膜結構體系(biomembrane system)細胞內具有膜包被結構的總稱, 包括細胞質膜、核膜、內質網、高爾基體、溶酶體、線粒體和葉綠體等。膜結構體系的基本作用是為細胞提供保護。質膜將整個細胞的生命活動保護起來，并進行選擇性的物質交換；核膜將遺傳物質保護起來，使細胞

12、核的活動更加有效；線粒體和葉綠體的膜將細胞的能量發生同其它的生化反應隔離開來，更好地進行能量轉換。膜結構體系為細胞提供較多的質膜表面，使細胞內部結構區室化。由于大多數酶定位在膜上，大多數生化反應也是在膜表面進行的，膜表面積的擴大和區室化使這些反應有了相應的隔離，效率更高。另外，膜結構體系為細胞內的物質運輸提供了特殊的運輸通道，保證了各種功能蛋白及時準確地到位而又互不干擾。例如溶酶體的酶合成之后不僅立即被保護起來，而且一直處于監護之下被運送到溶酶體小泡。 26. 遺傳信息表達結構系統(genetic expression system)該系統又稱為顆粒纖維結構系統，包括細胞核和核糖體。細胞核中的

13、染色質是纖維結構，由DNA和組蛋白構成。染色體的一級結構是由核小體組成的串珠結構，其直徑為10nm,又稱為10納米纖維。核糖體是由RNA和蛋白質構成的顆粒結構，直徑為1525nm，由大小兩個亞基組成，它是細胞內合成蛋白質的場所。27. 細胞骨架系統(cytoskeletonic system)細胞骨架是由蛋白質與蛋白質搭建起的骨架網絡結構，包括細胞質骨架和細胞核骨架。細胞骨架系統的主要作用是維持細胞的一定形態，使細胞得以安居樂業。細胞骨架對于細胞內物質運輸和細胞器的移動來說又起交通動脈的作用; 細胞骨架還將細胞內基質區域化；此外，細胞骨架還具有幫助細胞移動行走的功能。細胞骨架的主要成分是微管、

14、微絲和中間纖維。28. 細胞社會學(cell sociology) 細胞社會學是從系統論的觀點出發，研究細胞整體和細胞群體中細胞間的社會行為(包括細胞間識別、通訊、集合和相互作用等)，以及整體和細胞群對細胞的生長、分化和死亡等活動的調節控制。細胞社會學主要是在體外研究細胞的社會行為，用人工的細胞組合研究不同發育時期的相同細胞或不同細胞的行為; 研究細胞之間的識別、粘連、通訊以及由此產生的相互作用、作用本質、以及對形態發生的影響等。2.細胞生物學研究方法 1 分辨率(resolution)分辨率是指能分辨出的相鄰兩個物點間最小距離的能力， 這種距離稱為分辨距離。分辨距離越小，分辨率越高。一般規定

15、顯微鏡或人眼在25cm明視距離處， 能清楚地分辨被檢物體細微結構最小間隔的能力， 稱為分辨率。人眼的分辨率是 100 m;光學顯微鏡的最大分辨率是 0.2 m。2. 熒光(fluorescence)分子由激發態回到基態時，由于電子躍遷而由被激發分子發射的光。物質經過紫外線照射后發出熒光的現象可分為兩種情況，第一種是自發熒光，如葉綠素、血紅素等經紫外線照射后，能發出紅色的熒光，稱為自發熒光;第二種是誘發熒光，即物體經熒光染料染色后再通過紫外線照射發出熒光， 稱為誘發熒光。3. 熒光顯微鏡(Fluorescence microscope)以紫外線為光源，用以照射被檢物體，使之發出熒光，然后在顯微鏡

16、下觀察物體的形狀及其所在位置。熒光顯微鏡用于研究細胞內物質的吸收、運輸、化學物質的分布及定位等。4. 相差顯微鏡(Phase contrast microscope)相差顯微鏡是荷蘭科學家Zermike于1935年發明的，用于觀察未染色標本的顯微鏡。活細胞和未染色的生物標本，因細胞各部細微結構的折射率和厚度的不同，光波通過時，波長和振幅并不發生變化，僅相位發生變化(振幅差)，這種振幅差人眼無法觀察。而相差顯微鏡通過改變這種相位差，并利用光的衍射和干涉現象，把相差變為振幅差來觀察活細胞和未染色的標本。相差顯微鏡和普通顯微鏡的區別是:用環狀光闌代替可變光闌，用帶相板的物鏡代替普通物鏡，并帶有一個合

17、軸用的望遠鏡。相差顯微鏡具有兩個其他顯微鏡所不具有的功能:將直射的光(視野中背景光)與經物體衍射的光分開;將大約一半的波長從相位中除去，使之不能發生相互作用，從而引起強度的變化。5. 放射自顯影(autoradiography)放射自顯影的原理是利用放射性同位素所發射出來的帶電離子(或粒子)作用于感光材料的鹵化銀晶體，從而產生潛影，這種潛影可用顯影液顯示，成為可見的像，因此，它是利用鹵化銀乳膠顯像檢查和測量放射性的一種方法。 放射性核素的原子不斷衰變，當衰變掉一半時所需要的時間稱為半衰期。各種放射性核素的半衰期長短不同(表)，在自顯影實驗中多選用半衰期較長者。對于半衰期較短的核素，應選用較快的

18、樣品制備方法，所用劑量也應加大。表 自顯影實驗中常用核素的半衰期與能量名稱 半壽期粒子類型 能量(MeV) 名稱 半壽期 粒子類型 能量(MeV) 3H 12.3 yr 0.018 45Ca 152 d 0.26 11C 20 min 0.981 59Fe 45 d 0.46 14C 5700 yr 0.155 1.30 32P 14.3 d 1.71 60Co 5.3 yr 0.308 35S 87.2 d 0.167 64Cu 12.8 hr 0.657 131I 8.0 d 0.25 1.35 6. 掃描電子顯微鏡(scanning electron microscopy，SEM)掃描電

19、子顯微鏡是1965年發明的較現代的細胞生物學研究工具，主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。7. 掃描透射電子顯微鏡(scanning transmission electron microscopy，STEM)既有透射電子顯微鏡又有掃描電子顯微鏡的顯微鏡。象SEM一樣，STEM用電子束在樣品的表面掃描，但又象TEM，通過電子穿透樣品成像。STEM能夠獲得TEM所不能獲得的一些

20、關于樣品的特殊信息。STEM技術要求較高，要非常高的真空度，并且電子學系統比TEM和SEM都要復雜。 8. 高壓電子顯微鏡(high-voltage electron microscopy，HVEM) 同透射電子顯微鏡基本相同，只是電壓特別高。TEM使用的加速電壓是50100kV，而HVEM使用的電壓是2001000kV。由于電壓高，就會大大減少造成染色體畸變的可能，因此，可以用較厚的細胞切片研究細胞的結構，切片的厚度最大可達1m，相當于普通TEM樣品厚度的10倍。9. 負染色(negative stainning)用重金屬鹽(如磷鎢酸鈉、醋酸鈾等)對鋪展在載網上的樣品進行染色，使整個載網都鋪

21、上一層重金屬鹽，而有凸出顆粒的地方則沒有染料沉積。由于電子密度高的重金屬鹽包埋了樣品中低電子密度的背景，增強了背景散射電子的能力以提高反差，這樣，在圖像中背景是黑暗的，而未被包埋的樣品顆粒則透明光亮，這種染色稱為負染技術。負染色是只染背景而不染樣品，與光學顯微鏡樣品的染色正好相反。10. 鑄型技術(shadow casting) 鑄型技術是電子顯微鏡中一種重要的增強背景和待觀察樣品反差的方法。基本過程包括: 將樣品置于云母的表面，然后干燥;在真空裝置中將樣品鍍上一層重金屬(金或鉑金)，噴鍍時的加熱絲具有一定的角度;將樣品鍍上一層碳原子，以增加鑄型的強度和穩定性;將鑄型置于酸池中，破壞樣品，只留

22、下金屬鑄型;將鑄型漂洗后置于載網上進行電子顯微鏡觀察。11. 冰凍斷裂復型(freeze-fracture replication)技術先將生物樣品在液氮中(-196)進行快速冷凍，防止形成冰晶。然后將冷凍的樣品迅速轉移到冷凍裝置中，并迅速抽成真空。在真空條件下，用冰刀橫切冰凍樣品，使樣品內層被分開露出兩個表面。如用冰刀切開細胞膜時，分開的兩個面分別稱為P面(protoplasmic face)和E面(exoplasmic face)，P面是靠近細胞質一面的半層膜，而E面則是靠近細胞外基質面的半層膜，可清楚地觀察到鑲嵌蛋白。12. 冰凍蝕刻(freeze-etching)技術是在冰凍斷裂技術的

23、基礎上發展起來的更復雜的復型技術。如果將冰凍斷裂的樣品的溫度稍微升高，讓樣品中的冰在真空中升華，而在表面上浮雕出細胞膜的超微結構。當大量的冰升華之后，對浮雕表面進行鉑-碳復型，并在腐蝕性溶液中除去生物材料， 復型經重蒸水多次清洗后，置于載網上作電鏡觀察。13. 掃描隧道顯微鏡(scanning tunneling microscope，STM)掃描隧道顯微鏡使用電子學的方法，用一個金屬針尖在在樣品表面掃描。當針尖和樣品表面距離很近時(1nm以下)， 針尖和樣品表面之間會產生電壓。當針尖沿X和Y方向在樣品表面掃描時，就會在針尖和樣品表面第一層電子之間產生電子隧道。該顯微鏡設計的沿Z字形掃描， 可

24、保持電流的恒定。因此，針尖的移動是隧道電流的作用，并且可以反映在熒光幕上。連續的掃描可以建立起原子級分辨率的表面像。與電子顯微鏡或 X線衍射技術研究生物結構相比，掃描隧道顯微鏡具有以下特點 高分辨率 掃描隧道顯微鏡具有原子級的空間分辨率，其橫向空間分辨率為 l，縱向分辨率達0.1， 掃描隧道顯微鏡可直接探測樣品的表面結構，可繪出立體三維結構圖像。 掃描隧道顯微鏡可在真空、常壓、空氣、甚至溶液中探測物質的結構。由于沒有高能電子束， 對表面沒有破壞作用(如輻射， 熱損傷等)所以能對生理狀態下生物大分子和活細胞膜表面的結構進行研究，樣品不會受到損傷而保持完好。 掃描隧道顯微鏡的掃描速度快，獲取數據的

25、時間短，成像也快，有可能開展生命過程的動力學研究。 不需任何透鏡， 體積小，有人稱之為口袋顯微鏡(pocket microscope)。14. 酶細胞化學技術(enzyme cytochemistry) 將細胞內的酶與底物相互作用， 再將酶反應的產物作為反應物質，在酶的作用部位進行捕捉，使其在顯微鏡下具有可見性。這種在酶作用下產生反應產物， 經捕捉反應來間接證明酶定位的反應稱為酶的細胞化學反應。酶的細胞化學反應包括兩個反應: 第一反應是酶作用于底物的反應， 稱酶反應，形成的產物稱為初級反應產物;第二反應是捕捉劑與初級反應產物的作用，稱捕捉反應，產生最終反應產物：15. 免疫熒光技術(immun

26、ofluorescence)將免疫學方法(抗原抗體特異結合)與熒光標記技術結合起來研究特異蛋白抗原在細胞內分布的方法。由于熒光素所發的熒光可在熒光顯微鏡下檢出，從而可對抗原進行細胞定位。16. 免疫電鏡(immunoelectron microscopy)將抗體進行特殊標記后用電子顯微鏡觀察免疫反應的結果。根據標記方法的不同， 分為免疫鐵蛋白技術、免疫酶標技術和免疫膠體金技術。如免疫鐵蛋白技術是將含鐵蛋白通過一種低分子量的雙功能試劑與抗體結合，成為一種雙分子復合物，它既保留抗體的免疫活性，又具有電鏡下可見的高電子密度鐵離子核心，因此用鐵蛋白標記的抗體可通過電鏡免疫化學的方法在電鏡下定位細胞中的

27、抗原。由于某些固定技術(如鋨酸固定)對抗體抗原的結合有干擾，因此應采取較為溫和的樣品制備方法。17. 染色體分選(chromosome sorting)用流式細胞計分選特定的染色體，基本過程與細胞分選相似。不同的是，要用帶有熒光標記的DNA探針同特異染色體結合，使待分選的染色體帶上標記。在染色體分選中，使用的探針是同所感興趣染色體互補的寡聚核苷酸，這種探針也可同熒光染料偶聯。將結合有熒光染料的探針同染色體一起溫育，使探針同特異染色體雜交，形成穩定的雜交體，這樣染色體就被帶上了熒光標記，稀釋后送入流式細胞計的流室，然后與細胞分選過程一樣將特異的染色體分選出來。18. 顯微分光光度術(micros

28、pectrophotometry)將顯微鏡技術與分光光度計結合起來的技術。它以物質分子的光吸收、熒光發射和光反射特性作為測定基礎， 可用來分析生物樣品細微結構中的化學成分，同時進行定位、定性和定量。 19. 顯微熒光光度術(microfluorometry)利用顯微分光光度計對細胞內原有能發光的物質或對細胞內各種化學成分用不同的熒光經熒光探針標記后進行定位、定性和定量地測定，稱為顯微熒光光度術， 也稱細胞熒光光度術(cytofluorometry)。它是一種微觀而靈敏的方法，對于研究細胞的結構、功能及其變化具有重要意義。20 核磁共振技術(nuclear magnetic resonance，

29、 NMR)核磁共振技術可以直接研究溶液和活細胞中相對分子質量較小(20，000 道爾頓以下)的蛋白質、核酸以及其它分子的結構， 而不損傷細胞。核磁共振的基本原理是:原子核有自旋運動， 在恒定的磁場中， 自旋的原子核將繞外加磁場作回旋轉動， 叫進動(precession)。進動有一定的頻率， 它與所加磁場的強度成正比。如在此基礎上再加一個固定頻率的電磁波， 并調節外加磁場的強度， 使進動頻率與電磁波頻率相同。這時原子核進動與電磁波產生共振， 叫核磁共振。核磁共振時， 原子核吸收電磁波的能量， 記錄下的吸收曲線就是核磁共振譜(NMR-spectrum)。由于不同分子中原子核的化學環境不同， 將會有

30、不同的共振頻率， 產生不同的共振譜。記錄這種波譜即可判斷該原子在分子中所處的位置及相對數目， 用以進行定量分析及分子量的測定， 并對有機化合物進行結構分析。21. 細胞工程技術(cell engineering)細胞工程技術是細胞生物學與遺傳學的交叉領域，主要利用細胞生物學的原理和方法，結合工程學的技術手段，按照人們預先的設計，有計劃地改變或創造細胞遺傳性的技術。包括體外大量培養和繁殖細胞，或獲得細胞產品、或利用細胞體本身。主要內容包括：細胞融合、細胞生物反應器、染色體轉移、細胞器移植、基因轉移、細胞及組織培養。22. 原代培養(primary culture)原代培養是指直接從機體取下細胞、

31、組織和器官后立即進行培養。因此，較為嚴格地說是指成功傳代之前的培養，此時的細胞保持原有細胞的基本性質，如果是正常細胞，仍然保留二倍體數。但實際上，通常把第一代至第十代以內的培養細胞統稱為原代細胞培養。最常用的原代培養有組織塊培養和分散細胞培養。組織塊培養是將剪碎的組織塊直接移植在培養瓶壁上，加入培養基后進行培養。分散培養則是將組織塊用機械法或化學法使細胞分散。如欲從胎兒或新生兒的組織分離到活性最好的游離細胞，經典的方法是用蛋白水解酶（如胰蛋白酶和膠原酶）消化細胞間的結合物， 或用金屬離子螯合劑（如EDTA）除去細胞互相粘著所依賴的Ca2+ ， 再經機械輕度振蕩， 使之成為單細胞。 23. 愈傷

32、組織(callus， culli)植物受創傷后，在傷面新生的組織稱為愈傷組織。其原因是由于受創傷的刺激后，傷面附近的生活組織恢復了分裂機能，加速增生而將傷面愈合。在植物組織培養中的愈傷組織是指植物細胞在組織培養過程中形成的無一定結構的組織團塊，在適宜的條件下，愈傷組織可再分化，形成芽、根，再生成植株。24. 細胞融合(cell fusion)在自發或人工誘導下，兩個不同基因型的細胞或原生質體融合形成一個雜種細胞。基本過程包括細胞融合形成異核體(heterokaryon)、異核體通過細胞有絲分裂進行核融合、最終形成單核的雜種細胞。有性繁殖時發生的精卵結合是正常的細胞融合，即由兩個配子融合形成一個

33、新的的二倍體。自發的動物細胞融合機率很低，1962年Okada和Tadokoro發現滅活的仙臺病毒有促進細胞融合的作用。這是由于病毒的磷脂外衣與動物細胞的膜十分相似的緣故。病毒外殼上的某些糖蛋白可能還有促進細胞融合的功能。此外，用聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)作為細胞融合劑，它可引起鄰近的細胞膜的粘合，繼而使細胞融合成為一個細胞。25. 單克隆抗體技術(monoclonal antibody technique)1975年英國科學家Milstein和Kohler所發明， 并獲得1984年諾貝爾醫學獎。它是將產生抗體的單個B淋巴細胞同腫瘤細胞雜交， 獲得既能產生抗體，

34、 又能無限增殖將雜種細胞，并以此生產抗體的技術。其原理是: B淋巴細胞能夠產生抗體， 但在體外不能進行無限分裂; 而瘤細胞雖然可以在體外進行無限傳代， 但不能產生抗體。將這兩種細胞融合后得到的雜交瘤細胞具有兩種親本細胞的特性。26. 顯微操作術(micromanipulation)在顯微鏡下， 用顯微操作裝置對細胞進行解剖手術和微量注射的技術屬顯微操作技術。顯微操作儀是在顯微鏡下對細胞進行顯微操作的裝置，可用于細胞核移植、基因注入、染色體微切和胚胎切割等手術。 27. 差速離心(differential centrifugation)主要是采取逐漸提高離心速度的方法分離不同大小的細胞器。起始的

35、離心速度較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀，改用較高的離心速度離心懸浮液，將較小的顆粒沉降，以此類推，達到分離不同大小顆粒的目的。28. 移動區帶離心(moving-zone centrifugation)這一方法需要用蔗糖或甘油制備輕微的連續密度，然后將待分離的樣品加在離心管的最上層，形成一狹窄的帶，再通過較長時間的離心。在離心過程中，大小、形狀、密度不同的顆粒就會分開，最后收集各區帶得到要分離的物質。在此方法中，分離介質對被分離的物質必須是中性無害的，并且密度梯度較低，底部的密度比管頂部的密度大，建立密度梯度的目的是防止擴散。重要的是，待分離顆粒的密度比離心

36、管中任何部分介質的密度都要大。常用的是蔗糖密度梯度離心(sucrose density gradient centrifugation)。 29. 等密度離心(isodensity centrifugation)等密度離心分離樣品主要是根據被分離樣品的密度。在這種離心分離方法中，要用介質產生一種密度梯度， 這種密度梯度覆蓋了待分離物質的密度，這樣，通過離心使不同密度的顆粒懸浮到相應的介質密度區。在這種梯度離心中，顆粒的密度是影響最終位置的惟一因素，因此用這種方法分離顆粒，主要是根據被分離顆粒的密度差異。只要被分離顆粒間的密度差異大于1% 就可用此法分離。蔗糖或者甘油(它們的最大密度是1.3g/

37、cm3)通常可用于分離膜結合的細胞器，如高爾基體、內質網、溶酶體和線粒體。在等密度梯度離心中蔗糖或甘油的梯度的作用與移動區帶離心中梯度原理是不同的，在移動區帶離心中梯度的惟一目的是減少樣品的擴散， 即使是在離心管的底部，顆粒的密度也比介質大。相反，在等密度梯度離心中，使用的密度是足以阻止顆粒移動的密度，當顆粒達到與本身密度相同的密度區時就會停留在該區域。離心分離密度大于1.3g/cm3的樣品，如DNA、RNA，需要使用密度比蔗糖和甘油大的介質。重金屬鹽氯化銫(CsCl)是目前使用的最好的離心介質，它在離心場中可自行調節形成濃度梯度，并能保持穩定。在氯化銫形成的密度梯度中，離心管頂部的密度為:1

38、.65g/cm3，底部為:1.75g/ cm3。因為DNA的密度是1.70g/ cm3，會停留在離心管的中部。 30. 層析分離技術(chromatography)根據蛋白質的形態、大小和電荷的不同而設計的物理分離方法。各種不同的層析方法都涉及共同的基本特點:有一個固定相和流動相，當蛋白質混合溶液(流動相)通過裝有珠狀或基質材料的管或柱(固定相)時，由于混合物中各組份在物理化學性質(如吸引力、溶解度、分子的形狀與大小、分子的電荷性與親和力)等方面的差異使各組分在兩相間進行反復多次的分配而得以分開。流動相的流動取決于引力和壓力，而不需要電流。用層析法可以純化得到非變性的、天然狀態的蛋白質。層析的

39、方法很多，其中凝膠過濾層析、離子交換層析、親和層析等是目前最常用的層析方法。31. 凝膠過濾層析(gel filtration chromatography)凝膠過濾層析法又稱排阻層析或分子篩方法，主要是根據蛋白質的大小和形狀，即蛋白質的質量進行分離和純化。層析柱中的填料是某些惰性的多孔網狀結構物質，多是交聯的聚糖(如葡聚糖或瓊脂糖)類物質，使蛋白質混合物中的物質按分子大小的不同進行分離。32. 親和層析(affinity chromatography)將具有特殊結構的親和分子制成固相吸附劑放置在層析柱中，當要被分離的蛋白混合液通過層析柱時，與吸附劑具有親和能力的蛋白質就會被吸附而滯留在層析柱

40、中。那些沒有親和力的蛋白質由于不被吸附，直接流出，從而與被分離的蛋白質分開，然后選用適當的洗脫液， 改變結合條件將被結合的蛋白質洗脫下來，這種分離純化蛋白質的方法稱為親和層析。在生物分子中有些分子的特定結構部位能夠同其他分子相互識別并結合，如酶與底物的識別結合、受體與配體的識別結合、抗體與抗原的識別結合，這種結合既是特異的，又是可逆的， 改變條件可以使這種結合解除。生物分子間的這種結合能力稱為親和力。親和層析就是根據這樣的原理設計的蛋白質分離純化方法。 33.基因工程(gene engineering)基因工程是以分子遺傳學為理論基礎， 以分子生物學和微生物學的現代方法為手段， 將不同來源的基

41、因(DNA分子)，按預先設計的藍圖， 在體外構建雜種DNA分子， 然后導入活細胞， 以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、 生產新產品。基因工程技術為基因的結構和功能的研究提供了有力的手段。34. 基因克隆(gene cloning)是70年代發展起來的一項具有革命性的研究技術，可概括為分、切、連、轉、選。分是指分離制備合格的待操作的DNA，包括作為運載體的DNA和欲克隆的目的DNA；切是指用序列特異的限制性內切酶切開載體DNA，或者切出目的基因；連是指用DNA連接酶將目的DNA同載體DNA連接起來，形成重組的DNA分子；轉是指通過特殊的方法將重組的DNA分子送入宿主細胞中進行復制和擴增；選則

42、是從宿主群體中挑選出攜帶有重組DNA分子的個體。基因工程技術的兩個最基本的特點是分子水平上的操作和細胞水平上的表達，而分子水平上的操作即是體外重組的過程，實際上是利用工具酶對DNA分子進行外科手術。 35. 基因敲除(gene knockout)是指一個有功能的基因通過基因工程方法完全被剔除的人工突變技術。人為的將小鼠的某一種有功能的基因完全缺失的技術就稱為基因敲除技術。這項技術是Marrio Capecchi于八十年代末在Utah大學發展起來的。實驗的動物通常是小鼠，被敲除了功能基因的小鼠就稱為敲除小鼠(knockout mice)。基因敲除技術已成功地應用于幾種遺傳病的研究，還可用于研究特

43、定基因的細胞生物學活性以及研究發育調控的基因作用等， 因此是研究基因功能的一項非常有用的技術。基因敲除是一套組合技術，包括基因重組、細胞分離培養、轉基因等。 3. 細胞質膜與跨膜運輸 1. 膜(membrane)通常是指分割兩個隔間的一層薄薄的結構,可以是自然形成的或是人造的,有時很柔軟。存在于細胞結構中的膜不僅薄,而且具有半透性(semipermeable membrane),允許一些不帶電的小分子自由通過。 2. 細胞膜(cell membrane)細胞膜是細胞膜結構的總稱,它包括細胞外層的膜和存在于細胞質中的膜,有時也特指細胞質膜。3. 胞質膜(cytoplasmic membrane)

44、存在于細胞質中各膜結合細胞器中的膜，包括核膜、內質網膜、高爾基體膜、溶酶體膜、線粒體膜、葉綠體膜、過氧化物酶體膜等。4. 細胞質膜(plasma membrane)是指包圍在細胞表面的一層極薄的膜，主要由膜脂和膜蛋白所組成。質膜的基本作用是維護細胞內微環境的相對穩定,并參與同外界環境進行物質交換、能量和信息傳遞。另外, 在細胞的生存、生長、分裂、分化中起重要作用。真核生物除了具有細胞表面膜外，細胞質中還有許多由膜分隔成的各種細胞器，這些細胞器的膜結構與質膜相似，但功能有所不同，這些膜稱為內膜(internal membrane),或胞質膜(cytoplasmic membrane)。內膜包括細

45、胞核膜、內質網膜、高爾基體膜等。由于細菌沒有內膜,所以細菌的細胞質膜代行胞質膜的作用。5. 生物膜(biomembrane,or biological membrane)是細胞內膜和質膜的總稱。生物膜是細胞的基本結構，它不僅具有界膜的功能,還參與全部的生命活動。6. 膜骨架(membrane skeleton)細胞質膜的一種特別結構，是由膜蛋白和纖維蛋白組成的網架，它參與維持細胞質膜的形狀并協助質膜完成多種生理功能,這種結構稱為膜骨架。膜骨架首先是通過紅細胞膜研究出來的。紅細胞的外周蛋白主要位于紅細胞膜的內表面,并編織成纖維狀的骨架結構,以維持紅細胞的形態,限制膜整合蛋白的移動。7. 血影蛋白

46、(spectrin)又稱收縮蛋白，是紅細胞膜骨架的主要成份,但不是紅細胞膜蛋白的成份,約占膜提取蛋白的30%。血影蛋白屬紅細胞的膜下蛋白，這種蛋白是一種長的、可伸縮的纖維狀蛋白,長約100 nm,由兩條相似的亞基亞基(相對分子質量220kDa)和亞基(相對分子質量200kDa)構成。兩個亞基鏈呈現反向平行排列, 扭曲成麻花狀，形成異二聚體, 兩個異二聚體頭-頭連接成200nm長的四聚體。5個或6個四聚體的尾端一起連接于短的肌動蛋白纖維并通過非共價鍵與外帶4.1蛋白結合,而帶4.1 蛋白又通過非共價鍵與跨膜蛋白帶3蛋白的細胞質面結合, 形成“連接復合物”。這些血影蛋白在整個細胞膜的細胞質面下面形

47、成可變形的網架結構,以維持紅細胞的雙凹圓盤形狀。8. 血型糖蛋白(glycophorin ) 血型糖蛋白又稱涎糖蛋白(sialo glycoprotein),因它富含唾液酸。血型糖蛋白是第一個被測定氨基酸序列的蛋白質,有幾種類型，包括A、B、C、D。血型糖蛋白B、C、D在紅細胞膜中濃度較低。血型糖蛋白A是一種單次跨膜糖蛋白, 由131個氨基酸組成, 其親水的氨基端露在膜的外側, 結合16個低聚糖側鏈。血型糖蛋白的基本功能可能是在它的唾液酸中含有大量負電荷,防止了紅細胞在循環過程中經過狹小血管時相互聚集沉積在血管中。9. 帶3蛋白(band 3 protein)與血型糖蛋白一樣都是紅細胞的膜蛋白

48、,因其在PAGE電泳分部時位于第三條帶而得名。帶3蛋白在紅細胞膜中含量很高，約為紅細胞膜蛋白的25%。由于帶3蛋白具有陰離子轉運功能，所以帶3蛋白又被稱為“陰離子通道”。帶3蛋白是由兩個相同的亞基組成的二聚體, 每條亞基含929個氨基酸,它是一種糖蛋白，在質膜中穿越1214次,因此,是一種多次跨膜蛋白。10. 錨定蛋白(ankyrin)又稱2.1蛋白。錨定蛋白是一種比較大的細胞內連接蛋白, 每個紅細胞約含10萬個錨定蛋白，相對分子質量為215,000。錨定蛋白一方面與血影蛋白相連, 另一方面與跨膜的帶3蛋白的細胞質結構域部分相連, 這樣，錨定蛋白借助于帶3蛋白將血影蛋白連接到細胞膜上，也就將骨

49、架固定到質膜上。11. 帶4.1蛋白(band 4.1 protein)是由兩個亞基組成的球形蛋白，它在膜骨架中的作用是通過同血影蛋白結合，促使血影蛋白同肌動蛋白結合。帶4.1蛋白本身不同肌動蛋白相連，因為它沒有與肌動蛋白連接的位點。12. 內收蛋白(adducin)是由兩個亞基組成的二聚體，每個紅細胞約有30，000個分子。它的形態似不規則的盤狀物，高5.4nm,直徑12.4nm。內收蛋白可與肌動蛋白及血影蛋白復合體結合，并且通過Ca2+和鈣調蛋白的作用影響骨架蛋白的穩定性，從而影響紅細胞的形態。13. 磷脂(phospholipids) 含有磷酸基團的脂稱為磷脂,是細胞膜中含量最豐富和最具

50、特性的脂。動、植物細胞膜上都有磷脂, 是膜脂的基本成分, 約占膜脂的50%以上。磷脂分子的極性端是各種磷脂酰堿基, 稱作頭部。它們多數通過甘油基團與非極性端相連。磷脂又分為兩大類: 甘油磷脂和鞘磷脂。甘油磷脂包括磷脂酰乙醇胺、磷脂酰膽堿(卵磷脂)、磷脂酰肌醇等。磷脂分子的疏水端是兩條長短不一的烴鏈, 稱為尾部, 一般含有1424個偶數碳原子。其中一條烴鏈常含有一個或數個雙鍵, 雙鍵的存在造成這條不飽和鏈有一定角度的扭轉。磷脂烴鏈的長度和不飽和度的不同可以影響磷脂的相互位置, 進而影響膜的流動性。各種磷脂頭部基團的大小、形狀、電荷的不同則與磷脂-蛋白質的相互作用有關。14. 膽固醇(choles

51、terol) 膽固醇存在于真核細胞膜中。膽固醇分子由三部分組成: 極性的頭部、非極性的類固醇環結構和一個非極性的碳氫尾部。膽固醇的分子較其他膜脂要小, 雙親媒性也較低。膽固醇的親水頭部朝向膜的外側,疏水的尾部埋在脂雙層的中央。膽固醇分子是扁平和環狀的,對磷脂的脂肪酸尾部的運動具有干擾作用,所以膽固醇對調節膜的流動性、加強膜的穩定性有重要作用。動物細胞膜膽固醇的含量較高,有的占膜脂的50%,大多數植物細胞和細菌細胞質膜中沒有膽固醇,酵母細胞膜中是麥角固醇。15. 脂質體(liposome)將少量的磷脂放在水溶液中,它能夠自我裝配成脂雙層的球狀結構,這種結構稱為脂質體，所以脂質體是人工制備的連續脂

52、雙層的球形脂質小囊。脂質體可作為生物膜的研究模型，并可作為生物大分子(DNA分子)和藥物的運載體，因此脂質體是研究膜脂與膜蛋白及其生物學性質的極好材料。在構建導彈人工脂質體時,不僅要將被運載的分子或藥物包入脂質體的內部水相,同時要在脂質體的膜上做些修飾,如插入抗體便于脂質體進入機體后尋靶。 16. 整合蛋白(integral protein) 又稱內在蛋白(intrinsic protein)、跨膜蛋白(transmembrane protein), 部分或全部鑲嵌在細胞膜中或內外兩側，以非極性氨基酸與脂雙分子層的非極性疏水區相互作用而結合在質膜上。實際上,整合蛋白幾乎都是完全穿過脂雙層的蛋白

53、,親水部分暴露在膜的一側或兩側表面; 疏水區同脂雙分子層的疏水尾部相互作用;整合蛋白所含疏水氨基酸的成分較高。跨膜蛋白可再分為單次跨膜、多次跨膜、多亞基跨膜等。跨膜蛋白一般含25%50%的螺旋, 也有折疊，如線粒體外膜和細菌質膜中的孔蛋白。17. 外周蛋白(peripheral protein)又稱附著蛋白(protein-attached)。這種蛋白完全外露在脂雙層的內外兩側,主要是通過非共價健附著在脂的極性頭部, 或整合蛋白親水區的一側, 間接與膜結合。外周蛋白可用高鹽或堿性pH條件分離。實際上,有時外周蛋白與整合蛋白是難以區分的,因為許多膜蛋白是由多亞基組成的,其中有的亞基插入在脂雙層,

54、有些亞基則是外周蛋白。外周蛋白為水溶性, 占膜蛋白總量的20%30%, 在紅細胞中占50%, 如紅細胞的血影蛋白和錨定蛋白都是外周蛋白。外周蛋白可以增加膜的強度,或是作為酶起某種特定的反應,或是參與信號分子的識別和信號轉導。18. 脂錨定蛋白(lipid-anchored)又稱脂連接蛋白(lipid-linked protein),通過共價健的方式同脂分子結合，位于脂雙層的外側。同脂的結合有兩種方式，一種是蛋白質直接結合于脂雙分子層，另一種方式是蛋白并不直接同脂結合，而是通過一個糖分子間接同脂結合。通過與糖的連接被錨定在膜脂上的蛋白質主要是通過短的寡糖與包埋在脂雙層外葉中的糖基磷脂酰肌醇(gl

55、ycosylphophatidylionositol,GPI)相連而被錨定在質膜的外側。之所以能夠在膜上發現這類脂錨定蛋白,是因為用特異識別和切割含有肌醇磷脂的磷脂酶處理細胞膜能釋放出蛋白質。這類脂錨定蛋白通常是膜受體、酶和細胞粘著分子。一種很少見的貧血陣發性血紅蛋白夜尿就是GPI合成缺陷,導致紅細胞容易破裂所至。另一類存在于細胞質面脂錨定蛋白是通過長的包埋在脂雙層中的碳氫鏈進行錨定的。目前至少發現兩種蛋白(Src 和Ras)是通過這種方式被錨定在質膜的細胞質面,提示這種錨定方式與細胞從正常狀態向惡性狀態轉化有關。19. 片層結構模型(Lamella structure model)1935年

56、James Danielli和Hugh Davson所提出，又稱或三明治式模型。該模型認為膜的骨架是脂肪形成的脂雙層結構,脂雙層的內外兩側都是由一層蛋白質包被,即蛋白質-脂-蛋白質的三層結構,內外兩層的蛋白質層都非常薄。并且,蛋白層是以非折疊、完全伸展的肽鏈形式包在脂雙層的內外兩側。1954年對該模型進行了修改：膜上有一些二維伸展的孔,孔的表面也是由蛋白質包被的,這樣使孔具有極性,可提高水對膜的通透性。這一模型是第一次用分子術語描述的結構, 并將膜結構同所觀察到的生物學理化性質聯系起來, 對后來的研究有很大的啟發。20. 單位膜模型(unit membrane model)1959年J.D.R

57、obertson所提出。主要是根據電子顯微鏡的觀察，發現細胞膜是類似鐵軌結構(“railroad track”), 兩條暗線被一條明亮的帶隔開,顯示暗明暗的三層，總厚度為7.5 nm，中間層為3.5 nm，內外兩層各為2 nm。并推測:暗層是蛋白質, 透明層是脂,并建議將這種結構稱為單位膜。單位膜模型是在片層結構模型的基礎上發展起來的另一個重要模型。它與片層結構模型有許多相同之處，最重要的修改是膜脂雙分子層內外兩側蛋白質存在的方式不同。單位膜模型強調的是蛋白質為單層伸展的折疊片狀, 而不是球形蛋白。另外,單位膜模型還認為膜的外側表面的膜蛋白是糖蛋白,而且膜蛋白在兩側的分布是不對稱的。這一模型能

58、夠解釋細胞質膜的一些基本特性，例如質膜有很高的電阻，這是由于膜脂的非極性端的碳氫化合物是不良導體的緣故；再如由于膜脂的存在，使它對脂溶性強的非極性分子有較高的通透性，而脂溶性弱的小分子則不易透過膜。單位膜也有一些不足首先該模型把膜看成是靜止的,無法說明膜如何適應細胞生命活動的變化；其二，不同的膜其厚度不都是7.5 nm,一般在510 nm之間；其三，如果蛋白質是伸展的, 則不能解釋酶的活性同構型的關系。還有，該模型也不能解釋為什么有的膜蛋白很容易被分離，有些則很難。 21. 流動鑲嵌模型(fluid mosaic model)1972年Singer 和Nicolson 總結了當時有關膜結構模型

59、及各種研究新技術的成就，提出了流動鑲嵌模型，認為球形膜蛋白分子以各種鑲嵌形式與脂雙分子層相結合, 有的附在內外表面, 有的全部或部分嵌入膜中, 有的貫穿膜的全層, 這些大多是功能蛋白。流動相嵌模型有兩個主要特點。其一,蛋白質不是伸展的片層,而是以折疊的球形鑲嵌在脂雙層中,蛋白質與膜脂的結合程度取決于膜蛋白中氨基酸的性質。第二個特點就是膜具有一定的流動性,不再是封閉的片狀結構,以適應細胞各種功能的需要。這一模型強調了膜的流動由性和不對稱性,較好地體現細胞的功能特點,被廣泛接受,也得到許多實驗的支持。后來又發現碳水化合物是以糖脂或糖蛋白的形式存在于膜的外側表面。 22. 孔蛋白(porin)孔蛋白

60、是存在于細菌質膜的外膜、線粒體和葉綠體的外膜上的通道蛋白,它們允許較大的分子通過,其中線粒體孔蛋白可通過的最大分子為6000道爾頓,而葉綠體的孔蛋白則可通過相對分子質量在10,000到13,000之間的物質。孔蛋白是膜整合蛋白,它的膜脂結合區與其他的跨膜蛋白不同,不是螺旋,而是折疊。23. 冰凍斷裂(freeze fracture)一種制備電子顯微鏡樣品的方法。將組織放在液氮中快速下冷凍，然后用冰刀使樣品斷裂分割，通過金屬復形可進行電鏡觀察。24. 膜蛋白放射性標記法(radioactive labeling procedure) 研究細胞膜蛋白分布不對稱的一種方法。實驗中首先要分離細胞膜,然