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细胞膜结构研究科学史论文

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细胞膜结构研究科学史论文

细胞结构解读绝大多数的真核生物细胞都有核、质、膜三个部分,膜是生命系统的边界,是控制物质交换的门户;质是新陈代谢的主要中心,质中的细胞器在系统内分工合作;核是遗传物质贮存和复制的主要场所,也是遗传性状和新陈代谢的控制中心,是生命系统的控制中心;各有其重要性,又有其特殊性,相互独立,又相互联系,构成一个和谐统一的、有机的、复杂的生命系统。1.1 细胞膜的结构和功能细胞生活在液体环境中,膜是与外界环境相隔的界线,是保证细胞内化学反应顺利进行的天然屏障,这与结构有关。(1)主要的分子组成由磷脂双分子层构成基本骨架,这种结构的存在就必然有与之相对应的功能存在,脂溶性物质能够以自由扩散的方式优先通过细胞膜;在磷脂双分子层中镶嵌有蛋白质分子,这一结构的存在,也必然有与之相对应的功能存在,蛋白质分子可作为物质运输载体,从而使膜具有主动运输的功能。(2)结构特点与功能特性组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动,因而决定了细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,细胞膜的功能特性是具有选择透过性,这是两个不同而又有联系的概念,膜的流动性存在,既可以使膜中的各种成分需要调整其组合分布而有利于控制物质出入细胞,又能使细胞经受一定的变形而不致破裂(如:人体的自细胞能变形穿过毛细血管壁),具有保护的作用,从而保证了活细胞完成各种生理功能。细胞膜的流动性是选择透过性的基础,而活细胞的细胞膜具有选择透过性,是细胞生命活动的体现,这样就保证细胞按生命活动的需要吸收和排出物质,而物质透过细胞膜等各项生理功能的实施,又需要细胞膜的流动性这一结构特点来保障,这就是结构特点和功能特性的统一。流动性是细胞膜结构固有的属性,无论细胞是否与外界发生物质交换关系,流动性总是存在的,而选择透过性是对细胞膜生理特性的描述,这一特性只有在流动性基础上,完成物质交换功能方面体现出来。总结如下:(图附在后面)1.2 细胞质的结构和功能细胞质是细胞结构中的重要组成部分,是活细胞内新陈代谢的主要场所,也是同化作用和异化作用发生的主要场所。活细胞中的生命活动,绝大多数物质的合成和分解,就是发生在细胞质中,是细胞生命活动最活跃的部位,活细胞中的细胞质处在流动状态。在亚显微结构下,把细胞质作为一个整体来研究,实际上细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。本部分内容上连接第一章“生命的物质基础”(细胞质也是由化学元素和化学元素组成的化合物而形成的结构),尤其是细胞质中的水分、无机盐、核苷酸、氨基酸等,进一步体现了生命系统的物质性。该内容下连接第三章“生物的新陈代谢”中细胞呼吸和光合作用的重点知识,本部分具有承上启下的作用。线粒体与细胞呼吸正相关,叶绿体与光合作用正相关。其余多种细胞器教学中,限于教材,侧重介绍其分布,结构和功能作简要介绍。最后归类总结出双层膜的、单层膜的、非膜结构的、生成水的、生成ATP的、含有DNA的细胞器、“四个场所”。但应凸现出一个重要的教学理念:物质组成结构,结构决定功能;结构和功能和谐统一的学科思想。1.3 细胞核的结构和功能该内容介绍细胞核的组成及原核细胞的基本结构,前者主要由三个部分核模、核仁、染色质组成,核膜使核内与质中的化学反应分开,既相互联系,又相互独立,核膜同样具有选择透过性,控制细胞质与细胞核之间的物质交换,对细胞核内物质具有保护作用,膜上的核孔有利于核、质问进行频繁的、大量的大分子的物质交流,是大分子交换的理想通道[2];核仁的折光系统强,是真核生物细胞最明显的标志;染色质与染色体的关系既是重点又是难点,具有抽象性,是难消化的知识点;都含有DNA分子,是生物的遗传物质,同样也体现了结构和功能和谐统一。1.4 细胞质流动的实验指导学生正确使用高倍显微镜观察黑藻细胞质的流动,观察中为什么只看到叶绿体,而看不到其他细胞器的原因(叶绿体大,有色素),为什么只看到叶绿体黑藻细胞边缘流动(成熟的植物细胞大部分的空间被液泡占有),这都是在实验中遇到的实际问题。

论细胞生物学的发展 悠悠300余年,关于细胞的研究硕果累累;近50年来更进入了分子水平,老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活:植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗;动物体细胞核移植诞生了克隆动物;不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品;病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 现在,生物学在人类的生产生活中的使用愈加广泛。美国细胞生物学家威尔逊曾经说过:“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中。”这句话明显说明了细胞生物学对整个生物科学的研究有着怎样的重要性。细胞生物学的发展,越来越受到人们的重视。 谈起细胞生物学,不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究,分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究,并从中提炼出了三个要点,构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立,不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础,更为后人对细胞生物学的研究,做出了巨大贡献。 在细胞学说创立的100年间,人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平,细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物,里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德,他决心把细胞内部的组分分离开,探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽,认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信,要深入了解细胞的秘密,就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力,他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法,将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门,那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现,使人类对细胞内部的进一步探究,有着非常重要的意义。 随着对细胞内更深入的探究,人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧,一个个小小的细胞器,在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到:“我确信哪怕最简单的一个细胞,也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年,科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年,美国科学见文特尔领导的研究小组,对这种支原体的基因组进行了测序,发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”,那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。 文特尔的方法是破坏一个又一个的基因,看那些基因是绝对不可或缺的,终于筛选出了300个对生命活动必不可少的基因,但其中100个基因的重要性尚不清楚。 文特尔以及其他一些科学家认为,如果能人工合成这300个基因的DNA分子,再用一个细胞膜把它和环境分隔开,在培养基中培养,让他能够生存、生长和繁殖,组装细胞就成功了。科学家现在已经能够合成长度为5000个碱基因对的DNA片段,文特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对比这要多100倍,因此,DNA的人工合成还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包上细胞膜也是一个难题。他们的设想是,把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉,再把人工合成的基因组“注入”支原体细胞。 有关实验还在进行中,不过可以确信的是,人类对细胞生物学的研究愈加深入,对人类今后的发展就愈加有利。通过不断的科学探究和深入研究,我相信在不久的将来,细胞生物学将成为一个重要的科学领域,会吸引更多的人去探索、研究。它也会绽放出他耀眼的光辉,来迎接着这崭新的时代!

细胞生物学的兴起从1893年O.赫特维希出版专著《细胞与组织》起到20世纪50年代,细胞学逐步从形态的描述和实验转向结构和功能的探讨。1931年E.鲁斯卡和M.克诺尔创建了第一台透射式电子显微镜,到1945年分辨率已达到 20埃。50、60年代随着电子显微镜的改进与相应技术的建立,以及受分子生物学的影响,对细胞的观察研究进入了新的层次,人们力求从亚细胞结构水平甚至分子水平结构上阐明细胞的整体功能。这就使细胞学发展到一个新的阶段,成为一门新兴的独立分支学科──细胞生物学。一.细胞概念的发展 1925年美国细胞学家.威尔逊出版的《发育和遗传中的细胞》(第 3版)是19世纪中后期以来,有关细胞学研究的总结。他所提出的光学显微镜下的细胞模式图,包括细胞膜、细胞核、细胞质以及主要的细胞器和内含物等,一直沿用到1950年。50年代起,随着电镜的广泛应用,发现膜是细胞的基本结构。60年代还发现细胞质内的微管和微丝,以及由微管按一定规律集聚成的鞭毛、纤毛、基体和中心体等。因此,到70年代开始提出细胞主要是由膜系统结构组成的复杂的动态体系,它既有膜相结构(如细胞膜、内质网、高尔基器、核膜、线粒体、溶酶体、过氧化酶体等),又有非膜相结构(如核糖体、中心体、微管、微丝、细胞质基质、核仁、染色质、核基质等)。对于细胞的生物学特性则概括为:细胞是遗传信息和代谢信息的储存和传递的系统;细胞是从小分子合成复杂大分子,特别是核酸和蛋白质的系统;细胞又是一个内部有能量流动,并保持整体动态平衡的开放系统。二. 细胞膜的结构和功能1917年美国化学家、物理学家I.朗缪尔发表单分子薄膜的开创性实验结果,为现代的细胞膜结构概念奠定了基础。1935年英国生物学家.丹尼利和 H.戴维森提出“丹尼利-戴维森模型”。他们认为细胞表面膜有一个类脂构成的核心,脂分子的极性端朝外,每边覆盖一层单分子的蛋白。50年代以来通过瑞典生物学家.舍斯特兰德、美国物理学家.罗伯逊等各自用电子显微镜所作的研究,于1959年指出多数膜是由暗-明-暗,即蛋白-磷脂-蛋白三层组成的“三合板”式结构。这种膜的模型有相当普遍性,故称单位膜。单位膜膜型未能反映膜的动态结构和膜功能的多样性与专一性。到70年代,又有人先后提出“流体镶嵌膜”模型,“晶格镶嵌膜”模型,反映了膜的流动性,但仍无定论。后来知道,把细胞与外界环境分隔开来的细胞外周膜的功能十分复杂。60年代以来的大量研究工作表明外周膜具有物质转运、能量转换、信息传递、细胞和分子识别等重要功能。三. 染色体的结构1924年确认植物细胞核同动物细胞核相同,也含有DNA。到30~40年代已分析出染色质内含有DNA、RNA,酸性蛋白和碱性组蛋白。50年代对各主要成分进行了定量测定,并明确了DNA和组蛋白结合成的核蛋白是染色体的主要成分。60年代又根据所含赖氨酸、精氨酸的多少,将组蛋白划分为H1、H2a、H2b、H3、H4五种。1953年DNA双螺旋结构的阐明,推动了染色体结构的研究。1957年美国的泰勒提出的边链模型,属于“蛋白质骨架”模型。同年英国的威尔金斯则提出以DNA为核心的模型。这两类模型在60~70年代均各有发展。1974年由.奥林斯、.奥林斯、科恩伯格和奥特脱等提出并经过多方证明的核小体模型,又完全替代了以DNA为核心的超盘绕模型。反映了对染色体结构的新认识。四. 线粒体的结构和功能1934年美国解剖学家.本斯利和 .霍尔成功地分离了豚鼠肝脏的线粒体, 开创了用生化方法直接研究细胞器的广阔前景。1948年已确定线粒体是细胞呼吸的场所,又是细胞能量转换的中心。50年代,罗马尼亚裔的美国细胞生物学家.帕拉德(1952)和.舍斯特兰德(1954)分别发表线粒体结构的报告,虽略有差异,但主要方面比较一致。1956年.帕拉德提出线粒体由外膜、内膜、脊、外室、内室和基质等组成,不久就得到了普遍的承认。1962年用负染色法发现线粒体的内膜粒子。以后通过拆离重组实验,证明内膜粒子即ATP酶复合体。1973年查明ATP酶复合体头部、柄部和基部的各亚单位和分子量,其分子量总和与整体测定的分子量接近。线粒体最重要的功能是进行与 ATP合成有关的氧化磷酸化作用。关于氧化磷酸化的机理研究,1953年德国生化学家.斯莱特提出化学偶联假说;1961年英国生化学家P.米切尔提出化学渗透偶联假说;1964年先由.博耶后又由 .格林提出构型偶联假说。3种假说都认为偶联涉及一种最初的受能状态,如高能的中间产物,H□离子梯度及构型的变化等,并由它们推动 ATP的合成。三者都各有依据,但也有未能证实的方面。

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答案是:B。B项是错误的,田鼠的摄食量减去粪便量即为同化量。D项是正确的,田鼠的同化量是7乘以10的9次方,下一营养级最多得到它20%的能量,也就是乘以10的9次方。

一、细胞膜的结构

1、按组成元素分

构成细胞膜的成分有磷脂,糖蛋白,糖脂和蛋白质。

2、按组成结构分

磷脂双分子层是构成细胞膜的的基本支架。细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,含有少量糖类。其中部分脂质和糖类结合形成糖脂,部分蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。

3、化学组成

细胞膜主要由脂质(主要为磷脂)、蛋白质和糖类等物质组成;其中以蛋白质和脂质为主。

二、细胞膜的功能

选择性地交换物质,吸收营养物质,排出代谢废物,分泌与运输蛋白质。

扩展资料:

细胞膜的研究历史

1、E. Overton 1895 发现凡是溶于脂肪的物质很容易透过植物的细胞膜,而不溶于脂肪的物质不易透过细胞膜,因此推测细胞膜由连续的脂类物质组成。

E. Gorter & F. Grendel 1925 用有机溶剂提取了人类红细胞质膜的脂类成分,将其铺展在水面,测出膜脂展开的面积二倍于细胞表面积,因而推测细胞膜由双层脂分子组成。

参考资料来源:百度百科-细胞膜

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科学家对细胞进行研究,发现动物的细胞外面有一层十分薄的膜,叫细胞膜。它把细胞与外界环境隔离开来。细胞膜的结构十分复杂。它不仅含有蛋白质,还含有磷脂、糖、金属离子和水等。

别看这层薄薄的膜,作用可大呢!就拿通透性来说,对各种物质并非“一视同仁”,而是有选择性的。对有些物质“大开绿灯”,畅通无阻,使之顺利进入细胞;而对另一些物质则亮起红灯,“禁止通行”。它又能把细胞内的分泌物排到细胞外。在这里,细胞膜起到调节细胞内外物质的交换作用。

对生物膜的研究产生了一门新的技术—膜技术。因此,各种各样的人工膜应运而生。人工膜广泛应用于分离液体混合物、咸水和海水淡化、污水处理、气体分离、净化、浓缩某些物质等。

人体肾脏的肾小球的膜,就是一个极好的过滤器,血液流过时,除了红细胞、白细胞和大分子蛋白质外其他的都通过“膜”的过滤而流到囊腔中形成尿。因此,人工肾脏必须设计一种有同样作用的膜,否则,就不成为人工肾脏。人工膜还用于人工鳃的设计。道理很简单,鱼鳃实际上是特殊的膜,它只允许水中的氧气透过。人工鳃由于膜技术的突破而问世了,它能帮助人类征服蓝色的海洋,揭开海底世界的奥秘。

《激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用》摘要激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图象分析仪器,现已广泛应用于荧光定量测量、共焦图象分析、三维图象重建、活细胞动力学参数监测和胞间通讯研究等方面。其性能为普遍光学显微镜质的飞跃,是电子显微镜的一个补充。本文以美国Meridian公司的ACASULTIMA312为例简要介绍了激光扫描共聚显微镜系统的结构,功能和生物学应用前景。关键词激光;共聚焦显微镜;粘附细胞分析与筛选(ACAS)TheLaserScanningConfocalMicroscopySystemanditsBiologicalApplicationsChenYaowen,LinJielong,LaiXiaoying,MeiPinchao()AhstractTheLaserScanningConfocalMicroscopyisanewmedicalimageanalysisinstrument,(MeridianCo,USA)istakenasanexampletointroducetheprincipleofconfocalmicroscopy,(ACSA)激光扫描共聚焦显微镜(LaserscanningConfocalMicroscopy,简称LSCM)是近代生物医学图象仪器的最重要发展之一,它是在荧光显微镜成象的基础上加装激光扫描装置,使用紫外光或可见光激发荧光探针,利用计算机进行图象处理,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图象,以及在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值、膜电位等生理信号及细胞形态的变化。已广泛应用于细胞生物学、生理学、病理学、解剖学、胚胎学、免疫学和神经生物学等领域[1、2、3],对生物样品进行定性、定量、定时和定位研究具有很大的优越性,为这些领域新一代强有力的研究工具。创建于1983年的美国Meridian公司,在90年代推出的“激光扫描共聚焦显微镜”这一项具有划时代的义意的高科技产品,曾获得美国“政府新产品奖”和两次“高科技领先技术奖”,它能达到每秒120幅画面的高速扫描激光共聚焦观察,可提供实时,真彩色的激光共聚焦原色图象。我院最近引起的ACASuLTIMA312是Meridian公司最新的高科技产品,为同类仪器中档次最高、功能最全的精密仪器。现以该仪器为例介绍激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用。1、激光扫描共聚焦显微镜成像原理及组成有关共聚焦显微镜的某些技术原理,早在1957年就已提出,二十年后由Brandengoff在高数值孔径透镜装置上改装成功具有高清晰度的共聚焦显微镜[5],1985年WijnaendtsVanResandt发表了第一篇有关激光扫描共聚焦显微镜在生物学中应用的文章,到了1987年,才发展成现在通常意义上的第一代激光扫描共聚焦显微镜。激光扫描共聚焦显微镜成像原理如图1所示,激光器发出的激光束经过扩束透镜和光束整形镜,变成一束直径较大的平行光束,长通分色反射镜使光束偏转90度,经过物镜会聚在物镜的焦点上,样品中的荧光物质在激光的激发下发射沿各个方向的荧光,一部分荧光经过物镜、长通分色反射镜、聚焦透镜、会聚在聚焦物镜的焦点处,再通过焦点处的针孔,由检测器接收。从图1中可以看出,只有在物镜的焦平面上发出的荧光才够到达检测器,其它位置发出的光均不能过针孔。由于物镜和会聚透镜的焦点在同一光轴上,因而称这种方式成像的显微镜为共聚焦显微镜为共聚显微镜。在成像过程中针孔起着关键作用,针孔直径的大小不仅决定是以共聚焦扫描方式成像还是以普遍学显微镜扫描方式成像,而且对图像的对比度和分辨率有重要的影响。ACASULTIMa312采用快速镜扫描或台阶扫描对样品逐点扫描成像,由于样品中不同的扫描点始终在物镜和会聚透镜的光轴上,因而它以相同的信噪比扫描整个样品,扫描精度达μm,扫描面积最大的为10cm×8cm,当激光逐点扫描样品时,针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像,并将之转化为数字信号传输至计算机,最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚聚焦图像。一个微动步进马达控制栽物台的升降,使焦平面依次位于标本的不同层面上,可以逐层获得标本相应的光学横断面的图像。这称为“光学切片”。再利用计算机的图像处理及三维重建软件。可以得到高清晰度来表现标本的外形剖面,十分灵活、直观地进行形态学观察。2、激光扫描共聚焦显微镜硬件和软件系统硬件及参数指标 激光光源:氩离子激光(50mW的紫外光、999mW的可见光),能同时/顺序/分别输出紫外光和可见光,激发波长为351-364nm;488nm;514nm。 计算机系统:80586/133MHzPCI/80MBRAM/2000MBSCSI硬盘/150MBBernoulli盘驱动器/17’’大屏幕显示器。 共聚焦系统:计算机自动控制光路准调节;计算机控制孔径校准;计算机调节孔径大小;自动Z轴调节(最小μm)。 光学探测系统:3个测窗式PMT采集荧光;1个CCD系统;12位的高速A/D转换器。 图像分辨率:图像大小1535×1535;像素最小距离:μm;灰度为4096级。 扫描方式:快速镜扫描DualScan台阶扫描;扫描精度μm;扫描面积最大为10cm×8cm;扫描平面:XY和XZ和独特点、线、面扫描。激光扫描共聚焦显微镜软件系统ACASULTIMa312系统采用独特设计的软件将激光细胞仪与先进的计算机技术结合,产生快速、高效、灵活的操作系统,完备的数据采集、分析与管理功能。基于生物医学研究有如下的软件。ImageAnalyze—对于单色、比色和三色标记的二维荧光图像的定量分析,可产生透射光图像重叠,同时AutoImage可多个区域的自动扫描和荧光定量,以及相同区域的时间顺序扫描。 RatioAnalysis和Kinetics—测定细胞内的离子变化,可有点扫描、线扫描及图像扫描三种测定形式,以监测各种速率的生物反应。 Cell–CellCommunicationandFRAP-相邻细胞的FRAP分析。该软件首先用可光淬灭特异的细胞荧光,然后在多个时间点扫描,此扫描可对单一区域或细胞的多个选择区域,可产生透射光图像并与其它图像重叠。 CellList—储存被选择细胞的位置,即可自动对较大样品进行扫描,又可产生较小样品特异部位的网络位置表,以进行自动的测量、筛选和重复测定。 CellSorting—ACAS具备如下四种分选方式: AblationSort:预选定义一个荧光阈值,然后对特定细胞杀伤。②CookieCutterSort在用户定义的中心点四周切割Cookies。③QuickSort:对已定义的细胞表列,用Ablation或CookieCutter作分选。④ManualSort:直接使用鼠标控制载物台位置及激光脉冲,并杀灭和分选细胞,进行细胞显微外科,染色体切割和光隐阱等操作。 ConfocalImaging—共聚焦分析,可实现Z轴定量,三维立体图像分析(包括SFP模拟荧光处理法,DP深度投影法和SP文体投影法),以及视点移动动画。3激光扫描共聚焦显微镜在细胞生物学中的应用定量荧光测量ACAS可进行重复性极佳的低光探测及活细胞荧光定量分析。利用这一功能既可对单个细胞或细胞群的溶酶体,线粒体、DNA、RNA和受体分子含量、成份及分布进行定性及定量测定,还可测定诸如膜电位和配体结合等生化反应程度。此外,还适用于高灵敏度快速的免疫荧光测定,这种定量可以准确监测抗原表达,细胞结合和杀伤及定量的形态学特性,以揭示诸如肿瘤相关抗原表达的准确定位及定量信息。定量共聚焦图像分析借助于ACAS激光共焦系统,可以获得生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像。可得到完整活的或固定的细胞及组织的系列及光切片,从而得到各层面的信息,三维重建后可以揭示亚细胞结构的空间关系。能测定细胞光学切片的物理、生物化学特性的变化,如DNA含量、RNA含量、分子扩散、胞内离子等,亦可以对这些动态变化进行准确的定性、定量、定时及定位分析。三维重组分析生物结构ACAS使用SFP进行三维图像重组,SFP将各光学切片的数据组合成一个真实的三维图像,并可从任意角度观察,也可以借助改变照明角度来突出其特征,产生更生动逼真的三维效果。动态荧光测定Ca2+、pH及其它细胞内离子测定,利用ACAS能迅速对样品的点,线或二维图像扫描,测量单次、多次单色、双发射和三发射光比率,使用诸如Indo-1、BCECF、Fluo-3等多种荧光探针对各种离子作定量分析。可以直接得到大分子的扩散速率,能定量测定细胞溶液中Ca2+对肿瘤启动因子、生长因子及各种激素等刺激的反应,以及使用双荧光探针Fluo-3和CNARF进行Ca2+和pH的同时测定。荧光光漂白恢复(FRAP)--活细胞的动力学参数荧光光漂白恢复技术借助高强度脉冲式激光照射细胞某一区域,从而造成该区域荧光分子的光淬灭,该区域周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散,可通过低强度激光扫描探测此扩散速率。通过ACAS可直接测量分子扩散率、恢复速度,并由此而揭示细胞结构及相关的机制。胞间通讯研究动物细胞中由缝隙连接介导的胞间通讯被认为在细胞增殖和分化中起非常重要的作用。ACAS可用于测定相邻植物和动物细胞之间细胞间通讯,测量由细胞缝隙连接介导的分子转移,研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通讯的抑制作用,以及胞内Ca2+,PH和cAMP水平对缝隙连接的调节作用。细胞膜流动性测定ACAS设计了专用的软件用于对细胞膜流动性进行定量和定性分析。荧光膜探针受到极化光线激发后,其发射光极性依赖于荧光分子的旋转,而这种有序的运动自由度依赖于荧光分子周围的膜流动性,因此极性测量间接反映细胞膜流动性。这种膜流动性测定在膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点,温度反应测定和物种比较等方面有重要作用。笼锁—解笼锁测定许多重要的生活物质都有其笼锁化合物,在处于笼锁状态时,其功能被封闭,而一旦被特异波长的瞬间光照射后,光活化解笼锁,使其恢复原有活性和功能,在细胞的增值、分化等生物代谢过程中发挥功能。利用ACAS可以人为控制这种瞬间光的照射波长和时间,从而达到人为控制多种生物活性产物和其它化合物在生物代谢中发挥功能的时间和空间作用。粘附细胞分选ACAS是目前唯一能对粘附细胞进行分离筛选的分析细胞学仪器,它对培养皿底的粘附细胞有两种分选方法:(1)Coolie-CutterTM法,它是Meidian公司专利技术,首先将细胞贴壁培养在特制培养皿上,然后用高能量激光的欲选细胞四周切割成八角形几何形状,而非选择细胞则因在八角形之外而被去除,该分选方式特别适用于选择数量较少诸如突变细胞、转移细胞和杂交瘤细胞,即使百万分之一机率的也非常理想。(2)激光消除法,该方法亦基于细胞形态及荧光特性,用高能量激光自动杀灭不需要的细胞,留下完整活细胞亚群继续培养,此方法特别适于对数量较多细胞的选择。细胞激光显微外科及光陷阱技术借助ACAS可将激光当作“光子刀”使用,借此来完成诸如细胞膜瞬间穿孔、切除线粒体、溶酶体等细胞器、染色体切割、神经元突起切除等一系列细胞外科手术。通过ACAS光陷阱操作来移动细胞的微小颗粒和结构,该新技术广泛用于染色体、细胞器及细胞骨架的移动。4、结语激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图像分析仪器,与传统的光学显微镜相比,大大地提高了分辨率,能得到真正具有三维清晰度的原色图象。并可探测某些低对比度或弱荧光样品,通过目镜直接观察各种生物样品的弱自发荧光。能动态测量Ca2+、pH值,Na1+、Mg2+等影响细胞代谢的各种生理指标[9],对细胞动力学研究有着重要的意义。同时激光扫描共聚显微镜可以处理活的标本,不会对标本造成物理化学特性的破坏,更接近细胞生活状态参数测定。可见激光扫描共聚焦显微镜是普遍显微镜上的质的飞跃,是电子显微镜的一个补充,现已广泛用于荧光定量测量,共焦图像分析,三维图像重建、活细胞动力学参数分析和胞间通讯研究等方面,在整个细胞生物学研究领域有着广阔的应用前景。ReferencesKingRG,DelancyPM,Confocalmicrodcopyinpharmacologica;Rescsrch,TrendsinPharmacol,Sci,1994,15:(8):(3\4):71-79(inChinese)PloemJs,(3):191-198(inChinese)YuLifang,3-Dimecsionalrestructionofhumanglomerularcellswithlaserscanningconfocalmicroscopy,CHNESEJOURNALOFMEDICAL,TEST,1995:18(4):229-231MinskyM,

机体在长期的进化过程中,在病原生物的压力下,适应产生了两套免疫系统,即天然免疫(innate immunity)和获得性免疫(acquired or adaptive immuniy)。天然免疫或称非特异免疫,存在于所有的多细胞生物,与生俱来,包括多种效应细胞和分子,如各种粒细胞、单核/巨噬细胞、树突状细胞(DC)、NK细胞和体液杀菌成分如补体、抗微生物肽、溶菌酶等。获得性免疫即特异性免疫,到脊椎动物才出现,是在个体发育过程中通过体细胞lg超家族基因重排而产生的抗原识别细胞,包括T和B淋巴细胞。自20世纪50年代末BURNET[1]提出克隆选择学说以来,对获得性免疫系统进行了广泛深入的研究,获得性免疫应答所涉及的细胞、蛋白质和基因的结构、功能及其机制诸方面均取得了许多重大的进展和突破,而天然免疫的研究进展缓慢。然而,90年代以来多种天然免疫识别分子的发现,其结构、功能的初步阐明,导致了90年代后期“天然免疫研究之崛起”[2]及其“复兴时代的到来”[3]。本文仅就其核心问题—“分子模式识别作用”及其免疫生物学意义作一概略介绍。1天然免疫识别分子及其“分子模式识别作用”天然免疫识别分子的种类天然免疫识别分子都是由胚系基因编码的蛋白质,根据结构特征分为7个家族(见表1),但一些分子如补体经典途径识别分子C1q、旁路途径识别分子C3、肽聚糖识别蛋白等尚未归类,而且,新的天然免疫识别分子还在不断发现之中。还可以从功能上将天然免疫识别分子分为循环于血浆中的体液蛋白、表达于细胞表面的内吞受体和细胞表面或细胞内的信号受体;按识别方式可分直接识别分子如CD14、DEC-205、胶凝素等和间接识别分子(识别天然免疫系统与病原体反应后的产物)如补体受体、Toll受体等。

细胞膜的通透性研究论文

实际一点来说,细胞膜的通透性与物质交流、分化机理、药物研制以及生物力学方面都息息相关,不过这应该叫“有什么用”''有什么意义"的答案再简单不过了,因为我们现在不知道,所以一定要研究,这也是几乎所有科学研究的原动力。研究的意义就是使我们知道原来不知道的事。

细胞的生理活动与细胞膜的通透性息息相关,细胞膜的通透性也能反映细胞处于何种生理状态。一般来说,细胞膜的通透性的改变(增大或者减小)是细胞病变的先兆。通过研究细胞膜的通透性的各项性质,我们能更好的研究生命体的各种生理过程,研究某些疾病的致病机理,生产更好的药物来治疗疾病。

原因分析:1、细胞膜具有选择透过性,大分子物质不易透过

2、红细胞放入等渗溶液中,细胞膜对不同物质的通透性不同,膜两侧的渗透压平衡发生改变,从而发生溶血现象。

细胞膜是一层半透膜。具有选择透过性。

细胞膜的研究与发展论文

【材料用具】猪血,蒸馏水,滴管,吸水纸,玻片,盖玻片,显微镜 。实验原理1.哺乳动物的红细胞只有细胞膜一种膜结构吸水。 2.红细胞在蒸馏水中吸水胀破。实验过程1.稀释:向新鲜的猪血中加适量的生理盐水。2.制片:用滴管吸取少量红细胞稀释液,滴一小滴在载玻片上,盖上盖玻片,制成临时装片。3.观察:将制成的临时装片在高倍镜下观察,待观察清晰时,用引流法使装片中的红细胞吸水。减少血液中的血浆蛋白等杂物,保持渗透压,防止在稀释的时候就发生细胞破裂。实验现象部分红细胞:凹陷消失,体积增大,细胞破裂,内容物流出。

首先是制备一定量的细胞,细胞的来源可以是培养细胞,也可以是某种组织。培养细胞的收集相对简单一些,直接用胰酶将细胞从培养瓶上消化下来,制成细胞悬浮液。比较易碎的组织细胞的收集如肝、脾等,可采用匀浆的方法,稍加研磨就可制成细胞悬液。有些结缔组织,直接研磨不易分离出细胞,可先用适量的胶原酶处理。细胞制备出来后,进行匀浆处理。匀浆的方法有多种,如用高速打碎机破碎,低渗,玻璃珠与细胞共振荡,冻融法,超声波打碎等。可根据实验需要和实验室条件来选择。无论选择哪种方法,都要尽可能保持膜的完整性。整个操作过程要避免过于激烈,pH、离子强度和渗透压等条件要适中,一般常用中性和等渗溶液。匀浆产生的细胞裂解物,可通过一系列差速离心再加上一个梯度离心来分离细胞膜与细胞器,梯度是根据细胞器的大小、密度和沉降特性来设计的。匀浆分步分离的第一步是差速离心,在一系列的离心过程中离心力逐渐加大,并且将细胞器加入到具有密度梯度的介质中离心,常用的分离介质有蔗糖、甘油、葡聚糖等。由于每种细胞器的大小和沉降特性不同,因此可被分离出来。如果只是分离细胞中的某种细胞器,可直接根据那种细胞器所对应的相对离心力,在细胞匀浆后进行离心分离。哺乳动物红细胞的结构比较简单,其细胞膜可用低渗离心的方法分离出来。如果是独特的细胞膜,可根据表面电荷的密度采用电泳的方法分离,也可根据大小采用凝胶过滤的方法分离

怎样写生物小论文1、 在中小学课外科技活动,对生物学科的某一专题是某一现象进行探索研究,把研究过程中枢观察纪录的资料,加工整理,综合分析,去会有共,并指出自己的观点。把上述的工作用文字系统全面的表达出来,这就是生物科学小论文。 2、 学生论文的特点 课题应具体,题目不应过大。因为基础知识薄弱,研究深度浅。生物科技小论文是学生进行生物科技活动的总结,这对扩大学生知识领域、培养能力、发展创造力,都有重要的实践意义。 完成生物小论文课题的方法 小论文课题确定后,怎样去完成研究课题呢?下面分别作些介绍。 (一) 考察法 即调查某一区域内的某些生物种类组成、数目和分布的规性等。如某的去昆虫种类及数目变化;环境宝物种的各种动物吹气候变化的调变,等等。这种研究犯法化钱少,不需要复杂的仪器和设备一般的中小学都可进行。但指导教师事前应适当扑导,让学生与县长掌握一定的动物分类知识,并且事先订好固定的考察计划。 (二) 观察法:就是对某种动植物的个体进行仔细的观察,以了解掌握其生活习性和生长发育的规定性。佩观察的对象必须要有一定的数目,因为只对一个个体进行观察,其必然性的因素太大,回引响研究的结论。观察的同时,应随时注意收集实物资料,使证据更完全,效果更好。 (三) 实验法 在人物改变某个环境因素条件下(如营养、温度、光照等),观察在某一特定环境下,环境对生物产生的引响,找出其中的规定性的研究方法。注意点:1:要有对照组 2:研究的对象要有一定的数目。 例:"营养对青蛙蝌蚪发育的影响"。 实验时,分天然水和坦然谁加少是农家肥,两族作对照。试验过程中,除了营养条件不同外,其他条件如蝌蚪的来源、大小、水温、光照等都要尽权,一免其他因素影响了实验。 以上三种方法在实验研究中常有的,以那一中为止,以课题内容、性质而定。但不要用那种方法,都要引导学生进行仔细的观察,特别是在变化过程,要做好计数和测量,记录下来,然后用统计学得出正确的结论

细胞生物学的兴起从1893年O.赫特维希出版专著《细胞与组织》起到20世纪50年代,细胞学逐步从形态的描述和实验转向结构和功能的探讨。1931年E.鲁斯卡和M.克诺尔创建了第一台透射式电子显微镜,到1945年分辨率已达到 20埃。50、60年代随着电子显微镜的改进与相应技术的建立,以及受分子生物学的影响,对细胞的观察研究进入了新的层次,人们力求从亚细胞结构水平甚至分子水平结构上阐明细胞的整体功能。这就使细胞学发展到一个新的阶段,成为一门新兴的独立分支学科──细胞生物学。一.细胞概念的发展 1925年美国细胞学家.威尔逊出版的《发育和遗传中的细胞》(第 3版)是19世纪中后期以来,有关细胞学研究的总结。他所提出的光学显微镜下的细胞模式图,包括细胞膜、细胞核、细胞质以及主要的细胞器和内含物等,一直沿用到1950年。50年代起,随着电镜的广泛应用,发现膜是细胞的基本结构。60年代还发现细胞质内的微管和微丝,以及由微管按一定规律集聚成的鞭毛、纤毛、基体和中心体等。因此,到70年代开始提出细胞主要是由膜系统结构组成的复杂的动态体系,它既有膜相结构(如细胞膜、内质网、高尔基器、核膜、线粒体、溶酶体、过氧化酶体等),又有非膜相结构(如核糖体、中心体、微管、微丝、细胞质基质、核仁、染色质、核基质等)。对于细胞的生物学特性则概括为:细胞是遗传信息和代谢信息的储存和传递的系统;细胞是从小分子合成复杂大分子,特别是核酸和蛋白质的系统;细胞又是一个内部有能量流动,并保持整体动态平衡的开放系统。二. 细胞膜的结构和功能1917年美国化学家、物理学家I.朗缪尔发表单分子薄膜的开创性实验结果,为现代的细胞膜结构概念奠定了基础。1935年英国生物学家.丹尼利和 H.戴维森提出“丹尼利-戴维森模型”。他们认为细胞表面膜有一个类脂构成的核心,脂分子的极性端朝外,每边覆盖一层单分子的蛋白。50年代以来通过瑞典生物学家.舍斯特兰德、美国物理学家.罗伯逊等各自用电子显微镜所作的研究,于1959年指出多数膜是由暗-明-暗,即蛋白-磷脂-蛋白三层组成的“三合板”式结构。这种膜的模型有相当普遍性,故称单位膜。单位膜膜型未能反映膜的动态结构和膜功能的多样性与专一性。到70年代,又有人先后提出“流体镶嵌膜”模型,“晶格镶嵌膜”模型,反映了膜的流动性,但仍无定论。后来知道,把细胞与外界环境分隔开来的细胞外周膜的功能十分复杂。60年代以来的大量研究工作表明外周膜具有物质转运、能量转换、信息传递、细胞和分子识别等重要功能。三. 染色体的结构1924年确认植物细胞核同动物细胞核相同,也含有DNA。到30~40年代已分析出染色质内含有DNA、RNA,酸性蛋白和碱性组蛋白。50年代对各主要成分进行了定量测定,并明确了DNA和组蛋白结合成的核蛋白是染色体的主要成分。60年代又根据所含赖氨酸、精氨酸的多少,将组蛋白划分为H1、H2a、H2b、H3、H4五种。1953年DNA双螺旋结构的阐明,推动了染色体结构的研究。1957年美国的泰勒提出的边链模型,属于“蛋白质骨架”模型。同年英国的威尔金斯则提出以DNA为核心的模型。这两类模型在60~70年代均各有发展。1974年由.奥林斯、.奥林斯、科恩伯格和奥特脱等提出并经过多方证明的核小体模型,又完全替代了以DNA为核心的超盘绕模型。反映了对染色体结构的新认识。四. 线粒体的结构和功能1934年美国解剖学家.本斯利和 .霍尔成功地分离了豚鼠肝脏的线粒体, 开创了用生化方法直接研究细胞器的广阔前景。1948年已确定线粒体是细胞呼吸的场所,又是细胞能量转换的中心。50年代,罗马尼亚裔的美国细胞生物学家.帕拉德(1952)和.舍斯特兰德(1954)分别发表线粒体结构的报告,虽略有差异,但主要方面比较一致。1956年.帕拉德提出线粒体由外膜、内膜、脊、外室、内室和基质等组成,不久就得到了普遍的承认。1962年用负染色法发现线粒体的内膜粒子。以后通过拆离重组实验,证明内膜粒子即ATP酶复合体。1973年查明ATP酶复合体头部、柄部和基部的各亚单位和分子量,其分子量总和与整体测定的分子量接近。线粒体最重要的功能是进行与 ATP合成有关的氧化磷酸化作用。关于氧化磷酸化的机理研究,1953年德国生化学家.斯莱特提出化学偶联假说;1961年英国生化学家P.米切尔提出化学渗透偶联假说;1964年先由.博耶后又由 .格林提出构型偶联假说。3种假说都认为偶联涉及一种最初的受能状态,如高能的中间产物,H□离子梯度及构型的变化等,并由它们推动 ATP的合成。三者都各有依据,但也有未能证实的方面。

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  • 细胞膜结构研究科学史论文
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  • 细胞膜的通透性研究论文
  • 细胞膜的研究与发展论文
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