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病情分析：您好，常用的包括神经营养药物如维生素B1、B12、ATP及辅酶A等，血管扩张药及活血化淤药类如菸酸、地巴唑、维生素E、维脑路通、复方丹参等。指导意见：近年来通过高压氧、体外反搏穴位注射654-2等均已取得一定效果。
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细胞生物学与医学（小组成员：王萌，周蒙，赵晓娇，赵丽葵，郑大芳，朱慧凤）摘要：医学是以人体为对象研究人体生老病死的机制，研究疾病的发生、发展以及转归的规律，从而对疾病进行诊断、治疗和预防，以达到增强人体健康。它是综合的学科，必须吸收或利用其他各种学科的知识和技术服务，使之不断提高和发展。而细胞生物学是研究生命活动基本规律的学科，细胞生物学研究的各项成果、课题当然与医学的理论和实践密切相关。 关键字：细胞信号转导，基因工程，治疗性克隆细胞生物学的某些主要研究领域与医学意义一．细胞信号转导（一） 细胞信号转导的概念指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。水溶性信息分子必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。（二） 细胞信号转导异常与疾病导致信号转导异常的因素分别有生物学因素；理化因素；遗传因素；免疫学因素和内环境因素无论是受体，配体或者受体后信号转到通路的任何一个环节出现故障都可能会影响到最终效应，使细胞曾之，分化，凋亡，代谢或者功能失常，并导致疾病 1．信息分子异常 2．受体信号转导异常 3．G蛋白信号转导异常 4．细胞内信号的转导异常 5．多个环节细胞信号转导异常 6．同一刺激引起不同的病理反应 7．不同刺激引起相同的病理反应（三）细胞信号转导异常性疾病防治的病理生理学基础 1．调整细胞外信息分子的水平 如帕金森病患者的脑中多巴胺浓度降低，通过补充其前体L-多巴，可起到一定的疗效。 2．调节受体的结构和功能 针对受体的过度激活或不足，可分别采用受体抑制剂或受体激动剂达到治疗目的。 3．调节细胞内信使分子或信号转导蛋白 目前临床应用较多的有调节胞内钙浓度的钙通道阻滞剂，维持细胞cAMP浓度的β受体阻滞剂和cAMP磷酸二酯酶抑制剂。 4．调节核转录因子的水平 如NF-κB的激活是炎症反应的关键环节，早期应用抑制NF-κB活化的药物，对控制一些全身炎症反应过程中炎症介质的失控性释放，改善病情和预后可能有益。（四) 细胞信号转导的医学应用细胞间的协调、细胞与环境的相互作用也是由信号转导来完成的。细胞增殖和凋亡的不 1/4页平衡导致癌症等重大疾病的发生，细胞癌变的本质是细胞信号转导的失调。现在，分子肿瘤学的发展使人们认识到，癌变是因为调控细胞的分子信号从细胞表面向核内转导的过程中某些环节发生病变，使细胞失去正常调节而发生的。以这些病变环节为靶点的信号转导阻遏剂有望成为高效低毒的抗癌药物，因为从理论上它们可以区分癌细胞和正常细胞，干扰引起癌变的根本环节，起到选择性治疗作用 在正常情况下，细胞增殖与死亡处于动态平衡中，这种平衡受到外环境和内在因子通过细胞信号转导分子传递的变化影响 阻断肿瘤相关基因的信号转导途径，能诱导细胞凋亡，抑制肿瘤生长。有四条细胞信号转导途径的异常与肿瘤的发生有密切关系，它们包括TGF－周期素途径、p19－p53途径、端粒酶途径和Ras－MARP途径。这些信号转导途径既独立又相互影响，以这些信号转导途径中的分子为靶点可寻找新型特异性抗肿瘤药物
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） TheLaserScanningConfocalMicroscopySystemanditsBiologicalApplications ChenYaowen，LinJielong，LaiXiaoying，MeiPinchao (ShantouUMCollege，CentralLab，ShantouGuangdong515031) AhstractTheLaserScanningConfocalMicroscopyisanewmedicalimageanalysisinstrument，Nowitiswidelyappliedinsuchfieldsasfluorescentquantitativemeasurement，conpocalimageandlyusis，3-Dreconstruction，Kineticsignalmonitioringoflivingcell，cellcellcommunicationresearches，Inthispaper，ACSAULTIMA312(MeridianCo，USA)istakenasanexampletointroducetheprincipleofconfocalmicroscopy， KeywordsLaserConfocalMicroscopyAdherentCellAnalysisandsorting(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1μm，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 1ACASULTIMa312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1μm）。 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：1μm；灰度为4096级。 扫描方式：快速镜扫描DualScan台阶扫描；扫描精度1μm；扫描面积最大为10cm×8cm；扫描平面：XY和XZ和独特点、线、面扫描。2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 1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。 2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。 3三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。 4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。 5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。 6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。 7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。 8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。 9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。 10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。
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The English papers cell biologyNature Publishing Group (NPG) and the European Molecular Biology Organization (EMBO) are pleased to announce the launch of an exciting new online-only journal， Molecular Systems B The quality of the journal is guaranteed by the editorial and advisory boards， consisting of leading researchers in the field of systems biology， together with the commitment to scientific excellence and the professionalism of EMBO and NPG Molecular Systems Biology covers all aspects of the rapidly growing and interdisciplinary field of systems biology at the molecular level， and will attract and help shape the highest quality research in the evolving areas of genomics， proteomics， metabolomics， bioinformatics， microbial systems， and the integration of cell signaling and regulatory The journal will work together with the systems biology community to establish guidelines， standards and metrics for global complex
细胞生物学:研究细胞基本的生命活动规律的学科。从显微，亚显微和分子水平上研究细胞结构与功能，细胞增殖，分化，代谢，运动，死亡，衰老，以及细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等重大生命过程。细胞生物学的主要研究内容:生物膜和细胞器，细胞信号转导，细胞骨架体系，细胞核染色体及其表达，细胞增殖及其调控，细胞分化及干细胞生物学，细胞死亡，细胞衰老，细胞工程，细胞的起源与进化。
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主要从微观方面讲解生物结构，如DNA、遗传方面
生命科学（生命科学/生物），一般生物学研究的生命现象和生命活动规律的科学。继又一个高速发展的学科，物理，化学，正朝着两个方向的宏观和微观的发展。宏观经济前景的研究已经发展到全球的生态系统，微分子方向发展的一面朝向。生物学及许多科学相结合，形成一个宽的各种边缘的科学的径向发展。 生物学的思想，从一开始，有两所学校，一个地方叫博物馆学校，实验学校。论生态博物馆学校，实验学校代表的遗传学和分子生物学的代表。 自20世纪40年代以来，生物吸收的数学，物理和化学，并逐步发展成为一个精确的，量化的，深入到分子水平的科学成果。 生物学家生物，形态结构，营养，以及它们的生态系统中的作用，如生物分为若干圆的发展历史的基础上。现在比较常见的了解地球上的生物圈分为五个王国：细菌，蓝细菌原核生物原核生物界的单细胞真核细胞原生生物，光自养的植物界，吸收不同的真菌提出吞食异养动物王国。 该病毒是一个非多孔的生命形式，它是由长链的核酸和蛋白壳构成的，该病毒不具有其自身的代谢机构，没有酶系统。病毒离开宿主细胞时，它变得有生命活动，不能独立的自我繁殖的化学物质。一旦进入宿主细胞，它可以利用的细胞的物质和能量，以及复制，转录和翻译的能力，并且，它是按照与包含在其自己的核酸中的遗传信息中产生的病毒作为新一代。 与来自其它生物体的基因的病毒的基因，也可以被突变和重组，因此是进化。由于病毒没有独立的代谢机构不能单独繁殖，它被认为是一个不完整的生命形式。比近年来发现的病毒样病毒甚至更简单，它是一个小RNA分子，蛋白质外??壳，但它可以在动物中引起疾病??。这些不完整的生命形式，存在的非寿险和寿险之间没有不可逾越的鸿沟。 原核细胞和真核细胞中的细胞有两种基本形式，它们反映了两个阶段的细胞进化。生物细胞的形态分为原核生物和真核生物，是现代生物学的一大进步。其主要特点是原核细胞的线粒体，叶绿体和其他的模具细胞器，染色体只有一个环状DNA分子，但不包括组蛋白和其他蛋白质，没有核膜。原来的生物主要是细菌。 的真核细胞是更复杂的结构的细胞。线粒体膜的双层膜的细胞核，遗传物质的细胞核和细胞质分离细胞器包。 DNA是一种长链的分子，狱卒蛋白和其它蛋白质合成的染色体。该核细胞有丝分裂和减数分裂，分裂复制的染色体平均分配到子细胞。原生生物是最原始的真核生物。 基于光自养的主要营养真核生物的植物。典型的植物细胞中，作为主要成分含有空泡核细胞壁纤维素。光合作用的细胞器 - 叶绿体。光合作用的植物作为电子供体光自养植物营养水，高一些的植物是寄生的，有几个能够捕捉小昆虫异养吸收更多的植物。 从单细胞绿藻类植物被子植物沿着适应光合作用的方向发展。高等植物的植物（固定的，并且吸收器官），茎（支持器官），分化的叶（光线和器官）的根。叶柄和众多分枝的茎的支撑片叶子开始各方获得最大的光吸收面积，细胞逐渐分化成专门进行光合作用，进行，涵盖了各种不同的组织。大多数植物通过有性生殖，形成配子体和孢子体世代交替的生活史。这家工厂是生态系统中最重要的生产，但在地球上的氧气的主要来源。 真菌吸收的主要营养真核生物。真菌具有细胞壁，细胞壁含有几丁质，含有纤维素的。几丁质是一种多糖，含有葡糖胺，昆虫和其他动物骨骼的主要成分，植物细胞中不含有几丁质。菌质体和光合色素。真菌的繁殖能力是非常不同的繁殖主要是无性繁殖或有性繁殖产生孢子的繁殖单位。真菌的分布是非常广泛的，在生态系统中的真菌是重要的分解。 基于动物的营养方式的真核生物吞噬。吞食异养捕获，吞咽，消化，吸收列复杂的过程。动物体的结构是发展沿着适应吞食异养方向。液泡形成的单细胞动物性食物摄入的食物后。去过消化的食物的食物泡中，然后通过膜进入细胞质中，与融合是细胞内消化的细胞质中的溶酶体。 的多细胞动物在进化过程中，正逐步取代细胞外消化，细胞内消化的食物被捕获的酶在消化道的消化腺的分泌，消化，吸收的小分子消化的营养物质通过消化道，通过环署负责系统输送至身体的各种细胞。 与此相适应，多细胞动物逐渐形成一个复杂的排泄系统，以及以外的呼吸系统的感官系统的复杂性，神经系统，内分泌系统和运动系统，等等。在所有的生物中，只有动物的身体结构发展到如此高级的职位。动物是消费者在生态系统中的有机食品。 生产者和分解者在发展初期的生活，生态系统的两环系统。真核细胞，尤其是动物，两个环生态系统发展的三环系统生产商，分解者和消费者的出现和发展。今天，丰富多彩的生活世界。 像病毒一样，病毒，植物，动物，生物的类型有许多鲜明的特点。和一系列各种类型的中间环节之间，并形成一个连续的谱系。确定的三大进化方向的营养在生态系统中的空间关系的互动。因此，双方的时间过程和空间发展过程的演变。在整个历史的时间和空间生命的生物关系。 生物学特性 不仅生物多样性，但也有一些共同的特征和属性。 的有机体的生物大分子的组合物的结构和功能，原则上是相同的。例如，各种生物蛋白单体是氨基酸，物种，但约20种，他们可用于所有的生物的功能是相同的;基本的代谢路径是相同的，所以在不同的生物体中。这是生化认同。身份显示深刻的生物团结。 生物具有的多层结构模型。对于病毒以外的所有活的东西由细胞组成的，该信元被构成的大量的原子和分子的异构系统。 从结构的角度来看，将细胞的动态系统，多的分子，例如蛋白质，核酸，脂类，多糖从信息理论的角度来看，细胞是遗传信息和代谢信息系统的转移，从化学的角度的观点中，细胞是小分子合成的复杂的大分子，从热力学的观点来看，细胞是开放式系统远离平衡 在除了到细胞外，生物，以及其他的结构单元。细胞在细胞，分子，原子，在一个有组织的细胞，器官，器官系统，个体，生态系统，生物圈等。生物的各种结构单元，布置在一系列的复杂性和顺序结合关系根据水平，这是结构层次。许多低级别的本质和规律并没有出现在较高的水平。 其他还有很多，如生物有序的耗散结构，生物稳定性，连续性的生活，个人发展，生物进化，生态系统的相互关系等。 所有这些都说明，尽管有惊人的多样性的生活世界，但都有一个共同的生物物质基础，遵循的共同规律。对物质世界的是一个统一的生物品种。 生物学等多个学科，根据他们的研究对象，一些基本的研究方法 - 观察所描述的方法，比较的方法，实验方法，等等，但也有其自身的特点。生物学的实验既需要精确的分析，他们需要观察生活，积累广泛的各种层次的生活系统及其组件信息的整体和系统生物学的角度来看。今天，法律的生命系统理论进行定量的研究已经提到议程系统论的方法将是人们关注的一个新的研究方法。 生物学的一个分支。 早期的生物学主要是对自然的观察和描述，研究上的自然史和形态分类。生物最早的组分为生物学，植物学，动物学等学科。由于物种的多样性，但也越来越多的人的理解生物学的学科分工越来越细，往往分为多个科目。 按学科分类群划分，有利于了解的生物学特性和规律的自然一群来自四面八方的。但不管是什么的研究分类学，形态学，生理学，生物化学，生态学，遗传学，进化，等等，都多。 生物在地球的历史上有很长的发展历史，大约有1500万个物种已经灭绝了，拯救他们仍然在形成化石的地层。古生物专门的生物化石的研究历史; 这么多的生物类群，需要一个专门的学科研究的划分类群的分类; 形态学科的生物学研究中的植物和动物的形态，随着使用的显微镜??，相应成立了组织学和细胞学领域的超微结构的形态和深度; 生理学是研究生物功能的学科，生理学研究实验方法的基础上; 遗传学是研究生物性状的遗传和变异，澄清其规则和纪律; 胚胎学是研究生物个体发育的学科; 生态学是研究以及生物和生物之间的关系之间的生物和环境的学科。这项研究的范围，包括个体，种群，群落，生态系统和生物圈的水平。揭示生态系统中食物链，生产力，能量流和养分循环中的相关法律; 生物化学是研究生命物质的化学成分的各种化学过程和生物学科，一门学科迅速发展，在20世纪。生物化学的成就提高了人们认识生命的本质。生物化学是专注于生命的化学过程，在这个过程中的材料，产品和酶的作用机制。分子生物学是研究生物大分子的结构，还是研究生物大分子的结构和功能的关系，基因表达调控机制; 生物物理研究的生物，物理活动的生命和物理学的概念和方法的物理和化学过程的学科结构。早期生物物理学研究，生物发光，生物电。随着时代的发展，生物学，物理学，生产和干预的范围和生物物理研究水平的不断加深加宽的新概念。导致量子生物学，生物大分子的晶体结构和生物控制论中的一个小分支; 生物数学是数学和生物学相结合的产品，它的任务是研究生命过程的数学规律。 生物圈是一个复杂的系统，多层次，层次划分的学科，越来越多的人的关注，以揭示法律和其他级别的水平。例如：分子生物学，细胞生物学，个体生物学，人口生物学等。 总之，生物，新学科的不断分化，一些学科走向融合。生物学这种情况反映极其丰富的生物，也反映了生物蓬勃发展的景象。 生物学意义的研究 生物和人类生活的许多方面有着非常密切的关系。生物学，传统上一直作为一个基本的科学的基础，农业和医学上从事农业，畜牧业，农业，医疗，医药，保健，等。随着生物学的理论和方法的不断进步，它的应用也不断扩大。现在，生物学的影响已经扩展到食品，化工，环保，能源，冶金等。如果我们考虑到仿生学的因素，这也影响到机械，电子技术，信息技术和其他很多方面的发展。 生物学学科分公司 植物，孢粉学，动物学，微生物学，细胞生物学，分子生物学，分类学，动物行为学，生理学，细菌学，微生物生理学，微生物遗传学，微生物学，细胞学，细胞化学细胞遗传学，免疫学，胚胎学，优生学，悉生生物学，遗传学，分子遗传学，生态学，仿生学，生物物理学，生物力学，生物能量学，生物声学，生物化学，生物数学
细胞生物学(Cell Biology)是在显微、亚显微和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学。 细胞生物学由Cytology发展而来，Cytology是关于细胞结构与功能(特别是染色体)的研究。现代细胞生物学从显微水平、超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动。 在我国基础学科发展规划中，细胞生物学与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。
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细胞生物学与医学（小组成员：王萌，周蒙，赵晓娇，赵丽葵，郑大芳，朱慧凤）摘要：医学是以人体为对象研究人体生老病死的机制，研究疾病的发生、发展以及转归的规律，从而对疾病进行诊断、治疗和预防，以达到增强人体健康。它是综合的学科，必须吸收或利用其他各种学科的知识和技术服务，使之不断提高和发展。而细胞生物学是研究生命活动基本规律的学科，细胞生物学研究的各项成果、课题当然与医学的理论和实践密切相关。 关键字：细胞信号转导，基因工程，治疗性克隆细胞生物学的某些主要研究领域与医学意义一．细胞信号转导（一） 细胞信号转导的概念指细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，从而影响细胞生物学功能的过程。水溶性信息分子必须首先与胞膜受体结合，启动细胞内信号转导的级联反应，将细胞外的信号跨膜转导至胞内；脂溶性信息分子可进入胞内，与胞浆或核内受体结合，通过改变靶基因的转录活性，诱发细胞特定的应答反应。（二） 细胞信号转导异常与疾病导致信号转导异常的因素分别有生物学因素；理化因素；遗传因素；免疫学因素和内环境因素无论是受体，配体或者受体后信号转到通路的任何一个环节出现故障都可能会影响到最终效应，使细胞曾之，分化，凋亡，代谢或者功能失常，并导致疾病 1．信息分子异常 2．受体信号转导异常 3．G蛋白信号转导异常 4．细胞内信号的转导异常 5．多个环节细胞信号转导异常 6．同一刺激引起不同的病理反应 7．不同刺激引起相同的病理反应（三）细胞信号转导异常性疾病防治的病理生理学基础 1．调整细胞外信息分子的水平 如帕金森病患者的脑中多巴胺浓度降低，通过补充其前体L-多巴，可起到一定的疗效。 2．调节受体的结构和功能 针对受体的过度激活或不足，可分别采用受体抑制剂或受体激动剂达到治疗目的。 3．调节细胞内信使分子或信号转导蛋白 目前临床应用较多的有调节胞内钙浓度的钙通道阻滞剂，维持细胞cAMP浓度的β受体阻滞剂和cAMP磷酸二酯酶抑制剂。 4．调节核转录因子的水平 如NF-κB的激活是炎症反应的关键环节，早期应用抑制NF-κB活化的药物，对控制一些全身炎症反应过程中炎症介质的失控性释放，改善病情和预后可能有益。（四) 细胞信号转导的医学应用细胞间的协调、细胞与环境的相互作用也是由信号转导来完成的。细胞增殖和凋亡的不 1/4页平衡导致癌症等重大疾病的发生，细胞癌变的本质是细胞信号转导的失调。现在，分子肿瘤学的发展使人们认识到，癌变是因为调控细胞的分子信号从细胞表面向核内转导的过程中某些环节发生病变，使细胞失去正常调节而发生的。以这些病变环节为靶点的信号转导阻遏剂有望成为高效低毒的抗癌药物，因为从理论上它们可以区分癌细胞和正常细胞，干扰引起癌变的根本环节，起到选择性治疗作用 在正常情况下，细胞增殖与死亡处于动态平衡中，这种平衡受到外环境和内在因子通过细胞信号转导分子传递的变化影响 阻断肿瘤相关基因的信号转导途径，能诱导细胞凋亡，抑制肿瘤生长。有四条细胞信号转导途径的异常与肿瘤的发生有密切关系，它们包括TGF－周期素途径、p19－p53途径、端粒酶途径和Ras－MARP途径。这些信号转导途径既独立又相互影响，以这些信号转导途径中的分子为靶点可寻找新型特异性抗肿瘤药物
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） TheLaserScanningConfocalMicroscopySystemanditsBiologicalApplications ChenYaowen，LinJielong，LaiXiaoying，MeiPinchao (ShantouUMCollege，CentralLab，ShantouGuangdong515031) AhstractTheLaserScanningConfocalMicroscopyisanewmedicalimageanalysisinstrument，Nowitiswidelyappliedinsuchfieldsasfluorescentquantitativemeasurement，conpocalimageandlyusis，3-Dreconstruction，Kineticsignalmonitioringoflivingcell，cellcellcommunicationresearches，Inthispaper，ACSAULTIMA312(MeridianCo，USA)istakenasanexampletointroducetheprincipleofconfocalmicroscopy， KeywordsLaserConfocalMicroscopyAdherentCellAnalysisandsorting(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1μm，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 1ACASULTIMa312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1μm）。 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：1μm；灰度为4096级。 扫描方式：快速镜扫描DualScan台阶扫描；扫描精度1μm；扫描面积最大为10cm×8cm；扫描平面：XY和XZ和独特点、线、面扫描。2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 1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。 2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。 3三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。 4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。 5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。 6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。 7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。 8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。 9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。 10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。