Transcript 第三章细胞生物学研究方法

第三章
细胞生物学研究方法
观察（原版P143）
自1680年荷兰学者列文虎克(Leeuven hoek)用
单显微镜(单透镜)第一次看到酵母活细胞以来,
人们一直在努力改革和发展观察手段，来研
究细胞较深层次的形态和结构。
今天人们已经有了具有原子尺度高分辨本领
的扫描隧道显微镜。
与此同时人们还创造了一系列对细胞组分和
细胞生理活动进行详尽分析的方法和手段,它
们揭示了各种细胞结构及生物大分子在细胞
内的功能和作用。
为了提供大量均一的细胞作为生物学
的研究材料,人们又发展了一系列细胞
培养技术。
细胞形态结构的观察技术，
细胞组分及功能的分析技术
细胞培养技术是细胞生物学赖以发展
的三大技术手段。
第一节 细胞形态结构的观察方法
一 各种显微镜
1、普通光学显微镜（Light microscope）的分
辨本领
各种显微镜识别微观物象的能力常用分辨力
（resolving power）的概念来表示。分辨力是
指能够区分相近两点的最小距离，能够区分
的两点间距离越小，表示显微镜的分辨力越
高。分辨力亦称分辨本领。显微镜的分辨力
是由物镜决定的。它和物镜的镜口率、照明
光线的波长有直接关系。分辨力可按下式计
算：
0.61(λ)
R=---------- ……………………(a)
NA (Sin a1/2)
R-------分辨力
(-------照明光源的波长
NA------镜口率（数值孔径）
n-------物镜与标本间的介质的折射率
(a------物镜的镜口角
所谓镜口角是指从物镜光轴上的物点发出的光线
与物镜前透镜有效直径的边缘所张的角度（2-1）。
镜口角(小于180(，故Sin1/2的最大值也小于1。
2 暗视野显微镜
暗视野显微镜是因为视野内不能直接看到照
明光线,只能看到被检物体散射或衍射的光
线。故视野内呈黑暗状态。由于被检物体表
面散射的光亮.才使我们能够在黑暗的视野
中观察到被检物体的外形和运动。
普通显微镜的最高分辨力如上所述为 0.2微
米,而暗视显微镜虽然对被检物体的细微构
造分辨不清,但却可看到0.004微米以上的微
粒子的存在。这是普通光学显微镜所不具有
的特性。
3 相差显微镜
三 十 年 代 Zernike.F. 提 出 相 差 显 微 镜 (phase
contrast microscope)的原理和设计,四十年代开始
制造相差显微镜出售。由于有了相差显微镜,在
一定程度上克服了上述困难可以直接看到活细胞
中的结构变化。
4、荧光显微镜
某些物质受紫外线照射时发出荧光(可视光线),
这种物质称荧光物质。例如维生素A、核黄素、
硫胺素等都是细胞内的天然荧光物质。用荧光
显微镜(fluorescence microscope)可以观察这些
荧光物质在细胞内的分布位置。另外给细胞中
加入荧光染料(如中性红、甲基绿、吖啶橙、
吖啶黄、刚果红等)可使细胞中某些物质受紫
外线照射诱发出荧光。例如固定的切片标本,
用吖啶橙染色,经紫外线照射时可使细胞内的
核糖核酸(RNA)发生红色荧光,脱氧核糖核酸
(DNA)发生绿色荧光。
5，电子显微镜(electron microscope)
可见光的波长制约了普通光学显微镜的分辨能力。
人们在考虑可能替换的光源。1926年有人发现了磁场
对电子束的聚焦效应，接着鲁斯卡(Ruska)借助于磁
力线圈把电子束聚焦于尽可能小的点上。这两项研究
成果奠定了制作电子显微镜的基础。1831年鲁斯卡等
人通过试验证实了和光学成象的几何原理一样，电子
照射的物体也可以用磁电子透镜分二次放大的形式显
示出来。1933年鲁斯卡制成了第一台电子显微镜，这
台电镜被看作是当代各种型号电镜的祖先。他得到了
500 A的图象。
1939年鲁斯卡极大的改善了电子显微镜，西门子
公司开始批量生产并成功的将电子显微镜推向了
市场。1986年鲁斯卡与扫描隧道显微镜的发明人
拜宁（Binning)等一起被授于诺贝尔物理奖。鲁斯
卡在80高龄得到这次殊荣，是为了奖励他在24岁
时发明的电子显微镜，他可能是历史上最老又最
年轻的诺贝尔奖获得者。
电子显微镜是用电子束作为照明的光源.电子束
的波长远比光波的波长短.
其次,电子显微镜使用的是电子透镜。光学透镜
是由玻璃制成的可见物质透镜.与此相反，电子
透镜不是肉眼可见的物质透镜,他是由磁或电所
行成的局部空间来起透镜的做用.
那么电子束是怎么成象的呢?它和光学象的形
成有何不同？在光学显微镜中，成象的反差度,
即亮度差,是因被检物的不同结构吸收光线的强
弱程度不同造成的。
那么电子束是怎么成象的呢?它和光学象的形成
有何不同？在光学显微镜中，成象的反差度,即
亮度差,是因被检物的不同结构吸收光线的强弱
程度不同造成的。而电镜的成象原因是,入射电
子与物质原子碰撞后产生 散射,被检的不同部位
有不同的散射度,这样就形成了电子象的浓淡.电
子束的散射度是由物体的密度与厚之积,以及加
速电压的大小决定的。
6．扫描隧道显微镜(Scanning tunneling microscope,
简称 STM)。
人类永远不会停止对微观世界的探索，在电子显
微镜发明大约半个世纪后，1981年拜宁（Binning）
等又发明了扫描隧道显微镜它的成象原理完全不同
于光镜和电镜。。基于量子力学原理，研究者们发
展出了一系列高分辨显微镜。这些发明为人类打开
了通向微观世界的一扇又一扇大门，使人类真正进
入了纳米世界。
STM的探头有一根探针，针尖只有一个原子的大
小，探针的针尖接近但不接触观测样品的表面并
且同时进行扫描.根据量子物理学原理，当针尖
上的原子与样品表面的原子的距离小于1纳米时，
针尖和样品间会产生隧道效应，即产生隧道电流.
通过记录隧道电流的变化就可以获得样品表面原
子排列的情况并把它转化为图像。
STM具有其他显微镜不可比拟的功能和特点：
（1）具有高分辨能力。 （２）具有搬移能力。
STM不仅可以直接观察物质表面的原子排列情况，
而且还可以通过探针对物质表面的原子或分子进
行搬移.从而人们可以按着自己的意愿在原子水
平上进行重构或组建新的材料。
（3）具有刻蚀能力。STM能对物质表面进行
刻蚀，通过计算知道一个大头针大小的地方
就能记录下来象”红楼梦”那样的一部书.
（4）具有在多种多样下的工作能力。对于生
物学研究尤其重要的是STM可以在真空、大
气等多种条件下工作。（5）不破坏样品，
STM在工作时既不接触样品又没有高能电子
束的轰击.因此，可以避免样品的变形。
第二节 细胞组分及功能的分析方法
这些方法大致可分为三种
：第一种方法是把细胞及大分子分离出来进行
研究，即分离分析法；
第二种是不破坏细胞或组分，在原位进行组分
和功能的研究，既原位分析法
.第三种则是在细胞或细胞组分生活状态下进行
的动态分析法。当然观察方法和分析的方法并
没有严格的界限。
一、分离分析法
1、细胞分离技术 目前流式细胞术和分类术
（flow cytometry and serting,FCM, FCS)是一项较新
的开拓性技术，可以用此项技术来分离细胞。 流
式细胞计可在1小时内分类收集一亿八千万个细胞，
纯度可达90—99%。可在1分钟内测出10000个细胞
的DNA、RNA、蛋白质含量和细胞体积。此仪器
应用广泛但价格十分昂贵（原版P167）。
2、细胞器及生物大分子的分离技术
离心机是一种借离心力把颗粒从中心向外推移
的机器，当离心力超过地球引力时，悬浮在液
体里的颗粒就会离开中心向外沉降。
1920年代，瑞典化学家斯维德伯格（Theodor
Svedberg)发明了一种超速离心机，它的转数可
达每分钟十几万转，产生的离心力相当于地心
引力的几十万倍。超速离心机的出现极大的推
动了细胞生物学的研究.
离心技术有二个主要参数，一是离心力，一般
用离心机的每分钟转数（r/min)来表示。文献中也
经常直接用离心力（g)来表示。
二是沉降系数（sedimetation coeffient），它是用
来表示大分子沉降速度的，各种大分子颗粒均具有
一定的沉降系数。为了纪念诺贝尔奖获得者斯维德
伯格，沉降系数的单位用了他的名字命了名，即斯
维德伯格单位（Svedberg unit)，简称S。
1、差速离心法（differential centrifugation)
差速离心法是利用不同的离心速度所产生的不同的
离心力，将各种亚细胞组分和各种颗粒分离开，
匀浆液在离心场中，不同大小的颗粒沉向离心
管底部的速度不同，当离心力不高并且离心
时间不长时，细胞核首先沉到管底。
取出上清液进行离心并加大离心力，
这时可分离出线粒体，这样进行下去不断增大离心力，
最后可分离出核糖体。 （原版P168）
如何对分离出的物质进行纯度鉴别呢？一般
有两种方法，一种是用电镜作形态学鉴定。
更为简便的是利用各种细胞器的特征或特殊
酶分子做生化分析。
2 、 密 度 梯 度 离 心 法 (density gradient
centrifugation)
这种方法是利用离心溶液形成梯度来维持
重力的稳定性和抑制对流的。这需要在溶液
中加入化学惰性物质，如蔗糖、甘油及盐类
（如氯化铯、氯化铷）。这些物质不影响分
离物的物理及化学性质，分离物的密度一定
要在梯度柱密度的范围内，经高速离心后，
不同密度的分离物就会集中在等密度带中而
得到相互的分离。
密度梯度离心法(density gradient centrifugation)
这种方法是利用离心溶液形成梯度来维持重力的
稳定性和抑制对流的。这需要在溶液中加入化学惰
性物质，如蔗糖、甘油及盐类（如氯化铯、氯化
铷）。这些物质不影响分离物的物理及化学性质，
分离物的密度一定要在梯度柱密度的范围内，经高
速离心后，不同密度的分离物就会集中在等密度带
中而得到相互的分离。
粗糙内质网经分离形成的小泡称微粒体
（microsome)，它给内质网的研究带来了极大
的方便，正是对微粒体分离研究使我们得到
了关于分泌蛋白合成机制等许多成果。又如，
在蛋白质合成机制的研究中，当初发现在细
胞粗提液中能使RNA翻译成蛋白质。然后将
粗提液分步分离，依次得到了核糖体、tRNA
和各种酶，是否是这些物质构成了蛋白质合
成体系呢？我们可以向这个体系中加入或不
加入各种纯组分，这样就可以研究出每个组
分在整个过程中发挥准确作用。
事实上，分离分析法是在构建一种非细胞体系
（cell-free system)。这种体系来源于细胞，但
不具有完整的细胞结构，它包含了部分细胞提
取物，这些提取物能够进行正常的生物学反应。
用这种方法使细胞中各种生物学过程相互分开，
不受细胞中复杂副反应的干扰，因而可以确定
这些生物学过程的
密度梯度离心法(density gradient centrifugation)
是根据检测对象的浮力密度的差异而不是根据他
的大小来进行分离的，比如线粒体、溶酶体或过
氧化物酶体的大小相近，但密度不同，我们可以
根据浮力密度对它们做进一步的分离。这种方法
的精确和灵敏是令人信服的，早在1957年人们就
用氯化铯密度梯度离心技术将含有15N标记的细
菌DNA和未标记的细菌DNA分子分离开，这个经
典实验直接证明了DNA的半保留复制。
二 细胞的原位分析方法
人们除了用分离的方法对细胞进行研究外，同
时还发展出了一系列对细胞进行原位分析的方
法。顾名思义，这种方法要求被测定的物质必
须保持在细胞的原来位置不动。一般的细胞化
学方法都属于这一类。比如为了测定蛋白质、
核酸、多糖和脂类等细胞组分，通常利用一些
显色剂与被检物质中一些特殊基因特异性相结
合，
通过这种结合所产生的颜色的深浅度来判断
各种物质在细胞中的分布和含量。四氧化锇
与不饱和脂肪酸反应呈黑色，用以证明脂肪
滴的存在。
用氮-汞试剂与组织中蛋白质侧链上的酪氨酸
残基反应,形成红色沉淀。这是著名的米伦
(Millon)反应。
原位分析的方法很多，我们在这里仅介绍几
种对细胞内核酸和蛋白质进行定位定量分析
的方法。
1、孚尔根(Feulgen)反应
1924年德国化学家 孚尔根（Robert
Feulgen)在研究核酸时找到了一种方法，
它只能使DNA着色，而RNA不着色。他发
现DNA在细胞核里，特别是在染色体里。
他用此方法证明，DNA普遍存在于动植物
细胞核中。
2、原位杂交技术
福尔根技术可使我们了解到DNA在细胞
中的存在位置，但如果我们想知道某段特
殊核苷酸顺序在染色体上或在细胞中的确
切位置，福尔根技术便无能为力了，这需
要用原位杂交技术。
2、原位杂交技术
福尔根技术可使我们了解到DNA在细胞中
的存在位置，但如果我们想知道某段特殊核
苷酸顺序在染色体上或在细胞中的确切位置，
福尔根技术便无能为力了，这需要用原位杂
交技术。
原位杂交（in situ hybridization)是一项核酸分
子杂交技术（nuclear acid molecular
hybridization technigue)。其原理是，两条具
有互补核苷酸顺序的单链核苷酸分子片断。
在一定条件下通过氢键的结合形成DNA—
DNA,DNA—RNA或RNA—RNA双链分子。
1974年Steffensen等从HeLa细胞的多核糖
体中分离出5SrRNA，并以125I标记制成探
针，并测探出5SrRNA的基因在染色体上
的位置。
具体过程是这样的，首先对载片上的人体
细胞中期染色体进行原位变性，并加入探
针，这时，探针只能和产生它的模板DNA
互补，即进行分子杂交，而其他部位则不
行。放射自显影暴露二个月后，发现在所
有制片的染色体组中，一对一号染色体均
被标记，标记的位置是短臂末端，这说明
5SrRNA基因位于第一号染色体的短臂末
端。
原位杂交技术首先是在光镜水平上发展起来的。
近年来随着免疫电镜技术的不断进步，
电镜原位杂交技术也得到了发展。
电镜原位杂交和光镜原位杂交的
基本原理是一致的
区别是探针的标记物不同，一般以生物素等一
些小分子取代同位素或萤光素来标记特异核苷
酸序列来制作探针进行原位杂交。然后用与胶
体金相连的生物素的特异性抗体对原位杂交样
品进行免疫反应，这样就可在电镜下观察到探
针的位置。
近些年发展起来的免疫细胞化学
（immunocytochemistry)开创了这方面研究这项
技术主要是利用抗原和其相应的抗体能作特异
性结合即免疫反应这一原理，来定位组织或细
胞中蛋白质抗原成分的一类技术。
我们可以利用这一技术来对蛋白类抗原进行定
位定性分析。虽然抗原和抗体的结合具有高度
的敏感性和特异性，但是抗体与抗原的结合是
看不见的，为了解决这一问题，早在四十年代
Coons巧妙的使荧光素和抗体项结合，然后用
这种被标记的抗体同被检测的抗原进行免疫反
应，这样就很容易在荧光显微镜下检测到组织
或细胞中的抗原 。
免疫酶标记技术、免疫铁蛋白技术。特别是
1971年Faulk和Taylor创造的免疫胶体金技术。
这项技术的特点是，胶体金能迅速而稳定地
与蛋白质即抗体相结合，这是一种由于蛋白
质被胶体金表面负电荷吸引而结合的过程。
这种结合主要是物理过程，不会影响蛋白质
的活性，另外金颗粒容易识别，能产生强烈
的二次电子，是理想的扫描电镜的标记物。
三 细胞动态分析的方法
第一位在这个方向上努力的是德国生物
化学家努普（Franz Knoop）。
早在1904年他就用苯环标记脂肪分子对脂
肪代谢研究，得出了在体内脂肪代谢过程
中脂肪分子每次断裂下两个碳原子的结论。
这个结果被40年后的进一步研究所证实。
1913年德国化学家帕内斯（Fridrich Adolf
Paneth）等人想到了可以用放射性同位素
标记生物大分子来研究大分子在细胞中的
动态。这样就有了放射自显影技术
（radioautograpgy）。
。放射性同位素技术所以能被应用是由于存在两个基
本条件，
一是放射性同位素不影响机体的正常代谢。
二是机体细胞对某种元素及其不稳定同位素
“一视同仁”。该项技术的应用使得细胞生物学取得
了很大的进展，例如象柠檬酸循环，DNA半保留复
制的证明等。 制造带有放射性同位素的小分子并不
复杂，只要把普通化合物放在核反应堆里用中子轰击，
取出后就带有放射性同位素了。如今用于标记的几乎
所有小分子前体都可以通过商品销售得到。
放射自显影术不但在定位研究上有灵敏度高，
定位精确的特点，它还是动态研究中最有效的手段
针对活细胞一般都采用放射自显影的追踪标记
也称脉冲标记(pulse—chase)的方法。
这种方法是先用带同位素标记的前体分子
掺入到生活细胞的代谢中去，标记一段时间
后便把它彻底洗掉，再用不带标记的前体分子代替。
然后在不同时间取样并分析同位素的量和它所在的
位置，从而了解它们的代谢途径。
第三节 细胞培养技术
1885年，德国学者Roux发现鸡胫细胞可在
温热的生理盐水中存活一段时间，他称这
项试验为 “explanation” ，即体外种植的意
思。1907年美国动物学家Harrison从两栖类
胚胎中取下一块神经管组织，放在一滴淋
巴液中作悬滴培养，他观察到了神经管分
化或神经元，并且向培养液中伸出了轴突。
这些可以说是细胞培养的开拓性工作。从
这些工作可以看出细胞培养(cell culture)是
指将细胞从机体中分离出来，进行体外培
养的技术。
一 动物细胞培养技术
二种类型，一类是贴壁依赖性细胞，大多数动物
细胞都属这一类型，另一类型是非贴壁依赖性细胞，
比如来源于血液，淋巴组织的细胞，许多肿瘤细胞
属于这一类型。
贴壁培养
接触抑制(Contact inhibition)。然而接触抑制实际上
只抑制了细胞的运动而并没有抑制细胞的分裂。所
以我们看到细胞长满生存平面后仍能继续分裂，直
到细胞达到一定密度，才停止分裂。这后一种抑制
叫密度抑制（Density innibition）。
这时如果要细胞继续分裂增殖就要进行及时的
分散，分瓶接种于新鲜培养基中继续培养。这
一过程叫传代培养（Subculture）。
这种直接从有机体取出的细胞培养至第一次传
代为止，称原代细胞培养。原代培养的细胞一
般传到10代左右，大部份细胞才会进入退化期，
出现细胞的大量死亡。
有人据此而把培养10代以前的细胞统称为原代
细胞培养。
经过10代培养的细胞仍有极少数存，
出现细胞的大量死亡。
有人据此而把培养10代以前的
细胞统称为原代细胞培养。
经过10代培养的细胞仍有极少数存活下来，
这些细胞往往会继续顺利传代40—50次。
虽然这些细胞的形态有了很大的变化，
但它们仍保持着染色体的2倍体数量和接触抑制的行为。
多数学者把这种传代细胞称为细胞株（Cell strain）
细胞传代过程中可能会有极少数细胞发生了
带有癌变特点的遗传性突变，发生突变的细
胞可能无限制的分裂增殖，这种能无限传代
的细胞叫作细胞系（Cell ilne）。
著名的Hela细胞就是1952年从一位名叫Hela的美
国妇女的子宫颈上皮癌分离出来的细胞系，目前
这一细胞系已遍布世界各地的实验室，但仍没有
寿终正寝的迹象。表列出了一些常用的细胞系。
细胞系
细胞来源
3T3
纤维X细胞（小鼠）
BHK-21
纤维X细胞（叙利亚XX）
Hela
上皮细胞（人）
Vero
肾细胞
CHO
卵巢细胞
PTK1
上皮细胞（袋X）
1．
悬浮培养
非贴壁依赖性细胞如杂交瘤细胞等比较适合于悬
浮培养，它是指细胞在培养器中自由悬浮生长的
过程。这种方法是在微生物发酵的基础上发展起
来的。但由于动物细胞没有细胞壁的保护，它不
能耐受剧烈的搅拌和通气。因此在许多方面又与
发酵培养不同。
悬浮培养的优点是，有成熟的理论计算，可以借
鉴微生物发酵的部分经验。它的不足是悬浮培养
的细胞密度较低。转化细胞悬浮培养有潜在的致
癌危险等。
植物细胞培养
德国植物学家Haberlandt 从1898年开始。
原生质体培养 去壁的植物细胞称原生质体
（Protoplast）。原生质体类似动物细胞。它既
可供基础理论的研究，也可作应用的研究，其
主要方法步骤是：（1）原生质体的制备；（2）
原生质体的培养；（3）原生质体培养到细胞培
养的过渡；（4）愈伤组织或胫状体的形成；
（5）植株再生，（图 鲁润X P12）也可以用不
同植物的原生质体进行融合与体细胞的杂交，
由此而获得体细胞杂交的植株。
单克隆抗体技术
二十世纪六、七十年代，末尔斯坦
（Milstein）等在 对抗体深入研究 过程中
遇到了一个困难，即， 要解决抗血清的
异质性问题 ，要求有一个永久抗体产生
系，以无限制地提供抗体。而体外培养
条件下B淋巴细胞的寿命很短。
事实上 自然界中存在能分泌均质的免
疫球蛋白又永不死亡的细胞，它是 B 淋巴
肿瘤细胞， 它们在浆细胞阶段发生了成瘤
转化。这种细胞很容易克隆和体外培养。
遗憾的是他们始终没有发现能与B淋巴肿
瘤细胞分泌的抗体的相应抗原。因此不能
用来进行抗体分析。
1974年末尔斯坦和科勒合作，试图培养一
株骨髓瘤细胞，使之能永久产生针对一个
已知抗原的抗体。
他们用羊红细胞免疫小鼠，取小鼠的脾细胞和一种小
鼠的骨髓瘤细胞，在病毒或细胞融合剂聚乙二醇
（Polyethyleneglycol）的作用下，使脾细胞中的B淋
巴细胞和瘤细胞融合为一个杂交瘤细胞，它们是淋巴
细胞，瘤细胞和杂交瘤细胞的混合体，他们应用HAT
选择培养基对混合细胞进行培养选择。其选择原理是
这样的。正常细胞在培养基中合成DNA有两条途径，
一是主要合成途径，另外还有一条是补救旁路。主途
径是利用培养基中的糖和氨基酸这些简单的含碳含氮
复合物来合成嘌呤及嘧啶核甘酸。这一过程需要四氢
叶酸来供应甲酰基。这一途径可以被叶酸拮抗物氨基
嘌呤所阻断；细胞的补救途径是通过次黄嘌呤鸟嘌呤
磷酸核糖转移酶（HGPRT）和细胞嘧啶核苷激酶
（TK），将核苷酸前体合成核甘酸，以提供DNA合
成的原料。（图 ）
Milstein 用于融合的肿瘤细胞是经过选择的
它是补救旁路途径酶缺失的突变细胞系，
这种细胞在HAT选择培养基中不能存活，
这是因为HAT培养基中含有氨基嘌呤，
它阻断了DNA的主要合成途径。
正常淋巴细胞的寿命很短，所以它也不能在
HAT培养基上传代，只有杂交瘤细胞能够生存和传代
。因此很容易在HAT培养上选择杂交瘤细胞。
杂交瘤细胞既能增殖又可分泌抗体，
由于抗原大分子有不同的抗原部位，
所以我们这时得到的实际是多克隆抗体。
通过检测单细胞杂交瘤生长小孔的上清液来
选择出需要的单克隆抗体产生细胞，
再进一步进行单细胞培养，即克隆化。
多次克隆化可淘汰遗传性状不稳定的杂交瘤 ，
从而得到能产生高效单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
单克隆抗体技术正被广泛的采用，（技术导论320）
成为分析蛋白质分子结构及功能的分子生物学方法
为免疫诊断和治疗开辟了新的途径.1980年代初，
单克隆抗体诊断开始为受欢迎的商品，有着广泛的市场，
这是生物技术最早开发的项目。
为此，末尔斯坦、科勒和杰尼(Jerne) 三人共同获得
1984年诺贝尔生理学奖。
实际上，末尔斯坦的淋巴细胞杂交瘤技术
的研究是理论研究的副产品。
这说明，在许多看不出有任何商业价值
或医学重要性的理论研究中
，可以衍生出异想不到的巨
大的实用价值。或医学重要性的理论研究中，
可以衍生出异想不到的巨
大的实用价值。 （原版 183）（技术导论318）
单克隆抗体靶向制剂。 （技术导论322）
单克隆抗体靶向制剂
当前由血栓引起的心脑血管阻塞
引起的死亡增多。其机制是
正常情况下血纤维蛋白原可转换
为血纤维蛋白来维护血管壁，但
血栓的主要成分是血纤维蛋白。
有一种
纤溶酶原
纤溶酶
纤溶酶原激
活剂
HAT培养基设计
正常细胞在培养基中合成DNA有两条途径，一是主要合成
途径，另外还有一条是补救旁路。主途径需要四氢叶酸
来供应甲酰基。这一途径可以被叶酸拮抗物氨基嘌呤所
阻断；
细胞的补救途径是通过次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
（HGPRT）和细胞嘧啶核苷激酶（TK），将核苷酸前体合
成核苷酸。
Milstein 用于融合的肿瘤细胞是经过选择的
它是补救旁路途径酶缺失的突变细胞系即次黄嘌呤鸟嘌
呤磷酸核糖转移酶缺失（HGPRT） ，
这种细胞在HAT选择培养基中不能存活，
这是因为HAT培养基中含有氨基嘌呤，
它阻断了DNA的主要合成途径。
单克隆抗体靶向制剂
在发达国家死亡率最高的是心脑血管堵塞致死。血栓是
血纤维蛋白组成的血凝块。
血纤维蛋白
纤溶酶原
纤溶酶原
激活剂
纤溶酶
凝血块
降解物
内出血
过多
血管破裂
血纤维蛋
白抗体
纤溶酶原激
活剂
只有在血纤维蛋白附近的酶原被激活
纤溶酶原
Table 4-1 Some Important Discoveries in the
History of Light Microscopy
1611
Kepler suggested a way of making a
compound microscope.
1655 Hooke used a compound microscope to
describe small pores in sections of cork that he
called “cells.”
1674 Leeuwenhoek reported his discovery of
protozoa. He saw bacteria for the first time 9 years
later.
1833
Brown published his microscopic
observations of orchids, clearly describing the cell
nucleus.
1835 Schleiden and Schwann proposed the cell
theory, stating that the nucleated cell is the unit of
structure and function in plants and animals.
1857
cells.
Kollider described mitochondria in muscle
1876 Abbe analyzed the showed how to optimize
microscope design.
1879
Flemming described with great clarity
chromosome behavior during mitosis in animal cells.
1881 Retzius described many animal tissues with
a detail that has not been surpassed by any other
light microscopist. In the next two decades, he,
Cajal, and other histologists developed staining
methods and laid the foundations of microscopic
anatomy.
1882
Koch used aniline dyes to stain
microorganisms and identified the bacteria that
cause buberculosis and cholera. In the following
tow decades, other bacteriologists, such as Klebs
and Pasteur, identified the causative agents of
many other diseases by examining stained
preparations under the microscope.
1886 Zeiss made a series of lenses, to the design of
Abbe, that enabled microscopists to resolve
structures at the theoretical limits of visible light.
1898 Golgi first saw and described the Golgi
apparatus by staining cells with silver nitrate.
1924 Lacassagne and collaborators developed the
first autoradiographic method to localize radioactive
polonium in biological specimens.
1930
Lebedeff designed and built the first
interference microscope. In 1932, Zernicke invented
the phase-contrast microscope. These two
developments allowed unstained living cells to be
seen in detail for the first time.
1941 Coons used antibodies coupled to
fluorescent dyes to detect cellular antigens.
1952 Nomarski devised and patented the
system of differential interference contrast
for the light microscope .
Table 4-2 Major Events in the Development of
the Electron Microscope and Its Application to
Cell Biology
1897 J.J.Thomson announced the existence of
negatively charged particles, later termed
electrons.
1924 de Broglie proposed that a moving
electron has wavelike properties.
1926 Busch proved that it was possible to focus
a beam of electrons with a cylindrical magnetic
lens, laying the foundations of electron optics.
1931
Ruska and colleagues built the first
transmission electron microscope.
1935 Knoll demonstrated the feasibility of the
scanning electron microscope; three years later a
prototype instrument was built by Von Ardenne.
1939 Siemens produced the first commercial
transmission electron microscope.
1944 Williams and Wyckoff introduced the metal
shadowing technique.
1945 Porter, Claude, and Fullam used the electron
microscope to examine cells in tissue culture after
fixing and staining and staining them with OsO4.
1948
Pease and Baker reliably prepared thin
sections(0.1 to 0.2 μm thick)of biological material.
1952
Palade, Porter, and Sjöstrand developed
methods of fixation and thinsectioning that enabled
many intracellular structures to be seen for the first
time. In one of the first applications of these
techniques, H.E.Huxley showed that skeletal muscle
contains overlapping arrays of
protein
filaments,
supporting
the
filament”hypothesis of muscle contraction.
“sliding
1953 Porter and Blum developed the first widely accepted
ultramicrotome, incorporating many features introduced
by Claude and Sjöstrand previously.
1956 Glauert and associates showed that the epoxy resin
Araldite was a highly effective embedding agent for
electron microscopy. Luft introduced another embedding
resin,Epon, five years later.
1957 Robertson described the trilaminar structure
of the cell membrane, seen for the first time in the
electron microscope.
1957 Freeze-fracture techniques, initially developed
by Steere, were perfected by Moore and
Mühlethaler.Later(1966),Branton demonstrated that
freeze-fracture allows the interior of the membrane
to be visualized.
1959 Brenner and Horne developed the negative
staining technique, invented four years previously
by Hall, into a generally useful technique for
visualizing viruses, bacteria, and protein filaments.
1963 Sabatini, Bensch, and Barrnett introduced
glutaraldehyde(usually followed by OsO4)as a
fixative for electron microscopy.
1965 Cambridge Instruments produced the first
commercial scanning electron microscope.
1968 de Rosier and Klug described techniques for
the reconstruction of three-dimensional structures
from electron micrographs.
1979 Heuser, Reese, and colleagues developed a
high-resolution, deepetching technique based upon
very rapid freezing.