01-3细胞模型在线视频

同学们好

今天我们一起来谈谈细胞模型

细胞是研究生命奥秘的基本模型

我们先看一看

细胞都具有哪些特征

首先第一点

那就是细胞是生物体的基本结构单位

第二 细胞具有共同的物质基础

第三 细胞是代谢的基本单位

第四 细胞是个体发育的基础

第五 细胞是遗传的基本单位

第六 细胞是机体

对环境刺激信号反应的基本单位

下面我们着重来谈一谈

细胞结构模型

一般细胞都具有细胞膜、细胞质

和细胞核三部分基本机构

在细胞的结构方面

原核细胞和真核细胞具有显著的差异

那么原核细胞当中细菌是基本的结构模型

细菌的结构可分为表层结构

我们由里向外依次有

细胞膜、细胞壁

还有附属结构

像荚膜、鞭毛这种结构

而它的内部结构就包括细胞质

核蛋白体

还有蛋白酶体、拟核

以及质粒等

那么外部的附件

还有一些鞭毛、纤毛

那么细菌根据形状

分为球菌、杆菌、螺旋菌

根据细胞壁的组成成分

细菌可分为革兰式阳性菌和革兰氏阴性菌

所谓这个革兰式

这个词是来源于丹麦细菌学家革兰

是他发明了革兰氏染色方法

主要是细菌的染色和鉴定

那么真核细胞

它所含有的这个结构

包括有细胞核、细胞膜、内核系统

线粒体、核糖体、中心体

还有细胞骨架等等这些亚细胞结构

那么植物细胞还含有细胞壁和叶绿体

这些亚细胞器的结构模型

是细胞生物学休息的一些主要内容

我们将在以后的分章节当中

逐一进行介绍

目前细胞生物学的主体内容和知识架构

主要是以真核细胞

特别是以高等哺乳动物细胞为模型

来进行阐述

所以下面我们主要来介绍一下

真核细胞模型

所有的细胞都具有同一性

又有异质性

特别是高等的多细胞生物

它是由众多不同类型的细胞

有规律的组成的细胞群体

进而组织成组织器官

由这个组织器官相互作用

相互配合完成一类特定的功能

即形成系统和个性

像我们人体大约有

超过60万亿个细胞组成

那么可以组成神经系统、内分泌系统

消化系统、呼吸系统

还有泌尿系统、生殖系统、运动系统

免疫系统等等

那么这些系统平衡协调

维持正常人体的生命活动

如果失稳失调则产生病灶

其中不停细胞内层

在结构和功能上的病理生理运行机制

均需要相应的细胞模型

便于我们进行观察和研究

可以说针对已经鉴定的功能细胞群

研究者都已经建立了相应的

纯培养的细胞菌细胞系

作为研究模型

那么下面我们就举例几个

广泛应用的细胞模型

第一个常用的细胞模型

是人胚肾上皮细胞器293

还有293T细胞

这个293T细胞是由293细胞派生的

就是沾染了SV40T抗原的这个293细胞

293细胞系从1973年建立以来

长期广泛用于细胞生物学的研究

成为我们揭示细胞生物作用机制的

重要的细胞模型

那么第二个细胞模型的例子

是人脐静脉内皮细胞

简称HUVEC

是从人脐带静脉分离培养的内皮细胞

它是一种原代培养的细胞

是进行血管内体细胞实验

通常我们选用HUVEC细胞

那么还有第三个模型

我们常用是小鼠的海马神经元细胞系

简称HT22细胞

该细胞系是体外研究神经细胞功能的

良好模型

在很多神经退化疾病

比如像阿尔茨海默综合征和帕金森

这些疾病当中都广泛的在使用

第四个细胞模型

想介绍一下巨噬细胞

巨噬细胞属于免疫细胞

有多种功能

是在我们研究细胞吞噬、细胞免疫

和分子免疫学当中

广泛使用的细胞模型

巨噬细胞容易获得便于培养

并且可以进行纯化

我们常用的巨噬细胞

可以从血液当中的单核细胞

来分化诱导成分

这也是营一种原代细胞

但是它的确定就是

难以在体外长期的培养 进行传代

为研究疾病病理生理的发展机制

我们需要构建相应的病理细胞的模型

特别值得提出的是

从人类肿瘤和癌组织当中

已经分离培养数以千计的永生化的

突变细胞或者是癌细胞株

成为广泛应用于研究细胞凋亡

和抗癌药物的细胞模型

最典型的例子就是海拉细胞

这种细胞是来自于美国黑人

一个宫颈癌患者

她的名字叫海瑞塔·拉克斯

这个细胞从1951年1月

这个患者30岁被诊断为子宫颈癌

从她身上的癌组织当中

分离并重培养为细胞系之后

每隔24小时这个细胞的数量就繁殖一代

也是一种永生化的癌细胞

那么当前 海拉细胞已经传播到

世界各地的研究机构

几乎所有的从事细胞生物学研究的实验室

都有海拉细胞

它成为癌症研究或细胞生物学研究的

细胞模型的名片

那么海拉细胞是具有无限增值能力的

这个永生化的细胞

那么它的特点有以下几点

可以连续传代

它的细胞株不会衰老

这个细胞系跟其他癌细胞相比

它的增殖非常迅速

而且它的感染性极强

这个海拉细胞作为细胞模型

十分广泛

包括用于分析细胞的营养

细胞的增殖

以及细胞的生物化学代谢途径的研究

都广泛的采用海拉细胞

另外它作为癌症的模式细胞

广泛用于细胞的凋亡

癌细胞的信号传导

还有药物的筛选

以及耐药性的研究等等

海拉细胞还对于一些病毒的感染

很敏感

比如像脊髓灰质炎病毒

腺病毒

这些病毒很容易感染海拉细胞

并引起细胞的特定的病理变化

在病毒研究方面

也有较大的应用价值

此外 HeLa细胞还曾被用于

调查原子弹爆炸对生命造成的危害

也曾搭载美国和数量的太空火箭

到这个太空失重状态下

研究细胞所谓·增殖

根据医学及生物学数据库的统计显示

用HeLa细胞发表的研究论文

已超过了65000份

进入21世纪以来

已经有5个是基于HeLa细胞模型

的研究成果荣获了诺贝尔奖

HeLa细胞作为世界上最著名的

人体细胞模型

已经成为医学研究 生物研究中

十分重要的工具

相信这种永生化的细胞

会继续缔造传奇

为我们细胞生物学的发展

提供良好的细胞模型

下面我们再简单谈一下

细胞模型的新进展

利用创新性的细胞模型

许多细胞生命活动的奥秘

正在被深入的探索

这些主要包括

首先干细胞

干细胞具有自我更新和分化的能力

两大基本特征

因而具有广泛的医学应用价值

基于体细胞核移植技术构建的

治疗性克隆

进而获取人体所需要的功能性细胞

组织甚至于器官

将有望用于再生医学或替代治疗

基于从健康组织当中分离培养出的

成体干细胞

以诱导“定向分化”

进行干细胞的移植和再生治疗

在神经损伤和心脏再生医疗上

有显著、巨大的应用前景

诱导干细胞模型的发明

成功的实现了体细胞的重编程

在细胞命运决定和表观遗传调控方面

获得一些革命性的成果

还有就是肿瘤干细胞的分离鉴定

与分子机理的研究

可能发现癌症突变的根源

为相应的药物研发和治疗

提供靶细胞

第二个前沿进展就是虚拟细胞

随着计算机仿真计算

和可视化技术的提高

以及在数学、信号与信息处理

科学领域的发展

二十世纪末诞生了虚拟细胞的概念

目前国际上主要有两种虚拟细胞模型

一个是由127个与糖

和能量代谢过程相关的基因

蛋白质“元件”构建的

细菌糖代谢虚拟细胞

另一个是可模拟细胞钙离子流

RNA的转运、线粒体的功能

和细胞膜的作用的真核虚拟细胞

美国国立卫生研究院NIH

正在筹建细胞信号传导的虚拟细胞模型

虚拟细胞是生命科学技术的一个重大突破

或者是未来发展的方向

科学预计虚拟细胞在未来15年

可能成为生命研究不可替代的工具

第三个方面的进展是人造细胞

随着人类对细胞生命奥秘的认识

越来越深入

“仿生”科学已经成功实现了

人工合成生物大分子

组装分子复合体、体外构建细胞器

甚至人造细胞

2010年5月20日

美国《科学》杂志报道了世界上

首个人造细胞支原体

开创了前所未有的合成生命的新的征程

值得提出的是最近我国科学家

在《科学》杂志同一期发表了4篇

封面的文章

合成了酿酒酵母的染色体

人造细胞模型无需经过慢长的进化历程

可以在短时间内从实验室订制产生

因此在细胞研究、药物筛选

和医学治疗方面将具有巨大优势

和应用前景

总之 细胞作为生命活动的基本结构

与功能单位

在同一性和差异性上

决定了细胞必然是研究生命的一个主要模型

通过对不同细胞模型开展深入的研究

将揭开更微观的细胞生命的奥秘

也为我们改造生命和征服疾病

提供一些关键的技术

今天关于细胞模型的内容

我们就简单讨论到这里

同学们下次课再见