一、什么是细胞生物学
这学期要跟在老板的屁股后面教细胞生物学。微博上放出消息之后很多朋友都卖萌说想听月如姐教课,那么我就当真了哈……我打算在这里挖1个硕大无比的坑。由于这是我的第一次挖坑,能填满不能填满,就看天意吧。。(节操呢!
我的计划是每次在老板的讲座后将讲座的内容整理并发上来,一方面给那些有兴趣的朋友们看看,一方面算是我的备课笔记……老板的讲座是每星期一、三、五,所以每周我起码……更新一篇……
话不多说,直接进入主题吧。这是这门课的第一堂讲座,除开自我介绍和评分政策不谈,涉及的内容实在有限。不过在这有限的时间里,我们将初窥细胞生物学的奇妙。
细胞生物学研究的就是视频中的这些东西。简而言之,研究细胞内的生物活动。有一定生物学基础的朋友可能会说在视频里看到了细胞膜,看到了蛋白质的合成等等,这不是生物化学,或者遗传学、分子生物学的内容么?为什么又在细胞生物学里进行了重复呢?这是因为我们这门学科更像是1个总览。我们关心遗传信息储存于细胞内的何处,关心能量在细胞的何处产生,关心新合成的蛋白质将被运往细胞的何处……我们将把细胞视为1个井井有条的大工厂,了解不同的车间是如何共同运作,维持这个工厂的生计。
当然,想要仔细研究这个工厂,就必须先了解这个工厂。其中最重要的便是眼见为实。倘若我们只知道细胞内有DNA,有蛋白质,却不知它们在细胞内如何分布,如何起作用,那么这样的细胞和试管内的DNA/蛋白质混合物又有多大区别呢?
所以,接下来要讲的,便是如何看清细胞。聪明的朋友们或许已经猜到了。对,没错,我们就要讲到显微镜了。
课堂总结:
在你看这篇日志的若干分钟里,细胞内正发生着各种乱七八糟的事……(如同视频里介绍一般)
细胞生物学就是研究这些乱七八糟的事情的学科……
二、看清细胞结构的技术上次我们谈到想要了解细胞内的活动,首要的便是能“看到”这些细胞。而相应的实验仪器就是显微镜,1个并不算陌生的词汇。自胡克心血来潮看到了软木塞中的细胞结构后,显微镜有了长足的发展。其中光学显微镜如它的祖宗一般,通过一束强光穿透样品,使我们在显微镜的另一端看到我们想看的东西。
之后又在普通光学显微镜的基础上诞生了荧光显微镜。与一般的光学显微镜不同,荧光显微镜发出的光并不穿透样品。一般说来,荧光显微镜发出的是一束激光。而激光被样品吸收后,其中的能量又会变成另一束光散发出来,从而被仪器收集,成为了荧光信号。由于激光在吸收和重新散发的过程中会损失能量,因此散发的激光波长要比激发样品的激光波长更长。
但光学显微镜毕竟有分辨率的极限。为了追求把细胞放得更大,细节看得更清,人们又发明了电子显微镜。从较大尺寸的细胞,到更小尺寸的某些分子,电子显微镜都可以把它们的面貌呈现在我们面前。
这些不同的显微镜都各有利弊。普通的光学显微镜使用最为简便,但能得到的信息也相当有限。电子显微镜能看到超显微的结构,但制备样品非常复杂,也需要使用一些有毒的物质。最重要的是,这些样品都是经过处理的死亡细胞。而得益于荧光蛋白,我们能够看到1个有生命的细胞里的细胞活动。
绿色荧光蛋白最早是由日本科学家下村脩在水母中被提取出来的,经过马丁·查尔非和钱永健的改造,这种能够发出荧光的蛋白质在细胞生物学中得到了广泛的应用。当这些小分子蛋白质和其他的蛋白融合在一起后,散发出的荧光就表明了目的蛋白质的位置。为此,他们也获得了2008年的诺贝尔化学奖。经过他们的改造,绿色荧光蛋白的不同衍生物如今已经可以表现出彩虹一般的色彩。
要知道,细胞内可是有很多长得差不多,但功能迥异的结构。举例而言,下图中有着不少圆形的结构。它们都是peroxisome(过氧化物酶体)吗?想要回答这个问题,除了使用荧光蛋白外,我们还有其他的方法。第1种就是利用抗体
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