细胞生物学课程实验创新模式与实践探索——以“细胞骨架的标记与观察综合实验的设计”为例

以学生为中心的层次化实验教学模式在细胞生物学教学改革中的探索和实践,有助于全方位提升学生的综合素质,在高校实验教学改革中发挥积极作用。细胞骨架的分布与定位是细胞生物学实验课程中的重要内容,然而关于细胞骨架的标记与观察的综合性层次化实验教学设计鲜有报道。该文围绕细胞骨架的分布,以体外培养的动物细胞为材料,设计了“细胞骨架的标记与观察综合实验”,实验内容涵盖了微管和微丝在细胞中的分布、细胞微管骨架的免疫标记方法、微丝骨架的荧光探针标记方法以及影响细胞骨架形态和分布的因素等多个知识点。实验项目包含了2个基础性实验“利用免疫荧光标记法观察上皮来源的人宫颈癌细胞中的微管”和“利用鬼笔环肽标记法观察上皮来源的人宫颈癌细胞中的微丝”; 1个拓展性实验“探究影响细胞骨架的因素”;以及1个创新性实验“检测大鼠成纤维细胞(C6细胞)的细胞骨架分布”,这4个实验构成了细胞骨架的标记与观察综合实验的层次化教学。该综合性实验的教学实践表明,以学生为主导的实验层次化教学能够激发学生的学习兴趣,提高学习的积极性和主动性,提升分析问题、解决问题和综合运用知识的能力,有助于学生创新实践能力和综合能力的培养。     

慈姑根尖细胞微管骨架的免疫荧光观察

分别用考马斯亮蓝染色和间接免疫荧光标记,并运用荧光倒置显微镜和激光共聚焦显微镜,对慈姑根尖固定后酶解获得的去壁细胞和细胞团块以及根尖细胞分裂周期中微管骨架列阵进行详细观察,以探索高等植物微管周期的普遍性。结果表明:慈姑根尖固定后酶解可获得大量结构完整的去壁细胞与细胞团块;考马斯亮蓝染色观察可见,慈姑根尖细胞中丰富的蛋白物质以及处于不同分裂期的细胞核染色体;免疫荧光观察可见,慈姑根尖细胞周期中微管骨架保存较好,主要有周质微管、早前期带微管、纺缍体微管和成膜体微管4种循序变化的排列方式,构成了高等水生植物分裂细胞中典型的微管周期。实验结果证明,高等水生植物与陆生植物微管周期具有相似性,为植物微管周期概念提供了新的实例。     

一种改进的观察植物细胞微管的免疫荧光染色方法

植物微管体积小,而且始终处于动态变化之中,因此观察到清晰的微管形态有一定的难度。本文以拟南芥为实验材料,介绍了一种改进的植物细胞微管免疫荧光染色方法,用此方法可以观察到清晰、完整的植物微管形态,此法对其他植物细胞微管观察可能也有借鉴和参考价值。     

植物微管骨架参与下胚轴伸长调节机制研究进展

微管作为细胞骨架的重要成员,在植物生长发育过程中起重要作用。下胚轴作为研究细胞伸长的模式系统之一,其伸长受到多种信号的调节。该文综述了微管骨架在响应环境和生长发育信号调节下胚轴伸长过程中的作用及机制,旨在帮助读者深入理解微管骨架响应上游信号在植物下胚轴伸长中的作用机理。     

割手密茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化

利用冰冻切片法结合间接免疫荧光标记技术对割手密茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化进行了研究。结果表明:在割手密茎尖细胞有丝分裂过程中存在4种循序变化的典型微管列阵,即周质微管、早前期微管带、纺锤体微管及成膜体微管。在割手密初生增粗分生组织细胞中观察到的大多数是周质微管列阵,很少观察到其它3种典型的微管列阵,这可能这是割手密茎较小的原因之一。     

萱草花粉微管蛋白的体外聚合及电镜观察

微管(microtubule)作为细胞骨架的主要成分,在植物体内,微管除决定细胞的形状外,还参与很多重要的细胞功能。但有关微管蛋白生物化学的研究绝大多数来自动物脑组织材料,对植物微管蛋白的研究除培养细胞外所知甚少,我们纯化了毫克数量的萱草(Hemer-ocallis fulvaL.)花粉微管蛋白,利用紫杉醇作为促进剂,在Mg2 、GTP等存在下体外聚合成功,并观察了其电镜下的形态。     

细胞的骨架系统

细胞骨架是一类复杂的蛋白质纤维结构,广泛地存在于动物细胞、植物细胞甚至一些原生动物与酵母中。细胞骨架按分布区域可分为胞质骨架和细胞核骨架,胞质骨架又具有三种类型:微管、微丝和中等纤维.胞质骨架和核骨架以及三种胞质骨架之间的结构、性质和功能上是有所区别的,但另一方面它们又协调地参予细胞的一系列生理活动,共同组成了细胞的骨架系统。六十年代初,波特(K·Porter)等第一次用电镜证明了细胞质中骨架结构的多样性,他们发现几乎每一个真核细胞的胞质中都存在三种类型的骨架结构,即微管、微丝和中等纤维。之后,对它们的结构、性质和功能进行了深入的研究。七十年代以来,在细胞核中又发现了一个形态类似于胞质骨架、蛋白质性质的网架结构——细胞核骨架(简称核骨架)对它可能的作用也有了初步的认识,这些发现丰富了骨架系统的内容。现在,已经证实胞质骨架和核骨架在结构与功能上是密切联系的,两者构成了统一的细胞骨架体系,对细胞生长、运动及细胞分化等过程起着重要的作用。     

甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化

利用改进的冰冻切片法结合间接免疫荧光标记技术对甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化进行了研究。结果表明,在甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中存在4种循序变化的典型微管列阵,即周质微管、早前期微管带、纺锤体微管及成膜体微管。同时,还观察到在各种典型微管列阵相互转变过程中存在各种微管列阵的过渡状态。甘蔗茎尖正在伸长的幼叶部位细胞的周质微管主要为与细胞伸长轴相垂直的横向周质微管：茎尖幼叶部位伸长缓慢细胞的微管主要为纵向及斜向排列的周质微管,在甘蔗茎尖幼叶基部初生增粗分生组织处,横向、斜向、纵向及随机排列的周质微管列阵均有分布。在少数分裂前期的细胞中,发现细胞具有2条早前期微管带,其具体功能还不清楚。表明甘蔗茎尖细胞微管列阵的变化与许多双子叶植物及部分单子叶植物具有共同的变化规律,进一步证明微管骨架的周期性变化在植物中具有普遍性。     

甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化

利用改进的冰冻切片法结合间接免疫荧光标记技术对甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中微管骨架的变化进行了研究。结果表明, 在甘蔗茎尖细胞有丝分裂过程中存在4种循序变化的典型微管列阵,即周质微管、早前期微管带、纺锤体微管及成膜体微管。同时, 还观察到在各种典型微管列阵相互转变过程中存在各种微管列阵的过渡状态。甘蔗茎尖正在伸长的幼叶部位细胞的周质微管主要为与细胞伸长轴相垂直的横向周质微管; 茎尖幼叶部位伸长缓慢细胞的微管主要为纵向及斜向排列的周质微管,在甘蔗茎尖幼叶基部初生增粗分生组织处, 横向、斜向、纵向及随机排列的周质微管列阵均有分布。在少数分裂前期的细胞中, 发现细胞具有2条早前期微管带, 其具体功能还不清楚。表明甘蔗茎尖细胞微管列阵的变化与许多双子叶植物及部分单子叶植物具有共同的变化规律, 进一步证明微管骨架的周期性变化在植物中具有普遍性。     

微管骨架在植物适应低温胁迫中的功能研究进展

植物细胞骨架对低温胁迫的响应是近年来研究的一个活跃的前沿领域。本文综述了该领域研究的进展情况和发展趋势:植物微管骨架的结构和功能的简介,低温诱导植物细胞微管骨架稳定性的变化;并对微管骨架在冷信号传导中的作用进行了探讨。     

巨噬细胞:一种理想的细胞骨架观察教学材料

细胞骨架是细胞的重要结构之一,也是《细胞生物学实验》教学的重要内容。然而,在目前的教学实践中,缺乏较为理想的细胞骨架观察材料。基于对巨噬细胞易黏附、便于操作特性的了解,该研究以小鼠腹腔巨噬细胞为材料,进行了细胞骨架显示的实验探索。结果表明,无论用曲通X-100处理细胞后再用考马斯亮蓝染色还是先对细胞进行固定、透膜后再用免疫荧光法染色,均可观察到清晰的细胞骨架结构。说明巨噬细胞是一种理想的细胞骨架观察教学材料。     

冰冻切片法在植物微管骨架研究中的应用

介绍了冰冻切片法研究植物微管骨架的一般程序和技术上的一些改进,结果证明,改进的冰冻切片技术,可以对植物不同类型的细胞进行很好的标记。实验结果表明,甘蔗正在迅速伸长的幼叶分布的微管类型主要是与细胞伸长轴方向垂直的周质微管,幼叶基部尤其是第三幼叶基部分布的主要是与细胞伸长轴方向平行的周质微管。表明冰冻切片法在植物微管骨架的研究中具有广阔的应用前景。     

应用Steedman's wax切片法观察植物细胞微管骨架

微管骨架在植物发育过程中起重要作用.由于植物细胞的特殊性,与动物细胞相比植物微管骨架的研究遇到更多的困难.简略地介绍了曾被国内外学者应用的植物微管骨架的各种研究方法及其局限性.Steedman's wax是一种多脂蜡.它熔点低(35～37℃),具有与石蜡相同的切片性质,能够切成不同厚度的连续切片,适合深埋于器官内部的组织或细胞的免疫细胞化学研究.介绍了应用Steedman's wax切片法观察植物细胞微管骨架的一般程序和方法以及经过作者检验且切实可行的一些技术改进.     

增强UV-B辐射和He-Ne激光对小麦原生质体微管骨架的影响

以小麦叶片原生质体为材料,采用间接免疫荧光定位法标记其微管系统,并利用激光共聚焦扫描显微系统进行观察。研究了低剂量He-Ne激光(5mW.mm-2)、增强UV-B辐射(10.08kJ.m-2.d-1)及二者的复合处理对小麦幼苗叶肉细胞中微管骨架的影响。结果表明,增强UV-B辐射后,小麦叶片细胞中微管骨架发生解聚,呈短棒状或点状分布,微管束弥散且荧光强度减弱;而增强UV-B辐射后再施以He-Ne激光处理,小麦叶肉细胞微管骨架有部分断裂,但较单独UV-B处理组的损伤程度轻,说明低剂量的He-Ne激光可以部分修复增强UV-B辐射对微管骨架的损伤,且对微管的聚合有促进作用。     

肠道病毒A组71型在人脐静脉血管内皮细胞中的增殖及对细胞骨架的影响

目的研究肠道病毒A组71型(Enterovirus group A type 71,EV-A71)在人脐静脉血管内皮细胞(Human umbilical vein endothelial cells,HUVECs)中的增殖及对细胞骨架造成的影响,初步探讨其与病毒血症发生的关系。方法采用qRT-PCR技术及免疫荧光技术检测EV-A71在HUVECs中的复制和增殖,用免疫荧光双染色技术观察三种细胞骨架在EV-A71感染后的变化。结果 EV-A71能够有效感染HUVECs,且感染后24 h在细胞内复制达到高峰。病毒感染后微丝骨架完全解聚,微管骨架排列方式发生改变,而中间纤维结构模糊不清;同时检测到微管及中间纤维与病毒抗原共存。结论 EV-A71可以感染HUVECs并在其内有效复制增殖,同时诱导HUVECs三种细胞骨架发生改变,提示细胞骨架可能参与EV-A71感染HUVECs的过程。     

植物体细胞周期中的微管周期

微管是细胞骨架系统中的主要成员 ,对它的研究是近 10年来才在植物细胞生物学中发展起来的热点之一。除了“骨架”方面的功能外 ,植物微管还有很多动态方面的功能 ,如细胞内囊泡和蛋白质颗粒的转运 ,有丝分裂过程中染色体的运动 ,细胞极性的确定以及信号传导等。早在 196 3年 ,微管被发现和确认后 ,实际上已看到微管在细胞周期中存在不同的排列方式。 2 0世纪 80年代初 ,用免疫荧光定位技术观察到整个有丝分裂过程中微管的动态变化 ,发现与染色体相似 ,微管的形成和分布也有 1个周期性的变化规律。目前已阐明 ,在高等植物体细胞每个有丝分裂…     

应用Steedman's wax 切片法观察植物细胞微管骨架

微管骨架在植物发育过程中起重要作用。由于植物细胞的特殊性,与动物细胞相比植物微管骨 架的研究遇到更多的困难。简略地介绍了曾被国内外学者应用的植物微管骨架的各种研究方法及其局限 性。Steedman's wax是一种多脂蜡。它熔点低(35~37℃),具有与石蜡相同的切片性质,能够切成不同厚 度的连续切片,适合深埋于器官内部的组织或细胞的免疫细胞化学研究。介绍了应用Steedman's wax 切 片法观察植物细胞微管骨架的一般程序和方法以及经过作者检验且切实可行的一些技术改进。     

Wangzaozin A诱导人宫颈癌HeLa细胞胞质骨架重排及细胞增殖抑制

该文采用锥虫蓝排染法、吉姆萨染色、流式细胞术及免疫荧光技术研究了wangzaozin A诱导HeLa细胞3种细胞骨架的重排特征以及细胞增殖抑制效应。结果显示,0.8~2.0μmol/L的wangzaozin A可显著抑制HeLa细胞增殖,导致细胞G1期阻滞,使细胞形态变化显著,不对称长条形细胞数量增多,与细胞骨架抑制剂诱导效果相似;wangzaozin A可显著改变细胞微管和角蛋白纤维排布方向,并诱导微管和角蛋白纤维聚合,导致细胞平均荧光强度显著增高,但减少细胞应力纤维数量,使平均荧光强度明显下降,显示了浓度和时间依赖性,该结果与紫杉醇对HeLa细胞的作用效果相似。Western blot显示,wangzaozin A并没有显著改变细胞内角蛋白、β肌动蛋白和α-微管蛋白含量,表明wangzaozin A诱导3种骨架纤维量的改变与其细胞内单体蛋白表达量无关。结果说明,wangzaozin A诱导的细胞骨架重排严重干扰细胞稳态,导致细胞及细胞核形态显著改变、细胞增殖抑制,但该化合物诱导细胞骨架重排的直接靶向位点尚需进一步研究。     

原生动物贻贝棘尾虫微管胞器的荧光标记与显示

采用FLUTAX直接荧光标记和抗α微管蛋白抗体的间接免疫荧光标记显示,原生动物贻贝棘尾虫(Stylonychia mytilus)细胞微管胞器由口围带、波动膜、额腹横棘毛、左右缘棘毛、背纤毛等纤毛器微管骨架、纤毛器基部附属微管和其他皮层微管骨架组成。纤毛器微管骨架和基部附属微管按皮层纤毛模式定位;皮层左、右侧微管带和领肋壁微管等其他皮层微管构成细胞特定位置的皮层微管骨架,并可能为具有背腹分化的腹毛目纤毛虫所特有,对维持细胞背腹面的形态、支持附近纤毛器(如左、右缘棘毛)的运动起作用。本文较完整地阐述了其细胞骨架的三维构形,对于深入了解纤毛虫细胞微管骨架的结构和分布特征,进一步揭示微管类胞器的功能是有意义的。     

细胞骨架纤维间的相互联系

细胞骨架是由微丝、微管及中间纤维组成的蛋白质纤维网络体系.三种骨架纤维具有不同的形态、结构和功能特征,它们在细胞中彼此联系、互相依赖,共同构成完整的细胞骨架系统,在细胞的各项生命活动中起着重要的作用.认识与研究细胞骨架的这三种纤维之间存在的相互联系,揭示它们作用的分子机制,对全面、科学的认识细胞骨架系统在细胞中起所的作用以及对于科学研究都有着重要的意义.