冷冻刻蚀技术是什么显微镜用的

‘壹’ 冷冻电子显微镜技术主要运用在哪方面

冷冻电子显微镜技术主要应用在单个蛋白质分子结构分析方面。

此外，中国科学院院士、浙江大学医学部主任段树民在接受浙江在线记者采访时表示，未来，冷冻电子显微镜技术还将广泛应用于细胞组织的超微结构解析，对解开生命活动的规律和机制等奥秘会产生更大影响。

据《新民晚报》报道，冷冻电镜技术是将样品快速降温使其固定在玻璃态的冰中，在低温下使用透射电子显微镜观察样品的成像技术。长期以来，电子显微镜只能做一些相对低分辨率的结构解析工作，并且强大的电子束流会破坏蛋白、生物切片等对温度敏感的样品，而冷冻电镜技术的出现使研究人员可以将运动着的生物大分子冷冻，并将过程机制成像。

那么，这一技术将会应用在哪些领域呢？《新民晚报》介绍，冷冻电镜技术的应用将推进重大疾病药物的研发工作。标靶药物因其副作用小、药效更明显，是未来医药界研究的主流，而靶向研究中最重要的工作就是分析小分子和蛋白质是如何结合在一起的，这就需要冷冻电镜技术。

‘贰’ 细胞冰冷蚀刻实验中为什么冷冻的细胞样品会在磷脂双分子层处 断开

细胞膜的主要成分是由磷脂双分子层结构。在磷脂双分子层结构中，还有部分的糖蛋白，所以细胞膜的主要成分就是磷脂和糖蛋白。
冰冻蚀刻技术是将组织细胞放在液氮中快速冷冻，然后用冰刀使样品断裂分割，利用金属复型技术，就能在电镜下观察样品断裂表面的细胞膜或生物膜内部超微结构。冰冻蚀刻技术的研究结果为细胞膜的流动镶嵌模型提供了有力的证据。
冷冻刻蚀技术的基本步骤是：首先将样品在冷冻剂中急速冷冻，然后在真空中切断，在切断后的断面上有细胞器，其间还有冻成冰的水分。稍加热使冰升华(水分挥发)，使细胞器的膜结构暴露出来，断面变得凹凸不平，好像“雕刻"一样，故称为冷冻刻蚀。

‘叁’ 显微镜的目镜和物镜的特点是什么区别是什么

将微小物体或物体的微细部分高倍放大，以便观察的仪器或设备。它广泛应用于工农业生产及科学研究。生物学和医学工作者在业务中也经常使用显微镜。大致分为光学显微镜和电子显微镜。 光学显微镜 即以可见光为光源的显微镜。普通的光学显微镜在结构上可分为光学系统和机械装置两个部分。光学系统主要包括目镜、物镜、聚光器、光阑及光源等部分。机械装置主要包括镜筒、镜柱、载物台、镜座、粗细调节螺旋等部分（图1 [光学显微镜]）。其基本光学原理如图2[光学显微镜成像原理模式图],图中左边小的凸透镜代表短焦距的一组透镜，称物镜。右边大的凸透镜代表长焦距的一组透镜，称目镜。被观察的物体(AB)放在物镜焦点(f)稍外的地方。物体的光线通过物镜后在目镜焦点(f)稍内方形成一个倒立的放大实像(BA)。观察者的眼睛通过目镜将该实像(BA)进一步放大为一个倒立的虚像(BA)。 目镜位于显微镜筒的上方，一般由两个凸透镜构成。它除了进一步扩大物镜所形成的实像之外，也限制了眼睛所观察的视野。按放大率分,常用目镜有5倍、10倍和15倍三种。 物镜一般位于显微镜筒的下方，接近所观察的物体。由8～10片透镜组成。其作用一是放大(给物体造成一个放大的实像）,二是保证像的质量,三是提高分辨率。常用物镜可按放大率分为低倍 (4×)、中倍(10×或20×)、高倍 (40×)和油浸物镜(100×)。多个物镜共同镶在换镜转盘上，可以按需要转动转盘选择不同倍数的物镜。 显微镜的放大倍数为目镜倍数乘物镜倍数，如目镜为10倍，物镜为40倍,则放大倍数为40×10倍（放大400倍）。优良的显微镜可放大2000倍，可分辨相距1×10cm的两点。 当白光通过凸透镜时,波长较短的光（蓝紫色）,其折射度大于长波长的光（红橙色），因此，成像时在像周出现各色光谱围绕,并且有一圈蓝色或红色的辉光,这种颜色上的缺陷称为色差。由于光线进入（和离开）透镜镜面各部分的角度不同，从透镜四周透过的光线与从透镜中心透过的光线相比，其折射角度较大。因此，成像时在像周出现模糊而歪曲的影像。这种成像面弯曲的缺陷称为球面差。一系列形状、结构和距离不同的凸和凹透镜组互相配合，便能最大限度地纠正色差和球面差，形成一个明亮、清晰而准确的影像。这就是目镜或物镜分别由一组透镜构成的缘故。这种透镜称为平场消色差透镜。 光线从一种介质（如空气）投射到另一种较为致密的介质(如玻璃)中时会弯向“法线”（与介质交界面垂直的一条线）,如图3 [光线通过物镜时的情况]中的BOA线。光线由致密介质(玻璃)进到不致密介质(空气)中时会偏离“法线”，如AOB线(图3a)当光线穿过聚光镜玻璃(折射率为1.51)进入空气时同样会偏离,向外折射,因此进入物镜的光量减少很多，像的分辨力也降低。使用100倍物镜时,如果在物镜和盖玻片之间充以油液（折射率同样为1.51）以隔绝空气，则光线几乎可以不折射地进入物镜，这就增加了像的亮度和分辨率。这种物镜称为油浸物镜(图3b)。 聚光器位于显微镜台的下方，可会聚来目光源的光线，将光量集中于标本，使标本受到光强适度的均匀照射。聚光器的下端装有孔径光阑（光圈）以控制光束的粗细。 普通光学显微镜的照明光源位于聚光器的下方，为特制的照度均匀的强光灯泡，并且配有可变电阻，可以改变光线的强度。 由于普通光学显微镜的光源光线自镜体下方向上透射，通过聚光镜、物镜，达到目镜，因此在医学及生物学研究中必须将被观察的样品切成能透过光线的、厚约6m 的薄片，并且要进行染色以显示不同的组织和细胞等细微结构。整个加工过程称常规组织制片技术，包括选取适当的组织材料经甲醛（福尔马林）液固定，逐级酒精脱水，石蜡包埋，用切片机将组织切成薄片裱在玻璃片上，再经苏木素―伊红染料着色，最后将组织玻片封固在光学树脂胶内。制好的组织玻片可长期保存。 显微镜的目镜和物镜安装在镜筒的两端，它们的距离是固定的。将组织玻片放在载物台上，旋转粗调螺旋使载物台接近物镜。组织切片进入物镜第一焦平面，目镜内即可见标本内的组织影像。然后用细调螺旋使目镜内的影像清晰即可进行观察。改换放大倍数时就要调换目镜或物镜。 医学和生物学常使用的光学显微镜 有下列12种： 暗视野显微镜 在普通光学显微镜台下配一个暗视野聚光器（图4）,来自下面光源的光线被抛物面聚光器反射，形成了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束。因此视野是暗的，视野中直径大于 0.3m的微粒将光线散射，其大小和形态可清楚看到。甚至可看到普通明视野显微镜中看不见的几个毫微米的微粒。因此在某些细菌、细胞等活体检查中常常使用。 实体显微镜 由双筒目镜和物镜构成。放大率 7～80倍。利用侧上方或下方显微镜灯照明。在目镜内形成一个直立的放大实像，可以观察未经加工的物体的立体形状、颜色及表面微细结构,并能进行显微解剖操作,也可以观察生物机体的组织切片。 荧光显微镜 在短波长光波(紫外光或紫蓝色光,波长250～400nm）照射下，某些物质吸收光能，受到激发并释放出一种能量降级的较长的光波（蓝、绿、黄或红光，波长400～800nm），这种光称荧光。某种物质在短光波照射下即可发生荧光，如组织内大部分脂质和蛋白质经照射均可发出淡蓝色荧光，称为自发性荧光。但大部分物质需要用荧光染料（如吖啶橙、异硫氰酸荧光素等）染色后，在短光波照射下才能发出荧光。荧光显微镜的光源为高压汞灯，发出的紫外光源经过激发滤光片(此滤光片可通过对标本中荧光物质合宜的激发光)过滤后射向普勒姆氏分色镜分色镜将激发光向下反射,通过物镜投射向经荧光染料染色的标本。染料被激发并释放出荧光,通过物镜,穿过分色镜和目镜即可进行观察。目镜下方安置有屏障滤片(只允许特定波长的荧光通过)以保护眼眼及降低视野暗度(图4 [荧光显微镜光学原理])。荧光显微镜的特点是灵敏度高，在暗视野中低浓度荧光染色即可显示出标本内样品的存在，其对比约为可见光显微镜的 100倍。30年代荧光染色即已用于细菌、霉菌等微生物及细胞、纤维等的形态观察和研究。如用抗酸菌荧光染色法可帮助在痰中找到结核杆菌。40年代创造了荧光染料标记蛋白质的技术，这种技术现已广泛应用于免疫荧光抗体染色的常规技术中，可检查和定位病毒、细菌、霉菌、原虫、寄生虫及动物和人的组织抗原与抗体，可用以探讨病因及发病机理，如肾小球疾病的分类及诊断，乳头瘤病毒与子宫颈癌的关系等。在医学实验研究及疾病诊断方面的用途日益广泛。 偏光显微镜 从光源发出的光线通过空气和普通玻璃时，在与光线垂直的平面内的各个方向以同一振幅进行振动并迅速向前方传递，这是光的波动性原理。空气与普通玻璃为各向同性体，又称单折射体。如果该光源的光通过一种各向异性体（又称双折射体）时，会将一束光线分为各只有一个振动平面的，而且振动方向互相垂直的两束光线。这两束光线的振动方向、速度、折光率和波长都不相同。这样只有一个振动平面的光线称偏振光。偏光显微镜即利用这一现象而设计。偏光显微镜内，在物镜与目镜间插入一个检偏镜片，光源与聚光器间镶有起偏镜片，圆形载物台可以作360°旋转（图5[偏光显微镜光学原理]）。起偏与检偏镜片处于正交检偏位时，视野完全变黑。将被检物体放在显微镜台上。若被检物为单折射体，则旋转镜台，视野始终黑暗。若旋转镜台一周，视野内被检物四明四暗，则说明被检物是双折射体。许多结晶物质（如痛风结节中的尿酸盐结晶、尿结石、胆结石等），人体组织内的弹力纤维、胶原纤维、染色体和淀粉样原纤维等都是双折射体，可借偏振光显微镜术检验，进行定性和定量分析。 位相显微镜 又称相差显微镜或相衬显微镜。普通光学显微镜之所以看不见未染色的组织、细胞和细菌、病毒等活机体的图像，是因为通过样品的光线变化差别（反差）很小。标本染色后改变了振幅（亮度）和波长（颜色），影响了反差而获得图像。但是染色会引起样品变形，也可使有生命的机体死亡。要观察不染色的新鲜组织、细胞或其他微小活体必须使用位相显微镜。位相显微镜的原理是两个光波因位相差而互相干涉，出现光波强弱和反差的改变而成可见影像。点光源发出的光线可以表现为正弦波图形(图6a[位相显微镜])。两个波峰间的距离为波长,波的振幅表示光的亮度(振幅大、亮度高)。设想同一光源发出的两条光波,分别同时通过空气及某种透明介质。在通过一定厚度的某种透明介质时，光波的速度就会降低，但是光的亮度未变。光波在通过该透明介质后比一直在空气中前进的另一条光波迟滞了波长，因而两条光波出现了位相的变化（位相差）。但人眼不能分辨这两条平行光线的位相差。如果这两条光波射到光屏的同一点上，而且一条光波比另一条光波迟滞了半个波长，即两条光波因位相相反而互相干涉抵消则光线消失，或者相对振幅相互影响而光线减弱。如果一条光波虽然迟滞了一个波长,但两条光波位相相同,则因波的叠加而光线增强。 位相显微镜的基本结构与普通光学显微镜相同。不同之处在于：①物镜镜头上面，在物镜第二焦平面装有一块圆盘状的位相板（图6b[位相显微镜]）。②聚光器下面，在聚光器第一焦平面装有环形光束，光束上刻有狭窄的缝隙可通过环形强光(图6c[位相显微镜])。如图6d所示，环形光束 A点发出的光线经过聚光器后成为平行光线。光线通过载物台上的样品时，因样品内各个质点(如b点)的折射率不同而受到干涉，发生衍射,即分为未偏向波（实线）和偏向波(虚线)。未偏向波通过物镜聚焦于位相板 A 点上成像，然后通过位相板，均匀地分布在标本像平面上成为背景。偏向波通过物镜后从位相板 A点周围通过位相板同样聚焦在像平面的B上。换句话说，未偏向波和偏向波是分别通过位相板的不同部位。在位相板上不同的区域涂有不同的涂层，可以分别改变未偏向波或偏向波的速度和亮度，由此两种光波出现了位相差，差了半个波长或一个波长，它们在像平面的合波就出现明暗对比，样品内的各个细节也就能看得见。 总之，位相显微镜是利用样品中质点折射率的不同或质点厚度的不等，产生光线的相位差，使新鲜标本不必染色就可以看到，而且能够观察到活细胞内线粒体及染色体等精细结构，还可以应用于霉菌、细菌、病毒等更微小活体的研究，进行标本形态、数量、活动及分裂、繁殖等生物学行为观察，并可进行量度与比较。 倒置式显微镜 普通显微镜镜的物镜头方向向下接近标本。倒置式显微镜的物镜镜头则处于垂直向上的位置，因此目镜和镜筒的纵轴与物镜的纵轴呈45度角。载物台面积较大，在物镜上方，载物台上方有一个长焦距聚光器和照明光源。物镜和聚光器可装配位相显微镜的附件。放大率16～80倍。组织培养瓶和培养皿可以直接放在载物台上，进行不染色新鲜标本及活体、细胞的形态、数量和动态观察。可进行多孔微量生物化学及免疫反应平板的结果观察。倒置式显微镜可换用普通亮视野光学镜头；可装配偏振光、微分干涉差、荧光附件进行观察。 微分干涉差显微镜(DIC) 又称干扰或干涉显微镜。能看到和测定微小的位相变化，与位相显微镜相似，使无色透明的标本具有明暗和颜色的变化，从而增强反差。在普通光学显微镜的基本结构上安装偏光和干涉部件，以及360°旋转载物台它又利用偏振光的干涉原理。如图7[微分干涉差显微镜光学原理]所示,在光源上方安置有起偏镜片和光束分解棱镜。从起偏镜片出来的直线偏振光通过光束分解棱镜后，分成互相垂直振动的两条直线偏振光。两条光线经聚光器折射后射向样品。因样品内各个质点的折射射率不同，部分光波的位相改变及因干涉而发生横向偏移。两条光线通过物镜后经第二组光束分解棱镜相合并，由检偏镜发生干涉。终末像的每一个点是由物体上同一点的两个互相重叠的不同图像构成的一种混合像，从而使肉眼得以辨识。 微分干涉差显微镜同样可以观察到在普通亮视野中看不见的无色透明物体,可以观察细胞、细菌等活体,而且影像呈立体感，较位相显微镜的影像更细致、更逼真。可用它对活细胞的各个部位作更精细的研究。如果用白光照明，不同位相表现为各种颜色，转动载物台，颜色会发生变化。单色光照明产生明暗反差，各种成分呈现不同的对比度。微分干涉差显微镜又可以作为一种高度精密的超微量光学天平来使用，用以估测的干物体的精确质量可以小到 1×克。当细胞中所含固体物质的浓度增加百分之一时，其折射率相应增加0.0018。细胞各相成分的折射率可以根据它与相关区域（悬浮液区）间位种的不同而估计，从而可进一步算出一个细胞中某些成分的干燥重量。 摄影显微镜 现代高质量显微镜均可安装显微照相的各种附件，可以及时完整地保留科学资料。用于照相的显微镜要求光学系统和机件结构精密，镜体坚固稳定。它装配三目镜筒，其中两个45°角观察用目镜镜筒和一个中央垂直镜筒安装 135照相机、曝光测量附件、照相目镜及取景镜头，可以进行取景和调焦。聚光器能调节视场中心并配有孔径光阑使视场照明均匀。镜座有可调节视场光阑，有电压表和电压显示灯。有可变电阻调节照明亮度。照明光源为6～12伏40～100瓦卤素灯泡。80年代的自动曝光显微照相装置具有自动卷片，自动测光、自动控制曝光，测量和调整色温以及倒易律失效的补偿等各项功能，均用电子计算机自动控制，可以进行黑白感光片、彩色负片和彩色幻灯片的投照。 中央垂直镜筒又可以安装电视摄像装置或16mm电影摄影机及控制装置，可对活体标本进行定时定格或连续的摄影记录。 万能研究用摄影显微镜系统 集普通亮视野、暗视野、偏振光、荧光、位相、微分干涉差、显微摄影等各项功能于一个系统中。还有电子计算机控制的低倍摄影自动聚焦、自动转换物镜、聚光器自动匹配、自动调整光源亮度等功能。机身安装两个135照相机,一个4×5英寸大版照相机。可另外安装电视摄像和16mm电影摄影装置，同样具有自动卷片、自动测光、自动控制曝光、测量和调节色温、倒易体失效补偿等多项功能。 电子显微镜 光学显微镜的分辨本领由于所用光波的波长而受到限制。小于光波波长的物体因衍射而不能成像。最高级的光学显微镜的分辨本领的限度约 200nm(2000)。为了突破这一限度，可采用电子射线来代替光波。电子微粒以高速运动时，其行为类似光波的传播过程。运动电子的波长随其速度而定，在增压达50万伏时，其波长为0.001nm(0.01),即电子射线的波长约为可见光的十万分之一,其分辨本领的极限约为4，其放大倍数比最高级的光学显微镜要高很多级。以电子射线为电子光源的显微镜称为电子显微镜。现代医学和生物学使用的电镜分辨率为5～10,即放大率为10～20万倍。 由于标本厚薄不同，超薄切片机切出的很薄的标本，可用透射式电子显微镜观察。不能切得很薄的标本可用扫描式电镜进行观察。 透射式电子显微镜(TEM) 是最常用的电子显微镜，由电子枪、电磁透镜系统、荧光屏（或照相机）、镜筒、镜座、变压器、稳压装置、高压电缆、真空泵系统、操纵台等部分组成电子枪相当于光学显微镜中的光源,供应和加速从阴极热钨丝发射出来的电子束。电镜所用的电压一般在20～30万伏特，才足以使电子枪里的电子以高速飞出。电子通过聚光透镜，达到标本上，因为标本很薄，高速电子可以透过，并且由于标本各部分的厚度或密度不同，通过的电子就有疏密之分。电压需要严格稳定才能使成像稳定，很小的电压改变就会引起严重干扰。像的亮度可以通过电子枪来控制。 电磁透镜组相当于光镜中的聚光器、物镜及目镜系统。电子束通过各个电磁透镜的圆形磁场的中心时可被会聚而产生像。电镜的透镜系统由4组电磁透镜组成,包括聚光透镜、物镜、中间透镜和投射透镜(目镜)。可改变聚光透镜的电流使电子束对标本聚焦并提供“照明”。物镜靠近标本的焦点上。通过物镜、中间镜和投射镜的三级放大，能在一定的距离处得到高倍的放大像，最终形成的像投射到荧光屏上。在荧光屏部位可换用黑白胶片以制取相片底板。改变电磁线圈中的电流量从而使电磁透镜调焦，并产生不同的放大率（图8 [透射式电子显微镜]）。 为了尽量减少电镜中电子与空气分子相碰撞而产生散射的机会，镜筒中的真空度要求很高，因此密封的镜筒与真空泵相连。由于标本需置于真空的镜筒内，因此不能检查活材料。 光镜主要利用可见光波作为光源，样品染色后改变了光的波长(颜色)和振幅（亮度），影响了反差从而得到图像。电镜使用电子射线。电子束的穿透力不强，所以供电镜检查的标本必须切到薄至50～ 100nm厚度的切片。电镜切片的制作步骤与光镜切片类似，也是由固定、脱水、包埋、切片和染色等程序组成：首先从欲观察的标本上取材,体积约1。通过戊二醛和四氧化锇双固定后，逐级酒精（或丙酮）脱水,环氧树脂包埋,超薄切片机切片。在电镜中像的形成是组织片各个部分对电子束的电子产生不同散射的结果，标本中致密的地方(细节)散射强。可使用各种重金属盐染色以增加反差，常用的是醋酸铀和枸橼酸铅复染。由于电子束穿不透玻璃，染好的薄膜切片放在小铜网格上作电镜观察。 冷冻蚀刻技术是50年代发明、后来经过改进的一种新的电镜标本加工技术。其主要原理是把液氮内快速超低温(-200℃)冷冻的生物标本放在真空冷冻装置里断裂，从而将不同部位的细胞器内部结构暴露出来，表现出高低不等的三维结构。在新形成的折断面上喷镀一层铂金碳膜（复型）。将已镀膜标本在强酸或强碱性腐蚀溶液里消化，复型膜即漂浮、经打捞、清洗，放在小铜网上进行电镜观察和照相。冷冻蚀刻技术在细胞生物膜结构（如细胞膜、线粒体、内质网等）的研究上发挥了重大作用。 扫描式电子显微镜(SEM) 标本较厚的表面要产生一个电子光学图像就要采用电子扫描法（图9 [扫描电子显微镜结构示意图]）。扫描电镜的电子枪和电磁透镜的结构原理类似透射电镜。电子枪产生的大量电子通过三组电磁透镜的连续会聚形成一条很细的电子射线（电子探针）。这条电子射线在电镜筒内两对偏转线圈的作用下，顺序在标本表面扫描。由于来自锯齿波发生器的电流同时供应电镜镜筒内的和显示管的两组偏转线圈，使得显示器的电子射线在荧光屏上产生同步扫描。从标本上射出的电子经探测器收集，被视频放大器放大并控制显示管亮度。因此在荧光屏上扫描的亮度被标本表面相应点所产生的电子数量所控制，因而在荧光屏上显示出标本的高倍放大像。通过控制两套偏转线圈的电流便可控制放大率的倍数。另外安装有一个同样的照相用同步扫描显示管。 扫描电镜标本制作中，既要脱水又要基本保持其自然状态，因此使用标本的临界冷冻干燥技术：将组织表面清洗干净，经戊二醛和四氧化锇双重固定，逐级丙酮脱水。由于乙酸戊酯与液化Co置换十分容易,因此首先用梯度乙酸戊酯置换丙酮。然后将标本放入密闭耐压室内，导入液态Co，使之浸没标本。很快Co将标本内乙酸戊酯完全置换出来，将后者排出耐压室。同时耐压室内的液态Co与迅速蒸发的气态Co分子之间的互变达到动态平衡。使温度逐渐上升,液态Co蒸发加快而密度相应降低。达到Co的临界温度31.1℃时,气、液二相密度相同，二相的差异完全消失，即达到相的平衡，此时表面张力为零。使温度继续保持在稍高于临界温度的条件下，缓慢排出Co气体,当Co排尽时,标本即已干燥。取出干燥好的标本，经真空喷镀一层碳合金，或放入离子镀膜机内镀铂和金，以增加标本的导电能力，加强反差和增强标本的稳定性。然后即可进行扫描电镜观察。 扫描电镜具有分辨率高、景深长、视野广、显示三维立体结构、便于观察和标本制备简单等许多优点，在生物学及医学上应用愈来愈多，用以观察和研究生物标本的表现形态和内部立体结构。扫描电镜的分辨本领已达到70的水平，已可以直接观察脱氧核糖核酸(DNA)的分子结构。

‘肆’ 冷冻电镜是什么为什么能够斩获今年诺贝尔化学奖

在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术，就叫做冷冻电子显微镜技术，简称冷冻电镜（cryo-electron micros， cryo-EM）。
冷冻电镜是重要的结构生物学研究方法，它与另外两种技术：X射线晶体学（X-ray crystallography）和核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）一起构成了高分辨率结构生物学研究的基础，在获得生物大分子的结构并揭示其功能方面极为重要。
冷冻电镜并不是这两年才建立的。在蛋白质X射线晶体学诞生大约10多年以后的1968年， 作为里程碑式的电镜三维重构方法，同样在剑桥MRC分子生物学实验室诞生，Aron Klug教授因此获得了1982年的诺贝尔化学奖。另一些突破性的技术在上世纪70年代和80年代中叶诞生，主要是冷冻成像和蛋白快速冷冻技术。
快速冷冻可以使蛋白质和所在的水溶液环境迅速从溶液态转变为玻璃态，玻璃态能使蛋白质结构保持其天然结构状态，如果以缓慢温和的方式冷冻，这个过程会形成晶体冰，生物分子的结构将被晶格力彻底损坏。

低剂量冷冻成像能够保存样品的高分辨率结构信息，确保了从电镜图形中解析蛋白质结构的可能性。与此同时，2017诺贝尔化学奖得主Joachim Frank等，则在电镜图像处理算法方面奠定和发展了这项技术的理论基础。由此冷冻电镜的雏形基本建立，总的思路为：样品冷冻（保持蛋白溶液态结构）——冷冻成像（获取二维投影图像）——三维重构（从二维图像通过计算得到三维密度图）。

根据诺贝尔奖评委会的说法，这项技术使生物分子成像变得更加简单，将生物化学带入了一个新纪元。

‘伍’ 求细胞生物学选择题，带答案，越多越好！

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这是部分题目

……
A、顺面网状结构（cis—Golgi network） B、中间膜囊（medial Golgi）
C、反面管网结构（trans—Golgi network） D、以上都有
216、存在于真核细胞的细胞膜上质子泵是（ A ）
A、P型质子泵 B、V型质子泵 C、H+ -ATP酶 D、三种都有
217、NO作为信号分子，它能使细胞内的（ B ）水平升高
A、cAMP B、cGMP C、Ca++ D、DG
218、细胞质中合成脂类的重要场所是（ B ）
A、 粗面内质网 B、 光面内质网 C、 高尔基体 D、 胞质溶胶
219、在疏松结缔组织中主要存在的胶原是（ C ）
A、Ⅰ型胶原 B、Ⅱ型胶原 C、Ⅲ型胶原 D、Ⅳ型胶原
220、白细胞表面抗原CD45是一种（ C ）
A、受体酪氨酸激酶 B、受体丝氨酸/苏氨酸激酶
C、受体酪氨酸磷酸酯酶 D、酪氨酸蛋白激酶联系的受体
221、叶绿体DNA复制主要在（ C ）
A、S期 B、M期 C、G1期 D、G2期
222、线粒体DNA的复制主要发生在（ AD ）
A、S期 B、M期 C、G1期 D、G2期
223、关于核孔复合体的论述哪一个是不恰当的（ A ）
A、有核定位信号的蛋白进入细胞核不需要核孔复合体
B、介导蛋白质入核转运，介导RNA、核糖核蛋白颗粒出核转运
C、核蛋白通过核孔复合体由细胞质转运核内需要能量
D、生物分子通过被动扩散和主动运输进出核孔复合体
224、微管的踏车运动发生在（ A ）
A、正端的聚合率大于负端的解聚率 B、正端的聚合率小于负端的解聚率
C、正端的聚合率等于负端的解聚率 D、微丝既不聚合也不解聚，处于稳定状态
225、溶酶体中的酶
A、在初级溶酶体中有活性 B、在次级溶酶体中有活性
C、在三级溶酶体中有活性 D、始终都保持着活性
226、现在认为指导分泌性蛋白到糙面内质网上合成的决定因素是（ A ）
A、N端的信号肽 B、信号识别颗粒 C、信号识别颗粒受体 D、三者都有
227、28SrRNA基因属于（ A ）
A、 中度重复顺序 B、 高度重复顺序 C、 单一重复顺序 D、 随体DNA
228、DNA碱基组成具下列特点（ C ）
A、 A=C B、 T=C C、 A+C=G+T D、 A+T=G+C
229、染色质纤维上非组蛋白的主要功能是（ B ）
A、组装核小体 B、调控基因表达
C、组成异染色质 D、协助DNA卷曲成染色体
……
259、下列哪种分子属于由极性的头部和疏水尾部构成双亲媒性分子？（BCD）
A、蛋白聚糖 B、磷脂 C、糖脂 D、胆固醇
260、属于膜相结构的细胞器有（BCD）
A、核糖体 B、线粒体
C、高尔基复合体 D、过氧物酶体
261、原核细胞与真核细胞共有的结构（AD）
A、核糖体 B、细胞骨架
C、线粒体 D、染色体
262、膜脂的流动性体现在（ BCD ）
A、烃炼的旋转异构运动 B、侧向扩散运动
B、翻转运动 C、旋转运动
263、下列物质通过简单扩散的方式进出细胞的有（ BD ）
A、葡萄糖 B、H2O C、K+ D、CO2
264、Na+—K+泵的生理作用于有（ABC）
A、产生和维持膜电位 B、维持细胞内外离子浓度差
C、调节渗透压 D、调节PH值
265、推动细胞周期由G2相向M相过度的驱动器为（ A ）
A、CDK1 B、CDK2 C、CDK3 D、CDK4
266、V—src的表达产物PP60mro是（ C ）
A、丝氨酸蛋白激酶 B、磷酸二酯酶 C、酪氨酸蛋白激酶 D、腺苷酸激酶
267、在实验条件下能控制的逆转癌细胞源自
A、 Rous肉瘤 B、 Burkitt 淋巴瘤 C、 畸胎瘤 D、 髓细胞瘤
268、氯霉素抑菌是因其
A、 抑制80S核糖体移位酶 B、 抑制RNA聚合酶
C、 引起密码错误 D、 抑制原核70S核糖体肽基转移酶
269、特化细胞的细胞核，其全能性（ B ）
A、已失去 B、仍保持
C、依据不同的细胞类型而定 D、以上都不对
270、受精卵能发育成一个完整的个体，这种能使后代细胞形成完整个体的潜能为（ C ）
A、单能性 B、多能性 C、全能性 D、发育性
271、中心粒和鞭毛（ D ）
A、都是9+2结构 B、都是9+0结构
C、前者是9+2结构，后者是9+0结构 D、前者是9+0结构，后者是9+2结构
272、红细胞的核是在以下哪一发育阶段逐渐变小和最后消失的（ C ）
A、干细胞 B、幼红细胞 C、网织红细胞 D、成熟细胞
273、减数分裂中，Z-DNA和P-DNA是在（ D ）
A、S 期合成的 B、G2期合成的
C、细线期合成的 D、分别在偶线期和粗线期合成
……
374、由细胞外信号转换为细胞内信使,从而使细胞对外界信号做出相应的反应,这是通过下列哪种机制完成的:（ A ）
A、信号转导 B、cAMP C、第二信使 D、信号分子
375、哺乳类动物体内唯一能产生抗体免疫球蛋白分子的细胞是（ B ）
A、T淋巴细胞 B、B淋巴细胞 C、Tc细胞 D、Tm细胞
376、1999年诺贝尔医学奖授予发现控制蛋白质在细胞内传输和定位信号的科学家是（ C ）
A、特霍夫特 B、艾哈迈德.泽维尔 C、甘特.布劳贝尔 D、罗伯特.芒德尔
378、由正常细胞转化为癌细胞,细胞膜上最显着的差异表现在（ A ）
A、接触抑制丧失 B、分裂失控 C、糖蛋白活性增加 D、贴壁依赖性
379、光合磷酸化与氧化磷酸化作用机理的相似性表现在（ A ）
A、化学渗透假说 B、合成ATP数目 C、ATP的来源 D、自主性的细胞器
380、有些个体由于某种基因的缺陷,致使血胆固醇水平增高而诱发冠状动脉疾病,其原因是（ B ）
A、胆固醇受体数量下降 B、低密度脂蛋白受体数量下降
C、低密度脂蛋白水平增高 D、由其他原因造成
381、造成膜电位外正内负与以下磷脂含量有一定关系
A、卵磷脂 B、磷脂乙醇胺 C、磷脂丝氨酸 D、鞘磷脂
382、细胞分裂后期，染色体向两极移动的是和着丝粒微管有关（ AD ）
A、连接着丝粒一端不断解聚 B、连接中心粒一端不断解聚
C、两端都解聚 D、完整着丝粒微管沿极微管滑动
383、造成矽肺病变的原因是（ A ）
A、溶酶体底物的积累 B、自噬作用不正常
C、自溶作用不正常 D、内消化作用不正常
384、Caspase家族的蛋白水解酶能特异的断开（ B ）
A、半胱氨酸残基后的肽键 B、天冬氨酸残基后的肽键
C、天冬酰胺残基后的肽键 D、丝氨酸残基后的肽键
385、SRP在蛋白质合成中起以下作用（ B ）
A、信号肽受体 B、信号肽的识别因子 C、移位蛋白 D、信号肽的配体
386、动粒的成分是（ A ）
A、DNA+蛋白质 B、RNA+蛋白质 C、DNA+RNA D、DNA+RNA+蛋白质
387、G蛋白在细胞信息传递中的作用是（ B ）
A、受体 B、偶联因子 C、GTP水解酶 D、腺苷酸环化酶
388、根据近年来的研究，蛋白质糖基化常有两种连接方式，即N连接和O连接（ B ）
A、它们先后在rER和SER上形成 B、它们先后在rER和高尔基体上形成
C、它们先后在SER和高尔基体上形成 D、它们先后在rER和细胞质里形成
389、细胞色素c是一种凋亡蛋白酶活化因子，实际上就是（ B ）
A、Apaf1 B、Apaf2 C、Apaf3 D、Apaf4
390、对细胞衰老起决定作用的是（ B ）
A、细胞质 B、细胞核 C、细胞质和细胞核 D、外界环境
391、扫描电子显微镜可用于： ( D )
A、获得细胞不同切面的图象 B、观察活细胞
B、定量分析细胞中的化学成份 D、 观察细胞表面的立体形貌
392、建立分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞是通过下列技术构建的： ( A )
A、细胞融合 B、核移植 C、病毒转化 D、基因转移
393、能抑制CDK活性的酶是： ( A )
A、Weel B、CAK C、cdc25 D、p21
394、细胞变形足(lamellipodia)的运动主要是通过什么所引起： ( B )
A、微管的动态变化 B、肌动蛋白的装卸 C、肌球蛋白丝的滑动 D、微绒毛的伸缩
395、线粒体呼吸链的酶复合物IV为： ( D )
A、NADH脱氢酶 B、琥珀酸脱氢酶 C、细胞色素C还原酶 D、细胞色素C氧化酶
396、不属于蛋白酪氨酸激酶类型的受体是： ( C )
A、EGF受体 B、PDGF 受体 C、TGFβ受体 D、IGF-1受体
397、中心粒的复制发生在哪期： ( B )
A、G1 B、S C、G2 D、M
398、所有膜蛋白都具有方向性，其方向性在什么部位中确定： ( C )
A、细胞质基质 B、高尔基体 C、内质网 D、质膜
399、微管蛋白在一定条件下，能装配成微管，其管壁由几根原纤维构成： ( C )
A、9 B、11 C、13 D、15
400、膜蛋白高度糖基化的细胞器是：( A )
A、溶酶体； B、高尔基休； C、过氧化物酶体； D、线粒体
401、中等纤维中的结蛋白主要存在于 （ A ）
A、肌细胞 B、上皮细胞 C、神经细胞 D、胶质细胞
402、下列那种蛋白在糙面内质网上合成 （ ）
A、actin B、spectrin C、酸性磷酸酶 D、酵母外激素a-因子
403、肾上腺素和胰高血糖素都能同G蛋白偶联受体结合，并激活糖原的分解，因此肾上腺素和胰高血糖素必需（ B ）
A、具有非常相似的结构，并与相同的受体结合
B、同具有不同的配体结合位点但有相同功能的受体结合
C、同不同的受体结合并激活不同的第二信使
D、同乡同的受体结合，但一个在细胞外，一个在细胞内
404、ras基因的哪一种突变很可能引起细胞的癌变（ ）
A、突变后的Ras蛋白不能水解GTP B、突变后的Ras蛋白不能结合GTP
C、突变后的Ras蛋白不能结合Grb2o或Sos D、突变后的Ras蛋白不能结合Raf
405、下列内容中除（ B ）以外，都是细胞学说的要点
A、所有生物都是由一个或多个细胞构成 B、细胞是生命的最简单形式
C、细胞是生命的结构单元 D、细胞从初始细胞分化而来

‘陆’ 什么是冷冻电镜技术

冷冻电镜技术，全称是冷冻电子显微镜技术，是在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术

‘柒’ 光学和电子显微镜样品制备的技术

透射电子显微镜制片技术
透射电子显微镜制片技术 其基本要求是：①尽可能保持材料的结构和某些化学成分生活时的状态。②材料的厚度一般不宜超过1000埃。组织和细胞，必须制成薄切片，以获得较好的分辨率和足够的反差。③采用各种手段，如电子染色、投影、负染色等来提高生物样品散射电子的能力，以获得反差较好的图像。
样品制备的方法随生物材料的类型以及研究目的而各有不同。对生物组织和细胞等，一般多用超薄切片技术，将大尺寸材料制成适当大小的超薄切片，并且利用电子染色、细胞化学、免疫标记及放射自显影等方法显示各种超微结构、各种化学物质的部位及其变化。对生物大分子（蛋白质、核酸）、细菌、病毒和分离的细胞器等颗粒材料，常用投影、负染色等技术以提高反差，显示颗粒的形态和微细结构。此外还有以冷冻固定为基础的冷冻断裂——冰冻蚀刻、冷冻置换、冷冻干燥等技术。
扫描电子显微镜样品制备技术
扫描电子显微镜样品制备技术 扫描电镜以观察样品的表面形态为主。扫描电镜样品的制备，必须满足以下要求：①保持完好的组织和细胞形态。②充分暴露欲观察的部位。③良好的导电性和较高的二次电子产额。④保持充分干燥的状态。
某些含水量低且不易变形的生物材料，可以不经固定和干燥而在较低加速电压下直接观察，如动物毛发、昆虫、植物种子、花粉等，但图像质量差，而且观察和拍摄照片时须尽可能迅速。对大多数的生物材料，则应首先采用化学或物理方法固定，脱水和干燥，然后喷镀碳与金属以提高材料的导电性和二次电子产额。

‘捌’ 高一生物知识点汇总

高考生物复习必修1第1章至第6章
走进细胞
1细胞是生物体结构和功能的基本单位
2．生命系统的结构层次是 生物圈、生态系统、群落、种群、个体、 系统、器官、组织、细胞。
3原核细胞：分为细胞膜、细胞质、拟核（并不是真正的细胞核）
4真核细胞：分为细胞膜、细胞质、细胞核等
5科学家根据有无以核膜为界限的细胞核,将细胞分为原核细胞和真核细胞
原核细胞 真核细胞
细胞壁 较小（1-10微米） 较大（10-100微米）
核结构 没有成形的细胞核，组成核的物质集中在拟核，无核膜、核仁 有成形的细胞核，组成核的物质集中在拟核，有核膜、核仁
细胞器 核糖体 多种细胞器
染色体 无染色体 有
种类 原核生物（细菌、放线菌、蓝藻） 真核生物(植物、动物、真菌)
第二章、组成细胞的分子
第一节：细胞中的元素和化合物
一、组成生物体的化学元素
组成生物体的化学元素虽然大体相同，但是含量不同。根据组成生物体的化学元素，在生物体内含量的不同，可分为大量元素和微量元素。其中大量元素有C H O N P S K Ca Mg；微量元素有Fe Mn Zn Cu B Mo等
二、组成生物体的化学元素的重要作用
大量元素中，C H O N是构成细胞的基本元素，其中碳是最基本的元素；微量元素在生物体内的含量虽然极少，却是维持正常生命活动不可缺少的。
三、生物界与非生物界的统一性和差异性
组成生物体的化学元素，在自然界中都可以找到，没有一种是生物界所特有的。这个事实说明生物界与非生物界具有统一性；组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大。这个事实说明生物界与非生物界具有差异性。

四、构成细胞的化合物 P17
无机化合物
：葡萄糖、脱氧核糖、糖原等；
：卵磷脂、性激素、胆固醇等；
：胰岛素、抗体、血红蛋白等；
有机化合物 ： 、 。

第二节：蛋白质
蛋白质的基本组成单位是氨基酸，生物体中组成蛋白质的氨基酸大约有20种，在结构上都符合结构通式 。氨基酸分子间以肽键的方式互相结合。由两个氨基酸分子缩合而成的化合物称为二肽，由多个氨基酸分子缩合而成的化合物称为多肽 ，其通常呈链状结构，称为肽链。一个蛋白质分子可能含有一条或几条 肽链，通过盘曲、折叠形成复杂（特定）的空间结构。蛋白质分子结构具有多样性的特点，其原因是：构成蛋白质的氨基酸种类不同数目成百上千、氨基酸排列顺序千变万化 、多肽链盘曲折叠的方式不同、多肽链形成的空间结构千差万别。由于结构的多样性，蛋白质在功能上也具有多样性 的特点，其功能主要如下：（1）结构蛋白，如肌肉、载体蛋白、血红蛋白；（2）信息传递，如胰岛素（3）免疫功能，如抗体；（4）大多数酶是蛋白质如胃蛋白酶（5）细胞识别，如 细胞膜上的糖蛋白 。总而言之，一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
第三节：核 酸
核酸是遗传信息的载体，是一切生物的遗传物质，对于生物体的遗传和变异、蛋白质的生物合成 有极其重要作用。核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸 （RNA） 两大类，基本组成单位是核苷酸，由一分子含氮碱基 、一分子五碳糖和一分子磷酸 组成。组成核酸的碱基有5 种，五碳糖有2 种，核苷酸有8种。
脱氧核糖核酸简称DNA ，主要存在于细胞核 中，细胞质中的线粒体和叶绿体也是它的载体。
核糖核酸简称RNA ，主要存在于细胞质中。对于有细胞结构的生物，其遗传物质就是DNA；没有细胞结构的病毒，有的遗传物质是DNA如：噬菌体等；有的遗传物质是RNA如：烟草花叶病毒等
第四节：细胞中的糖类和脂质
糖类分子都是由C、H、O三种元素组成。糖类是细胞的主要能源物质。
糖类可分为单糖、二糖和多糖等几类。单糖是不能再水解的糖， 常见的有葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖，其中葡萄糖 是细胞的重要能源物质，核糖和脱氧核糖一般不作为能源物质，它们是核酸的组成成分；二糖中蔗糖和麦芽糖是植物糖，乳糖、糖原是动物糖；多糖中糖原 是动物糖 ，淀粉和纤维素是植物糖 ，糖原和淀粉是细胞中重要的储能物质。
脂质主要是由C H O 3种化学元素组成，有些还含有P （如磷脂） 。脂质包括脂肪、磷脂、和固醇、。脂肪是生物体内的储能物质。 除此以外，脂肪还有保温、缓冲、减压的作用；磷脂是构成包括细胞膜在内的膜物质重要成分；固醇类物质主要包括胆固醇、性激素、维生素D等，这些物质对于生物体维持正常的生命活动，起着重要的调节作用。
多糖、蛋白质、核酸等都是生物大分子，组成它们的基本单位分别是单糖（葡萄糖）、氨基酸和核苷酸，这些基本单位称为单体，这些生物大分子就称为单体的多聚体，每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体 。
第五节：细胞中的无机物
水是活细胞中含量最多的化合物。不同种类的生物体中，水的含量不同 ；不同的组织、器官中，水的含量也不同。
细胞中水的存在形式有自由水和结合水两种，结合水与其他物质相结合，是细胞结构的重要组成成分，约占4.5％；自由水以游离的形式存在，是细胞的良好溶剂，也可以直接参与生物化学反应，还可以运输营养物质和废物 。总而言之，各种生物体的一切生命活动都离不开水。
细胞内无机盐大多数以离子状态存在，其含量虽然很少 ，但却有多方面的重要作用：有些无机盐是细胞内某些复杂化合物的重要组成成分 ，如Fe是血红蛋白的主要成分，Mg 是叶绿素分子必需的成分；许多无机盐离子对于维持细胞和生物体的生命活动 有重要作用，如血液中钙离子含量太低就会出现抽搐现象；无机盐对于维持细胞的酸碱平衡 也很重要。
细胞内有机物质的鉴定
糖类中的还原糖（葡萄糖、果糖）能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；
脂肪 可以被苏丹Ⅳ染成橘黄色 ；蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应 。在还原糖的检测中，斐林试剂甲液和乙液应等量混合均匀后再使用 ，并且要水裕加热；在蛋白质的检测中，在组织样液中应先加入双缩脲试剂A液1ml，再加入双缩脲试剂B液 4滴，不需加热。
甲基绿能使DNA呈现绿色，吡罗红能使RNA呈现红色，因此利用这两种染色剂将细胞染色，可以显示DNA和RNA在细胞中的分布。在此实验中，盐酸的作用是改变膜的通透性，加速色素进入细胞 。用人的口腔上皮细胞做实验材料，此实验的步骤是制片、水解、冲洗涂片、染色、观察

第三章 细胞的基本结构
除了病毒等少数生物之外，所有的生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
病毒的化学成分为：DNA和蛋白质 或 RNA和蛋白质
一、真核细胞的结构和功能
（一）细胞壁 植物细胞在细胞膜的外面有一层细胞壁，其主要成分为纤维素和果胶，可用纤维素酶和果胶酶来除去。细胞壁作用为支持和保护。
（二）细胞膜
对细胞膜进行化学分析得知，细胞膜主要由脂质（磷脂）分子和蛋白质分子构成，其中脂质最多，约占50％；此外，还有少量的糖类。在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富。细胞膜的功能是将细胞与外界环境分隔开、控制物质进出细胞、进行细胞间的信息交流
（三）细胞质
在细胞膜以内，核膜以外的部分叫细胞质。活细胞的细胞质处于不断流动的状态， `细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。
1、细胞质基质
细胞质基质含有水、无机盐、脂质、糖类、氨基酸、核苷酸、多种酶，在细胞质中进行着多种化学反应。
2、细胞器
（1）线粒体
线粒体广泛存在于细胞质基质中，它是有氧呼吸主要场所，被喻为“动力车间”。
光镜下线粒体为椭球形，电镜下观察，它是由双层膜构成的。外膜使它与周围的细胞质基质分开，内膜 的某些部位向内折叠形成嵴，这种结构使线粒体内的膜面积 增加。在线粒体内有许多种与有氧呼吸有关的酶，还含有少量的DNA 。
（2）叶绿体
叶绿体是植物、叶肉、细胞特有的细胞器。叶绿体是绿色植物的光合作用细胞中，进行的细胞器，被称为 “养料制造车间” 和“能量转换站” 。在电镜下可以看到叶绿体外面有双层膜，内部含有几个到几十个由囊状的结构堆叠成的基粒 ，其间充满了基质 。这些囊状结构被称为类囊体，其上含有叶绿素。
（3）内质网
内质网是由单层膜连接而成的网状结构，大大增加了细胞内的膜面积，内质网与细胞内蛋白质合成 和加工有关，也是脂质 合成的“车间”。
（4）核糖体
细胞中的核糖体是颗粒状小体，它除了一部分附着在内质网上之外，还有一部分游离在 细胞质中。核糖体是细胞内合成蛋白质 的场所，被称为“生产蛋白质的机器”。
（5）高尔基体
高尔基体本身不能合成蛋白质，但可以对蛋白质进行加工分类和包装 ，植物细胞分裂过程中，高尔基体与细胞壁的形成有关。
（6）液泡
成熟的植物细胞都有液泡。液泡内有细胞液 ，其中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质，它对细胞内的环境起着调节作用，可以使细胞保持一定的形状，保持膨胀状态。
(7)中心体
动物细胞和低等植物细胞中有中心体，每个中心体由两个互相垂直排列的中心粒，及其周围物质组成。动物细胞的中心体与有丝分裂有关。
（8）溶酶体
溶酶体是细胞内具有 单层膜 结构的细胞器，它含有多种水解酶 ，能分解多种物质。
（四）细胞核
每个真核细胞通常只有一个 细胞核，而有的细胞有两个以上的细胞核，如人的
肌肉细胞，有的细胞却没有细胞核，如哺乳动物的红细胞细胞。
1、结构
在电镜下观察经过固定、染色的有丝分裂间期的真核细胞可知其细胞核主要结构有。
核膜、核仁、染色质
核膜由双层膜构成，膜上有核孔，是细胞核和细胞质之间物质交换和信息交流 的孔道。
核仁在不同种类的生物中，形态和数量不同，它在细胞分裂过程中周期性地消失和重现。核仁与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
染色质主要由DNA和蛋白质组成，能被碱性染料染成深色 。在细胞有丝分裂间期，染色质呈丝状，并交织成网；在分裂期染色质螺旋化化，缩短变粗，变成一条圆柱状或杆状的染色体，因此，染色质和染色体是细胞中同种物质在不同时期的两种形态。
2、功能
细胞核是遗传物质 和 的主要场所，是细胞 和细胞 的控制中心，因此，细胞核是细胞中最重要的部分。储存、复制、代谢、遗传
（五） 细胞的生物膜系统
在上述细胞结构和细胞器中，具有双层膜有线粒体、叶绿体，具有单层膜的有内质网、高尔基体、溶酶体、液泡。它们都由生物膜构成，这些细胞器膜和细胞膜、核膜等结构，共同构成细胞的生物膜系统。
细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。
首先，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量转换 和信息传递的过程中也起着决定性的作用。
第二，细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进行。
细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。
第三，细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。

第四章 细胞的物质输入和输出
1、“水分进出哺乳动物红细胞的状况”的三幅图片（见课本P60）。
正常生活着的红细胞内的血红蛋白等有机物能够透过细胞膜到膜外吗？不会
根据现象判断红细胞的细胞膜相当于什么膜？答：半透膜
当外界溶液的浓度低时，红细胞一定会吸水而涨破吗？答：不是
红细胞吸水或失水的多少取决于什么？答：两边溶液中水的相对含量的差值。
2、对于植物细胞来说水分要进出细胞必须要通过原生质层。原生质层相当于半透膜，植物细胞膜和液泡膜都是生物膜，（P61）他们具有与红细胞的细胞膜基本相同的化学组成和结构。上述的事例与红细胞的失水和吸水很相似。
3、紫色洋葱鳞片叶细胞的质壁分离与复原
中央液泡大小 原生质层的位置 细胞大小
30%蔗糖溶液 变小（细胞失水） 原生质层脱离细胞壁 变小
清水 逐渐恢复原来大小（细胞吸水） 原生质层恢复原来位置 基本不变
4、在建立生物膜模型的过程中，实验技术的进步起到了关键性的推动作用。如电子显微镜的诞生使人们终于看到了膜的存在；冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术使人们认识到膜的内外两侧并不对称；荧光标记小鼠细胞与人细胞的融合实验又证明了膜的流动性等。没有这些技术的支持，人类的认识便不能发展。

5、阐述流动镶嵌模型的基本内容 P68。

6、物质进出细胞的方式
运输方式 运输方向 是否需要载体 是否消耗能量 示例
自由扩散 高浓度到低浓度 否 否 P70记几个例子
主动运输 低浓度到高浓度 是 是
协助扩散 高浓度到低浓度 是 否

主动运输的意义是保证活细胞按照生命活动需要，主动吸收营养物质，排出代谢废物和有害物质。
第五章 细胞的能量供应和利用
1、美国科学家萨姆纳通过实验证实酶是一类具有催化作用的蛋白质，科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。总之，酶是活细胞产生的一类催化作用的有机物，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。不能说所有的蛋白质和RNA都是酶，只是具有催化作用的蛋白质或RNA，才称为酶。酶的特性有 高效性、专一性 P79
2、进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验。
3、ATP中文名叫三磷酸腺苷，结构式简写A-p～p～p，几乎所有生命活动的能量直接来自ATP的水解 ，由ADP合成ATP 所需能量，动物来自呼吸作用，植物来自光合作用和呼吸作用，ATP可在细胞器线粒体或叶绿体中和在细胞质基质中合成。在细胞内ATP含量很少，转化很快，熟悉89页图。
4、构成生物体的活细胞，内部时刻进行着ATP与ADP的相互转化，同时也就伴
随有能量的释放_和储存_。故把ATP比喻成细胞内流通着的“通用货币”。
5、呼吸作用的本质是氧化分解有机物，释放能量，不一定需要氧气，
分为有氧呼吸和无氧呼吸93页图。，
6、有氧呼吸的反应式： ，
第一阶段在细胞质基质 进行，原料是糖类等，产物是 丙酮酸 、氢 、 ATP ，第二阶段在线粒体 进行，原料是丙酮酸和水 ，产物是 C02 、ATP 、氢 ，第三阶段在线粒体进行，原料是 氢 和 氧 ，产物是 水、 ATP ，第一、二阶段的共同产物是氢 、 ATP，三个阶段的共同产物是 ATP 。1mol葡萄糖有氧呼吸产生能量 2870 KJ，可用于生命活动的有1161 KJ（ 38molATP），以热能散失 1709 KJ，无氧呼吸产生的可利用能量是 61.08 KJ（ 2 molATP），1molATP水解后放出能量 30.54 KJ 。
7、写出2条无氧呼吸反应式
C6H12O6 2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量
C6H12O6 2C3H3O3＋能量
无氧呼吸的场所是细胞质基质，分 2个阶段，第一个阶段与 有氧 呼吸的相同，是由 葡萄糖分解为 丙酮酸 ，第二阶段的反应是由丙酮酸分解成CO2和酒精 或转化成 C3H3O3(乳酸) 。熟悉95页图。
8、光合作用的发现
年代 创新发
现人 创新实验设计思路及现象 实验结论
1771年 普里斯
特利 点燃的蜡烛与绿色植物放在密闭玻璃罩内，现象是__________ __
小鼠与绿色植物放在密闭的玻璃罩内，现象是________________
1864年 萨克斯 把绿色叶片放在暗处几小时，目的是_________ _____，然后一半曝光，另一半遮光一段时间后，用碘蒸气处理叶片， 发现____________
1880年 恩吉
尔曼 水绵 黑暗、没有空气
极细光束照射叶绿体→现象_______ __
好氧细菌 显微镜观察 完全曝光→现象_________________
20世纪
30年代 鲁宾
和卡门 实验方法是______________________________
H218O，CO2→现象_____________________
H2O，C18O2→现象_____________________
9、叶绿体色素吸收 可见光，主要吸收红橙光和 蓝紫 光，（叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红橙光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光），光反应的场所是 叶绿体类囊体膜上 ，（因为所有色素和所有光反应的酶都在囊状结构上），原料是 水,ADP、Pi ，动力是 光能 ，产物是 氧、氢和ATP ，暗反应场所是 叶绿体基质 ，原料是 CO2 ，动力是 ATP水解释放的能量 ，产物是有机物（CH2O）和C5 ，光反应为暗反应提供 还原剂氢 和ATP（能量），CO2被还原前先要进行固定 ，C3化合物一部分 被还原为有机物 ，另一部分又变成 五碳化合物 。光合作用的总反应式：CO2+H2O （CH2O）+O2。自然界最基本的物质、能量代谢是光合作用 ，光合作用产生的氧气来自 H20 ，有机物中的O来自 CO2 。光合作用的意义：1.制造有机物，固定太阳能，为其他生物提供物质和能量需要，2.制造氧气，维持O2 与CO2的平衡，使好氧生物得以发展3.形成O3层，使生物由水生向陆生进化。熟悉103页图。
10、提高农作物产量的重要条件之一，是提高农作物对光能的利用率。要提高农作物的光能的利用率的方法有：
1）延长光合作用的时间 2）增加光合作用的面积
3）光照强弱的控制 4）必需矿质元素的供应 5）CO2的供应
CO2的含量很低时，绿色植物不能制造有机物，随CO2的含量的提高，光合作用逐渐 提高 ；当CO2的含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随CO2的含量的提高而 提高 。

11、请自行比较光合作用与呼吸作用。

第六章 细胞的生命历程
细胞增殖 细胞增殖是生物的重要生命特征。细胞以分裂方式增殖，通过它，单细胞生物能产生后代，多细胞生物则可以由一个 受精卵 经过 分裂 和 分化 ，最终发育为一个多细胞个体。在增殖过程中可以将复制的遗传物质分配到两个子 细胞中去，可见，细胞增殖是 生物体生长、发育、繁殖、遗传 的基础。
真核细胞的分裂方式有 有丝分裂 、无丝分裂和 减数分裂 。
一、有丝分裂
体细胞的有丝分裂具有细胞周期，它是指 连续分裂的细胞从一次分裂开始时开始，到下一次分裂 完成 时为此， 包括分裂间期 期和分裂期。
1、 分裂间期
分裂间期最大特征是 DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成 ，同时细胞有适度的增长 ，对于细胞分裂来说，它是整个周期中 为分裂期作准备的 阶段。
2、 分裂期
（1）前期
最明显的变化是 染色质丝螺旋缠绕，缩短变粗，成为染色体 ，此时每条染色体都含有两条 染色单体，由一个着丝点相连，称为 姐妹染色单体 。同时， 核仁 解体， 核摸消失，纺锤丝形成 纺锤体 。
（2）中期
染色体 清晰可见，每条染色体的着丝点都排列在细胞中央的 一个平面上，染色体的形态 比较稳定，数目 比较清晰，便于观察。
（3）后期
每个 着丝点 一分为二， 姐妹染色单体随之分离，形成两条 子染色体 ，在 纺锤丝的 牵引下向细胞 两极 运动。
（4）末期
染色体到达两极后，逐渐变成丝状的 染色质，同时 纺锤体 消失， 核仁 、核模重新出现，将染色质包围起来，形成两个新的 子细胞 ，然后细胞一分为二。
（5）动植物细胞有丝分裂比较
植物 动物
纺锤体形成方式 由细胞的两极 由中心体
细胞一分为二方式
意义
二、 无丝分裂
无丝分裂比较简单，一般是 细胞核 延长，从 核的中部 向内凹进，分裂为两个 细胞核 ，接着整个细胞从中间分裂为两个细胞。此过程中没有出现纺锤丝和染色体 ，故名无丝分裂，如 蛙的红细胞 的分裂。
二、 细胞的分化、癌变、衰老
一、细胞分化
细胞分化是指在 个体发育 中， 由一个或一种细胞增殖产生 的后代在 形态、 结构 和 生理功能上发生 稳定性 差异的过程。它是一种 持久性 的变化，发生在生物体的 整个生命过程 中，但在 胚胎 时期达到最大限度。经过细胞分化，生物体内会形成各种不同的 细胞 和 组织 ，这种稳定性的差异是 不可逆的 。
但科学研究证实，高度分化的植物细胞仍然具有发育成 完整植株 的能力，即保持着 全能性 。细胞全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成 完整 个体的 潜能 的特性。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的 全部的遗传信息 ，都有发育成为 完整个体所必需的全部遗传物质 。理论上，生物体的每一个活细胞都应该具有 全能性。在生物体的各种细胞中，受精卵的全能性最高。
通常情况下，生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的 细胞 、组织，这是基因在特定的时间和空间条件下基因的选择性表达的结果。
二、细胞的癌变
在个体发育过程中，大多数细胞能够正常分化。但是有些细胞在 致癌 因子的作用下，不能正常分化，而变成不受有机体控制的、 连续 进行分裂的 恶性增殖 细胞，这种细胞就是 癌细胞 ，这种细胞的产生与细胞的
直接相关。
癌细胞与正常细胞相比，具有以下特点：P126
（1） ；
（2） ；
（3） 。
由于细胞膜上的 糖蛋白 等物质减少，使得细胞彼此之间的 黏着性 减小，导致癌细胞容易在有机体内 分散 和 转移 。
目前认为引起癌变的因子主要有三类：第一类物理致癌因子 ，如辐射致癌；第二类是 化学致癌因子，如砷、苯、煤焦油等；再一类是 病毒致癌因子 ，引起癌变的病毒叫做 致癌病毒 。另外，科学家已证实，癌细胞是由于 原癌基因 激活为 癌基因 而引起的。
三、 细胞的衰老
生物体内的细胞多数要经过未分化、 分裂 、 分化 和死亡这几个阶段。因此，细胞的衰老和死亡是一种 正常 的生命现象。衰老细胞具有的主要特征有以下几点：
（1） 细胞内的水分减少 ，结果使细胞 萎缩 ，体积变小， 细胞新陈代谢的速率减慢；
（2）衰老细胞内， 酶的活性减低 ，如人的头发变白是由于黑色素细胞衰老时， 酪氨酸酶活性 的活性降低；（3）细胞内的色素会随着细胞的衰老而积累，影响细胞的物质交流和信息传递等正常的生理功能，最终导致细胞死亡；（4）细胞膜通透性改变 ，物质运输能力降低。四、细胞凋亡（apoptosis）与细胞坏死P123~124

‘玖’ SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别主要是名称不同、工作原理不同、作用不同、

一、名称不同

1、SEM，英文全称：Scanningelectronmicroscope，中文称：扫描电子显微镜。

2、TEM，英文全称：，中文称：透射电子显微镜。

3、XRD，英文全称：Diffractionofx－rays，中文称：X射线衍射。

4、AES，英文全称：AugerElectronSpectros，中文称：俄歇电子能谱。

5、STM，英文全称：ScanningTunnelingMicroscope，中文称：扫描隧道显微镜。

6、AFM，英文全称：AtomicForceMicroscope，中文称：原子力显微镜。

二、工作原理不同

1．扫描电子显微镜的原理是用高能电子束对样品进行扫描，产生各种各样的物理信息。通过接收、放大和显示这些信息，可以观察到试样的表面形貌。

2．透射电子显微镜的整体工作原理如下：电子枪发出的电子束经过冷凝器在透镜的光轴在真空通道，通过冷凝器，它将收敛到一个薄，明亮而均匀的光斑，辐照样品室的样品。通过样品的电子束携带着样品内部的结构信息。通过样品致密部分的电子数量较少，而通过稀疏部分的电子数量较多。

物镜会聚焦点和一次放大后，电子束进入第二中间透镜和第一、第二投影透镜进行综合放大成像。最后，将放大后的电子图像投影到观察室的荧光屏上。屏幕将电子图像转换成可视图像供用户观察。

3、x射线衍射（XRD）的基本原理：当一束单色X射线入射晶体，因为水晶是由原子规则排列成一个细胞，规则的原子之间的距离和入射X射线波长具有相同的数量级，因此通过不同的原子散射X射线相互干涉，更影响一些特殊方向的X射线衍射，衍射线的位置和强度的空间分布，晶体结构密切相关。

4．入射的电子束和材料的作用可以激发原子内部的电子形成空穴。从填充孔到内壳层的转变所释放的能量可能以x射线的形式释放出来，产生特征性的x射线，也可能激发原子核外的另一个电子成为自由电子，即俄歇电子。

5．扫描隧道显微镜的工作原理非常简单。一个小电荷被放在探头上，电流从探头流出，穿过材料，到达下表面。当探针通过单个原子时，通过探针的电流发生变化，这些变化被记录下来。

电流在流经一个原子时涨落，从而非常详细地描绘出它的轮廓。经过多次流动后，人们可以通过绘制电流的波动得到构成网格的单个原子的美丽图画。

6．原子力显微镜的工作原理：当原子间的距离减小到一定程度时，原子间作用力迅速增大。因此，样品表面的高度可以直接由微探针的力转换而来，从而获得样品表面形貌的信息。

三、不同的功能

1．扫描电子显微镜（SEM）是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察方法，可以直接利用样品表面材料的材料性质进行微观成像。

扫描电子显微镜具有高倍放大功能，可连续调节20000～200000倍。它有一个大的景深，一个大的视野，一个立体的形象，它可以直接观察到各种样品在不均匀表面上的细微结构。

样品制备很简单。目前，所有的扫描电镜设备都配备了x射线能谱仪，可以同时观察微观组织和形貌，分析微区成分。因此，它是当今非常有用的科学研究工具。

2．透射电子显微镜在材料科学和生物学中有着广泛的应用。由于电子容易散射或被物体吸收，穿透率低，样品的密度和厚度会影响最终成像质量。必须制备超薄的薄片，通常为50～100nm。

所以当你用透射电子显微镜观察样品时，你必须把它处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常挂在预处理过的铜线上观察。

3X射线衍射检测的重要手段的人们意识到自然，探索自然，尤其是在凝聚态物理、材料科学、生活、医疗、化工、地质、矿物学、环境科学、考古学、历史、和许多其他领域发挥了积极作用，不断拓展新领域、新方法层出不穷。

特别是随着同步辐射源和自由电子激光的兴起，x射线衍射的研究方法还在不断扩展，如超高速x射线衍射、软x射线显微术、x射线吸收结构、共振非弹性x射线衍射、同步x射线层析显微术等。这些新的X射线衍射检测技术必将为各个学科注入新的活力。

4，俄歇电子在固体也经历了频繁的非弹性散射，可以逃避只是表面的固体表面原子层的俄歇电子，电子的能量通常是10～500电子伏特，他们的平均自由程很短，约5～20，所以俄歇电子能谱学调查是固体表面。

俄歇电子能谱通常采用电子束作为辐射源，可以进行聚焦和扫描。因此，俄歇电子能谱可用于表面微观分析，并可直接从屏幕上获得俄歇元素图像。它是现代固体表面研究的有力工具，广泛应用于各种材料的分析，催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。

5．当STM工作时，探头将足够接近样品，以产生具有高度和空间限制的电子束。因此，STM具有很高的空间分辨率，可以用于成像工作中的科学观测。

STM在加工的过程中进行了表面上可以实时成像进行了表面形态，用于查找各种结构性缺陷和表面损伤，表面沉积和蚀刻方法建立或切断电线，如消除缺陷，达到修复的目的，也可以用STM图像检查结果是好还是坏。

6．原子力显微镜的出现无疑促进了纳米技术的发展。扫描探针显微镜，以原子力显微镜为代表，是一系列的显微镜，使用一个小探针来扫描样品的表面，以提供高倍放大。Afm扫描可以提供各类样品的表面状态信息。

与传统显微镜相比，原子力显微镜观察样品的表面的优势高倍镜下在大气条件下，并且可以用于几乎所有样品（与某些表面光洁度要求）并可以获得样品表面的三维形貌图像没有任何其他的样品制备。

扫描后的三维形貌图像可进行粗糙度计算、厚度、步长、方框图或粒度分析。