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细胞生物学

细胞生物学(英语:cell biology)旧称细胞学cytology),是研究细胞的形态结构、生理机能、细胞周期细胞分裂细胞自噬细胞凋亡,以及各种胞器讯息传递路径的学科。研究范围专注在生物学微观下与分子层次。细胞生物学研究包括极大的多样性的单细胞生物,如细菌原生动物,以及在多细胞生物人类植物海绵的许多专门的细胞。

细胞生物学在显微、亚显微和分子水平三个层次上进行研究,并不断向探究细胞与细胞间、细胞与细胞外界相互作用等领域拓展,向探究细胞增殖、分裂、死亡等生命活动内在规律纵深。从生命结构层次看,细胞生物学位于分子生物学发育生物学之间,同它们相互衔接,互相渗透。

细胞生命的基本单位,细胞的特殊性决定了个体的特殊性,因此,对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命和征服疾病的关键。细胞生物学已经成为当代生物科学中发展最快的一门尖端学科,是生物学农学医学畜牧水产和许多生物相关专业的一门必修课程。 50年代以来诺贝尔生理与医学奖大都授予了从事细胞生物学研究的科学家。

细胞生物学是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。细胞生物学由细胞学(cytology)发展而来,细胞学是关于细胞结构与功能(特别是染色体)的研究。现代细胞生物学从显微水平、超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动。

对于所有的生物科学,了解细胞的成分和细胞是如何工作是至关重要的。赏析细胞类型之间的异同,对于细胞和分子生物学领域以及生物医学领域,如癌症研究英语cancer research发育生物学尤为重要。这些基本的相似性和差异提供了一个统一的主题,有时允许从研究一种细胞类型学到的原则进行外推并推广到其他类型的细胞。因此,细胞生物学的研究和以下学科密切相关:遗传学生物化学分子生物学免疫学发育生物学

内部细胞结构

细胞的一般结构和分子组分

化学和分子环境

细胞的研究在分子水平上进行; 然而,细胞内的大多数过程由小有机分子,无机离子,激素和水的混合物组成。约75-85%的细胞体积是由于水使其由于水的极性和结构而成为不可缺少的溶剂。细胞内作为底物的这些分子为细胞进行代谢反应和信号传导提供了合适的环境。细胞形状在不同类型的生物体之间变化不同,因此被分为两类:真核生物和原核生物。在由动物,植物,真菌和原生动物细胞组成的真核细胞的情况下,形状通常是圆形和球形的,而对于由细菌和古菌构成的原核细胞,形状是: 球形(球菌),杆状(杆菌),弯曲状(弧菌)和螺旋状(Spirochaete). 。

细胞生物学更侧重于真核细胞及其信号传导途径的研究,而不是微生物学所涵盖的原核生物。细胞的一般分子组成的主要成分包括:自由流动或结合的蛋白质脂质,以及称为细胞器的不同内部区室。该细胞的环境由允许上述分子和离子交换的亲水性疏水性区域构成。

细胞结构

过程

生长和发育

细胞周期的一般概念。

细胞的生长过程不是指细胞的大小,而是指在给定时间存在于生物体中的细胞数目的密度。细胞生长涉及生物体中存在的细胞数量随着其生长和发育而增加; 随着生物体变大,存在的细胞数量也增加。细胞是所有生物的基础,它们是生命的基本单位。细胞的生长和发育对于宿主的维持和生物体的存活是必需的。对于该过程,细胞经历细胞周期和发育的步骤,其涉及细胞生长,DNA复制细胞分裂,再生,专门化和细胞死亡细胞周期分为四个不同的阶段,G1,S,G2和M。G阶段 - 是细胞生长阶段 - 构成约95%的周期。细胞的增殖是由祖细胞发起的,细胞随后分化成为专化的,其中相同类型的特化细胞聚集形成组织,然后器官并最终形成系统。G期与S期 - DNA复制,损伤和修复 - 被认为是周期的相间阶段。而M期(有丝分裂胞质分裂英语Cytokinesis)是该周期的细胞分裂部分。细胞周期受一系列信号因子和复合物如CDK's,激酶,和p53的调控,仅举几例。当细胞完成其生长过程,并且如果发现其被损坏或改变,则其通过细胞凋亡坏死发生细胞死亡,以消除其对生物体存活造成的威胁。

蛋白质的运动

显微镜下观察内皮细胞。细胞核被染成蓝色的微管被标记为绿色,由抗体和肌动蛋白丝与荧光鬼笔环肽(红色)。

每种类型的蛋白质通常是传送到细胞某一特定部分。细胞生物学的一个重要组成部分是研究由蛋白质移动到细胞内不同的地方,或从细胞不同的地方分泌的分子机制。

大多数蛋白质是由粗面内质网(RER)上的核糖体合成的。核糖体含有的核酸核糖核酸(RNA),它装配和连接的氨基酸制造蛋白质。在细胞质内以及在内质网(RER)内,它们可以被单独的或群组的找到。这个过程被称为蛋白质生物合成

其他的细胞过程

用于研究细胞的技术

血液细胞凝固的电子显微镜照片。
使用荧光染色特定结构,研究细胞分裂。

细胞可能是在显微镜下观察,使用多个不同的技术,这些技术包括: 光学显微镜透射电子显微镜扫描电子显微镜荧光显微镜相关光电子显微镜英语Correlative light-electron microscopy,和共聚焦显微镜检查。

细胞及其部分的纯化。可以使用以下方法进行纯化:

著名的细胞生物学家

外部链接

参见


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