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细胞生物物理学

指数 细胞生物物理学

细胞生物物理学是生物物理学中仅次于分子生物物理学的一个重要部分。内容主要涉及细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器如叶绿体、线粒体、高尔基体等细胞器在内的各种细胞成分。常用的仪器有光钳、膜片钳、原子力显微镜等实验装置。 Category:细胞生物学 Category:生物物理学 Category:跨學科領域.

目录

  1. 10 关系: 原子力显微镜叶绿体細胞器細胞質線粒體细胞细胞膜细胞核生物物理学高尔基体

原子力显微镜

原子力显微镜(atomic force microscope,简称AFM),也称扫描力显微镜(scanning force microscope,SFM)是一种纳米级高分辨的扫描探针显微镜,优于光学衍射极限1000倍。原子力显微镜的前身是扫描隧道显微镜,是由IBM苏黎士研究实验室的海因里希·罗雷尔(Heinrich Rohrer)和格尔德·宾宁(Gerd Binnig)在上世纪80年代早期发明的,他们之后因此获得1986年的诺贝尔物理学奖。 格爾德·賓寧、魁特(Calvin Quate)和格勃(Gerber)于1986年发明第一台原子力显微镜,而第一台商业化原子力显微镜于1989年生产的。AFM是在纳米尺度操作材料,及其成像和测量最重要的工具。信息是通过微悬臂感受和悬臂上尖细探针的表面的“感觉”来收集的,而压电元件可以控制样品或扫描器非常精确的微小移动,用导电悬臂(cantilever)和导电原子力显微镜附件则可以测量样品的电流偏压;更高级的仪器则可以测试探针上的电流来测试样品的电导率或下表面的电子的移动,不过这种测试是非常艰难的,只有个别实验室报道了一致的数据。利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针與受測樣品原子之间的作用力,从而达到检测的目的,具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。 原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的格尔德·宾宁与斯坦福大学的Calvin Quate于一九八五年所发明的,其目的是为了使非导体也可以采用類似扫描探针显微镜(SPM)的观测方法。原子力显微镜(AFM)与扫描隧道显微镜(STM)最大的差别在于并非利用电子穿隧效應,而是检测原子之间的接触,原子键合,范德瓦耳斯力或卡西米爾效應等来呈现样品的表面特性。.

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叶绿体

-- 葉綠體(chloroplast)是绿色植物和藻类等真核自养生物细胞中专业化亚单元的细胞器。其主要作用是进行光合作用,其中含有的光合色素叶绿素从太阳光捕获能量,并将其存储在能量储存分子ATP和NADPH,同时从水中释放氧气。然后,它们使用ATP和NADPH,在被称为卡尔文循环的过程中从二氧化碳制造有机分子。叶绿体实施许多其它功能,包括植物的脂肪酸合成,很多氨基酸的合成,和免疫反应。 叶绿体是三种类型的质体(plastid)之一,其特点是其高浓度的叶绿素。(其他两个质体类型是白色体和有色体,含有少量叶绿素并且不能进行光合作用。)叶绿体是高度动态的,它们循环并在植物细胞内四处移动,并且偶尔分裂成两个来生殖。它们的行为受到环境因素如光的颜色和强度的强烈影响。叶绿体和线粒体类似,拥有自身的遗传物质DNA,但因其基因组大小有限,是一种半自主细胞器。这DNA被认为是从已被古代真核生物的细胞吞没的有光合作用的蓝菌门祖先继承下来。叶绿体不能由植物细胞产生,且必须在植物细胞分裂期间由每个子细胞继承叶绿体。 英文中的“叶绿体”(chloroplast)一词来源于希腊语中的“χλωροπλάστης”,该词由“绿”(“chloros”或“χλωρός”)和“成型”(“plastis”或“πλάστης”)组合而成。.

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細胞器

细胞器(organelle,或稱--)是细胞的一部分, 是细胞中通过生物膜与细胞中其他部分分隔开来的、功能上独立的亚细胞结构,与细胞质基质和细胞骨架统称为“细胞质”。 细胞器可依各自拥有膜的层数大致分为三类(广义的細胞器还包括囊泡及核小体等):.

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細胞質

細胞質是一種使細胞充滿的凝膠狀物質。細胞質包含有胞質溶膠及除細胞核外的細胞器。原生質是由水、鹽、有機分子及各種催化反應的酶所組成。細胞質在細胞內有著重要的角色,就是用作「分子液」,使各種細胞器能在其中懸浮及透過脂肪膜聚集一起。它在細胞膜內包圍著細胞核及細胞器。.

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線粒體

--(mitochondrion)是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器,直径在0.5到10微米左右。除了溶组织内阿米巴、篮氏贾第鞭毛虫以及几种微孢子虫外,大多数真核细胞或多或少都拥有线粒体,但它们各自拥有的线粒体在大小、数量及外观等方面上都有所不同。这种细胞器拥有自身的遗传物质和遗传体系,但因其基因组大小有限,所以线粒体是一种半自主细胞器。线粒体是细胞内氧化磷酸化和合成三磷酸腺苷(ATP)的主要场所,为细胞的活动提供了化学能量,所以有“細胞的發電站”(the powerhouse of the cell)之称。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。 英文中的“线粒体”(mitochondrion,复数形式为“mitochondria”)一词是由希腊语中的“线”(“μίτος”或“mitos”)和“颗粒”(“χονδρίον”或“chondrion”)组合而成的。在“线粒体”这一名称出现前后,“粒体”“球状体”等众多名字曾先后或同时被使用。这些现在已不再继续使用的名称包括:blepharoblast、condriokont、chondriomite、chondrioplast、chondriosome、chondrioshere、filum、fuchsinophilic granule、interstitial body、körner、fädenkörner、mitogel、parabasal body、plasmasome、plastochondria、plastome、sphereoplast和vermicle等(按首字母在英文字母表中的顺序排列),其中“chondriosome”(可译为“颗粒体”)直至1982年仍见诸欧洲各国的科学文献。.

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细胞

细胞(Cell)是生物体结构和功能的基本单位。它是除了病毒之外所有具有完整生命力的生物的最小单位,也经常被称为生命的积木(病毒仅由DNA/RNA组成,并由蛋白质和脂肪包裹其外)。 in Chapter 21 of fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.

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细胞膜

细胞膜,又称原生質膜(英語:cell membrane),为细胞結構中分隔细胞内、外不同介质和组成成份的界面。原生質膜普遍认为由磷脂質双层分子作为基本单位重复而成,即磷脂双分子层,其上镶嵌有各种类型的膜蛋白以及与膜蛋白结合的糖和糖脂。原生質膜是细胞与周围环境和细胞与细胞间进行物质交换和信息传递的重要通道。原生質膜通过其上的孔隙和跨膜蛋白的某些性质,达到有选择性的,可调控的物质运输作用。.

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细胞核

细胞核(nucleus)是存在於真核細胞中的封閉式膜狀细胞器,內部含有細胞中大多數的遺傳物質,也就是DNA。這些DNA與多種蛋白質,如組織蛋白複合形成染色質。而染色質在細胞分裂時,會濃縮形成染色體,其中所含的所有基因合稱為核基因組。細胞核的作用,是維持基因的完整性,並藉由調節基因表現來影響細胞活動。 細胞核的主要構造為核膜,是一種將細胞核完全包覆的雙層膜,可使膜內物質與細胞質、以及具有細胞骨架功能的網狀結構核纖層分隔開來。由於多數分子無法直接穿透核膜,因此需要核孔作為物質的進出通道。這些孔洞可讓小分子與離子自由通透;而如蛋白質般較大的分子,則需要攜帶蛋白的幫助才能通過。核運輸是細胞中最重要的功能;基因表現與染色體的保存,皆有賴於核孔上所進行的輸送作用。 細胞核內不含有任何其他膜狀的結構,但也並非完全均勻,其中存在許多由特殊蛋白質、RNA以及DNA所複合而成的次核體。而其中受理解最透徹的是核仁,此結構主要參與核糖體的組成。核糖體在核仁中產出之後,會進入細胞質進行mRNA的轉譯。.

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生物物理学

生物物理学(Biophysics)是生物学和物理学的交叉学科,研究生物的物理特性。生物物理涵盖各级生物组织,从分子尺度到整个生物体和生态系统。它的研究范围有时会与生理学、生物化学、纳米技术、生物工程、、细胞生物学和系统生物学有显著的重叠。它被认为是生物学和物理学之间的桥梁。 物理学和生物学在两方面有联系:一方面,生物为物理提供了具有物理性质的生物系统,另一方面,物理为生物提供了解决问题的工具。.

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高尔基体

尔基体(Golgi apparatus)是真核细胞中的一种细胞器。屬於細胞的一組膜,專門收集並包裹各種物質,例如酶和激素。這些膜形成像一堆平板的扁囊,部份扁囊常常脫離並移向質膜,一旦與質膜接合,便將其中內含物排出細胞。 大多数真核细胞生物(包括植物、动物和真菌)均有高尔基体。 高尔基体是1898年被意大利解剖学家卡米洛·高基发现的并以他的名字命名。高尔基体的主要功能在于处理细胞膜、溶酶体或内体上的以及细胞生产的蛋白质,将它们分到不同的小泡中去。因此它是细胞的中心传送系统。 大多数离开内质网的运输小泡首先来到高尔基体,在这里被改变,分开和运送到它们的最终目的地。大多数真核细胞有高尔基体,但是尤其在分泌许多物质(比如蛋白质)的细胞裡它特别突出。比如免疫系统中分泌抗体的浆细胞的高尔基体就特别发达。.

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