マインドマップギャラリー 第 3 章 細胞生物学における研究の方向性
第3章 細胞生物学の研究方向性(顕微鏡技術、細胞の単離・培養、細胞成分の分離・精製技術など)についてのマインドマップです。
2023-12-06 13:52:10 に編集されました第 3 章 細胞生物学における研究の方向性
第1節 顕微鏡技術
顕微鏡開発の簡単な歴史
1590年、オランダ、ヤンセン、最初の原始的な顕微鏡 1610年、ガリレオ、イタリア、対物レンズ、接眼レンズ、鏡筒を備えた複合顕微鏡 1611、ケプラー、顕微鏡の基本原理 1625年、ファーブルは顕微鏡という用語を提案しました。 1665年、イギリス人のロバート。フックは140倍に拡大できる顕微鏡を作りました 1674年、オランダのアンソニー。ファン。レーウェンフック、倍率 270 倍の顕微鏡 1684年、オランダのホイヘンス、ダブルレンズ接眼レンズ - ホイヘンス接眼レンズ 19 世紀半ば、エルンスト。アッベは顕微鏡の完璧な理論を提案しました 1902年、アイブス、現代の双眼鏡 1930年代に最初の電子顕微鏡が誕生
光学顕微鏡
解像度: 2 つの類似した点を区別できる最小距離 (解像度が高いほど、顕微鏡の画像処理能力が強くなります) 顕微鏡の結像能力を測る主な指標 計算式:α:対物レンズに対する試料の開き角の半角、λ:照明光源の波長 n:コンデンサーと対物レンズの間の媒質の屈折率(空気は約1、油浸レンズのレンズオイルは1.3~1.5、杉油は1.5)
微細構造(微視的構造) 通常の光学顕微鏡の分解能は0.2μm程度で、細胞核、染色体、葉緑体など 光学顕微鏡の分解能レベルを超えた細胞構造は、超微細構造および超顕微鏡構造と総称されます。
倍率: 最大倍率 = 人間の目の解像度 / 光学顕微鏡の解像度 = ~100μ m / ~0.2μ m ~500 倍 上記を超える倍率は解像度を向上させず、無限倍率とみなされます。
標本作製技術
ノンスライス法:スライサーやスライスステップを使わずに薄くスライスする方法 塗抹法、展着法、打錠法、単離法、引き裂き法、粉砕法
スライス:手やスライサーを使って薄くスライスする方法 フリーハンド切片法、パラフィン切片法、コロジオン切片法、凍結切片法
サンプル作成の流れ
描画素材
固定
脱水
埋め込む
スライス
染色
観察する
顕微鏡の紹介
位相差顕微鏡: 原理: 光の回折と干渉の効果を利用して、試料の異なる領域を通過する光波の光路差 (位相差) を測定します。 これは振幅の差(明暗の差)となり、生きた細胞内のさまざまな構造が明確に見える明暗のコントラストを示します。 目的:無色透明の生きた細胞構造を観察する
暗視野顕微鏡:原理:散乱光イメージング、特徴:高分解能、欠点:対象物の輪郭しか観察できず、細胞内部の構造は識別できない。
蛍光顕微鏡 - 強いコントラストを持つカラー画像。原理: 物体に紫外線を照射して、物体に含まれる蛍光物質が蛍光を発します。 目的:組織細胞内の蛍光標識物質の定性的、定量的、局所的研究、スライス観察、または生細胞内の分子のリアルタイム観察特徴:光源は直接照射せず、エネルギーを励起するため、2つの特殊なフィルターが必要
共焦点レーザー走査型顕微鏡 - 光学顕微鏡の解像度の理論値に達する高解像度のカラー 3 次元画像 目的: 細胞または組織面の損傷を与えない光学的切片作成 - 細胞 CT
超解像光学顕微鏡 - ナノスケール、超解像顕微鏡技術、利点: 非接触、損傷なし、観察可能な内部構造の使用: 生きた細胞または組織、深部の内部三次元構造のイメージング。
倒立顕微鏡 – 生体内観察
医学における偏光顕微鏡は、骨、歯、コレステロール、神経線維、腫瘍細胞、横紋筋、毛髪などを識別するために使用されます。細胞内のタンパク質線維、紡錘体、コラーゲン、染色体などにも複屈折があります。
微分干渉コントラスト顕微鏡は構造の 3 次元画像を表示できます
電子顕微鏡
透過型電子顕微鏡 (TEM) - 金属の陰影を利用して超微細構造を観察 フリーズフラクチャー フリーズフラクチャーとフリーズエッチング フリーズエッチング技術により3次元画像が得られます
走査型電子顕微鏡 (SEM) - 組織細胞の表面や断面の三次元構造の観察に適しています
クライオ電子顕微鏡 (クライオ EM) は、透過型電子顕微鏡を使用して低温でサンプルを観察する顕微鏡技術です。
第2節 細胞の分離と培養
細胞分離
固形組織内: 機械的分散、酵素的加水分解、レーザーキャプチャーマイクロダイセクション技術
液体環境: 遠心分離、フローサイトメトリー、細胞電気泳動、免疫磁気ビーズ法
細胞培養
意味
無菌条件下で身体から細胞を分離し、体内の生理学的環境をシミュレートし、細胞が生存、成長、増殖し続けることができるように in vitro で培養する方法。
分類
一次培養は、体から直接得られた組織または細胞の最初の培養です。
継代培養(二次培養):初代細胞が増殖して一定の密度に達した後、細胞を分散させる ある培養物から別の培養物、または一定の割合で複数の容器に培養物を拡張すること
状態
培地、活性物質または成長因子、水:三重蒸留水、温度:36℃~37℃ ガス: 90%-95%O2、5%-10%CO2、PH: 7.2-7.4、セル浸透圧: 260-320 mmol/L
特徴
密着成長
接触禁止
細胞株
悪性腫瘍組織由来の細胞は、次のような in vitro で再生および無制限に継代することができます。
細胞株
細胞クローニングを使用して細胞株の均一性をさらに向上させます。つまり、単一細胞を単離し、それらを増殖させて細胞集団を形成します。
細胞融合
細胞ハイブリダイゼーションとしても知られ、2 つ以上の細胞が 1 つの細胞を合成するプロセスを指します。
第3節 細胞成分の分離精製技術
細胞分離
分離ステップ: ① 組織から細胞を分離するには、機械的分離または消化が使用できます。 ② 単一種類の細胞を分離および精製するには、密度勾配遠心分離またはフローサイトメトリーが一般的に使用されます。 ③ 細胞を破砕し、細胞ホモジネートを調製します。ホモジナイズ法または超音波破砕法を使用できます。④ 実験の目的に応じて、特定の細胞成分や細胞小器官を分離および精製します。
細胞溶解
1. 均質化方法:サンプル処理能力が大きく、効率が高く、速度が速く、生体高分子へのダメージが少ない 2. 化学的溶解法: 界面活性剤 (SDS、TritonX-100 など)、キレート剤 (EDTA など)、脂溶性溶媒 (アセトン、クロロホルム、トルエン) などの化学試薬を使用して細胞膜を溶解します。 3. 凍結融解を繰り返す方法:細胞質周囲や細胞膜近くに存在する細胞内産物を放出させる方が効果的です。 4.超音波破砕法
細胞小器官と細胞成分の分別
分画遠心分離: 遠心分離の速度と時間を継続的に増加させます。 密度勾配遠心分離: 媒体 (塩化セシウム、スクロース、ポリスクロース溶液) を使用して、遠心分離管内に連続または不連続の密度勾配を形成します。
タンパク質の単離と同定
クロマトグラフィーを使用してタンパク質を精製し、電気泳動を使用してタンパク質を分析および同定します。
核酸の分離、精製、同定
示差遠心沈降は核酸の分離および精製の主な方法であり、ゲル電気泳動は核酸の同定の主な方法です。
セクション 4 細胞化学と細胞内分子トレーサー技術
重要性: 形態と機能の組み合わせは細胞生物学研究の顕著な特徴であり、高分子、低分子、さらには無機イオンの細胞内分布を示す分子追跡技術は、細胞生物学の研究にとって特に重要です。
第5節 細胞機能ゲノミクス研究技術
遺伝子発現の定量的解析
主な工程
① RNA 抽出および電気泳動分離; ② ブロッティング; ④ オートラジオグラフィー分析;
in situハイブリダイゼーション
蛍光リアルタイム定量 PCR 技術は、遺伝子発現の変化を検出するための従来の方法です
in vitroで培養した正常細胞の増殖能力は無限ではありませんが、 ヘイフリックには一定の制限があります。 ヒトおよび動物の正常組織由来の細胞は、通常、in vitro で 50 回以下継代されます。 胎児の線維芽細胞は 50 世代まで受け継がれますが、成人の肺組織の線維芽細胞は 20 世代までしか受け継がれません。 インビトロで培養した細胞が形質転換(癌化)して細胞株を形成すると、インビトロで無期限に継代することができます。
パラフィン切片に最も一般的に使用される染色技術 ヘマトキシリン・エオシン染色法(HE染色)です 核は青、細胞質は赤