细胞器超分辨成像荧光染料

超分辨显微镜提供超越传统光学显微镜衍射极限的成像能力,彻底改变了细胞生物学领域研究。在这一背景下,具有光稳定性、易于修饰和荧光开关可调等独特性能的有机小分子染料获得了新的发展机遇。聚焦于不同细胞器超分辨成像荧光染料,总结了目前可用的超分辨荧光探针的设计和靶向策略。首先简要介绍了三种主要的超分辨成像技术,包括结构光照明显微镜技术、受激发射损耗显微技术和单分子定位成像技术,以及它们对荧光染料性能的不同要求,并介绍了近五年来用于线粒体、溶酶体、细胞膜、脂滴和细胞核的超分辨成像的荧光染料。最后讨论了该领域当前所面临的挑战。

心肌缺血再灌注损伤中的线粒体相关细胞器串扰

细胞器损伤是导致心肌缺血再灌注损伤的重要因素。这种损伤会导致线粒体及相关细胞器的功能改变。线粒体与其他细胞器的串扰同样影响心脏缺血再灌注损伤的发生发展,例如线粒体相关内质网膜使得线粒体和内质网“无缝连接”,调节线粒体和内质网之间的细胞器和代谢物(包括离子、脂质和蛋白质)交换,从而影响心肌缺血再灌注损伤。然而,线粒体与相关细胞器串扰是触发心肌缺血再灌注损伤的关键因素,目前相关报道有限。因此,该文阐述了线粒体与内质网、溶酶体和细胞核串扰在心肌缺血再灌注损伤中的作用,旨在为靶向线粒体与其他细胞器的串扰治疗心肌缺血再灌注损伤的研究提供一定的理论依据。

大黄肝毒性的精确亚细胞器靶向分析

[目的]药物性肝损伤(DILI)是急性肝功能衰竭的主要原因,对人类健康构成重大挑战。大黄(Rheumofficinale Baill,Da Huang)因其具有清热利尿的作用已应用于临床。然而,它对肝脏不同细胞器的毒性作用需要进一步验证。[方法]分析大黄肝毒性的潜在靶点及其与微粒体、线粒体、内质网(ER)、高尔基体(GA)和溶酶体等五种主要细胞器的潜在损伤关系。通过整合传统中药(ITCM)数据库、HERB数据库和网络药理学,我们分离和纯化了不同的细胞器,将它们与大黄的不同组分和单体在三磷酸腺苷(ATP)培养系统中孵育,并使用粒度分析和分子生物学实验检查了细胞器的结构和功能变化,以评估大黄是否会对肝脏主要细胞器造成损伤。[结果]通过虚拟预测和实验验证相结合,我们的研究证实,从大黄蒽醌中分离的大黄素、大黄鞣质中的儿茶素和大黄有机酸中的棕榈酸对代表性细胞器造成了最显著的功能和结构损伤。在所有单体化合物中,大黄素对微粒体、线粒体、内质网和溶酶体的损伤最大;儿茶素诱导微粒体和GA损伤;棕榈酸对肝脏微粒体和GA的损伤最大。表明大黄成分可能通过多细胞器损伤发挥肝毒性。[结论]我们的研究结果表明,大黄对不同的细胞器具有不同程度的损伤作用,进而通过损害细胞器的形态和功能来影响细胞的生命活动。本研究为大黄毒性成分和靶点的精细分析提供了理论依据和技术支持。

中学生物学教材中未出现的细胞器——微体

微体存在于所有动物细胞及许多植物细胞中,是参与细胞解毒、呼吸作用及各种代谢反应的重要细胞器,微体属异质性细胞器,分为过氧化物酶体、乙醛酸循环体和糖酵解酶体。本文介绍了微体的发现、形态、功能、发生、与其他细胞器的联系,并分析微体的概念与高中生物学知识的关系,为中学教学提供参考。

细胞器之间相互作用在非酒精性脂肪性肝病发生发展中的作用

细胞器除了具有各自特定的功能外,还可与其他细胞器相互作用完成重要的生理功能。细胞器之间相互作用的异常与疾病的发生发展密切相关。近年来,细胞器之间相互作用在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)发生发展中的作用受到关注,特别是线粒体、脂滴与其他细胞器之间的相互作用。

基于任务驱动的教学设计--以“细胞器之间的分工”为例

采用“任务驱动”教学法,在初识细胞器、再认细胞器、拼装细胞器、归纳细胞器四个任务驱动下,帮助学生理解细胞器结构和功能的统一性,实现科学思维的发展。

靶向细胞器的次氯酸/次氯酸盐的小分子荧光探针研究进展

次氯酸(HClO)/次氯酸盐(ClO-)是生物体内重要的活性氧(ROS)之一,其浓度水平与生物体生理和病理进程密切相关。荧光成像分析法由于具有灵敏度高、时空分辨率高和原位实时等优点,已被广泛用于细胞内HClO/ClO-的检测。为了在亚细胞水平探究HClO/ClO-在相关生理病理过程中的作用机制,科研工作者开发了许多细胞器靶向HClO/ClO-的荧光探针。对近五年细胞器靶向HClO/ClO-的用于生物成像的小分子荧光探针进行综述,阐述这些荧光探针的设计原理、检测机制和生物学应用,为细胞器靶向HClO/ClO-荧光探针的开发和应用提供参考。

基于问题导向培养学生科学思维的高中生物教学实践——以“细胞器之间的协调配合”一课为例

科学思维指导着科学方法的形成和发展。科学思维的培养是高中生物学教学的重要任务之一,决定着学生的成长成才。问题导向教学是一种新型的教学方法,强调以学生为主体,是发展学生科学思维的有效途径。本课题以“细胞器之间的协调配合”为例,将问题导向教学法应用于创设情境、实验探究、归纳建构、联系生活等环节中以引导学生积极思考,不断提升科学思维。

“细胞器之间的分工合作”复习课“微专题”教学设计

本文通过设计“微专题”,沿“核糖体—内质网—高尔基体—溶酶体”这一主线探讨细胞器之间的分工合作。通过材料分析及真题演练,引导学生分析实验结果,进行整理归纳并最终形成概念图,从而落实“科学思维”的核心素养。

以思维导图为主线的高三“细胞器”专题复习教学设计

以构建细胞器思维导图为课堂主线,通过亚显微结构图的辨析,细胞器结构和功能的递进式梳理,学案的任务驱动,小组合作交流的开展,引导学生将细胞器的形态、结构、分布、成分和功能与相关生理过程建立联系,构建网络,完善知识体系,形成结构与功能相适应的生命观念,实现教学重点与难点的双突破。

靶向细胞器的DNA纳米材料用于疾病治疗

在亚细胞器层面靶向传递功能性物质一直是生物医学领域的一项巨大挑战。精准的细胞器靶向进行药物递送有望改善耐药性并进一步提高疾病治疗效果,对临床疾病治疗具有重要的现实意义。在药物递送的各种策略中,结构精准可控、具有高度可编程性的DNA纳米结构可以作为将各种物质传递到细胞器的合适平台。介绍了DNA纳米结构靶向不同细胞器的发展进展,突出了其在疾病治疗中的应用,并讨论了其未来发展趋势。

基于翻转课堂的高中生物教学实践——以“细胞器之间的分工合作”(第一课时)为例

伴随着全球数字化时代的来临,学校教育的教育理念、教学模式、教学过程等都将发生巨大变革。“翻转课堂”正是变革传统课堂的有效途径之一,克服了传统教学模式存在的弊端,如时间与空间的局限、学生的个性化学习需求等。文章以人教版高中生物必修一第三章第二节“细胞器之间的分工合作”(第一课时)为例,从翻转课堂的内涵、教学设计、教学案例、反思与总结几方面为教师提供一些思路和借鉴,以期能提升学生学习效果,培养学科核心素养。

图解“细胞器”的结构与功能

细胞器作为细胞重要的结构,其分工合作与细胞代谢、细胞内部环境的相对稳定和细胞增殖等有关.笔者将结合图解和题解多维度解读部分“细胞器”核心知识.一、和能量有关的细胞器——线粒体和叶绿体.

冷锻炼对提高水稻幼苗抗寒性及其细胞器膜结构稳定性的影响

冷锻锻炼对不同水稻品种抗寒力的增强作用有明显差异.抗寒品种冷锻炼后,超氧物歧化酶(SOD)活性提高,细胞质膜电导率下降,这一状态能在5 d低温处理(5℃,4000 lx/12 h)中保持;而冷敏品种冷锻炼后,SOD活性只能在最初的2d内保持,并随低温处理时间延长而丧失,其电导率、丙二醛(MDA)、脯氨酸以及细胞器膜系统超微结构,都表现了类似的变化趋势.由此认为,冷锻炼对增强冷敏品种抗寒力的作用较小而短暂,提高水稻抗寒性的根本措施应是改造和提高抗寒的遗传基础.

盐胁迫对大豆幼苗子叶各细胞器超氧化物歧化酶(SOD)的影响

大豆幼苗子叶各细胞器的SOD活性以细胞溶质为最高,约占80％;线粒体次之,为11％;叶绿体部分最少,9.0％左右。各细胞器的SOD对盐胁迫反应敏感程度不同,依次为叶绿体>线粒体>细胞溶质。品种间,各细胞器之间以及对照和处理间差异均达到显著水平,10ds/m和15ds/m差异不显著。电泳酶谱的扫描结果表明,在盐胁迫条件下SOD_a(Mn SOD)最为稳定,SODb_1b_2b_3、SODc_1c_2c_3(Cu—Zn—SOD)将随盐胁迫增强依次从叶绿体到线粒体,从SODc_3、SODc_2到SODc_1、SODb_3逐渐减弱或消失。耐盐品种和敏感品种的主要差异集中在叶绿体SOD酶谱上,推断SODc_1c_2c_3与大豆耐盐性有关。

罗氏沼虾卵母细胞细胞器与卵黄发生的关系

作者研究了罗氏沼虾卵母细胞细胞器与卵黄发生的关系。细胞核物质通过核孔与细胞质进行物质交换，由核仁而来的核糖体前体物在细胞质中形成大量的核糖体。一部分核糖体附着在内质网囊泡的膜上，形成粗糙型内质网。粗糙型内质同囊泡具有合成和运输卵黄物质的功能。一部分核糖体是游离的，它们可在细胞质中合成致密蛋白质小颗粒，随后这些颗粒逐渐聚集融合成致密的卵黄粒。溶酶体可吞噬这些由游离核糖体形成的蛋白质颗粒团或其它膜状物，并将它们消化、融合，从而形成大的卵黄粒。部分线粒体参与了卵黄粒的合成并最终演变成卵黄体。微丝也参与了卵黄粒的形成。

细叶黄芪叶肉原生质体发育早期几种细胞器的变化

在细叶黄芪叶肉原生质体发育早期,细胞器的变化较大。离体培养4h后,线粒体的嵴和基质物质开始增加。培养3—5天后,线粒体的数量增加5倍以上,此时可见大部分线粒体围绕细胞核分布。在培养24h后,高尔基体开始发育,它们主要分布在细胞质周边区域。多糖细胞化学染色表明,高尔基体内沉积着大量嗜银物质。培养1天后,粗面内质网开始发育。培养3天时,部分叶绿体边缘出现一些空隙结构。随着叶绿体内膜结构的消失,淀粉粒增大,叶绿体逐渐转变为造粉质体。

外源硅对锈菌诱导下豇豆叶片不同细胞器中抗氧化特征的影响

以长豇豆高抗锈病材料‘ZN016’和高感品种‘之豇282’为材料,通过基质栽培,研究锈菌胁迫下外源硅对长豇豆叶片细胞质、线粒体和叶绿体抗氧化酶活性与抗氧化物质含量的影响。结果表明:锈菌胁迫下,外源硅可显著提高豇豆细胞质、线粒体和叶绿体中过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性以及线粒体内的超氧化物歧化酶(SOD)活性;同时显著提高细胞质内的多酚含量和感病品种线粒体中抗坏血酸(AsA)的含量;外源硅可显著降低感病品种细胞质和叶绿体中的丙二醛(MDA)含量。推测锈菌胁迫下外源硅可能通过提高豇豆叶片细胞质和叶绿体的抗氧化能力,从而避免活性氧对细胞质膜和叶绿体膜系统的伤害,维持其正常的生理功能。

魏氏拟尾柱虫休眠包囊细胞器的电镜酶细胞化学研究

为研究纤毛虫在休眠状态下细胞生命活动的特征及细胞器的功能 ,应用电镜酶细胞化学方法显示 ,魏氏拟尾柱虫 (Paraurostylaweissei)休眠包囊中 ,在自噬泡位置 ,酸性磷酸酶反应颗粒形成多种形态的泡状体 ,ATP酶反应颗粒聚集形成泡状体或球状体 ,在分散分布的线粒体中于内膜位置形成少数琥珀酸脱氢酶反应颗粒。由所得结果推测 ,纤毛虫休眠包囊中的自噬泡消化现象是细胞在特殊生理条件下的重要生命活动 ,是休眠细胞中物质利用和能量获得的主要途径 ;自噬泡消化中也进行着对能量的利用过程 ;分散分布的线粒体是功能细胞器 ,它们与提供细胞生命活动能量有关。

氟、砷中毒小鼠肝亚细胞器脂质过氧化损害

目的 探讨慢性氟中毒、砷中毒及联合中毒对小鼠肝亚细胞器的脂质过氧化损害程度。方法 昆明系小白鼠 12 0只 ,随机分成对照、氟中毒、砷中毒和氟砷联合中毒 4组 ,分别自由进食普通、高氟、高砷和高氟高砷饲料 ,饲养 6个月和 12个月。分离出肝线粒体和微粒体 ,分别检测其LPO含量、SDHase和G - 6 -Pase活性。结果 3种中毒均可引起肝线粒体和微粒体LPO含量显著升高 ,线粒体标志酶SDHase活性和微粒体标志酶G - 6 -Pase活性均显著降低 ,各亚细胞器LPO含量升高分别与其相应标志酶活性降低存在显著的负相关关系 ,但 3种中毒对这些指标的影响程度不同。结论 慢性氟中毒、砷中毒和氟砷联合中毒均能引起肝亚细胞器线粒体和微粒体发生脂质过氧化损害作用 ,并且氟、砷毒物对这一作用存在一定的相互影响。