細胞生物學技術

　　以細胞生物學等理論為基礎的實驗操作技術。細胞生物學的發展依賴於科學技術的進步，細胞的發現始於光學顯微鏡的發明。英國物理學傢R.胡克創制瞭第一架具有科學研究價值的顯微鏡，首次觀察瞭木栓的顯微圖像，發現瞭細胞。真正觀察到活細胞的是荷蘭科學傢A.van列文虎克，他用自製的顯微鏡觀察到瞭池塘水中的原生動物、人和哺乳動物的精子、細菌等，為細胞學的發展作出瞭重大貢獻。細胞及其各種組分雖然非常微小，但是科學和技術的發展不斷推動人們揭示出細胞的奧奧秘。

　　為瞭研究細胞的結構和功能，所發展的技術和方法主要涉及幾個方面：觀察細胞，檢測和跟蹤活細胞中的分子，從有機體中分離細胞和培養細胞，分離細胞器和細胞組分，分析蛋白結構和功能，研究基因表達和功能等。

　　觀察細胞　主要手段是光學顯微鏡和電子顯微鏡。光學顯微鏡的分辨率為200納米，透射電鏡的分辨率可達0.1納米。常用的光學顯微鏡有明場顯微鏡、熒光顯微鏡以及可觀察活細胞的相差顯微鏡、微分幹涉差顯微鏡及暗場顯微鏡等，激光掃描共焦顯微鏡也得到廣泛的應用。常用的電子顯微鏡有透射電鏡和掃描電鏡。電子圖像處理技術的發展，使圖像質量大為提高，並可對圖像進行三維重組。

　　檢測和跟蹤活細胞中的分子　可將熒光探針或不同類型的放射性同位素作為細胞中分子的標記物導入細胞內，配合顯微鏡觀察或生物化學方法檢測和跟蹤活細胞中的分子。綠色熒光蛋白（GFP）是一種應用很廣泛的探針，用遺傳學方法將它連接到欲研究的蛋白上，作為一種GFP融合蛋白，通過熒光顯微鏡進行動力學追蹤。

　　分離細胞和培養細胞　用蛋白水解酶和(或)鈣離子螯合劑處理動植物組織，解離出各種類型的細胞。在適宜的器皿和營養介質中經原代培養和傳代培養後，使細胞得以純化。雖然多數動物細胞在分裂有限次數後死亡，但一些細胞在培養中獲得瞭不死性，這樣的細胞可作為細胞系被維持下去用於研究工作。培養中的兩個細胞融合後可形成雜種細胞，將能產生抗體的B淋巴細胞和具有無限繁殖能力的B淋巴瘤細胞融合後產生的雜種細胞稱為雜交瘤，雜交瘤細胞產生的抗體經篩選後，可獲得單克隆抗體，單克隆抗體被廣泛用於檢測和純化細胞蛋白。

　　分離細胞器和細胞組分　得到純化的細胞群體後，可用低滲法或機械法使細胞崩解，制成細胞勻漿，經超速離心後（差速離心或密度梯度離心），分離出純化且有生物活性的細胞器和蛋白，可為進一步的生化分析用。超速離心獲得的分部細胞提取物（又稱為無細胞體系）被廣泛用於研究發生在細胞反應過程中的分子機制。

用對數刻度尺標出細胞及其組分的大小以及光學和電子顯微鏡的適用范圍

　　分析蛋白結構和功能　用超速離心獲得的可溶性細胞提取物中含有很多種蛋白，依據分子量、親水性、電荷或與其他分子親和性的不同，可用柱層析純化並分離蛋白，也可用免疫共沉淀技術分離蛋白。有多種方法能檢測純化蛋白的特性，如氨基酸序列儀可測定序列，質譜儀可迅速確定蛋白和肽的分子量。對非常少量蛋白的分子量和亞基組成，可用SDS聚丙酰胺凝膠電泳分析。為瞭確定蛋白的結構，對於大的蛋白必須先結晶，用X射線衍射研究；而溶液中小的蛋白結構可用核磁共振確定。有類似結構的蛋白常有類似的功能，由此可預測一些未知蛋白的生物化學活性。對於進入到核內並結合到DNA的蛋白，可以通過足跡技術研究該蛋白結合在調節序列的具體位置和它的功能。雙雜交體系、噬菌體顯示等技術能分離欲研究的蛋白和編碼它們的基因。

　　研究基因表達和功能　遺傳和遺傳工程對於研究細胞和有機體中基因的功能提供瞭強有力的工具。如DNA芯片技術可同時檢測數千基因的表達，提供瞭全面快速的基因表達動力學模式。用遺傳工程方法可突變任何基因，將該基因插入細胞的染色體中，使其成為這個基因組中的永久成分，如果用作基因轉染的細胞是一個受精卵（對一個動物）或者培養中的全能植物細胞，產生出的轉基因有機體能表達突變基因並將它遺傳給後代。細胞生物學特別關註人為地改變一個蛋白或一個基因對於細胞或有機體產生的效應，從而能以高度特異的方式改造細胞和有機體。