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细胞生物学研究方法
细胞生物学研究方法详细思维导图，具体有： 细胞形态结构的观察方法、细胞及其组分的分析方法、细胞培养和细胞工程、细胞及生物大分子的动态变化、模式生物与功能基因组的研究。
编辑于2023-04-05 00:20:44- 细胞生物学研究方法
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细胞生物学研究方法
细胞形态结构的观察方法
光学显微镜
组成
光学放大系统-目镜和物镜
照明系统-光源和聚光镜，滤光片
镜架及样品调节系统
性能参数
分辨率
取决于光源的波长，物镜镜口的角，介质折射率
放大倍数1000倍
分类
普通复式光学显微镜
最大分辨率：0.2微米
用于观察单细胞生物或体外培养细胞
观察生物样品组织-切片制作：取材、固定（ep.甲醛）、（脱水）、 包埋（ep.石蜡）、切片（5微米厚）、染色（苏木精和伊红）、观察
相差显微镜
用于观察活细胞显微结构的细节
原理：光线干涉，光的振幅变化表现为亮暗，两束光通过光学系统会发生相互干涉，如果相位相同则光的振幅加大，亮度增强；反之相互抵消亮度变暗。
增加元件：环装光阑和相差板
微分干涉显微镜
光源：平面偏振光
可用于观察并记录活细胞中的颗粒及细胞器的运动
荧光显微镜
用于对细胞内特异的蛋白质，核酸，糖类，脂质及某些离子组分进行定性定位研究
核心部件
滤光片
激发滤光片-选择一部分光通过
阻断滤光片-只允许荧光染料所发出的荧光通过
三相分色镜-反射短波长的光，通过长波长的光
专用物镜镜头
样品制备技术
免疫荧光技术
荧光素直接标记技术-荧光染料DAPI特异性地直接与细胞中的DNA结合
激光扫描共聚焦显微镜
光源：激光（极大地提高了图像的分辨率）
原理：通过二维结构重构三维结构
分辨率：普通荧光显微镜的1.4～1.7倍
倒置显微镜
观察活体材料
暗视野显微镜
原理：丁达尔效应
可以观察质点运动，但无法观察细节
超高分辨率显微镜
电子显微镜
光源：电子束（波长一般小于0.1纳米）
元件
电磁透镜（聚焦）
电镜镜筒-高度真空
图像通过荧光屏或感光胶片显示和记录
分辨率：0.2纳米（分辨本领指电镜处于最佳状态下的分辨率，实际受生物制样技术本身限制）
放大倍数：10的六次方
基本构造
电子束照明系统
电子枪
聚光镜
成像系统（中空圆柱体，内置线圈，通过改变电流产生磁场，控制电子运动方向）
物镜
中间镜
投影镜
真空系统（保持电子枪，镜筒，记录系统的高度真空，以利于电子运动）
记录系统
荧光屏显示观察
感光胶片或CCD记录
制样技术
超薄切片技术（厚度40～50纳米）
固定（戊二醛和四氧化锇）、（脱水）、包埋（环氧树脂）、切片、染色、观察
负染色技术
用于经纯化的细胞组分或结构
分辨率：1.5纳米左右
原理：用重金属盐对铺展在载网上的样品进行染色，吸去多余染料，样品自然干燥后，载网上铺了一层重金属盐，衬托出样品的精细结构（磷钨酸或醋酸双氧铀溶液）
冷冻蚀刻技术
样品制备
冰冻断裂
蚀刻复型
主要用于观察膜断面上的蛋白质颗粒和膜表面形貌特征
特点：不需要包埋和固定，更好的保持样品真实结构
发展：快速冷冻蚀刻技术-观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白
电镜三维重构
技术：电子显微术、电子衍射与计算机图像处理相结合
应用：分析难以形成三维晶体的膜蛋白以及病毒和蛋白质-核酸复合物等大的复合体的三维结构
低温电镜技术
方法：样品不经固定、染色、干燥，直接包被在约100纳米厚的冰膜中，在电镜内-160低温下利用相位衬度成像
扫描电镜技术
特点
利用CO2临界点干燥法对样品进行干燥处理
样品观察前要喷一层金膜-保证良好的导电性
成像具有强烈立体感
隧道扫描显微镜
原理：量子力学
特点
具有原子尺度的高分辨本领，侧分辨率达0.1～0.2nm，纵分辨率达0.001nm
可在真空、大气、液体等多种条件下工作
非破坏性测量，基本可以避免样品形变
细胞及其组分的分析方法
超离心技术分离细胞组分
差速离心
密度梯度离心
沉降率与各组分形状、大小有关
分类
速度沉降
分离密度相近而大小不一的细胞组分
离心前将细胞匀浆放置在蔗糖浓梯度溶液的上层，各种细胞组分根据不同大小以不同速度沉降，形成不同沉降带，分别收集分析
等密度沉降
分离密度不同的细胞组分
细胞组分在连续梯度的高密度介质中经离心力场的作用沉降或漂浮到与自身密度相等的位置，形成不同密度带
优点：灵敏，可以掺入重同位素进行标记
特异蛋白抗原的定位与定性
定位
免疫荧光
方法：将免疫学方法（抗原-抗体特异结合）与荧光标记技术相结合用于研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法
种类
直接：将荧光分子和抗体偶联后直接用于免疫标记技术
间接：先将抗体与抗原反应，然后直接加入与荧光分子相偶联的抗第一抗体的抗体
步骤
荧光抗体的制备
标本的处理
方法：组织切片，冷冻切片，整装细胞
宗旨：尽量完好地保持被检测蛋白的抗原性
免疫染色
抗原-抗体反应的过程
注意：设立各种实验对照以保证结果的可靠性
观察记录
免疫酶标记技术
以酶代替荧光素与抗体偶联，因此可在普通显微镜下观察
免疫电镜
优缺点
优：快速、灵敏、特异性强
缺：分辨率有限
种类（区别：与抗体结合的标志物不同）
免疫铁蛋白
免疫酶标技术
免疫胶体金技术
优点：在电镜下金颗粒容易识别； 可以制成不同直径的金颗粒，用于双重标记和多重标记
过程：样品的固定、包埋、超薄切片制备、免疫标记、染色
关键技术：在样品制备过程中既要保持样品中蛋白的抗原性，又要尽量保存样品的精细结构
对蛋白质组分进行体外分析定性
免疫印迹
放射免疫沉淀
蛋白质芯片
质谱分析
细胞内特异核酸的定位与定性
技术：原位杂交
标记的核酸探针通过分子杂交确定特异性核苷酸序列在染色体或在细胞中的位置的方法
显示与观察：杂交后用显微放射自显影的方法显示杂交物的存在部位 或用荧光素标记的探针进行杂交，在荧光显微镜下直接显示细胞中与探针杂交的特异核酸
研究基因定位、特异mRNA表达
细胞成分的分析与细胞分选技术
流式细胞术
定量测定某一细胞中的DNA、RNA或某一特异性的标记蛋白的含量，以及细胞群体中上述成分含量不同的细胞的数量
将某一特异染色的细胞从数以万计的细胞群体中分离出来
将DNA含量不同的中期分离出来，或细胞分选
细胞培养和细胞工程
细胞培养
原核生物细胞培养
植物细胞培养
单倍体细胞培养
用花药在人工培养基上进行培养
从小孢子直接发育成胚状体，然后长成单倍体植株或通过愈伤组织诱导分化出芽和根最终长成植株
原生质体培养
一般用植物的体细胞（二倍体细胞），先经纤维素酶处理去掉细胞壁（去壁的细胞称为原生质体）
原生质体在无菌培养基中可以生长和分裂，经过诱导分化最终可长成植株或用不同植物的原生质体进行融合与体细胞杂交，由此获得体细胞杂交的植株
动物细胞培养
分类
原代细胞-从机体取出后立即培养的细胞
任何动物细胞的培养均需从原代细胞培养做起。动物很多组织的细胞,如幼年动物的肾、肺、卵巢、精巢、肌肉及肿瘤等组织的细胞较易培养,而神经细胞等则较难培养。
培养步骤：首先取出健康动物的组织块,剪碎,用浓度与活性适香中的胰酶或胶原酶与 EDTA (螯合剂)等将细胞连接处消化化分散,给予良好的营养液与无菌的培养环境(接近近体温与体内 pH ),在培养中进行静止或慢速转动培养。
注意：无论何种培养液一般都要加一定量的小牛血清（细胞才能很好的贴壁生长与分裂）
细胞贴壁：分散的细胞悬液在培养瓶中很快（几十分钟-数小时）就贴附在瓶壁上 单层细胞：分散呈圆球形的细胞一经贴壁就迅速铺展并开始有丝分裂，逐渐形成致密的细胞单层，称为单层细胞，这种培养方法称为单层细胞培养。
传代细胞-进行传代培养后的细胞
原代培养的细胞一般传代至10代左右就不易传代，细胞生长出现停滞，极少数可以继续传代40～50次，并且仍保持原来染色体的二倍体数量及接触抑制行为，50代以后又出现危机，难以传代，这种被称为细胞系，传代次数有限的体外培养细胞称为有限细胞系
传代过程中部分细胞发生了遗传突变，并使其带有癌细胞的特点，有可能在培养条件下无限制地传代培养下去，这种细胞称为永生/连续细胞系。特点：染色体明显改变，一般呈亚二倍体或非整倍体，失去接触抑制，容易传代培养。
细胞克隆
用单细胞克隆培养或通过药物筛选的方法从某一细胞系中分离出单个细胞，并由此增殖形成的，具有基本相同的遗传性状的细胞群体
细胞株：上述细胞群体经过生物学鉴定，如具有特殊的遗传标记或性质，这样的细胞系称为细胞株。
体外培养的细胞的基本形态
成纤维细胞
上皮样细胞
可移动的游走细胞
病毒培养
细胞工程
主要技术：细胞培养、细胞分化的定向诱导、细胞融合和显微注射等
细胞融合与单克隆抗体技术
细胞融合：两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象
介导动物细胞融合常用的促融剂：灭活的细胞（如仙台细胞）或化学物质（如聚乙二醇，PEG） 植物细胞融合时，先用纤维素酶去掉细胞壁，然后才便于原生质体融合
电融合技术：将悬浮细胞在低压交流电场中聚集成串珠状细胞群，或对相互接触的单层培养细胞，再施加高压脉冲处理使其融合。
细胞融合类型
同核体：基因型相同的细胞形成的融合细胞
含有两个核的同核体可通过同步有丝分裂产生含异常核的单核子细胞，其染色体为正常数目两倍（从两个核承袭而来）
异核体：基因型不同的细胞形成的融合细胞
种间异核体也可有繁殖能力
合核体：通过细胞杂交形成的单核子细胞
杂交细胞在培养过程中会发生染色体丢失现象
在种内杂交的例子中，凡亲本细胞亲缘关系比较近的，则所得的杂交细胞的核型比较稳定器，在连续培养中染色体丢失很慢，不同种则染色体丢失很快
单克隆抗体
优点：可以用混合性的异质抗原制备出针对某一单一性抗原分子上特异决定族的同质性单克隆抗体
过程
显微操作技术与动物的克隆
细胞拆合技术
细胞拆合：把细胞核与细胞质分离开来，然后把不同来源的胞质体和核体相互组合，形成核质体杂交细胞
类型
物理法
用机械方法或短波光把细胞核去掉或使之失活，然后用微吸管吸取其他细胞的核，注入去核的细胞质中，组成新的杂交细胞
化学法
用细胞松弛素B处理细胞，细胞出现排核现象，再结合离心技术，将细胞拆分为核体和胞质体两部分
显微操作技术
在显微镜下，用显微操作装置对细胞进行解剖和微量注射的技术
细胞及生物大分子的动态变化
荧光漂白恢复技术（FPR)
使用亲脂性或亲水性的荧光分子，如荧光素、荧光绿蛋白等与蛋白或脂质偶联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率
原理：利用高能激光束照射细胞的某一特定区域，使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭，这一区域称为光漂白区，随后，由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动，周围非漂白区的荧光分子不断向光漂白区迁移。结果使光漂白区的荧光强度逐渐恢复到原有水平。这一过程称为荧光恢复，恢复速度反映了荧光标记的脂质或蛋白质在细胞中的运动速率。
单分子技术与细胞生命活动的研究
可以在纳米空间尺度和毫秒时间尺度上精确测量单分子的距离、位置、指向、分布、结构以及各种动态过程
优点：实时直接观测单个分子的反应动力学路径，测量单一分子及分子间相互作用，捕捉单分子随机过程和分子构象变化的中间态，测量稀发但重要的信号和分布，测量非平衡态和不同步的体系等。
分类
从工作原理分类
单分子光谱及成像
基于分子的内禀光谱以及与周围环境和分子的作用来测量单一分子对光的响应（荧光、共振能量转移、散射和吸收等）或对化学条件的响应（如酶催化和电子转移等）
常见技术：单分子荧光、暗场成像、近场成像和Forster共振能量转移等
单分子操纵及力学性质测量
酵母双杂交技术
荧光共振能量转移技术
放射自显影技术
模式生物与功能基因组的研究
细胞生物学研究常用的模式生物
大肠杆菌
酵母
线虫
果蝇
斑马鱼
小鼠
拟南芥
突变体制备技术
蛋白质组学技术
双向凝胶电泳
色谱技术
质谱
蛋白质芯片
生物信息学
细胞生物学研究方法
细胞形态结构的观察方法
光学显微镜
组成
光学放大系统-目镜和物镜
照明系统-光源和聚光镜，滤光片
镜架及样品调节系统
性能参数
分辨率
取决于光源的波长，物镜镜口的角，介质折射率
放大倍数1000倍
分类
普通复式光学显微镜
最大分辨率：0.2微米
用于观察单细胞生物或体外培养细胞
观察生物样品组织-切片制作：取材、固定（ep.甲醛）、（脱水）、 包埋（ep.石蜡）、切片（5微米厚）、染色（苏木精和伊红）、观察
相差显微镜
用于观察活细胞显微结构的细节
原理：光线干涉，光的振幅变化表现为亮暗，两束光通过光学系统会发生相互干涉，如果相位相同则光的振幅加大，亮度增强；反之相互抵消亮度变暗。
增加元件：环装光阑和相差板
微分干涉显微镜
光源：平面偏振光
可用于观察并记录活细胞中的颗粒及细胞器的运动
荧光显微镜
用于对细胞内特异的蛋白质，核酸，糖类，脂质及某些离子组分进行定性定位研究
核心部件
滤光片
激发滤光片-选择一部分光通过
阻断滤光片-只允许荧光染料所发出的荧光通过
三相分色镜-反射短波长的光，通过长波长的光
专用物镜镜头
样品制备技术
免疫荧光技术
荧光素直接标记技术-荧光染料DAPI特异性地直接与细胞中的DNA结合
激光扫描共聚焦显微镜
光源：激光（极大地提高了图像的分辨率）
原理：通过二维结构重构三维结构
分辨率：普通荧光显微镜的1.4～1.7倍
倒置显微镜
观察活体材料
暗视野显微镜
原理：丁达尔效应
可以观察质点运动，但无法观察细节
超高分辨率显微镜
电子显微镜
光源：电子束（波长一般小于0.1纳米）
元件
电磁透镜（聚焦）
电镜镜筒-高度真空
图像通过荧光屏或感光胶片显示和记录
分辨率：0.2纳米（分辨本领指电镜处于最佳状态下的分辨率，实际受生物制样技术本身限制）
放大倍数：10的六次方
基本构造
电子束照明系统
电子枪
聚光镜
成像系统（中空圆柱体，内置线圈，通过改变电流产生磁场，控制电子运动方向）
物镜
中间镜
投影镜
真空系统（保持电子枪，镜筒，记录系统的高度真空，以利于电子运动）
记录系统
荧光屏显示观察
感光胶片或CCD记录
制样技术
超薄切片技术（厚度40～50纳米）
固定（戊二醛和四氧化锇）、（脱水）、包埋（环氧树脂）、切片、染色、观察
负染色技术
用于经纯化的细胞组分或结构
分辨率：1.5纳米左右
原理：用重金属盐对铺展在载网上的样品进行染色，吸去多余染料，样品自然干燥后，载网上铺了一层重金属盐，衬托出样品的精细结构（磷钨酸或醋酸双氧铀溶液）
冷冻蚀刻技术
样品制备
冰冻断裂
蚀刻复型
主要用于观察膜断面上的蛋白质颗粒和膜表面形貌特征
特点：不需要包埋和固定，更好的保持样品真实结构
发展：快速冷冻蚀刻技术-观察胞质中的细胞骨架纤维及其结合蛋白
电镜三维重构
技术：电子显微术、电子衍射与计算机图像处理相结合
应用：分析难以形成三维晶体的膜蛋白以及病毒和蛋白质-核酸复合物等大的复合体的三维结构
低温电镜技术
方法：样品不经固定、染色、干燥，直接包被在约100纳米厚的冰膜中，在电镜内-160低温下利用相位衬度成像
扫描电镜技术
特点
利用CO2临界点干燥法对样品进行干燥处理
样品观察前要喷一层金膜-保证良好的导电性
成像具有强烈立体感
隧道扫描显微镜
原理：量子力学
特点
具有原子尺度的高分辨本领，侧分辨率达0.1～0.2nm，纵分辨率达0.001nm
可在真空、大气、液体等多种条件下工作
非破坏性测量，基本可以避免样品形变
细胞及其组分的分析方法
超离心技术分离细胞组分
差速离心
密度梯度离心
沉降率与各组分形状、大小有关
分类
速度沉降
分离密度相近而大小不一的细胞组分
离心前将细胞匀浆放置在蔗糖浓梯度溶液的上层，各种细胞组分根据不同大小以不同速度沉降，形成不同沉降带，分别收集分析
等密度沉降
分离密度不同的细胞组分
细胞组分在连续梯度的高密度介质中经离心力场的作用沉降或漂浮到与自身密度相等的位置，形成不同密度带
优点：灵敏，可以掺入重同位素进行标记
特异蛋白抗原的定位与定性
定位
免疫荧光
方法：将免疫学方法（抗原-抗体特异结合）与荧光标记技术相结合用于研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法
种类
直接：将荧光分子和抗体偶联后直接用于免疫标记技术
间接：先将抗体与抗原反应，然后直接加入与荧光分子相偶联的抗第一抗体的抗体
步骤
荧光抗体的制备
标本的处理
方法：组织切片，冷冻切片，整装细胞
宗旨：尽量完好地保持被检测蛋白的抗原性
免疫染色
抗原-抗体反应的过程
注意：设立各种实验对照以保证结果的可靠性
观察记录
免疫酶标记技术
以酶代替荧光素与抗体偶联，因此可在普通显微镜下观察
免疫电镜
优缺点
优：快速、灵敏、特异性强
缺：分辨率有限
种类（区别：与抗体结合的标志物不同）
免疫铁蛋白
免疫酶标技术
免疫胶体金技术
优点：在电镜下金颗粒容易识别； 可以制成不同直径的金颗粒，用于双重标记和多重标记
过程：样品的固定、包埋、超薄切片制备、免疫标记、染色
关键技术：在样品制备过程中既要保持样品中蛋白的抗原性，又要尽量保存样品的精细结构
对蛋白质组分进行体外分析定性
免疫印迹
放射免疫沉淀
蛋白质芯片
质谱分析
细胞内特异核酸的定位与定性
技术：原位杂交
标记的核酸探针通过分子杂交确定特异性核苷酸序列在染色体或在细胞中的位置的方法
显示与观察：杂交后用显微放射自显影的方法显示杂交物的存在部位 或用荧光素标记的探针进行杂交，在荧光显微镜下直接显示细胞中与探针杂交的特异核酸
研究基因定位、特异mRNA表达
细胞成分的分析与细胞分选技术
流式细胞术
定量测定某一细胞中的DNA、RNA或某一特异性的标记蛋白的含量，以及细胞群体中上述成分含量不同的细胞的数量
将某一特异染色的细胞从数以万计的细胞群体中分离出来
将DNA含量不同的中期分离出来，或细胞分选
细胞培养和细胞工程
细胞培养
原核生物细胞培养
植物细胞培养
单倍体细胞培养
用花药在人工培养基上进行培养
从小孢子直接发育成胚状体，然后长成单倍体植株或通过愈伤组织诱导分化出芽和根最终长成植株
原生质体培养
一般用植物的体细胞（二倍体细胞），先经纤维素酶处理去掉细胞壁（去壁的细胞称为原生质体）
原生质体在无菌培养基中可以生长和分裂，经过诱导分化最终可长成植株或用不同植物的原生质体进行融合与体细胞杂交，由此获得体细胞杂交的植株
动物细胞培养
分类
原代细胞-从机体取出后立即培养的细胞
任何动物细胞的培养均需从原代细胞培养做起。动物很多组织的细胞,如幼年动物的肾、肺、卵巢、精巢、肌肉及肿瘤等组织的细胞较易培养,而神经细胞等则较难培养。
培养步骤：首先取出健康动物的组织块,剪碎,用浓度与活性适香中的胰酶或胶原酶与 EDTA (螯合剂)等将细胞连接处消化化分散,给予良好的营养液与无菌的培养环境(接近近体温与体内 pH ),在培养中进行静止或慢速转动培养。
注意：无论何种培养液一般都要加一定量的小牛血清（细胞才能很好的贴壁生长与分裂）
细胞贴壁：分散的细胞悬液在培养瓶中很快（几十分钟-数小时）就贴附在瓶壁上 单层细胞：分散呈圆球形的细胞一经贴壁就迅速铺展并开始有丝分裂，逐渐形成致密的细胞单层，称为单层细胞，这种培养方法称为单层细胞培养。
传代细胞-进行传代培养后的细胞
原代培养的细胞一般传代至10代左右就不易传代，细胞生长出现停滞，极少数可以继续传代40～50次，并且仍保持原来染色体的二倍体数量及接触抑制行为，50代以后又出现危机，难以传代，这种被称为细胞系，传代次数有限的体外培养细胞称为有限细胞系
传代过程中部分细胞发生了遗传突变，并使其带有癌细胞的特点，有可能在培养条件下无限制地传代培养下去，这种细胞称为永生/连续细胞系。特点：染色体明显改变，一般呈亚二倍体或非整倍体，失去接触抑制，容易传代培养。
细胞克隆
用单细胞克隆培养或通过药物筛选的方法从某一细胞系中分离出单个细胞，并由此增殖形成的，具有基本相同的遗传性状的细胞群体
细胞株：上述细胞群体经过生物学鉴定，如具有特殊的遗传标记或性质，这样的细胞系称为细胞株。
体外培养的细胞的基本形态
成纤维细胞
上皮样细胞
可移动的游走细胞
病毒培养
细胞工程
主要技术：细胞培养、细胞分化的定向诱导、细胞融合和显微注射等
细胞融合与单克隆抗体技术
细胞融合：两个或多个细胞融合成一个双核或多核细胞的现象
介导动物细胞融合常用的促融剂：灭活的细胞（如仙台细胞）或化学物质（如聚乙二醇，PEG） 植物细胞融合时，先用纤维素酶去掉细胞壁，然后才便于原生质体融合
电融合技术：将悬浮细胞在低压交流电场中聚集成串珠状细胞群，或对相互接触的单层培养细胞，再施加高压脉冲处理使其融合。
细胞融合类型
同核体：基因型相同的细胞形成的融合细胞
含有两个核的同核体可通过同步有丝分裂产生含异常核的单核子细胞，其染色体为正常数目两倍（从两个核承袭而来）
异核体：基因型不同的细胞形成的融合细胞
种间异核体也可有繁殖能力
合核体：通过细胞杂交形成的单核子细胞
杂交细胞在培养过程中会发生染色体丢失现象
在种内杂交的例子中，凡亲本细胞亲缘关系比较近的，则所得的杂交细胞的核型比较稳定器，在连续培养中染色体丢失很慢，不同种则染色体丢失很快
单克隆抗体
优点：可以用混合性的异质抗原制备出针对某一单一性抗原分子上特异决定族的同质性单克隆抗体
过程
显微操作技术与动物的克隆
细胞拆合技术
细胞拆合：把细胞核与细胞质分离开来，然后把不同来源的胞质体和核体相互组合，形成核质体杂交细胞
类型
物理法
用机械方法或短波光把细胞核去掉或使之失活，然后用微吸管吸取其他细胞的核，注入去核的细胞质中，组成新的杂交细胞
化学法
用细胞松弛素B处理细胞，细胞出现排核现象，再结合离心技术，将细胞拆分为核体和胞质体两部分
显微操作技术
在显微镜下，用显微操作装置对细胞进行解剖和微量注射的技术
细胞及生物大分子的动态变化
荧光漂白恢复技术（FPR)
使用亲脂性或亲水性的荧光分子，如荧光素、荧光绿蛋白等与蛋白或脂质偶联，用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率
原理：利用高能激光束照射细胞的某一特定区域，使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭，这一区域称为光漂白区，随后，由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动，周围非漂白区的荧光分子不断向光漂白区迁移。结果使光漂白区的荧光强度逐渐恢复到原有水平。这一过程称为荧光恢复，恢复速度反映了荧光标记的脂质或蛋白质在细胞中的运动速率。
单分子技术与细胞生命活动的研究
可以在纳米空间尺度和毫秒时间尺度上精确测量单分子的距离、位置、指向、分布、结构以及各种动态过程
优点：实时直接观测单个分子的反应动力学路径，测量单一分子及分子间相互作用，捕捉单分子随机过程和分子构象变化的中间态，测量稀发但重要的信号和分布，测量非平衡态和不同步的体系等。
分类
从工作原理分类
单分子光谱及成像
基于分子的内禀光谱以及与周围环境和分子的作用来测量单一分子对光的响应（荧光、共振能量转移、散射和吸收等）或对化学条件的响应（如酶催化和电子转移等）
常见技术：单分子荧光、暗场成像、近场成像和Forster共振能量转移等
单分子操纵及力学性质测量
酵母双杂交技术
荧光共振能量转移技术
放射自显影技术
模式生物与功能基因组的研究
细胞生物学研究常用的模式生物
大肠杆菌
酵母
线虫
果蝇
斑马鱼
小鼠
拟南芥
突变体制备技术
蛋白质组学技术
双向凝胶电泳
色谱技术
质谱
蛋白质芯片
生物信息学