《细胞生物学》课程教学大纲

研究生课程报表填报日期：课程名称中文名称细胞生物学英文名称CellBiology开课系部（教研室）基础医学院细胞生物学与遗传学系课程学时理论课36拟安排第几学期第1学期实验课并入综合实验合计36教学方式课堂教学考核方式考试采用教材或主要参考书（填写3-5本，中文书刊写明主编、出版社、出版时间）1、杨恬主编《医学细胞生物学》人民卫生出版社2011年出版2、BruceAlbertsetal.MolecularBiologyofthecell.FifthEdition,20083、HarveyLodishetal.MolecularCellBiology.FifthEdition,2010教学大纲授课对象：（写明适合哪些专业研究生选修）各相关专业授课目的：教学要求：教学内容及学时分配：学院院长（签章）：系部或教研室主任（签章）：课程负责人教师（签章）：硕士研究生《细胞生物学》教学大纲课程简介：细胞生物学是综合运用各种现代科学技术手段，从细胞水平、亚细胞水平和分子水平上全面系统地研究细胞生命活动规律的科学。细胞生物学既是生命科学中的一门重要前沿学科，也是基础医学领域的重要基础学科，在现代医学教育体系中起着不可替代的重要作用。细胞生物学课程教学包括理论课教学和实验课教学。根据研究生教学改革的要求，实验课教学的内容（细胞培养技术）已并入基础医学院开设的研究生综合实验技术课程。硕士生细胞生物学的理论课是在本科教学基础上的提升。教学内容包括小分子物质穿膜运输的机制、细胞内蛋白质分选与转运、细胞运动与骨架系统的高度动态性、细胞的能量转换与相关疾病、细胞核与遗传信息的储存及提取、细胞周期调控、细胞分化与基因表达的时空调控、细胞连接与粘连、细胞外基质、细胞力学生物学、干细胞与组织的维持、再生和修复等。小分子物质穿膜运输的机制（一）目的要求：掌握小分子物质穿膜运输的一般原理；掌握转运体介导的运输及其调控；熟悉通道介导的运输及其调控；了解膜运输蛋白的研究手段、进展和展望（二）学时安排：理论课：3学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：转运体、通道、4种类型的ATP驱动泵2、主要教学内容：（一）小分子物质穿膜运输的一般原理膜和小分子物质的性质决定穿膜运输的形式；绝大多数小分子物质的穿膜运输由膜运输蛋白介导；膜运输蛋白的活性和数目受到调控（二）转运体介导的运输及其调控转运体介导运输的特点是与所运物质结合并可进行偶联运输；转运体介导运输的原理是构象变化导致与所运物质结合力和暴露方向的变化；单一转运体介导大多数细胞对葡萄糖、氨基酸和其他亲水小分子的被动运输；偶联转运体通过同时运输一对物质实现主动运输；ATP驱动的离子泵通过不同方式保障了大多数离子的跨膜浓度差；ABC蛋白家族具有共同的特征和多样的功能；四种类型的ATP驱动泵在结构、运输原理和对象上具有不同的特征（三）通道介导的运输及其调控通道介导运输的特点是快速的、被动的、选择的和门控的；通道介导运输的原理是构象变化导致孔道的开放、失活或关闭细胞内蛋白质分选与转运（一）目的要求：掌握蛋白质分选与转运的基本途径；掌握新生肽链向内质网腔的转运、折叠及加工的转运；掌握从ER向高尔基体的小泡运输；掌握蛋白质从高尔基体向溶酶体的转运以及分泌泡的形成；熟悉蛋白质从高尔基体向细胞外的输送；了解蛋白质进入线粒体和过氧化物酶体的转运（二）学时安排：理论课：3学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：单体GTP酶、SNAREs、衣被蛋白、栓系蛋白2、主要教学内容：（一）蛋白质分选与转运的基本途径蛋白质的穿膜转运；选择性的门控转运：小泡运输（二）蛋白质进入线粒体和过氧化物酶体的转运蛋白质分别进入线粒体的不同区室；胞质合成的蛋白质以折叠形式穿膜进入过氧化物酶体（三）新生肽链向内质网腔的转运、折叠及加工的转运在rER合成的蛋白质多是以共转运的方式进入ER；一次性穿膜蛋白将内部ER信号肽作为穿膜α螺旋结构留在脂质双层中；开始转移信号和停止转移信号的组合决定多次穿膜蛋白的方式；ER腔中存在折叠、加工和质量监控系统（四）从ER向高尔基体的小泡运输小泡运输多样性决定了分子机制的复杂性；ER到高尔基体的运输是高度有序的双向过程（五）蛋白质从高尔基体向溶酶体的转运以及分泌泡的形成溶酶体是形态多样的消化性细胞器；溶酶体传递物质有多种途径；溶酶体水解酶M-6-P被高效识别和转运（六）蛋白质从高尔基体向细胞外的输送组成性分泌使得很多蛋白和脂质被自动地带到细胞表面；调节性分泌途径让分泌小泡根据需要将内容物释放到细胞外；蛋白质在分泌小泡形成过程中常常被蛋白水解加工细胞运动与骨架系统的高度动态性（一）目的要求：掌握细胞骨架的组成；掌握细胞骨架的动态变化与功能；了解疾病与细胞骨架关系（二）学时安排：理论课：2学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：微管、微丝、中间纤维、马达蛋白2、主要教学内容：（一）细胞骨架的组成细胞骨架主要由微丝、微管和中间纤维组成；特异性药物影响细胞骨架的动态组装过程（二）细胞骨架的动态变化与功能细胞骨架参与细胞迁移运动；细胞骨架参与物质的定向运输；细胞骨架参与肌肉收缩和胞质分裂过程（三）疾病与细胞骨架细胞的能量转换与相关疾病（一）目的要求：掌握线粒体的基本结构和功能；掌握线粒体在细胞能量转换中的角色；了解线粒体DNA变异与能量转换障碍（二）学时安排：理论课：1学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：线粒体内膜、氧化磷酸化、电子传递链2、主要教学内容：（一）线粒体简介ATP是细胞生命活动的直接能量来源；细胞通过化学渗透偶联途径获取能量线粒体是细胞动力工厂；线粒体是半自主性细胞器；线粒体基因组的变异与线粒体遗传病有关（二）线粒体的基本结构和功能线粒体主要由外膜、内膜、膜间隙和基质四部分组成；线粒体基因组具有多种特点和基因突变类型；线粒体遵循其自身的遗传规律；线粒体的起源有内共生和分化两种假说（三）细胞的能量转换三羧酸循环在线粒体基质中实现；氧化磷酸化偶联是能量转换的关键；质子梯度驱动能量转化为ATP化学能（四）线粒体在细胞能量转换中的角色电子传递链是产能过程中的重要环节；呼吸链是由线粒体基因组和核基因组编码蛋白所组成；通过特定的穿梭机制完成跨线粒体的物质交换（五）线粒体DNA变异与能量转换障碍细胞核与遗传信息的储存及提取（一）目的要求：掌握核孔复合体结构与功能；掌握核纤层与核膜结构间关系；掌握染色体结构模型；掌握核仁结构以及具有合成rRNA和装配核糖体的功能；熟悉核骨架结构及其功能涉及DNA复制、基因表达及细胞核结构的变化（二）学时安排：理论课：3学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：核孔复合体、核纤层、核小体、螺线管、核仁组织者、袢环、染色体支架2、主要教学内容：（一）核膜核膜是细胞核与细胞质之间的界膜；核孔复合体对核质间的物质交换起着重要作用；核孔复合体还具有其他广泛的功能（二）核纤层核纤层蛋白是核纤层的主要成分；核纤层与核膜结构间关系密切；核纤层可作为染色质的支架；核纤层参与了DNA复制与转录的调节；核纤层能维持细胞核的刚性（三）染色质功能性染色质必须具有三个特殊的DNA序列；组蛋白能与染色质DNA结合并影响其功能；染色质的结构可发生高度有序的组装；染色质的结构在基因转录调控中起着关键的作用（四）核仁核仁结构及功能的基础是rRNA基因；核仁具有合成rRNA和装配核糖体外的更广泛的功能（五）核骨架核骨架为充满整个核空间的三维蛋白网架；核骨架的功能涉及DNA复制、基因表达及细胞核结构的变化细胞周期调控（一）目的要求：掌握细胞有丝分裂的动态变化特点；掌握细胞周期及其动态变化过程；熟悉减数分裂过程及其与生殖细胞形成的关系；熟悉细胞周期的关键性调节蛋白和调控因素；了解细胞周期调控的遗传基础；了解细胞周期与医学的关系（二）学时安排：理论课：6学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：细胞分裂、有丝分裂、减数分裂、核骨架2、主要教学内容：（一）细胞分裂无丝分裂的过程较简单；有丝分裂是高等真核生物细胞分裂的主要方式；减数分裂是一种特殊的有丝分裂（二）细胞周期及其进程细胞周期的过程包括有丝分裂期和分裂间期两个阶段；细胞周期各期主要的动态变化围绕DNA复制或细胞分裂展开（三）细胞周期的调控细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖激酶构成细胞周期调控系统的核心；细胞周期检测点监控细胞周期活动的准确性；多种其他因子与细胞周期调控相关；细胞周期调控的遗传基础涉及编码多种调节蛋白质及其酶的基因（四）细胞周期与医学的关系细胞周期与组织的再生关系密切；细胞周期的异常可导致肿瘤的发生；细胞周期也与其他医学问题相关细胞分化与基因表达的时空调控（一）目的要求：掌握细胞分化、细胞决定、细胞全能性、管家基因、奢侈基因、基因的差异表达等基本概念；熟悉细胞分化的影响因素和基因表达调节；了解细胞分化与肿瘤的关系、细胞分化与组织细胞的再生（二）学时安排：理论课：3学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：细胞分化、管家基因、奢侈基因2、主要教学内容：（一）细胞分化的基本概念细胞分化的方向和潜能随细胞决定而逐步受到限制；已分化的细胞在特定条件下可发生转分化和去分化；细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应（二）细胞分化的分子基础细胞分化过程中是否伴随基因组改变是细胞生物学家关注的焦点；细胞分化的基因表达调控主要发生在转录水平（三）细胞分化的影响因素细胞质在胚胎早期细胞命运的决定和细胞分化方向上起重要作用；胚胎细胞间相互作用协调细胞分化的方向；激素是远距离细胞间相互作用和分化调节因子；细胞分化的方向可因环境影响而改变（四）细胞分化与肿瘤细胞肿瘤是细胞分化的异常表现；肿瘤可能起源于一些未分化或微分化的干细胞；肿瘤细胞经诱导分化后可以“改邪归正”（五）细胞分化与再生多潜能未分化细胞的再发育是再生的一般规律；从对再生机制的认识到再生医学细胞连接与细胞粘连（一）目的要求：掌握细胞连接的概念、分类和基本功能；了解细胞粘附分子在细胞识别与粘附中的作用（二）学时安排：理论课：3学时；（三）教学内容：1、基本概念或关键词：细胞连接、紧密连接、锚定连接、通讯连接2、主要教学内容：（一）紧密连接存在于细胞间的紧密连接是通过跨膜蛋白多次穿膜后形成的“焊接线”样的带状网络，其主要功能是封闭上皮细胞的间隙，保证组织内环境的稳定，同时也有助于维持上皮细胞的极性。（二）锚定连接锚定连接是由细胞骨架参与，存在于相互接触的细胞之间或细胞与细胞外基质之间的细胞连接，其主要作用是形成能够抵抗机械张力的牢固黏合。根据所连接的细胞骨架的类型，锚定连接分为黏合连接和桥粒连接。（三）通讯连接通讯连接是存在于相邻细胞间的特殊的连接通道，可实现细胞间电信号和化学信号的通讯联系，从而完成群体细胞间的合作与协调。包括间隙连接和化学突触（四）细胞表面的粘附分子与细胞粘连细胞外基质（一）目的要求：掌握细胞外基质的基本概念；了解细胞外基质的主要组成成分、基膜的结构及其功能、细胞外基质与细胞间的相互作用。（二）学时安排：理论课：3学时；（三）教学内容：1、基本概念或关键词：细胞外基质、基膜。2、主要教学内容：（一）细胞外基质的主要组成成分构成细胞外基质的大分子种类多，大致可分为三类：（1）糖胺聚糖与蛋白聚糖、（2）胶原和弹性蛋白、（3）非胶原糖蛋白：纤连蛋白和层粘蛋白。（二）基膜基膜是细胞外基质的特化结构，主要组成成分包括IV型胶原、层粘连蛋白、巢蛋白、渗滤素。（三）细胞外基质与细胞间的相互作用 两者互相依存，相互影响，共同决定着组织的结构与功能。细胞力学生物学（一）目的要求：掌握细胞力学生物学的基本概念；了解血管细胞、骨细胞、干细胞的力学生物学（二）学时安排：理论课：3学时；（三）教学内容：1、基本概念或关键词：应力、应变、力学感受器2、主要教学内容：（一）血管力学生物学血管内皮细胞具有力学感受器，包括细胞骨架、黏附受体、细胞腔面膜蛋白、原始纤毛。力学因素可以调控血管内皮细胞的形态与功能。血管平滑肌细胞主要承受周期性牵张作用。（二）骨细胞力学生物学骨组织承受力学载荷。骨细胞具有的力学感受器包括离子通道、整联蛋白与细胞骨架、缝隙连接、原始纤毛。力学因素在骨重建中具重要作用。（三）干细胞力学生物学干细胞分化受细胞所处微环境多因素的调控，其中物理因素的影响不可忽视。细胞外基质和细胞骨架参与干细胞分化。力学加载调控干细胞分化。干细胞与组织的维持、再生和修复（一）目的要求：了解干细胞、胚胎干细胞、成体干细胞的概念及基本特征（二）学时安排：理论课：6学时（三）教学内容：1、基本概念或关键词：干细胞、胚胎干细胞、成体干细胞2、主要教学内容：（一）干细胞的存在与分类干细胞实例及其与个体发育的关系；干细胞维持了组织器官结构和功能的动态平衡；干细胞具有不同的分类方式（二）干细胞的基本生物学特性干细胞的形态学和生物化学特征；干细胞独特的增殖方式；干细胞的多向分化能力和干细胞的增殖与分化调控（三）胚胎干细胞胚胎干细胞的若干特性；诱导胚胎干细胞分化产生目的细胞（四）精原干细胞（概要）精原干细胞具有独特的增殖过程；精原干细胞的分化是一个受到精密调控的过程；塞尔托利细胞与精原