细胞生物学课程教学大纲

细胞生物学课程教学大纲课程编号：10021570课程名称：细胞生物学/CellBiology学时：64(含实验课16学时)学分：3.5适应专业：生物工程开课学期：4开课部门：化学与生物工程学院 先修课程：生物化学、生理学、遗传学、分子生物学考核要求：闭卷考试，卷面分数占总成绩70%，实验成绩占总成绩20%和平时成绩占总成绩10%使用教材及主要参考书：[1]翟中和主编，《细胞生物学》，第4版,高等教育出版社，2011年[2]陈仁彪等主编，《细胞与分子生物学基础》第二版，上海科技出版社,2003年[3]陈诗书主编，《医学细胞与分子生物学》，上海医科大学出版社，1999年[4]郑国锠主编，《细胞生物学》第二版，高等教育出版社，1992年[5]隋森芳主编，《膜分子生物学》，高等教育出版社，2003年[6]韩贻仁主编，《分子细胞生物学》，科学出版社，2000年[7]王金发主编，《细胞生物学》，科学出版社，2003年[8]辛华主编，《细胞生物学实验》，科学出版社，2001年[9]印莉萍主编，刘祥林，《分子细胞生物学实验技术》，首都师范大学出版社，2001年[10]余从年主编，《医学细胞生物学导论》，科学出版社，2000年[11]赵刚，刘建中主编，《医学细胞生物学实验与习题》，科学出版社,2002年[12]周建明主编，《医学细胞与分子生物学》，上海医科大学出版社,1997年.[13]BruceAlbertseta.MolecularBiologyoftheCell4th.GarlandScience,2002[14]GeraldKarp.CellandMolecularBiology:ConceptsandExperiments3rdWiley&Sons,2002．一、课程的性质与任务细胞生物学是生命科学四大基础学科之一，生物学家Wilson提出“一切生命的关键问题都要到细胞中去找答案”，同时是生命科学的生长点，反映了生物科学发展的最新成就，所以细胞生物学的教学受到各方面的高度重视，。本课程的教学以真核细胞结构、功能为主要内容，强调细胞是生命活动的基本单位，突出生物膜，细胞信号转导，细胞增殖调控，细胞分化、衰老与凋亡等热点问题。二、教学目的与要求通过细胞生物学课程的学习，学生应初步掌握细胞生物学的基本概念，细胞膜，细胞质，细胞核和细胞骨架的形态结构模式和主要机能，细胞增殖，分化，信号传递，衰老死亡的基本过程，了解细胞生物学的基本研究方法，从显微水平、超微水平和分子水平等三个层次认识细胞生命活动的本质和基本规律。今后，有能力进一步阅读专业资料，进入有关的专题研究。三、学时分配章节课程内容学时1绪论22细胞的统一性与多样性33细胞生物学研究方法34细胞质膜35物质的跨膜运输36线粒体和叶绿体47细胞基质与内膜系统48蛋白质分选与膜泡运输49细胞信号转导410细胞骨架311细胞核与染色体312核糖体(自学)13细胞周期与细胞分裂214细胞增殖调控与癌细胞315细胞分化与胚胎发育316细胞死亡与细胞衰老217细胞社会的联系2总计48四、教学中应注意的问题1．重视基础性和系统性细胞生物学的基础知识是课程的重点讲解内容，也是学好本课程的基石。传授细胞生物学基础知识时应具有系统性，从而使学生对细胞生物学这门课程有一个全面、系统的理解。2．优化教学手段在教学方法上要力求少而精，采用互动式、启发式与形象化相结合，采用先进的多媒体教学手段，教学内容中插入大量的彩色图片、动画（Flash）片断和微课，使一些枯燥和抽象的内容更现象、生动，便于学生理解和掌握。3．适当加入最新研究进展在传授传统的基础理论的同时，适当加入有关内容的一些最新研究进展和某些领域的最新研究热点以增加学生的知识层次。一方面可以适应广大本科生的热切考研需求，另一方面也可使学生了解当今细胞生物学的研究趋势和方向，使细胞生物学成为一门最具先进性的课程之一。五、教学内容第一章：绪论1．基本内容第一节细胞生物学研究的内容与现状第二节细胞学与细胞生物学发展简史2．教学基本要求了解细胞生物学的发展历史。了解细胞生物学分支；了解细胞生物学与其他学科的关系。掌握细胞生物学的发展现状。理解细胞生物学研究的领域。认识整个生物界在细胞水平上的统一。3．教学重点难点细胞生物学的学科形成的客观条件及其今后发展的方向。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第二章：细胞的统一性与多样性1．基本内容第一节细胞的基本特征第二节原核细胞与古核细胞第三节真核细胞第四节非细胞形态的生命体——病毒2．教学基本要求了解病毒的形态结构，增殖过程；支原体的形态结构；细菌的形态结构；蓝藻的形态结构；细胞大小的限制。理解细胞是生命活动的基本单位；古核细胞更可能是真核细胞的祖先；病毒与细胞在起源和进化中的关系；细胞的形态结构与功能；真核细胞的进化。掌握细胞的基本共性；原核细胞与真核细胞的异同点；真核细胞的三大结构体系。3．教学重点难点阐述细胞在生命活动中的重要性，以及细胞生物学在生命科学中发挥的重要作用。重点介绍细胞的共同特征，比较全面地论述原核细胞和真核细胞在结构、功能、进化程度上的异同点。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第三章：细胞生物学研究方法1．基本内容第一节细胞形态结构的观察方法第二节细胞及其组分的分析方法第三节细胞培养与细胞工程第四节细胞及生物大分子的动态变化第五节模式生物与功能基因组的研究2．教学基本要求了解电镜三维重构技术；用超速离心技术分离细胞器与生物大分子；显微分光光度测定技术；细胞内特异核酸序列的定位与定性；特异蛋白抗原的定位与定性；激光共焦点扫描显微镜技术；电子显微镜的基本构造；负染色技术冷冻断裂和冷冻蚀刻电镜技术；流式细胞仪。理解电子显微镜的分辨本领与有效放大倍数的关系；超薄切片技术的原理；细胞株与细胞系的概念；动物细胞培养；细胞融合与细胞杂交技术；单克隆抗体技术；细胞拆合与显微操作技术；模式生物。掌握普通复式光学显微镜构造原理；荧光显微镜的构造原理；细胞内核酸、蛋白质、酶、糖类与脂质等的显示方法；电子显微镜与光学显微镜的基本区别；原代细胞与传代细胞的概念。3．教学重点难点本章重点放在细胞的显微观察和细胞工程技术。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第四章：细胞质膜1．基本内容第一节细胞质膜的结构模型与基本成分第二节生物膜基本特征和功能2．教学基本要求了解脂筏模型和脂质体；膜的基本成分。理解膜的流动性；膜的不对称性；红细胞膜骨架的结构与功能。掌握生物膜的流动镶嵌模型；膜周边蛋白和膜内在蛋白；质膜的基本功能。3．教学重点难点 生物膜的生化性质，流动性和液晶状态，及生理功能的动态生物活性。4．教学建议 在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第五章：物质的跨膜运输1．基本内容第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输第二节ATP驱动泵与主动运输第三节胞吞作用与胞吐作用2．教学基本要求了解协助扩散的特征；ATP驱动泵三种类型；ABC超家族的作用；胞吞作用与胞吐作用。理解胞吞作用机理。掌握由ATP直接提供能量的主动运输—钠钾泵的原理。3．教学重点难点胞吞作用机理，由ATP直接提供能量的主动运输—钠钾泵的原理。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第六章：线粒体和叶绿体1．基本内容第一节线粒体与氧化磷酸化第二节叶绿体与光合作用第三节线粒体和叶绿体的半自主性及其起源2．教学基本要求了解线粒体与某些疾病的关系；线粒体和叶绿体的基因组的大小。理解线粒体和叶绿体是半自主性细胞器；对内共生起源学说和化学渗透假说的质疑。掌握线粒体的超微结构；氧化磷酸化的分子结构基础；电子传递链(呼吸链)；氧化磷酸化作用与电子传递的偶联机制；渗透假说的主要内容；类囊体的结构；类囊体的化学组成；电子传递和光合磷酸化；光合磷酸化的作用机制；内共生起源学说的根据。3．教学重点难点线粒体的氧化还原作用；线粒体基质中的TCA循环；线粒体内膜上的呼吸链途径。叶绿体的光合电子传递链和光反应中心。叶绿体与线粒体的生物起源有两种假说：内共生假说和分化假说。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第七章：细胞质基质与内膜系统1．基本内容第一节细胞质基质及其功能第二节细胞内膜系统及其功能2．教学基本要求了解过氧化物酶体的起源与其他内膜系统的不同；N-连接与O-连接糖基化的不同。理解细胞质基质与胞质溶胶的关系；细胞结构体系的装配的意义；高尔基体在膜流中的枢纽作用。掌握细胞质基质的涵义与功能；内膜系统与膜流；内质网的两种基本类型，内质网的功能；高尔基体的结构功能；溶酶体的结构类型功能；过氧化物酶体的功能；溶酶体和过氧化物酶体的发生。3．教学重点难点内质网蛋白质和脂类合成过程。高尔基体和内质网内蛋白质的糖基化修饰。溶酶体在细胞中的消化功能和细胞防御功能，而溶酶体的异常和某些酶的缺失又会造成一系列临床上的病变，溶酶体和过氧化物酶体的发生。4．教学建议：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第八章：蛋白质分选与膜泡运输1．基本内容第一节细胞内蛋白质的分选第二节细胞内膜泡运输2．教学基本要求了解蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选，线粒体和叶绿体蛋白质的运送和装配；细胞结构体系的装配，转运膜泡与靶膜的锚定和融合。掌握细胞内蛋白质分选的基本途径与类型，COPⅡ、COPⅠ和网格蛋白/接头蛋白包被膜泡装配与运输，信号肽假说。3．教学重点难点COPⅡ、COPⅠ和网格蛋白/接头蛋白包被膜泡装配与运输，蛋白质分选信号与结构体系装配。4．教学建议：在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第九章：细胞信号转导1．基本内容第一节细胞信号转导概述第二节细胞内受体介导的信号转导第三节G蛋白耦联受体介导的信号转导第四节酶连受体介导的信号转导第五节其他细胞表面受体介导的信号通路第六节信号的整合与控制2．教学基本要求了解酶连接的受体的类型。理解细胞识别与信号通路细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息。掌握细胞通讯与信号传递、细胞识别与信号通路、第二信使与分子开关、细胞的信号分子与受体的概念；cAMP信号通路；G蛋白；磷脂酰肌醇信号通路；受体酪氨酸激酶及PTK-Ras蛋白信号通路；由细胞表面整联蛋白介导的信号传递。3．教学重点难点生物膜在信息传递过程中的重要作用，通过配基-受体的相互识别结合引起信息传递过程，产生某些第二信使物质cAMP、cGMP、IP3、DG等，从而把细胞表面的信息传达到细胞内部。引起细胞产生全面、深刻、广泛的生物学效应。信息传递的各条途径相互联接、协调、制约，调节生物机体的全面活动。4教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第十章：细胞骨架1．基本内容第一节微丝与细胞运动微管及其功能中间丝2．教学基本要求了解中间纤维蛋白基因的结构；广义的核骨架与狭义的核骨架的关系；核骨架与基因表达；核骨架与染色体支架的成分的差异。理解核纤层蛋白的分子结构及其与中间纤维蛋白的关系；核纤层蛋白在细胞分化中的表达；核纤层蛋白在细胞核装配中的作用。掌握狭义的细胞骨架；广义的细胞骨架；微丝的成分、结构、装配，微丝结合蛋白，微丝特异性药物，微丝的功能；微管的成分、结构、装配，微管结合蛋白，微管特异性药物，微管的功能；中间纤维的成分、结构、分类、装配，中间纤维结合蛋白，中间纤维的功能；核骨架蛋白；核骨架结合蛋白；核纤层形态结构功能。3．教学重点难点区别狭义与广义的细胞骨架。微丝和微管的结构与功能。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第十一章：细胞核与染色体1．基本内容核被膜染色质染色质的复制与表达（自学）染色体核仁与核体核基质2．教学基本要求了解核被膜在细胞周期中的崩解与装配；核质交换的双向选择性亲水通道；核孔复合体结构模型；核型与染色体显带；巨大染色体；核仁的超微结构；核仁的功能；核仁周期；染色质结构和基因转录。理解核孔复合体的功能；染色质的概念及化学组成；染色质蛋白质；染色质包装的结构模型；常染色质和异染色质；中期染色体的形态结构。掌握核被膜结构组成；核孔复合体成分；核小体结构要点；染色体DNA的三种功能元件。3．教学重点难点染色质的结构组成与装配和染色体的浓缩、包装及其生物学意义。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第十二章：核糖体（自学）1．基本内容核糖体的基本类型与结构多聚核糖体与蛋白质的合成2．教学基本要求 了解离子交换树脂可分离纯化各种r蛋白，纯化的r蛋白与纯化的rRNA进行核糖体的重装配研究核糖体的结构的方法；核糖体二、三极结构。理解核糖体中最主要的活性部位是肽酰转移酶的催化位点；在核糖体中rRNA是起主要作用的结构成分；核糖体上具有一系列与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点。掌握核糖体的类型结构功能；原核生物与真核生物核糖体成分的比较；rRNA主要功能是；r蛋白的功能；多聚核糖体；RNA在生命起源中的地位。3．教学重点难点 核糖体的类型结构和功能。4．教学建议自学第十三章：细胞周期与细胞分裂1．基本内容细胞周期细胞分裂2．教学基本要求了解起始点、限制点、检验点之间的关系；细胞周期的测定方法；细胞周期同步化的方法。理解特异的细胞周期的产生；有丝分裂过程中染色体运动的牵拉外推假说。掌握细胞周期、终末分化细胞、G0期细胞、周期中细胞的概念；细胞周期中各时期及主要事件；有丝分裂过程；动粒与着丝粒、纺锤体的结构；减数分裂过程。3．教学重点难点细胞周期、减数分裂、检验点和细胞周期同步化的方法的理解。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第十四章：细胞增殖调控与癌细胞1．基本内容第一节细胞增殖调控第二节癌细胞2．教学基本要求了解MPF及p34cdc2激酶的发现过程；癌细胞的基本特征。理解周期蛋白、CDK激酶和CDK激酶抑制物等与cdc基因的关系；肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果。掌握MPF、cdc基因、染色体超前凝集、周期蛋白、CDK激酶和CDK激酶抑制物的概念；G2/M期转化与CDK1激酶的关键性调控作用；癌基因与抑癌基因概念。3．教学重点难点MPF、周期蛋白与CDK激酶以及细胞周期的调控。4．教学建议在教学方法上要力求少而精，采用启发式与形象化相结合，通过多媒体、教具、挂图、幻灯及课外实验等方法使同学对抽象的内容有一定感性认识，加深印象，以此来提高教学效果。第十五章：细胞分化与胚胎发育1．基本内容细胞分化胚胎发育中的细胞分化2．教学基本要求了解环境对性别决定的影响；染色质变化与基因重排对细胞分化的影响；影响细胞分化的因素；胚胎发育中的细胞分化。理解细胞分化是基因选择性表达的结果；组合调控引发组织特异性基因的表达；真核生物的转录激活与转录阻抑协调；非活跃转录基因的DNA甲基化程度普遍高于活跃转录的基因。掌握细胞分化、组织特异性基因与管家基因、细胞的全能性；再生现象、胚胎诱导、细胞记忆与决定、顺式作用元件、反式作用因子、基因组印记、隐蔽”mRNA。3．教学重点难点细胞