《细胞生物学》教学大纲

《细胞生物学》教学大纲CellBiology课程编码：27A11411学分：5.0课程类别：专业必修课计划学时：104其中讲课：56实验或实践：48适用专业：生物技术推荐教材：翟中和主编，《细胞生物学》（第4版），高等教育出版社，2011。参考书目：王金发主编，《细胞生物学》，科学出版社，2003。童克中主编，《基因及其表达》，科学出版社，2001。刘良式主编，《植物分子遗传学》，科学出版社，2003。孙大业主编，《细胞信号转导》，科学出版社，1998。韩饴仁主编，《分子细胞生物学》，科学出版社，2001。课程的教学目的与任务细胞生物学作为现代生命科学的基础学科，已被教育部列为理科生物学教学的重点课程。课程内容分为三部分：第一部分为细胞生物学基础知识；第二部分为细胞的结构和功能；第三部分为细胞的生命活动。学生通过本课程的学习了解细胞作为一个生命活动的基本单位其基本结构、功能和生命活动的基本规律，掌握目前细胞领域的研究前沿，为以后分子生物学、基因工程等课程的学习打好基础。实验课程是《细胞生物学》理论课的课程内实验课，课程目的是为了让学生掌握各种细胞结构的染色技术、掌握用普通光学显微镜观察细胞各结构的操作技术、掌握细胞培养的基本操作规范、通过实验进一步巩固了解细胞各结构的性质和特点，为今后开展细胞水平研究打下实验技能基础。课程教学任务为通过不同的染色技术观察各种细胞器的形态、细胞膜的渗透性实验、细胞的融合实验、细胞的凝集反应实验、动物的染色体标本制备实验。课程的基本要求通过本课程理论课的学习，学生需要：1）掌握细胞生物学中的基础知识和基本理论；2）掌握细胞生物学中的基本研究手段和实验方法；3）掌握各细胞组分的形态、结构和功能；4）掌握细胞分裂、细胞凋亡、细胞分化、衰老等细胞基本生命活动过程；5）能够灵活运用细胞生物学的基本理论知识，综合其他学科的相关知识，对整个生命科学有一个更新的认识，并能应用于实践中。通过本课程实验课的学习，学生应掌握各种细胞结构的染色技术、掌握用普通光学显微镜观察细胞各结构的操作技术、掌握细胞培养的基本操作规范、通过实验进一步巩固了解细胞各结构的性质和特点。该实验主要为操作型实验，要求学生自己按照实验方案进行操作，自己动手完成各项实验，并处理和分析实验结果，增强学生独立完成实验的能力。各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章绪论建议学时：2[教学目的与要求]本章旨在使学生对细胞生物学从总体上有一个概括的认识，重点明确细胞生物学的研究对象和任务。[教学重点与难点]研究总趋势和重点领域。[授课方法]采用多媒体教学。[授课内容]§1.1细胞生物学研究的内容与现状细胞生物学概念细胞生物学的主要研究内容细胞生物学研究的总趋势与重点领域§1.2细胞学与细胞生物学发展简史细胞的发现细胞生物学的形成与发展细胞学说的内容实验细胞学与细胞学的分支及其发展第二章细胞的统一性和多样性建议学时：2[教学目的与要求]从整体上认识细胞的形态核结构及其生命活动的统一性，是后续各章分部讲述的前提，重点是真核细胞的亚显微结构。[教学重点与难点]细胞是生命活动的基本单位。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§2.1细胞的基本特征细胞是生命活动的基本单位细胞概念的新思考细胞的基本共性§2.2原核细胞与古核细胞原核细胞特点支原体的结构特点及细胞生存与增殖的必备装置（结合细胞的最小极限）§2.3真核细胞真核细胞的基本结构体系细胞的大小及分析原核细胞与真核细胞的比较植物细胞与动物细胞的比较§2.4非细胞形态的生命体-病毒及其与细胞的关系病毒的基本知识病毒的增殖病毒与细胞在起源与进化中的关系第三章细胞生物学研究方法建议学时：6[教学目的与要求]讲述与细胞生物学研究有关的实验技术，重点是各种显微技术的原理及用途。[教学重点与难点]各种显微镜的原理与用途。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§3.1细胞形态结构的观察方法分辨率光学显微镜及相关技术电子显微镜技术（分辨率，基本结构，分类，超薄切片技术）扫描隧道显微镜（分辨率）§3.2细胞及其组分的分析方法各种离心技术（差速离心、密度梯度离心）细胞内生物大分子示方法（免疫技术、细胞组化技术、放射自显影技术）定量细胞化学分析技术§3.3细胞培养、细胞工程与显微操作技术细胞培养细胞工程第四章细胞质膜建议学时：4[教学目的与要求]从分子水平上探讨细胞膜的结构与功能以及细胞膜的损伤与疾病的关系。[教学重点与难点]质膜的结构、膜的流动性和不对称性[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§4.1细胞质膜的结构模型细胞质膜的结构模型膜脂膜蛋白§4.2细胞质膜的基本特征与功能膜的流动性膜的不对称性细胞质膜相关的膜骨架细胞质膜的功能第五章物质的跨膜运输建议学时：4[教学目的与要求]掌握小分子物质穿膜运输的机制，膜泡运输的方式及主要特点。[教学重点与难点]质子泵的作用原理、膜泡运输。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§5.1膜转运蛋白与小分子物质的跨膜运输脂双层的不透性和膜转运蛋白小分子物质的跨膜运输类型§5.2ATP驱动泵与主动运输P-型离子泵V-型质子泵F-型质子泵ABC超家族离子跨膜转运与膜电位§5.3胞吞作用与胞吐作用胞饮作用与吞噬作用胞吞作用与细胞信号转导胞吐作用第六章细胞的能量转换——线粒体和叶绿体建议学时：6[教学目的与要求]从结构与功能的联系及基本反应程序和转换机制上阐明功能，而不牵涉过细的生化反应过程。要求学生明确线粒体和叶绿体的亚微结构、功能及线粒体和叶绿体的半自主性。[教学重点与难点]线粒体和叶绿体的亚微结构、生物氧化和光合作用。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§6.1线粒体与氧化磷酸化线粒体的基本形态及动态特征线粒体的超微结构氧化磷酸化线粒体与疾病§6.2叶绿体与光合作用叶绿体的基本形态及动态特征叶绿体的超微结构光合作用§6.3线粒体和叶绿体的半自主性及其起源线粒体和叶绿体的半自主性线粒体和叶绿体的起源第七章细胞质基质与内膜系统建议学时：2[教学目的与要求]使学生明确内膜系统的各种膜性细胞器的结构与功能。[教学重点与难点]内膜系统的发生、构造、功能。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§7.1细胞质基质及其功能细胞质基质的涵义细胞质基质的功能§7.2细胞内膜系统及其功能内质网的形态结构与功能高尔基体的形态结构与功能溶酶体的形态结构与功能过氧化物酶体第八章蛋白质的分选与膜泡运输建议学时：4[教学目的与要求]掌握蛋白质的合成以及高尔基体对生物大分子的加工。熟悉细胞内膜泡运输的机制，掌握受体介导的内吞作用及其意义，了解胞吐的两种途径。[教学重点与难点]蛋白质分选机制；膜泡运输机制。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§8.1细胞内蛋白质的分选信号假说与蛋白质分选信号蛋白质分选的基本途径与类型蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选§8.2细胞内膜泡运输膜泡运输概观COPII包被膜泡的装配与运输COPI包被膜泡的装配与运输网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配与运输转运膜泡与靶膜的锚定与融合细胞结构体系的组装第九章细胞信号转导建议学时：6[教学目的与要求]熟悉膜受体的类型及分子基础。重点掌握G蛋白偶联的两条信号通路和酪氨酸激酶偶联信号通路的转导途径和特点。[教学重点与难点]G蛋白偶联的两条信号通路和酪氨酸激酶偶联信号通路的转导途径和特点。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§9.1概述细胞通讯信号分子与受体信号转导系统及其特性§9.2细胞内受体介导的信号转导细胞内核受体及其对基因表达的调控NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合细胞§9.3G蛋白耦联受体介导的信号转导G蛋白耦联受体的结构与激活G蛋白耦联受体所介导的细胞信号转导§9.4酶连受体介导的信号转导受体酪氨酸激酶及RTKs-Ras蛋白信号通路细胞表面其他酶连受体细胞表面整联蛋白介导的信号转导§9.5其他细胞表面受体介导的信号通路§9.6信号的整合与控制细胞对信号的整合细胞对信号的控制第十章细胞骨架建议学时：4[教学目的与要求]主要要求学生掌握细胞骨架构成及其在细胞运动方面的功能。[教学重点与难点]微丝、微管、中间丝的结构和功能。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§10.1微丝与细胞运动微丝的组成及其组装微丝网络动态结构的调节与细胞运动肌细胞的收缩运动§10.2微管及其功能微管的结构组成与极性微管的组装与去组装微管组织中心微管的动力学性质微管结合蛋白对微管网络结构的调节微管对细胞结构的组织作用细胞内依赖于微管的物质运输纤毛和鞭毛的结构与功能纺锤体和染色体运动§10.3中间丝中间丝的主要类型和组成成分中间丝的组装与表达中间丝与其他细胞结构的联系第十一章细胞核与染色体建议学时：4[教学目的与要求]要求学生在细胞亚微结构水平上了解核的各部结构和功能，明确核是细胞生命活动的调控中心。[教学重点与难点]染色质的结构和信息的传递。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§11.1核被膜核被膜核孔复合体核纤层§11.2染色质染色质DNA染色质蛋白染色质的基本结构单位-核小体染色质组装的模型常染色质和异染色质§11.3染色质的复制与表达染色质的复制与修复染色质的激活与失活染色质与基因表达调控染色质与表观遗传§11.4染色体中期染色体的形态结构染色体DNA的三种功能元件核形与染色体显带特殊染色体§11.5核仁与核体核仁的超微结构核仁的功能核仁周期核体§11.6核基质第十二章核糖体建议学时：2[教学目的与要求]要求学生在了解核糖体组成和结构基础上，明确核糖体蛋白质合成功能、过程。[教学重点与难点]核糖体的结构。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§12.1核糖体的类型与结构核糖体的基本类型与化学组成核糖体的结构核糖体蛋白质与rRNA的功能§12.2多聚核糖体与蛋白质的合成多聚核糖体蛋白质的合成RNA在生命起源中的地位第十三章细胞周期与细胞分裂建议学时：2[教学目的与要求]本章要求学生明确细胞增殖的主要方式及意义。[教学重点与难点]细胞周期不同时相的事件。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§13.1细胞周期细胞周期概述细胞周期中各个不同时相及其主要事件细胞周期的同步化特殊的细胞周期§13.2细胞分裂有丝分裂减数分裂。第十四章细胞增殖调控与癌细胞建议学时：2[教学目的与要求]本章要求学生明确细胞增殖调控的主要方式及肿瘤发生。[教学重点与难点]细胞增殖调控的机制。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§14.1细胞增殖调控MPF的发现及其作用P34激酶的发现及其与MPF的关系周期蛋白CDK和CDK抑制因子细胞周期运转调控其他因素在细胞周期调控中的作用§14.2癌细胞癌细胞的基本特征癌基因与抑癌基因肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果肿瘤干细胞第十五章细胞分化与胚胎发育建议学时：2[教学目的与要求]掌握细胞分化的概念，熟悉影响细胞分化的基本因素，了解胚胎发育中的细胞分化。[教学重点与难点]细胞分化的概念及其影响因素。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§15.1细胞分化细胞分化的概念细胞的全能性与多能干细胞影响细胞分化的因素§15.2胚胎发育中的细胞分化生殖细胞的分化早期胚胎发育过程中的细胞分化果蝇胚胎早期发育中的细胞分化第十六章细胞死亡与细胞衰老建议学时：2[教学目的与要求]掌握细胞衰老的主要表现，熟悉编程性细胞死亡的概念及形态表现。了解细胞衰老的学说。[教学重点与难点]程序性细胞死亡的机制。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§16.1细胞死亡动物细胞的程序性死亡细胞坏死自噬性细胞死亡植物细胞与酵母细胞的程序性死亡§16.2细胞衰老细胞衰老的概念及特征细胞衰老的分子机制细胞衰老与个体衰老的关系第十七章细胞的社会联系建议学时：2[教学目的与要求]掌握细胞连接的不同种类及功能。掌握细胞粘着和细胞外基质的不同种类及功能。[教学重点与难点]细胞连接的类型及结构；细胞外基质种类及功能。[授课方法]采用多媒体教学。以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§17.1细胞连接封闭连接锚定连接通讯连接§17.2细胞粘着及其分子基础钙黏蛋白选择素免疫球蛋白超家族§17.3细胞外基质胶原弹性蛋白糖氨聚糖和蛋白聚糖纤粘连蛋白和层粘连蛋白基膜与细胞外被植物细胞壁实验一：细胞凝集反应建议学时：4[教学目的与要求]掌握制备凝集素溶液、红细胞悬液技术；观察红细胞的凝集现象。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验涉及血液标本，指导学生务必做好消毒工作；显微镜为昂贵精密仪器，做好学生的操作指导工作。实验二：细胞膜的渗透性建议学时：4[教学目的与要求]熟练观察溶血和不溶血现象；了解脂溶性物质、盐类物质、大分子物质进出红细胞膜的特点。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验涉及血液标本，指导学生务必做好消毒工作及标本处理工作。实验三：巨噬细胞吞噬现象的观察建议学时：4[教学目的与要求]观察小鼠腹腔巨噬细胞吞噬鸡血红细胞的活动观察；掌握小鼠腹腔注射给药方法和颈椎脱臼处死方法。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验涉及血液标本，指导学生务必做好消毒工作及标本处理工作；另还涉及动物实验，指导学生注意腹腔注射的操作规范，做好防护工作。实验四：死活细胞的鉴定建议学时：4[教学目的与要求]掌握死活细胞鉴定的原理和常用方法。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验涉及各种染色液，需做好学生的安全防护教育。实验五：液泡系的超活染色与观察建议学时：4[教学目的与要求]观察植物活细胞内液泡系的形态、数量、分布及演进过程；学习超活染技术。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]显微镜为昂贵精密仪器，给学生强调操作规范。实验六：叶绿体的分离与荧光观察建议学时：4[教学目的与要求]掌握差速离心的方法分离细胞器；学习荧光显微镜的工作原理及使用；了解荧光视野内的叶绿体。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验涉及精密仪器荧光显微镜、离心机的使用，给学生强调使用规范。实验七：线粒体的分离与超活染色建议学时：4[教学目的与要求]学习差速离心法分离植物细胞线粒体；了解线粒体的超活染色。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验涉及精密仪器显微镜、离心机的使用，给学生强调使用规范。实验八：洋葱内表皮细胞骨架的观察建议学时：4[教学目的与要求]学习细胞骨架观察方法；了解1%TritonX-100处理使细胞破裂技术。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验需要使用戊二醛、TritonX-100等有刺激性的有机溶剂，需做好学生的安全防护教育。实验九：动物染色体标本的制备与观察建议学时：4[教学目的与要求]练习小鼠注射、处死方法；掌握低渗法制备骨髓细胞悬液的方法；了解Giemsa染色法；[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]基础实验室、综合实验室[作业要求]结果分析，撰写实验报告，预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验需要学生练习小鼠的腹腔注射、小鼠处死方法以及骨髓取样方法，需做好学生的指导工作。实验十：植物组织培养