《細胞生物學》教學大綱

《細胞生物學》教學大綱CellBiology課程編碼：27A11411學分：5.0課程類別：專業(yè)必修課計劃學時：104其中講課：56實驗或?qū)嵺`：48適用專業(yè)：生物技術(shù)推薦教材：翟中和主編，《細胞生物學》（第4版），高等教育出版社，2011。參考書目：王金發(fā)主編，《細胞生物學》，科學出版社，2003。童克中主編，《基因及其表達》，科學出版社，2001。劉良式主編，《植物分子遺傳學》，科學出版社，2003。孫大業(yè)主編，《細胞信號轉(zhuǎn)導》，科學出版社，1998。韓飴仁主編，《分子細胞生物學》，科學出版社，2001。課程的教學目的與任務細胞生物學作為現(xiàn)代生命科學的基礎學科，已被教育部列為理科生物學教學的重點課程。課程內(nèi)容分為三部分：第一部分為細胞生物學基礎知識；第二部分為細胞的結(jié)構(gòu)和功能；第三部分為細胞的生命活動。學生通過本課程的學習了解細胞作為一個生命活動的基本單位其基本結(jié)構(gòu)、功能和生命活動的基本規(guī)律，掌握目前細胞領域的研究前沿，為以后分子生物學、基因工程等課程的學習打好基礎。實驗課程是《細胞生物學》理論課的課程內(nèi)實驗課，課程目的是為了讓學生掌握各種細胞結(jié)構(gòu)的染色技術(shù)、掌握用普通光學顯微鏡觀察細胞各結(jié)構(gòu)的操作技術(shù)、掌握細胞培養(yǎng)的基本操作規(guī)范、通過實驗進一步鞏固了解細胞各結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和特點，為今后開展細胞水平研究打下實驗技能基礎。課程教學任務為通過不同的染色技術(shù)觀察各種細胞器的形態(tài)、細胞膜的滲透性實驗、細胞的融合實驗、細胞的凝集反應實驗、動物的染色體標本制備實驗。課程的基本要求通過本課程理論課的學習，學生需要：1）掌握細胞生物學中的基礎知識和基本理論；2）掌握細胞生物學中的基本研究手段和實驗方法；3）掌握各細胞組分的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能；4）掌握細胞分裂、細胞凋亡、細胞分化、衰老等細胞基本生命活動過程；5）能夠靈活運用細胞生物學的基本理論知識，綜合其他學科的相關知識，對整個生命科學有一個更新的認識，并能應用于實踐中。通過本課程實驗課的學習，學生應掌握各種細胞結(jié)構(gòu)的染色技術(shù)、掌握用普通光學顯微鏡觀察細胞各結(jié)構(gòu)的操作技術(shù)、掌握細胞培養(yǎng)的基本操作規(guī)范、通過實驗進一步鞏固了解細胞各結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和特點。該實驗主要為操作型實驗，要求學生自己按照實驗方案進行操作，自己動手完成各項實驗，并處理和分析實驗結(jié)果，增強學生獨立完成實驗的能力。各章節(jié)授課內(nèi)容、教學方法及學時分配建議（含課內(nèi)實驗）第一章緒論建議學時：2[教學目的與要求]本章旨在使學生對細胞生物學從總體上有一個概括的認識，重點明確細胞生物學的研究對象和任務。[教學重點與難點]研究總趨勢和重點領域。[授課方法]采用多媒體教學。[授課內(nèi)容]§1.1細胞生物學研究的內(nèi)容與現(xiàn)狀細胞生物學概念細胞生物學的主要研究內(nèi)容細胞生物學研究的總趨勢與重點領域§1.2細胞學與細胞生物學發(fā)展簡史細胞的發(fā)現(xiàn)細胞生物學的形成與發(fā)展細胞學說的內(nèi)容實驗細胞學與細胞學的分支及其發(fā)展第二章細胞的統(tǒng)一性和多樣性建議學時：2[教學目的與要求]從整體上認識細胞的形態(tài)核結(jié)構(gòu)及其生命活動的統(tǒng)一性，是后續(xù)各章分部講述的前提，重點是真核細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)。[教學重點與難點]細胞是生命活動的基本單位。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§2.1細胞的基本特征細胞是生命活動的基本單位細胞概念的新思考細胞的基本共性§2.2原核細胞與古核細胞原核細胞特點支原體的結(jié)構(gòu)特點及細胞生存與增殖的必備裝置（結(jié)合細胞的最小極限）§2.3真核細胞真核細胞的基本結(jié)構(gòu)體系細胞的大小及分析原核細胞與真核細胞的比較植物細胞與動物細胞的比較§2.4非細胞形態(tài)的生命體-病毒及其與細胞的關系病毒的基本知識病毒的增殖病毒與細胞在起源與進化中的關系第三章細胞生物學研究方法建議學時：6[教學目的與要求]講述與細胞生物學研究有關的實驗技術(shù)，重點是各種顯微技術(shù)的原理及用途。[教學重點與難點]各種顯微鏡的原理與用途。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§3.1細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的觀察方法分辨率光學顯微鏡及相關技術(shù)電子顯微鏡技術(shù)（分辨率，基本結(jié)構(gòu)，分類，超薄切片技術(shù)）掃描隧道顯微鏡（分辨率）§3.2細胞及其組分的分析方法各種離心技術(shù)（差速離心、密度梯度離心）細胞內(nèi)生物大分子示方法（免疫技術(shù)、細胞組化技術(shù)、放射自顯影技術(shù)）定量細胞化學分析技術(shù)§3.3細胞培養(yǎng)、細胞工程與顯微操作技術(shù)細胞培養(yǎng)細胞工程第四章細胞質(zhì)膜建議學時：4[教學目的與要求]從分子水平上探討細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能以及細胞膜的損傷與疾病的關系。[教學重點與難點]質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)、膜的流動性和不對稱性[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§4.1細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型細胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)模型膜脂膜蛋白§4.2細胞質(zhì)膜的基本特征與功能膜的流動性膜的不對稱性細胞質(zhì)膜相關的膜骨架細胞質(zhì)膜的功能第五章物質(zhì)的跨膜運輸建議學時：4[教學目的與要求]掌握小分子物質(zhì)穿膜運輸?shù)臋C制，膜泡運輸?shù)姆绞郊爸饕攸c。[教學重點與難點]質(zhì)子泵的作用原理、膜泡運輸。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§5.1膜轉(zhuǎn)運蛋白與小分子物質(zhì)的跨膜運輸脂雙層的不透性和膜轉(zhuǎn)運蛋白小分子物質(zhì)的跨膜運輸類型§5.2ATP驅(qū)動泵與主動運輸P-型離子泵V-型質(zhì)子泵F-型質(zhì)子泵ABC超家族離子跨膜轉(zhuǎn)運與膜電位§5.3胞吞作用與胞吐作用胞飲作用與吞噬作用胞吞作用與細胞信號轉(zhuǎn)導胞吐作用第六章細胞的能量轉(zhuǎn)換——線粒體和葉綠體建議學時：6[教學目的與要求]從結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系及基本反應程序和轉(zhuǎn)換機制上闡明功能，而不牽涉過細的生化反應過程。要求學生明確線粒體和葉綠體的亞微結(jié)構(gòu)、功能及線粒體和葉綠體的半自主性。[教學重點與難點]線粒體和葉綠體的亞微結(jié)構(gòu)、生物氧化和光合作用。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§6.1線粒體與氧化磷酸化線粒體的基本形態(tài)及動態(tài)特征線粒體的超微結(jié)構(gòu)氧化磷酸化線粒體與疾病§6.2葉綠體與光合作用葉綠體的基本形態(tài)及動態(tài)特征葉綠體的超微結(jié)構(gòu)光合作用§6.3線粒體和葉綠體的半自主性及其起源線粒體和葉綠體的半自主性線粒體和葉綠體的起源第七章細胞質(zhì)基質(zhì)與內(nèi)膜系統(tǒng)建議學時：2[教學目的與要求]使學生明確內(nèi)膜系統(tǒng)的各種膜性細胞器的結(jié)構(gòu)與功能。[教學重點與難點]內(nèi)膜系統(tǒng)的發(fā)生、構(gòu)造、功能。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§7.1細胞質(zhì)基質(zhì)及其功能細胞質(zhì)基質(zhì)的涵義細胞質(zhì)基質(zhì)的功能§7.2細胞內(nèi)膜系統(tǒng)及其功能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能高爾基體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能溶酶體的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能過氧化物酶體第八章蛋白質(zhì)的分選與膜泡運輸建議學時：4[教學目的與要求]掌握蛋白質(zhì)的合成以及高爾基體對生物大分子的加工。熟悉細胞內(nèi)膜泡運輸?shù)臋C制，掌握受體介導的內(nèi)吞作用及其意義，了解胞吐的兩種途徑。[教學重點與難點]蛋白質(zhì)分選機制；膜泡運輸機制。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§8.1細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選信號假說與蛋白質(zhì)分選信號蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型蛋白質(zhì)向線粒體、葉綠體和過氧化物酶體的分選§8.2細胞內(nèi)膜泡運輸膜泡運輸概觀COPII包被膜泡的裝配與運輸COPI包被膜泡的裝配與運輸網(wǎng)格蛋白/接頭蛋白包被膜泡的裝配與運輸轉(zhuǎn)運膜泡與靶膜的錨定與融合細胞結(jié)構(gòu)體系的組裝第九章細胞信號轉(zhuǎn)導建議學時：6[教學目的與要求]熟悉膜受體的類型及分子基礎。重點掌握G蛋白偶聯(lián)的兩條信號通路和酪氨酸激酶偶聯(lián)信號通路的轉(zhuǎn)導途徑和特點。[教學重點與難點]G蛋白偶聯(lián)的兩條信號通路和酪氨酸激酶偶聯(lián)信號通路的轉(zhuǎn)導途徑和特點。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§9.1概述細胞通訊信號分子與受體信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)及其特性§9.2細胞內(nèi)受體介導的信號轉(zhuǎn)導細胞內(nèi)核受體及其對基因表達的調(diào)控NO作為氣體信號分子進入靶細胞直接與酶結(jié)合細胞§9.3G蛋白耦聯(lián)受體介導的信號轉(zhuǎn)導G蛋白耦聯(lián)受體的結(jié)構(gòu)與激活G蛋白耦聯(lián)受體所介導的細胞信號轉(zhuǎn)導§9.4酶連受體介導的信號轉(zhuǎn)導受體酪氨酸激酶及RTKs-Ras蛋白信號通路細胞表面其他酶連受體細胞表面整聯(lián)蛋白介導的信號轉(zhuǎn)導§9.5其他細胞表面受體介導的信號通路§9.6信號的整合與控制細胞對信號的整合細胞對信號的控制第十章細胞骨架建議學時：4[教學目的與要求]主要要求學生掌握細胞骨架構(gòu)成及其在細胞運動方面的功能。[教學重點與難點]微絲、微管、中間絲的結(jié)構(gòu)和功能。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§10.1微絲與細胞運動微絲的組成及其組裝微絲網(wǎng)絡動態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)與細胞運動肌細胞的收縮運動§10.2微管及其功能微管的結(jié)構(gòu)組成與極性微管的組裝與去組裝微管組織中心微管的動力學性質(zhì)微管結(jié)合蛋白對微管網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)微管對細胞結(jié)構(gòu)的組織作用細胞內(nèi)依賴于微管的物質(zhì)運輸纖毛和鞭毛的結(jié)構(gòu)與功能紡錘體和染色體運動§10.3中間絲中間絲的主要類型和組成成分中間絲的組裝與表達中間絲與其他細胞結(jié)構(gòu)的聯(lián)系第十一章細胞核與染色體建議學時：4[教學目的與要求]要求學生在細胞亞微結(jié)構(gòu)水平上了解核的各部結(jié)構(gòu)和功能，明確核是細胞生命活動的調(diào)控中心。[教學重點與難點]染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和信息的傳遞。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§11.1核被膜核被膜核孔復合體核纖層§11.2染色質(zhì)染色質(zhì)DNA染色質(zhì)蛋白染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位-核小體染色質(zhì)組裝的模型常染色質(zhì)和異染色質(zhì)§11.3染色質(zhì)的復制與表達染色質(zhì)的復制與修復染色質(zhì)的激活與失活染色質(zhì)與基因表達調(diào)控染色質(zhì)與表觀遺傳§11.4染色體中期染色體的形態(tài)結(jié)構(gòu)染色體DNA的三種功能元件核形與染色體顯帶特殊染色體§11.5核仁與核體核仁的超微結(jié)構(gòu)核仁的功能核仁周期核體§11.6核基質(zhì)第十二章核糖體建議學時：2[教學目的與要求]要求學生在了解核糖體組成和結(jié)構(gòu)基礎上，明確核糖體蛋白質(zhì)合成功能、過程。[教學重點與難點]核糖體的結(jié)構(gòu)。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§12.1核糖體的類型與結(jié)構(gòu)核糖體的基本類型與化學組成核糖體的結(jié)構(gòu)核糖體蛋白質(zhì)與rRNA的功能§12.2多聚核糖體與蛋白質(zhì)的合成多聚核糖體蛋白質(zhì)的合成RNA在生命起源中的地位第十三章細胞周期與細胞分裂建議學時：2[教學目的與要求]本章要求學生明確細胞增殖的主要方式及意義。[教學重點與難點]細胞周期不同時相的事件。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§13.1細胞周期細胞周期概述細胞周期中各個不同時相及其主要事件細胞周期的同步化特殊的細胞周期§13.2細胞分裂有絲分裂減數(shù)分裂。第十四章細胞增殖調(diào)控與癌細胞建議學時：2[教學目的與要求]本章要求學生明確細胞增殖調(diào)控的主要方式及腫瘤發(fā)生。[教學重點與難點]細胞增殖調(diào)控的機制。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§14.1細胞增殖調(diào)控MPF的發(fā)現(xiàn)及其作用P34激酶的發(fā)現(xiàn)及其與MPF的關系周期蛋白CDK和CDK抑制因子細胞周期運轉(zhuǎn)調(diào)控其他因素在細胞周期調(diào)控中的作用§14.2癌細胞癌細胞的基本特征癌基因與抑癌基因腫瘤的發(fā)生是基因突變逐漸積累的結(jié)果腫瘤干細胞第十五章細胞分化與胚胎發(fā)育建議學時：2[教學目的與要求]掌握細胞分化的概念，熟悉影響細胞分化的基本因素，了解胚胎發(fā)育中的細胞分化。[教學重點與難點]細胞分化的概念及其影響因素。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§15.1細胞分化細胞分化的概念細胞的全能性與多能干細胞影響細胞分化的因素§15.2胚胎發(fā)育中的細胞分化生殖細胞的分化早期胚胎發(fā)育過程中的細胞分化果蠅胚胎早期發(fā)育中的細胞分化第十六章細胞死亡與細胞衰老建議學時：2[教學目的與要求]掌握細胞衰老的主要表現(xiàn)，熟悉編程性細胞死亡的概念及形態(tài)表現(xiàn)。了解細胞衰老的學說。[教學重點與難點]程序性細胞死亡的機制。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§16.1細胞死亡動物細胞的程序性死亡細胞壞死自噬性細胞死亡植物細胞與酵母細胞的程序性死亡§16.2細胞衰老細胞衰老的概念及特征細胞衰老的分子機制細胞衰老與個體衰老的關系第十七章細胞的社會聯(lián)系建議學時：2[教學目的與要求]掌握細胞連接的不同種類及功能。掌握細胞粘著和細胞外基質(zhì)的不同種類及功能。[教學重點與難點]細胞連接的類型及結(jié)構(gòu)；細胞外基質(zhì)種類及功能。[授課方法]采用多媒體教學。以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§17.1細胞連接封閉連接錨定連接通訊連接§17.2細胞粘著及其分子基礎鈣黏蛋白選擇素免疫球蛋白超家族§17.3細胞外基質(zhì)膠原彈性蛋白糖氨聚糖和蛋白聚糖纖粘連蛋白和層粘連蛋白基膜與細胞外被植物細胞壁實驗一：細胞凝集反應建議學時：4[教學目的與要求]掌握制備凝集素溶液、紅細胞懸液技術(shù)；觀察紅細胞的凝集現(xiàn)象。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗涉及血液標本，指導學生務必做好消毒工作；顯微鏡為昂貴精密儀器，做好學生的操作指導工作。實驗二：細胞膜的滲透性建議學時：4[教學目的與要求]熟練觀察溶血和不溶血現(xiàn)象；了解脂溶性物質(zhì)、鹽類物質(zhì)、大分子物質(zhì)進出紅細胞膜的特點。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗涉及血液標本，指導學生務必做好消毒工作及標本處理工作。實驗三：巨噬細胞吞噬現(xiàn)象的觀察建議學時：4[教學目的與要求]觀察小鼠腹腔巨噬細胞吞噬雞血紅細胞的活動觀察；掌握小鼠腹腔注射給藥方法和頸椎脫臼處死方法。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗涉及血液標本，指導學生務必做好消毒工作及標本處理工作；另還涉及動物實驗，指導學生注意腹腔注射的操作規(guī)范，做好防護工作。實驗四：死活細胞的鑒定建議學時：4[教學目的與要求]掌握死活細胞鑒定的原理和常用方法。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗涉及各種染色液，需做好學生的安全防護教育。實驗五：液泡系的超活染色與觀察建議學時：4[教學目的與要求]觀察植物活細胞內(nèi)液泡系的形態(tài)、數(shù)量、分布及演進過程；學習超活染技術(shù)。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]顯微鏡為昂貴精密儀器，給學生強調(diào)操作規(guī)范。實驗六：葉綠體的分離與熒光觀察建議學時：4[教學目的與要求]掌握差速離心的方法分離細胞器；學習熒光顯微鏡的工作原理及使用；了解熒光視野內(nèi)的葉綠體。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗涉及精密儀器熒光顯微鏡、離心機的使用，給學生強調(diào)使用規(guī)范。實驗七：線粒體的分離與超活染色建議學時：4[教學目的與要求]學習差速離心法分離植物細胞線粒體；了解線粒體的超活染色。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗涉及精密儀器顯微鏡、離心機的使用，給學生強調(diào)使用規(guī)范。實驗八：洋蔥內(nèi)表皮細胞骨架的觀察建議學時：4[教學目的與要求]學習細胞骨架觀察方法；了解1%TritonX-100處理使細胞破裂技術(shù)。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗需要使用戊二醛、TritonX-100等有刺激性的有機溶劑，需做好學生的安全防護教育。實驗九：動物染色體標本的制備與觀察建議學時：4[教學目的與要求]練習小鼠注射、處死方法；掌握低滲法制備骨髓細胞懸液的方法；了解Giemsa染色法；[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]基礎實驗室、綜合實驗室[作業(yè)要求]結(jié)果分析，撰寫實驗報告，預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗需要學生練習小鼠的腹腔注射、小鼠處死方法以及骨髓取樣方法，需做好學生的指導工作。實驗十：植物組織培養(yǎng)