1、“細胞生物學”教學大綱主講教師：丁明孝：Tel：67047 陳建國：Tel：55786 張傳茂：Tel：57173 第一章  緒論 2學時主講教師：丁明孝教授第一節    細胞生物學研究的內容和現狀 第二節    細胞學與細胞生物學發展簡史教學要求：掌握細胞學與細胞生物學發展的歷史，細胞學說的建立及其所起的承前啟后的重要作用。 細胞學與細胞生物學發展的歷史大致可以劃分為以下幾個階段：（1）細胞的發現；（2）細胞學說的建立；（3）細胞學的經典時期；（4）實驗細胞學時期；（5）細胞生物學學科的形成與發展。分析了細胞生物

2、學學科形成的基礎與條件。當前細胞生物學主要發展方向是細胞分子生物學，它是以細胞作為一切有機體進行生命活動的基本單位這一概念為出發點，在各層次上（主要在分子水平上）研究細胞生命活動基本規律的學科。細胞生物學是研究細胞生命活動基本規律的學科，它是現代生命科學的基礎學科之一。熱點問題：（1）細胞核、染色體以及基因表達的研究；（2）生物膜與細胞器的研究；（3）細胞骨架體系的研究；（4）細胞增殖及其調控；（5）細胞分化及其調控；（6）細胞的衰老與程序性死亡（凋亡）；（7）細胞的起源與進化；（8）細胞工程。重點介紹了當前細胞生物學發展的總趨勢和熱點領域與方向。 參考書：1. Gerald Karp. Ce

3、ll and Molecular Biology：concepts and experiments，3rd Edition. Published by John Wiley & Sons,Inc. 20022. Alberts B et al. Essential Cell Biology. 2nd Edition. New York and London：Garland publishing，Inc. 20043. Alberts B et al. Molecuar Biology of the Cell, 4th Edition. New York and London：Garla

4、nd Publishing，Inc. 20024. Darnell,J.et al. Molecular Cell Biology, 5th Edition. New York：W.H. Freeman Co. Avers,C.J. Molecular Cell Biology. Addison-Wesley Publ.Co. 2004 思考題：1. 根據細胞生物學研究的內容與你所掌握的生命科學知識,客觀地、恰當地估價細胞生物學在生命科學中所處的地位以及它與其它生物科學的關系。2. 從細胞學發展簡史，你如何認識細胞學說的重要意義?3. 試簡明扼要地分析細胞生物學學科形成的客觀條件以及它今后發展

5、的主要趨勢。4. 當前細胞生物學研究的熱點課題中你最感興趣的是哪些？為什么？第二章  細胞基本知識概要 2學時 主講教師：丁明孝教授第一節    細胞的基本知識概念 第二節    非細胞形態的生命體病毒及其與細胞的關系第三節    原核細胞與古核細胞第四節 真核細胞基本知識概要教學要求：掌握真核細胞、原核細胞的結構特征及進化上的關系；病毒與宿主細胞相互作用的分子機制；細胞生命活動的基本含義。原核細胞的兩個重要代表：細菌與藍藻。真核細胞的可能祖先：古細菌的結構和遺傳學特征。動植物細胞在結

6、構上的差異。真核細胞的結構可以概括為三大體系：（1）生物膜體系以及以生物膜為基礎構建的各種獨立的細胞器；（2）遺傳信息表達的結構體系；（3）細胞骨架體系。思考題：1 根據你所掌握的知識，如何理解“細胞是生命活動的基本單位”這一概念？2 病毒是非細胞形態的生命體，又是最簡單的生命體，請論證一下它與細胞不可分割的關系。3 為什么說支原體可能是最小最簡單的細胞存在形式?4 請你在閱讀了本章以后對原核細胞與真核細胞的比較提出新的補充.5 細胞的結構與功能的相關性觀點是學習細胞生物學的重要原則之一，你是否能提出一些更有說服力的論據來說明這一問題。第三章  細胞生物學研究方法 4學時 主講教師：

7、陳建國第一節    細胞形態結構的觀察方法 第二節    細胞組分的分析方法第三節    細胞培養、細胞工程與顯微操作技術教學要求：了解和掌握細胞生物學研究領域所使用的實驗技術的基本原理和應用。1顯微鏡技術（1）光學顯微鏡技術：普通復式顯微鏡技術，熒光顯微鏡技術與現代圖像處理技術，激光共焦點掃描顯微鏡技術，相差和微分干涉顯微鏡技術，錄像增差顯微鏡技術。（2）電子顯微鏡技術：原理與基本知識，樣品制備技術，掃描電鏡技術，冷凍蝕刻技術。（3）掃描隧道顯微鏡技術：特點與優越性。2細胞組分的分析方法。（1）超速離心

8、技術。（2）細胞內大分子的顯示方法。（3）細胞內特異蛋白抗原和核酸序列的定位與定性：免疫熒光技術，免疫電鏡技術和原位雜交技術。（4）細胞內生物大分子的合成動態：同位素標記技術結合放射自顯影。（5）定量細胞化學分析技術：顯微分光光度測定技術，流式細胞儀技術。3細胞培養技術，細胞融合與細胞雜交技術，單克隆抗體技術，細胞拆合與顯微操作技術。4分子生物學技術。思考題：1. 舉23例說明電子顯微鏡技術與細胞分子生物學技術的結合在現代細胞生物學研究中的應用。2. 為什么光學顯微鏡可以拍攝彩色照片，而電子顯微鏡則不能？3. 光學顯微鏡技術有哪些新發展?它們各有哪些突出優點?為什么電子顯微鏡不能完全代替光學顯

9、微鏡?4. 為什么說細胞培養是細胞生物學研究的最基本技術之一?第四章 細胞質膜與細胞表面 4學時主講教師：陳建國第一節 細胞質膜與細胞表面特化結構 第二節 細胞連接第三節 細胞外被與細胞外基質教學要求：掌握生物膜的結構模型、組成與功能等基本知識。膜蛋白。細胞膜與細胞表面特化結構：細胞質膜的結構模型，組成成分，生理生化基本特性，膜的主要生物功能，以及膜骨架的結構與功能。細胞社會學。細胞間連接的基本概念：封閉連接、錨定連接和通訊連接的組織分布、結構特征及其功能機制。細胞表面粘著分子的類型及其細胞間的相互作用。細胞外被和胞外基質的生化組成及其參與的生命活動。植物細胞細胞壁的組成與生理功能。

10、思考題：1. 生物膜的基本結構特征是什么? 這些特征與它的生理功能有什么聯系?2. 何謂內在膜蛋白? 內在膜蛋白以什么方式與膜脂相結合?3. 從生物膜結構模型的演化談談人們對生物膜結構的認識過程?4. 細胞表面有哪幾種常見的特化結構? 膜骨架的基本結構與功能是什么?5. 細胞連接有哪幾種類型, 各有何功能?6. 胞外基質的組成、分子結構及生物學功能是什么？第五章  物質跨膜運輸與信號傳遞 4學時 主講教師：陳建國第一節 物質的跨膜運輸 第二節 細胞通訊與信號傳遞教學要求：掌握物質跨膜運輸與信號傳遞的不同方式和生物學意義，以及參與運輸活動的蛋白分子之間相互作用的模式。物質跨膜

11、運輸的三種主要方式，及其各自的運輸方向、跨膜動力、能量消耗等特征。（1）被動運輸：包括簡單擴散和載體介導的協助擴散；負責物質跨膜轉運的兩類蛋白： 載體蛋白和通道蛋白，各自的結構與功能特點。（2）主動運輸：由ATP直接提供能量（Na+-K+泵，Ca+泵和質子泵），由ATP間接提供能量（協同運輸）以及光能驅動三種基本類型；細胞膜電位的產生機理及生物學意義。（3）胞吞作用與胞吐作用。兩類胞吞作用：胞飲作用和吞噬作用的過程及異同；兩類胞吐作用：組成型外排與調節型外排的過程及異同；膜融合與膜泡運輸的基本過程模式。細胞通訊的基本概念和基本作用方式，細胞識別和細胞信號通路的基本概念，細胞信號分子的分類，第二

12、信使與分子開關的概念與生理功能。細胞受體的分類：細胞內受體和細胞表面受體。細胞內受體的成分、結構組成及作用機理；細胞表面受體三大家族：離子通道偶聯的受體、 G-蛋白偶聯的受體和與酶連接的受體各自參與的信號通路一般特征。思考題：1. 比較主動運輸與被動運輸的特點及其生物學意義。2. 說明Na+-K+泵的工作原理及其生物學意義。3. 比較動物細胞、植物細胞和原生動物細胞應付低滲膨脹的機制有何不同。4. 比較胞飲作用和吞噬作用的異同。5. 比較組成型的外排途徑和調節型外排途徑的特點及其生物學意義。6. 試述細胞以哪些方式進行通訊？各種方式之間有何不同？7. 細胞有哪幾種方式通過分泌化學信號進行細胞間

13、相互通訊？8. 何謂信號傳遞中的分子開關蛋白？舉例說明其作用機制。9. 簡要比較G-蛋白偶聯受體介導的信號通路有何異同？10. 概述受體酪氨酸激酶介導的信號通路的組成、特點及其主要功能。11. 請總結細胞信號傳遞的主要特點并舉例說明。第六章  細胞質基質與細胞內膜系統 4學時 主講教師：陳建國第一節 細胞質基質 第二節 內質網第三節 高爾基復合體第四節 溶酶體與過氧化物酶體第五節 細胞內蛋白質的分選與細胞結構的組裝教學要求：掌握細胞質基質的組成、特點與主要功能，細胞內膜系統的組成、動態結構特征與功能。內質網的形態結構與兩種基本類型：粗面內質網和光面內質網的成分與結構特征，分別參與的重

14、大生命活動。高爾基體的標志反應、結構特征及其主要功能，有關高爾基體發生的幾個問題。 溶酶體與過氧化物酶體的異同比較：組成成分、膜結構特征、生理功能及發生過程。分泌蛋白合成的模型：信號假說。細胞內蛋白質分選的基本途徑（共轉移與后轉移）與四種基本類型。參與膜泡運輸的三種小泡類型：(1)網格蛋白有被小泡，(2)COP有被小泡和(3)COP有被小泡，及各自作用機制。細胞結構體系的不同裝配方式及裝配的生物學意義。細胞結構和生物大分子分布的不對稱性。思考題：1. 談談你對細胞質基質的結構組成及其在細胞生命活動中作用的理解。2. 比較粗面內質網和光面內質網的形態結構與功能。3. 細胞內蛋白質合成部位及其去向

15、如何?4. 粗面內質網上合成哪幾類蛋白質，它們在內質網上合成的生物學意義又是什么?5. 指導分泌性蛋白在粗面內質網上合成需要哪些主要結構或因子?它們如何協同作用完成肽鏈在內質網上的合成。6. 結合高爾基體的結構特征，談談它是怎樣行使其生理功能的。7. 蛋白質糖基化的基本類型、特征及生物學意義是什么?8. 溶酶體是怎樣發生的? 它有哪些基本功能?9. 過氧化物酶體與溶酶體有哪些區別? 怎樣理解過氧化物酶體是異質性的細胞器?10. 圖解說明細胞內膜系統的各種細胞器在結構與功能上的聯系。11. 何謂蛋白質的分選？已知膜泡運輸有哪幾種類型？12. 怎樣理解細胞結構組裝的生物學意義？第七章 細

16、胞能量轉換線粒體和葉綠體 4學時 主講教師：張傳茂第一節 線粒體與氧化磷酸化 第二節 葉綠體與光合作用第三節 線粒體和葉綠體是半自主性細胞器第四節 線粒體和葉綠體的增殖與起源教學要求：掌握真核細胞內兩種重要的產能細胞器線粒體和葉綠體的基本結構特征與功能機制。線粒體的形態結構，生化特征，相關疾病及其主要功能：氧化磷酸化的分子基礎、偶聯機制（化學滲透假說）和ATP合成酶的作用機制（結合變化機制）。 葉綠體的形態結構，化學組成及其主要功能：光合作用的反應過程（光反應和暗反應）。線粒體和葉綠體遺傳特性（半自主性細胞器），蛋白質的合成、運送和裝配，增殖方式，線粒體及葉綠體的起源。思考題：1. 為什么說線

17、粒體和葉綠體是細胞內兩種產能細胞器？2. 試比較線粒體與葉綠體在基本結構方面的異同點。3. 如何測定線粒體的呼吸鏈各組分在內膜上的排列分布？4. RuBP羧化酶有何功能？它是由哪些亞基組成的？各由何基因組編碼？5. 試比較線粒體的氧化磷酸化與葉綠體的光合磷酸化的異同點。6. 如何證明線粒體的電子傳遞和磷酸化作用是由兩個不同的結構系統來實現的?7. 光系統，捕光復合物和作用中心的結構與功能的關系如何?8. 氧化磷酸化偶聯機制的化學滲透假說的主要論點是什么? 有哪些證據?9. 由核基因組編碼在細胞質核糖體上合成的蛋白質是如何運送至線粒體和葉綠體的功能部位上進行更新或組裝的？10. 試比較光合碳同化

18、三條途徑的主要異同點?11. 為什么說線粒體和葉綠體是半自主性細胞器？12. 簡述線粒體與葉綠體的內共生起源學說和非共生起源學說的主要論點及其實驗證據。第八章   細胞核與染色體 4學時 主講教師：張傳茂第一節 核被膜與核孔復合體 第二節 染色質第三節 染色體第四節 核仁第五節 染色體結構與基因活化第六節 核基質教學要求：掌握細胞核的結構組成及其生理功能。核被膜的組成，周期性解體與重建。核孔復合體的結構模型（核質面與胞質面的不對稱性分布）與功能（雙向選擇性親水通道）。蛋白通過核孔復合體的主動運輸（NLS與NES）。染色質的概念；染色質蛋白質組蛋白與非組蛋白的分類、

19、功能和結構模式；染色質基本結構單位核小體的結構特征；染色質包裝的兩種結構模型：多級螺旋模型和放射環結構模型；常染色質與異染色質的定義與劃分。染色體的概念；中期染色體的形態分類和各部分主要結構；染色體DNA的三種功能元件：DNA復制起點、著絲粒和端粒的特征和功能；核型的涵義與染色體顯帶技術；特殊發育階段的兩類巨大染色體：多線染色體和燈刷染色體的超微結構與基因轉錄活性。核仁的超微結構：纖維中心（FC）、致密纖維組分（DFC）和顆粒組分（GC）各自的特征；核仁的主要功能：核糖體的生物發生（包括rRNA的合成、加工和核糖體亞單位的裝配）；核仁的周期（包括rDNA轉錄以及細胞周期依賴性）。 活性染色質與

20、非活性染色質的結構與基因轉錄特征。核基質與核體的基本概念。核基質與DNA復制、基因表達和染色體包裝與構建相關；而在細胞的各種事件中，核體可能代表不同核組分的分子貨倉。思考題：1. 概述細胞核的基本結構及其主要功能。2. 試述核孔復合體的結構及其功能。3. 概述染色質的類型及其特征。4. 比較組蛋白與非組蛋白的特點及其作用。5. 試述核小體的結構要點及其實驗證據。6. 試述從DNA到染色體的包裝過程。7. 分析中期染色體的三種功能元件及其作用。8. 概述核仁的結構及其功能。9. 概述活性染色質的主要特點。10. 試述染色質結構與基因轉錄的關系。11. 自行選擇重要名詞并進行解釋。第九章 

21、;  核糖體 0學時（自學）核糖體的結構特征和功能。蛋白質的生物合成和多聚核糖體的概念。兩種基本類型的核糖體：70S的核糖體，主要存在于原核細胞中；80S核糖體，存在于所有真核細胞中（線粒體和葉綠體除外）。 核糖體的組裝是一個自我裝配的過程。研究表明，不同細胞中的核糖體可能來源于一個共同的祖先，在進化上是非常保守的。生命是自我復制的體系，在生命起源的早期演化階段，早期的生命分子應是既具有信息載體功能又具有酶的催化功能，因此， RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。思考題：1. 以80S核糖體為例，說明核糖體的結構成分及其功能。2. 已知核糖體上有哪些活性部位？它們在多肽合

22、成中各起什么作用？3. 何謂多聚核糖體？以多聚核糖體的形式行使功能的生物學意義是什么？4. 試比較原核細胞與真核細胞的核糖體在結構組分及蛋白質合成上的異同點。5. 你認為最早出現的簡單生命體中的生物大分子是什么？為什么？第十章  細胞骨架 4學時 主講教師：張傳茂第一節 微絲第二節 微管第三節 中間絲 教學要求：掌握各種細胞骨架的動態結構和功能特征。細胞骨架的廣義涵義（包括細胞質骨架、細胞核骨架、細胞膜骨架和細胞外基質）和狹義涵義（僅指細胞質骨架）。細胞質骨架三大成分：微絲，微管與中間纖維。微絲的結構成分（G-actin），裝配（極性），結合蛋白（myosin，Tm，Tn等

23、），微絲性細胞骨架的功能（參與肌肉收縮、變形運動、胞質分裂等活動）。微管的結構成分（和b微管蛋白），裝配（微管組織中心）。微管相關蛋白（MAP，tau等）與細胞內微管網絡結構。kinesin和dynein與細胞內膜泡運輸，蛋白質分選。微管功能（參與細胞形態的維持、細胞運輸、運動和細胞分裂）。中間纖維的成分（組織特異性分布），裝配特性，中間纖維結合蛋白（IFAP），中間纖維的推測功能。思考題：1. 通過細胞骨架一章的學習，你對生命體的自組裝原則有何認識?2. 除支持和運動外，細胞骨架還有什么功能? 怎樣理解“骨架”的概念? 3. 細胞中同時存在幾種骨架體系有什么意義? 是否是物質和能量的一種浪費

24、?4. 怎樣證實細胞中是否存在某一類骨架結構或組分? 可應用哪些實驗方法?5. 在細胞骨架的研究中，特異性工具藥起了什么作用? 假使能發現一種中間纖維特異性工具藥，可用來解決哪些問題? 試設計一兩個實驗說明之。6. 為什么說細胞核中的骨架結構是必需的? 核骨架與染色體骨架有何區別與聯系? 7. 細胞核骨架為什么長期為人們所忽視，從中你得到什么啟發? 第十一章  細胞增殖及其調控 4學時 主講教師：張傳茂第一節 細胞周期與細胞分裂 第二節 細胞周期的調控教學要求：掌握細胞周期的動態過程及其調控的分子機制。細胞分裂與細胞分化、細胞衰老的關系。細胞周期的定義，四個時期（G1期、S

25、期、G2期和M期）的特點及其主要事件。了解細胞周期長短的測定方法和細胞周期同步化的方法。有絲分裂的過程，6個時期（人為地劃分為前期、前中期、中期、后期、末期和胞質分裂等幾個時期）中一系列有序的變化，與有絲分裂直接相關的亞細胞結構（中心體、動粒與著絲粒、紡錘體），以及染色體運動的動力機制。減數分裂的主要特點，過程，以及減數分裂相關的特殊結構變化情況。細胞周期調控系統及其主要作用。細胞周期蛋白（cyclin）、周期蛋白依賴性激酶（CDK）的結構特點、相互作用及功能，細胞周期檢驗點的定義。細胞周期的調控（運轉與阻遏）機理與過程。細胞周期運行過程中蛋白質與蛋白質之間的相互作用，蛋白質網絡調控。思考題：1. 什么是細胞周期? 細胞周期各時期主要變化是什么?2. 細胞周期時間是如何測定的?3. 細胞周期同步化有哪些方法? 比較其優缺點?4. 試比較有絲分裂與減數分裂的異同點。5. 細胞通過什么機制將染色體排列到赤道板上? 有何生物學意義?6. 說明細胞分裂后期染色單體分離和向兩極移動的運動機制。7. 試述動粒的結構及機能。8. 說明細胞分裂過程中核膜破裂和重裝配的調節機制。9. 細胞周期中有哪些主要檢驗點,各起何作用?10. 舉例說明CDK激酶在細胞周期中是如何執行調節功能的?第十二章  細胞分化與基因表達調控 4學時 主