Transcript 细胞生物学国家精品课程主持人、四川大学王喜忠教授

细胞生物学教学基本要求
----重点及其内容取舍
四川大学生科院 王喜忠
一、课程定位与教学理念决定教学内容与方法
※ 从“教学大纲”到“知识体系”的构建
课程教学基本要求：上世纪80年代强调课程“教学大
纲”----本世纪初构建知识体系（知识领域、知识单元和知
识点）。知识单元又分为核心知识单元和选修知识单元；
核心知识单元提供的是知识体系的最小集合。
※ 教学理念发生很大变化
以“传授知识”为主，转向适应学生多元化知识需求，
强调“融知识、能力和素质全面协调发展”
※ 教学内容和教学方法的相应变化
处理好三个关系：
①科技发展、知识膨胀与 基础和前沿关系的处理；
②师生互动和教与学关系的处理；
③挑战与包容关系的处理。
二、《细胞生物学》课程定位与学时
1、定位：专业基础课（必修核心课）；
2、先行-后继关系：普生（动植物、微生物）之后，
生化与分子生物学并行或之后；
3、理论课教学：行课16周48学时（周学时3，3学
分）。
三、《细胞生物学》教学内容的安
排、重点与取舍
----系统的再加工过程！
共16讲，每讲平均3学时，48学
时；
以第四版教材为例（讲课47学时，
机动1学时）；
第一讲 （一、二两章，3学时）
第一章 绪论（1学时）
第一节 细胞生物学研究的内容与现状
基础前沿学科、主要研究内容
第二节 细胞学与细胞生物学发展简史（简化）
第二章 细胞的统一性与多样性（2 学时）
第一节 细胞细胞是生命的基本单位.与 共性
第二节 原核细胞与古核细胞
支原体、细菌和蓝藻、古核细胞（古细菌）
第三节 真核细胞
基本结构体系、细胞的大小及其影响因素
原核细胞与真核细胞的比较
植物细胞与动物细胞的比较
第四节 非细胞形态的生命体——病毒
第二讲：细胞生物学研究方法
（第三章、4学时）
方法学教学目的和取舍原则
①拓宽视野、破除迷信；
②原理与主要应用。
第一节 细胞形态结构的观察方法
光学显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜
第二节 细胞及其组分的分析方法
用超离心技术分离细胞组分、 细胞成分的细胞化
学显示方法、 特异蛋白抗原的定位与定性、细胞
内特 异核酸的定位与定性、定量细胞化学分析与
细胞分选技术
第三节 细胞培养与细胞工程
细胞培养、细胞工程
第四节 细胞及生物大分子的动态变化
荧光漂白恢复技术
单分子技术与细胞生命活动的研究
酵母双杂交技术、荧光共振能量转移技术
放射自显影技术
第五节 模式生物与功能基因组的研究
细胞生物学研究常用的模式生物
突变体制备技术
蛋白质组学技术.
第三讲： 细胞质膜（第四章，2 学时）
第一节 质膜的研究过程、细胞质膜的结构模型、
基本成分（膜脂与膜蛋白）
第二节 细胞质膜的基本特征与功能
膜的.流动性（动态特征：膜脂流动性与膜蛋白
运 动性）；
膜的不对称性
细胞质膜相关的膜骨架
细胞质膜的基本功能
第四讲： 物质的跨膜运输（第五章，3 学时）
第一节 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
第二节 ATP驱动泵与主动运输
P型泵、V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族
离子跨膜转运与膜电位
第三节 胞吞作用与胞吐作用
胞吞作用的类型
胞吞作用与细胞信号转导
胞吐作用
第五讲 线粒体和叶绿体（第六章，3学时）
第一节 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—产能机制
线粒体与疾病
第二节 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
第三节 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
第六讲 细胞质基质与内膜系统
（第七章，4 学时）
第一节 细胞质基质及其功能
细胞质基质的含义
细胞质基质的功能
（某些蛋白质合成和脂肪酸合成提供场所、与胞质骨
架相关的功能、与膜相关的功能（区室化和pH稳态）、
蛋白质的修饰和选择性降解）
第二节 细胞内膜系统及其
内质网（ 内质网应激及其信号调控）
高尔基体
溶酶体（功能与生物发生）
过氧化物酶体（生物发生与分裂过程的模型）
第七讲 蛋白质分选与膜泡运输
（第8章，3学时）
第一节 细胞内蛋白质的分选
信号假说与蛋白质分选信号
蛋白质分选转运的基本途径与类型
蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选
第二节 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和融合
细胞结构体系的组装
Vesicular transport has been made by three distinct
experimental approaches:
(1) genetic analysis: isolation of yeast mutants that
are defective in protein transport and sorting;
(2) reconstitution of vesicular transport in cell-free
systems;
(3) biochemical analysis of synaptic vesicles, which
are responsible for the regulated secretion of
neurotransmitters by neurons.
Small GTP-Binding Proteins: Superfamily of more than 100
proteins:
20-40 kDa ; Bind GTP and GDP; Have GTPase acitivity
Widely distributed in mammalian cells
Initiate and terminate specific cell functions at specific times
(i.e., act as biotimers)
They also determine where specific processes occur;
Grouped into five families: Ras, Rho, Rab, Sar1/Arf, and Ran
Ras family regulates gene expression
Rho family regulates cytoskeletal reorganization and gene
expression
Rab and Sar1/Arf families regulate vesicle trafficking
Ran family regulates nucleocytoplasmic transport and
microtubule organization
Most cells have all of the families
Sar (Secretion-associated and Ras-related) proteins
ARF (ADP ribosylation factor)
peroxisomal protein import: docking, translocation,
cargo release and receptor recycling.
To date there are two types of known Peroxisome
Targeting Signals (PTS):
Peroxisome targeting signal 1 (PTS1): a C-terminal
tripeptide with a consensus sequence (S/A/C)-(K/R/H)(L/A). The most common PTS1 is serine-lysine-leucine
(SKL). Most peroxisomal matrix proteins possess a
PTS1 type signal.
Peroxisome targeting signal 2 (PTS2): a nonapeptide
located near the N-terminus with a consensus
sequence (R/K)-(L/V/I)-XXXXX-(H/Q)-(L/A/F) (where X
can be any amino acid).
第八讲 细胞信号转导（第9章，4学时）
第一节 细胞信号转导概述
细胞通讯
信号分子与受体（第二信使与分子开关；图9-3 细胞表面
受体转导胞外信号引发两类主要反应—快反应和慢反
应）
信号转导系统及其特性（信号蛋白链、互作）
第二节 细胞内受体介导的信号传递
细胞内核受体及其对基因表达的调节
NO作为气体信号分子进入靶细胞直接与酶结合
第三节 G蛋白偶联受体介导的信号转导
G蛋白偶联受体的结构与激活（表9-3 哺乳类三聚体G 蛋
白的主要种类及其效应器）
第四节 酶联受体介导的信号转导
受体酪氨酸激酶及RTK-Ras蛋白信号通路
PI3K-PKB（Akt）信号通路
TGF-β 受体及其TGF-β -Smad信号通路
细胞质因子受体与JAK-STAT 信号通路
第五节 其他细胞表面受体介导的信号通路
Wnt-β -catenin信号通路
Hedgehog受体介导的信号通路
NF-κB信号通路
Notch信号通路
细胞表面整联蛋白介导的信号转导.
第六节 细胞信号转导的整合与控制
细胞的应答反应特征
蛋白激酶的网络整合信息
信号的控制：受体的脱敏与下调
mTOR（mammalian target of rapamycin）是
一种非典型的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶---控
细胞生长与增殖的一个关键通路
图9-34 ：4 类8 种细胞表面受体所
介导的调控基因表达的信号通路
1. GPCR-cAMP-PKA 信号通路：蛋白
激酶A 解离，转位至细胞核中发挥
磷酸作用。2. RTK-Ras-MAPK 信号
通路：胞质激酶在细胞质或细胞核
中磷酸化转录因子。3. TGF-β Smad 信号通路：活化受体磷酸化
胞质蛋白（轨录因子）。4. JAKSTAT 信号通路：JAK 激酶磷酸化胞
质蛋白STAT。5. Wnt 受体介导的信
号通路：胞质蛋白复合物解聚，翻
译转录因子并在核内与TCF 作用。
6. Hedgehog 受体介导的信号通路：
胞质内蛋白复合物解聚，释放转录
因子，转位至核内。7. NF-κ B 信号
通路：NF-κ B 的抑制因子在胞质中
磷酸化并降解，释放活化的转录因
子。8. Notch 信号通路：受体被蛋
白酶切割，释放Notch 胞质结构域，
后者与核转录因子作用。
第九讲 细胞骨架（第10章，4学时）
用电子显微镜观察经非离子去垢剂处理后的细胞，可
以在细胞质内观察到一个复杂的纤维状网架结构，这种结
构通常被称为细胞骨架（cytoskeleton）。细胞骨架主要包
括微丝（microfilament，MF）、微管（microtubule，MT）
和中间丝（intermediate filament，IF）3 种结构组分。它们
分别由相应的蛋白质亚基组装而成，并赋予细胞不同的形
态和功能（图10－1）。细胞骨架是一种高度动态的结构体
系，在细胞周期的不同时相，细胞骨架具有完全不同的分
布状态；各种不同分化状态的细胞，细胞骨架的分布模式
有很大的差异，甚至构成骨架纤维的蛋白质也不尽相同。
细胞骨架与数目众多的结合蛋白的相互作用是细胞结构与
功能相统一的分子基础。细胞骨架结合蛋白不仅对骨架网
络本身进行调节，还在骨架与其他细胞结构之间建立了广
泛的联系，对细胞的结构和功能发挥组织作用，并进一步
影响着细胞的形态、运动以及周围的细胞和环境。
第一节 微丝与细胞运动
结构与成分、组装及其动力学特性、特异性药物；
微丝网络结构的调节与细胞运动（微丝的结合蛋白）；
肌球蛋白：依赖于微丝的分子马达
肌细胞的收缩运动
第二节 微管及其功能
微管的组成与极性、组装和去组装
特异性药物、 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（驱动蛋白、动力蛋白）
纤毛和鞭毛的结构与功能
纺锤体和染色体运动
第三节 中间丝
中间丝的主要类型和组成成分（类型和组织分布）
中间丝的组装与表达
中间丝与其他细胞结构的联系
内容素材重组，增加了一些新的进展和细节
第十讲 细胞核与染色质（第11章，4学时）
第一节 核被膜
核膜、核孔复合体、核纤层
第二节 染色质
染色质DNA、染色质蛋白、核小体、
染色质组装、染色质类型
第三节 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
第四节 染色体
染色体的形态结构、染色体的功能元件、
染色体带型、特殊染色体
第五节 核仁与核体
核仁的结构、核仁的功能、
核仁的动态周期变化、核体
第六节 核基质
第十一讲 细胞周期与细胞分裂
（第13章，2学时）
第一节 细胞周期
细胞周期概述
细胞周期中各不同时相及其主要事件
细胞周期同步化
特殊的细胞周期.
第二节 细胞分裂
有丝分裂（主要事件与分子基础）
减数分裂（类型、分期、特殊结构及其变化）
第十二讲 细胞增殖调控与癌细胞
（第14章，2学时）
第一节 细胞增殖调控
MPF的发现及其作用
p34cdc2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
（癌基因和抑癌基因，其他细胞外因素）
第二节 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
第十三讲 细胞分化与胚胎发育.
（第15章，3学时）
第一节 细胞分化
细胞分化的基本概念
细胞的全能性与多能干细胞
影响细胞分化的因素
第二节 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
第十四讲 细胞死亡与细胞衰老
（第16章，3学时）
第一节 细胞死亡
细胞凋亡
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
第二节 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
第十五讲 细胞的社会联系
（第17章，3学时）
第一节 细胞连接
封闭连接、锚定连接、通讯连接
第二节 细胞黏着及其分子基础
钙黏蛋白、选择素、免疫球蛋白超家族、整联蛋白
第三节 细胞外基质
胶原、弹性蛋白、糖胺聚糖和蛋白聚糖、
纤连蛋白和层粘连蛋白、基膜与细胞外被、
植物细胞壁