《细胞生物学》课程教学大纲

1《细胞生物学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：250469课程名称：细胞生物学英文名称：CellBiology课程类别：专业基础课学时：90学分：4.0适用对象:生物科学、生物技术专业本科生考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30％先修课程：生物化学、微生物生物学、有机化学、普通物理学等二、课程简介细胞生物学是主要基础学科，是从细胞的显微、亚显微和分子三个水平对细胞的各种生命活动开展研究的学科。细胞生物学将细胞看作是生命活动的基本单位，在三个不同水平上把组成、结构和功能结合起来，以动态的观点来探索细胞的各种生命活动的具体反应过程。结合分子生物学、生物化学和医学遗传学等学科，通过对细胞生物学的深入研究，可以更加精确地了解生物体的生长、发育、分化、繁殖、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生命现象。三、课程性质与教学目的课程性质：细胞生物学是研究细胞生命活动规律的一门科学,细胞是生命的结构和功能单位，也是遗传和变异的单位。有机体的一切病理现象都是细胞病理反应的结果,所以一切生命现象都可从细胞中得到解答。现代分子生物学理论和技术的发展,科学家们开始在分子水平上逐步揭示细胞生命活动规律,并开始研究组织内和组织间细胞的相互关系和分子关联,这是现代细胞生物学的主要特点。细胞生物学作为基础课，既有理论教学，又有实验教学，教学内容量大面广，对学生的知识、能力和素质具有直接和长远的影响。教学内容要反映科学的发展，细胞生物学发展日新月异，新内容层出不穷。因此，我们本着“实、宽、新、活”的原则，要求学生牢固掌握细胞的基本结构和功能及各细胞器间的关系的基本知识，并且能够掌握和了解细胞生物学的热点课题的现状和未来的发展趋势，包括生命信息流和细胞信息网络的研究、信号传递2与细胞识别、蛋白质的加工、折叠与分选、发育的分子机制及遗传控制、细胞增殖、调控与编程死亡等。教学目点：通过细胞生物学网络课程的学习，掌握课程的基本原理、内容体系相关的研究手段以及细胞生物学在生命科学中的地位和应用，同时了解相关的参考文献和网站，既具有扎实的细胞生物学基础知识，又具有自己获取知识的能力，重在素质培养。四、教学内容及要求第一章绪论（一）目的与要求1．掌握本学科的研究对象及内容；2．了解本学科的来龙去脉（发展史及发展前景）；3．掌握与本学科有关的重大事件和名词。（二）教学内容第一节细胞生物学研究内容与现状1．主要内容（1）细胞核、染色体及基因表达基因表达与调控是目前细胞生物学、遗传学和发育生物学在细胞和分子水平相结合的最活跃领域。（2）生物膜与细胞器的研究膜及细胞器的结构与功能问题（3）细胞骨架体系的研究胞质骨架、核骨架的装配调节问题和对细胞行使多种功能的重要性。（4）细胞增殖及调控控制生物生长和发育的机理是研究癌变发生和逆转的重要途径。（5）细胞分化及调控一个受精卵如何发育为完整个体的问题。（6）细胞衰老、凋亡及寿命问题。（7）细胞的起源与进化。（8）细胞工程改造利用细胞的技术。生物技术是信息社会的四大技术之一，而细胞工程又是生物技术的一大领域。目前已利用该技术取得了重大成就（培育新品种，单克隆抗体等），所谓21世纪是生物学时代，将主要体现在细胞工程方面。2．基本概念和知识点（1）细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学（2）细胞生物学（CellBiology）：运用近代物理学和化学的技术成就以3及分子生物学的概念与方法，从显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能及各种生命活动规律。3．问题与应用（能力要求）（1）染色体DNA与蛋白质相互作用关系；（2）细胞增殖、分化、凋亡的相互关系及其调控；（3）细胞信号转导的研究；（4）细胞结构体系的装配。第二节细胞生物学发展简史1．主要内容（1）细胞学创立时期19世纪以及更前的时期（1665—1875），是以形态描述为主的生物科学时期；（2）细胞学经典时期20世纪前半世纪（1875—1900），主要是实验细胞学时期；（3）实验细胞学时期（1900—1953）；（4）分子细胞学时期（1953至今）。总过程概括为：细胞发现→细胞学说建立→细胞学形成→细胞生物学的发展2．基本概念和知识点（1）细胞的发现（discoveryofcell）（2）细胞学说的建立及其意义（Thecelltheory）1838年，德国植物学家施莱登（J.Schleiden）关于植物细胞的工作，发表了《植物发生论》一文（BeitragezurPhytogenesis）.1839年，德国动物学家施旺（T.Shwann）关于动物细胞的工作，发表了《关于动植物的结构和生长一致性的显微研究》一文，论证了所有动物体也是由细胞组成的，并作为一种系统地科学理论提出了细胞学说。1细胞是生物体的基本结构单位（单细胞生物，一个细胞就是一个个体）；2细胞是生物体最基本的代谢功能单位（动、植物的各种细胞具有共同的基本构造、基本特性，按共同规律发育，有共同的生命过程）；3细胞只能通过细胞分裂而来。3．问题与应用（能力要求）（1）细胞学的诞生（细胞学的经典时期和实验细胞学时期）（2）细胞生物学的兴起（3）分子细胞生物学4（三）课后练习细胞生物学的主要研究内容（四）教学方法与手段讲授法第二章细胞基本知识概要（一）目的与要求1.掌握有关细胞的几个概念（细胞、原生质、细胞器等）和几个问题；2.了解细胞的共同特征；各种化学成分在细胞中的造形等；3.真、原核细胞的一般结构特点。(二)教学内容第一节细胞的基本概念1.主要内容（1）细胞是生命活动的基本单位（2）细胞概念的一些新思考（3）细胞的基本共性2.基本概念和知识点（1）细胞：细胞是由膜包围的，能进行独立繁殖的最小原生质团，是生命活动的基本单位，是生物体最基本的形态结构和功能活动单位。（2）原生质（Protoplasm）：指细胞内所含有的生活物质（构成细胞的生活物质），真核细胞包括细胞膜、细胞质和细胞核。（3）（细胞质（Cytoplasm），指质膜以内核以外的原生质。它不是匀质的，其结构大体划分为两部分，一部分是有形结构，称为细胞器（Organelle），另一部分是可溶相，称细胞质基质（Cytoplasmicmiatrix）。（4）细胞器（Organelle）：指存在于细胞中，用光镜或电镜能够分辩出的，具有一定形态特点，并执行特定功能的结构。（5）细胞质基质（Gytoplasmicmatrix），是细胞质的可溶相，是作为细胞器的环境而存在的。（6）细胞核（nucleus）：遗传物质的集中区域，在原核生物细胞称拟核（nucleoid）或类核区。53.问题与应用（能力要求）（1）所有的细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜，即细胞膜。（2）所有的细胞都有两种核酸：即DNA与RNA，作为遗传信息复制与转录的载体。而非细胞形态生命体病毒只有一种核酸，即DNA或RNA作为遗传信息的载体。（3）作为蛋白质合成的机器——核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内，是任何细胞(除个别非常特化的细胞)不可缺少的基本结构.（4）所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂，遗传物质在分裂前复制加倍，在分裂时均匀地分配到两个子细胞内，这是生命繁衍的基础与保证。第二节非细胞形态的生命体——病毒1.主要内容（1）病毒的基本知识（2）病毒在细胞内的增殖(复制)（3）病毒与细胞在起源和进化中的关系2.基本概念和知识点病毒(virus)主要是由一个核酸分子(DNA或RNA)与蛋白质构成的核酸—蛋白质复合体。还有类似病毒的更简单的生命体。类病毒(viroid):仅由一个有感染性的RNA构成。沅病毒(prion):仅由有感染性的蛋白质构成。病毒组成:核酸蛋白质、脂质物质、糖复合物、聚胺类化合物每个病毒仅含有一个核酸分子，即一个DNA分子或一个RNA分子，DNA病毒：双链DNA/单链DNARNA病毒：单链RNA/双链RNA3.问题与应用（能力要求）目前存在3种主要观点：·生物大分子——→病毒——→细胞病毒·生物大分子———→〈细胞·生物大分子细胞——→病毒6第三节原核细胞与真核细胞1.主要内容原核细胞（Prokaryoticcell）具有两大特点：（1）遗传信息量少（仅有一个环状DNA）（2）无膜围细胞器及核膜2.基本概念和知识点（1）最小、最简单的细胞——支原体（mycoplasma）为何说支原体是最小的细胞？（2）原核细胞的两个代表——细菌和蓝藻细菌（bacteria，bacterium）主要来自对大肠杆菌（E.coli）的研究。细菌是原核细胞的典型代表，特点是：无典型的细胞核，有细胞壁，细胞质中除核糖体外无其它细胞器。3.问题与应用（能力要求）蓝藻（Blue-greenalgae）又称蓝绿藻或蓝细菌，是绿色植物中最原始的自养类型，含有兰色素、红色素、黄色素、叶绿素等，故不一定都是兰色．第四节真核细胞基本知识概要1.主要内容（1）真核细胞的基本结构体系（2）细胞的大小及其分析（3）细胞形态结构与功能的关系（4）细胞的化学成分及在原生质中的造形2.基本概念和知识点膜系统：主要以脂蛋白构成，包括细胞膜、核膜，以及一系列细胞器膜。颗粒系统：由蛋白质或核蛋白组成，如存在于线粒体内膜上的基本颗粒（F因子），亦称内膜亚单位（innermembranesubunits）和核糖核蛋白体，分别是氧化磷酸化和合成蛋白质的场所。纤维系统：由蛋白质和核酸组成。3.问题与应用（能力要求）生物膜系统以脂质及蛋白质成分为基础构建而成。遗传信息表达结构系统以核酸与蛋白质为主要成分构建而成。细胞骨架系统由特异蛋白质分子装配而成。综合原核细胞和真核细胞的特点，二者的根本区别可归纳为下面两条：第一，细胞膜系统的分化与演变真核细胞以膜分化为基础，分化为结构更精细，功能更专一的单位——各种膜围细胞器，使细胞内部结构与职能分工。而原核细胞无此情况。7第二，遗传信息量大与遗传装置的复杂化真核细胞的遗传信息可达上万个基因，并具重复序列，染色体功能具二倍性或多倍性。原核细胞为单倍性。仅为一条环状DNA分子，细菌只有几千个基因。（三）课后练习1.细胞生物学的发展与理论和技术的关系？2.细胞生物学在生物学研究中的地位。（四）教学方法与手段利用课件结合板书首先介绍细胞的基本概念，然后结合生活、生产中的大量实际案例，介绍细胞学的发展过程，着重说明细胞生物学是在科学和技术的逐渐进步的基础上发展起来的。在后阶段课程，引导学生讨论：细胞生物学在生产和医学实践中已经取得了哪些伟大成就？细胞生物学的发展方向是什么？在课堂讨论过程中不断引入新的疑念（知识点）。通过比较的方法使同学掌握不同细胞的特点，以及初步了解细胞结构与功能的关系。第三章细胞生物学研究方法（一）目的与要求1.解主要工具和常用方法，侧重掌握基本原理和基本应用2.认识工具和方法与学科发展的相关性。（二）教学内容第一节细胞形态结构的观察方法1.主要内容（1）光学显微镜技术（2）电子显微镜技术2.基本概念和知识点（1）普通复式光学显微镜技术（2）荧光显微镜（fluorescencemicroscope）（3）暗视野显微镜（darkfieldmicroscope）（4）相差显微镜（phasecontrastmicroscope）（5）激光共焦点扫描显微镜3.问题与应用（能力要求）8电镜与光镜区别、电镜样品制备技术第二节细胞组分的分析方法1.主要内容（1）超速离心技术分离细胞（组分）及生物大分子（2）细胞化学技术（3）细胞内特异核酸序列的定位与定性（4）电镜放射自显影技术（5）定量细胞化学分析技术2.基本概念和知识点（1）制备离心(preparativecentrifuge)分离和纯化亚细胞成分和大分子，目的是制备样品。差速离心法：是最常用的方法，根据不同离心速度所产生的不同离心力，将各种亚细胞组分和各种颗粒分离开来。（2）分析离心（analyticalcentrifuge）分析和测定制剂中纯的大分子的种类和性质，如浮力密度和分子量、生物大分子的构象变化、分析样品的纯度等。此工作必须是在制备离心的基础上进行。3.问题与应用（能力要求）（