细胞生物学090115修改.docx
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细胞生物学090115修改
《细胞生物学》课程（090115）教学大纲
一、课程基本信息
课程中文名称:
细胞生物学
课程代码：
090115
学分与学时：
3.5学分72学时
课程性质：
专业选修
授课对象：
生物教育专业
二、课程教学目标与任务
通过本课程的学习，使学生掌握细胞的形态结构及细胞生命活动规律，了解细胞生物学的研究方法和手段，培养学生生物学的科学思想，从而使学生能够从细胞的角度去理解生命。
在实验课的配合下，培养学生的动手能力与操作技能，使学生掌握具体的细胞生物学实验技术。
三、学时安排
课程内容与学时分配表
章节
内容
学时
一
绪论
2
二
细胞的统一性与多样性
4
三
细胞生物学研究方法
4
四
细胞质膜
4
五
物质的跨膜运输
4
六
线粒体与叶绿体
4
七
真核细胞内模系统、蛋白质分选与膜泡运输
4
八
细胞信号转导
4
九
细胞骨架
4
十
细胞核与染色体
4
十一
细胞增殖与调控
4
十二
程序性细胞死亡与细胞衰老
4
十三
细胞分化与基因表达调控
4
十四
细胞社会的联系
4
四、课程教学内容与基本要求
第一章绪论
教学目的：
对细胞生物学这门学科有基本了解。
基本要求：
通过学习使学生了解什么是细胞生物学及细胞生物学研究的主要方面，了解细胞生物学发展简史。
重点：
细胞学说的建立及其所起的承前启后的重要作用。
难点：
了解细胞生物学学科的形成与发展。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞生物学研究内容与现状
一、细胞生物学在现代生物学中的地位
二、细胞生物学的主要研究内容
三、细胞生物学的研究趋势与重点领域
第二节细胞生物学发展简史
一、细胞的发现
二、细胞学说的建立
三、细胞学经典时期
四、实验细胞学与细胞学的分支
五、细胞生物学的形成于发展
第二章细胞的统一性与多样性
教学目的：
了解细胞的基本知识。
形成对细胞的宏观印象。
基本要求：
通过本章的学习使学生掌握细胞的基本概念，细胞是一切生命活动的基本单位，掌握掌握原核细胞与真核细胞的区别。
重点：
理解细胞是生命活动的基本单位。
难点：
真核细胞与原核细胞的异同。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞基本概念
一、细胞是生命的基本单位
二、细胞的基本共性
第二节原核细胞和古核细胞
一、支原体
二、细菌与蓝藻
三、古核细菌
第三节真核细胞
一、真核细胞的基本结构体系
二、细胞的大小
三、细胞形态与功能的关系
四、原核细胞与真核细胞的比较
五、植物细胞与动物细胞的比较
第四节病毒及其与细胞的关系
一、病毒基本知识
二、病毒的复制
三、病毒与细胞在起源于进化上的关系
第三章细胞生物学研究方法
教学目的：
掌握细胞生物学研究方法，为以后章节涉及到的相关知识打基础。
基本要求：
通过本章的学习使学生了解一些细胞生物学的研究方法，例如细胞形态结构的观察方法，细胞组分分析方法以及细胞培养与显微操作技术。
重点：
理解与掌握一些基本的细胞生物学研究方法，并在此基础上能够使各种技术巧妙的结合。
难点：
普通复式光学显微镜构造原理；荧光显微镜的构造原理；电子显微镜的基本构造；电子显微镜与光学显微镜的基本区别；原代细胞与传代细胞的概念。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞形态结构的观察方法
一、光学显微镜技术
二、电子显微镜技术
三、扫描隧道显微镜
第二节细胞组分的分析方法
一、超速离心技术
二、细胞内大分子显示方法
三、特异蛋白抗原的定性与定位
四、特异核核酸序列的定位与定性
五、放射性自显影技术
六、定量细胞化学分析技术
第三节细胞培养、细胞工程与显微操作技术
一、细胞培养
二、细胞工程
第四节用于生物学研究的模式生物
第四章细胞质膜
教学目的：
掌握细胞质膜的结构与功能。
基本要求：
通过本章的学习要求学生了解细胞膜的几种结构模型，掌握细胞膜的组成和功能并认识到其间的关系，理解膜骨架。
重点：
细胞质膜的结构模型。
生物膜基本特征与功能。
难点：
细胞骨架
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞质膜的结构模型
一、生物膜的结构模型
二、膜脂
三、膜蛋白
第二节生物膜基本特征与功能
一、膜的流动性
二、膜的不对称性
三、细胞质膜的基本功能
第三节膜骨架
一、膜骨架
二、红细胞的生物学特征
三、红细胞质膜蛋白及膜骨架
第五章物质的跨膜运输
教学目的：
掌握各种跨膜运输方式，并认识到物质跨膜运输的方式多样性对细胞的意义。
基本要求：
通过本章的学习使学生掌握细胞之间物质的各种跨膜运输方式的机制，理解膜性质对跨膜运输的影响，掌握膜蛋白在跨膜运输中的作用，掌握胞吞与胞吐作用的机制及其关系。
重点：
掌握细胞之间物质的跨膜运输方式
难点：
物质转运的三条途径。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节膜转运蛋白与物质的跨膜运输
一、膜转运蛋白
二、物质的跨膜运输
第二节离子泵与协同运输
一、P-型离子泵
二、V-型离子泵与F-型离子泵
三、ABC超家族
四、协同转运
五、离子跨膜转运与膜电位
第三节胞吞作用与胞吐作用
一、胞饮作用与吞噬作用
二、受体介导的胞吞作用
三、胞吐作用
第六章线粒体与叶绿体
教学目的：
掌握线粒体与叶绿体结构与功能。
把握这两种细胞器在细胞以及生命中的地位。
基本要求：
通过本章的学习使学生了解和掌握线粒体的结构，掌握氧化磷酸化的机理与分子基础，认识它们之间的联系；了解和掌握叶绿体基本结构，掌握光合作用机理与分子基础，认识其联系。
理解线粒体和叶绿体都是半自主性细胞器。
重点：
重点掌握线粒体与氧化磷酸化，叶绿体与光合作用。
难点：
氧化磷酸化，光合作用。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节线粒体与氧化磷酸化
一、线粒体的结构与功能
二、线粒体的功能
三、线粒体疾病
第二节叶绿体与光合作用
一、叶绿体的形态结构
二、光合作用
第三节半自主性细胞器
一、线粒体和叶绿体的DNA
二、线粒体与叶绿体的蛋白合成
三、线粒体与叶绿体蛋白的运送与组装
第四节线粒体与叶绿体的增殖与起源
一、增殖
二、起源
第七章真核细胞内模系统、蛋白质分选与膜泡运输
教学目的：
理解真核细胞内膜系统，掌握基于此系统的各种细胞功能。
基本要求：
通过本章的学习使学生掌握细胞质基质的结构和功能；掌握各种细胞内膜系统的结构和功能；掌握细胞内蛋白质分选的途径与膜泡运输。
重点：
重点掌握各种细胞内膜系统的结构与功能。
难点：
各种细胞内膜系统的功能。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞质基质的涵义与功能
一、细胞质基质的涵义
二、细胞质基质的功能
第二节细胞内膜系统及其功能
一、内质网
二、高尔基体
三、溶酶体
第三节细胞内蛋白的分选与膜泡运输
一、信号假说与蛋白质分选信号
二、蛋白质分选的基本途径与类型
三、膜泡运输
四、细胞结构体系的组装
第八章细胞信号转导
教学目的：
掌握各类细胞信号转导机制，理解信号转导对细胞的意义。
基本要求：
通过本章的学习使学生了解各类细胞通讯方式，掌握不同种类的细胞信号转导的机制，理解信号转导的复杂性，掌握细胞对信号的整合与控制。
重点：
各类细胞信号转导机制。
难点：
各类细胞信号转导机制。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节概述
一、细胞通讯
二、信号转导系统
第二节细胞内受体介导的信号转导
一、细胞内核受体及其对基因表达的调节
二、NO
第三节G蛋白偶联受体介导的信号转导
一、G蛋白偶联受体结构与激活
二、G蛋白偶联受体介导的细胞信号通路
第四节酶联受体介导的信号转导
一、受体酪蛋白激酶
二、细胞表面其它酶联受体
三、细胞表面整联蛋白介导的信号转导
第五节信号的整合与控制
一、细胞对信号的整合
二、细胞对信号的控制
第九章细胞骨架
教学目的：
掌握三种细胞骨架的结构与功能，理解其对细胞的意义。
基本要求：
通过本章的学习使学生掌握微丝、微管与中间丝的结构、装配以及其参与的各种细胞生理功能。
重点：
掌握几种细胞骨架的结构及其功能。
难点：
微丝与微管的装配。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节微丝与细胞运动
一、微丝及其组装
二、微丝与细胞运动
三、肌球蛋白
第二节微管及其功能
一、微管的结构与极性
二、微管的组装与去组装
三、微管组织中心
四、微管的动力学性质
五、微管结合蛋白
六、微管的功能
第三节中间丝
一、中间丝的主要类型与组成成分
二、中间丝的组装与表达
三、中间丝与其他细胞结构的联系
第一十章细胞核与染色体
教学目的：
掌握细胞核结构与功能。
基本要求：
通过本章的学习使学生理解和掌握细胞核与染色体基本结构及其主要功能，了解染色质结构与基因转录的关系。
重点：
重点掌握染色体结构的组装过程。
难点：
理解核被膜在细胞周期中的崩解与装配的过程。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节核被膜与核孔复合体
一、核被膜
二、核孔复合体
第二节染色质
一、概述
二、染色质DNA
三、染色质蛋白
四、核小体
五、染色质的组装
六、常染色质与异染色质
第三节染色质结构与基因活化
一、活性染色质与非活性染色质
二、染色质活化与基因激活
第四节染色体
一、中期染色体的形态结构
二、3种功能元件
三、核型与染色体显带
四、巨大染色体
第五节核仁
一、核仁的超微结构
二、核仁的功能
三、核仁周期
四、亚核结构
第六节核基质
第一十一章细胞增殖与调控
教学目的：
掌握细胞周期，理解其周期变化及其调控的生物学意义。
基本要求：
通过学习本章使学生了解和掌握什么是细胞周期，细胞周期各时期的主要变化以及细胞周期的调控机制。
重点：
掌握细胞周期运转中各种周期蛋白依赖性CDK激酶在细胞周期调控中的作用。
难点：
CDK激酶和CDK激酶抑制物的概念；G2/M期转化与CDK1激酶的关键性调控作用。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞周期概述
一、细胞周期
二、细胞周期中的时相
三、细胞周期的长短测定
四、细胞周期同步化
五、特殊的细胞周期
第二节细胞分裂
一、有丝分裂
二、减数分裂
第三节细胞周期调控
一、MPF
二、P34cdc2与MPF的关系
三、周期蛋白
四、CDK激酶及其抑制物
五、细胞周期调控
六、其它影响细胞周期的因素
第一十二章程序性细胞死亡与细胞衰老
教学目的：
掌握并理解细胞程序性死亡与衰老。
基本要求：
通过本章的学习使学生了解和掌握细胞凋亡的概念、形态特征及其与坏死的区别，掌握其在有机体生长发育过程中的重要意义。
掌握细胞衰老的概念特征，分子机制及其与癌症的关系。
重点：
掌握细胞凋亡的分子机制。
难点：
细胞凋亡的分子机制。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节程序性细胞死亡
一、动物细胞的程序性细胞死亡
二、植物细胞与酵母细胞的程序性细胞死亡
第二节细胞衰老
一、概念与特征
二、细胞衰老的分子机制
三、与个体衰老和癌症的关系
第一十三章细胞分化与基因表达调控
教学目的：
掌握细胞分化及其基因调控，通过学习癌细胞的相关知识，认识细胞分化的意义。
基本要求：
通过学习本章使学生掌握什么是细胞分化及影响细胞分化的因素；癌症的发生与癌基因和抑癌基因的关系；理解真核细胞基因表达调控的环节和主要作用。
重点：
掌握影响细胞分化的因素，癌细胞的基本特征以及真核细胞基因表达的调控。
难点：
细胞分化、组织特异性基因与管家基因、细胞的全能性、癌基因与抑癌基因。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞分化
一、基本概念
二、影响细胞分化的因素
三、细胞分化与胚胎发育
第二节癌细胞
一、基本特征
二、癌基因与抑癌基因
三、肿瘤的发生时基因突变积累的结果
四、肿瘤干细胞
第三节真核细胞基因表达的调控
一、转录水平的调控
二、加工水平的调控
第一十四章细胞社会的联系
教学目的：
理解细胞社会的概念，掌握其联系。
基本要求：
通过学习本章使学生掌握细胞社会的概念，掌握各种细胞连接的结构与功能，掌握细胞粘着及其分子机制，掌握各类细胞外基质的结构。
重点：
细胞连接，细胞粘着。
难点：
细胞外基质。
教学方法：
讲述、多媒体
主要内容：
第一节细胞连接
一、封闭连接
二、锚定连接
三、通讯连接
第二节细胞黏着
一、钙黏蛋白
二、选择素
三、免疫球蛋白超家族
四、整联蛋白
第三节细胞外基质
一、胶原
二、弹性蛋白
三、糖胺聚糖与蛋白聚糖
四、纤连蛋白与层粘连蛋白
五、基膜与细胞外被
六、植物细胞壁
五、课程教学方式与考核方式
1.教学方式：
以课堂讲授为主，辅以实践教学、课后作业。
2.考核方式：
闭卷考试。
六、参考教材及教学参考资料
参考教材：
翟中和，王喜中，丁明孝，细胞生物学（第三版），高等教育出版社，2007。
参考资料：
[1]王金发，细胞生物学（第一版），科学出版社，2003。
[2]（美）卡普，分子细胞生物学（第二版），高等教育出版社，2006。
七、实验教学内容与要求
（一）教学目的和基本要求：
1.目的：
通过实验使学生加深和巩固对细胞生物学的基本知识和基本理论的理解，初步掌握细胞生物学实验的一些基本操作、基本技能及必要的实验技术；加强学生基本技能训练和观察分析问题及科学思维能力的培养，培养学生分析问题、解决问题的能力和创新能力。
2.基本要求：
（1）掌握细胞生物学的研究的基本技能，熟悉有关的研究方法技术，培养科学务实的精神。
（2）培养端正的科研态度和独立思考解决问题的能力。
（3）熟悉光镜下细胞的形态结构。
熟练掌握显微镜的使用方法。
初步掌握临时制片技术。
初步掌握生物绘图方法。
（4）加深理解细胞的吞噬活动，进一步掌握显微镜的使用。
（5）了解细胞化学反应显示细胞内DNA在细胞内的存在部位及显示法。
（6）了解通过允浆和差速的方法分级分离细胞组分的原理和过程；熟悉离心机、匀浆器的使用方法。
（二）实验内容与基本要求
1.实验项目一览
序号
实验项目名称
学时
实验类型
实验
类别
每组
人数
实验室
1
暗视场显微镜的自制及其使用
3
验证型
必做
4
B405
2
血涂片的制备及观察
3
验证型
必做
4
B405
3
细胞凝集反应
3
验证型
必做
4
B405
4
细胞膜的渗透性
3
综合型
必做
4
B405
5
叶绿体的分离与荧光观察
3
综合型
必做
4
B405
6
线粒体的分离与观察
3
综合型
必做
4
B405
合计
18
2.实验内容及要求
实验一：
暗视场显微镜的自制及其使用
一.实验目的要求
了解暗视野显微镜的工作原理和使用方法。
二.实验设备：
暗场显微镜、剪刀、遮光纸
三.实验材料：
原生动物，
四.教学方法：
讲解演示
五.实验内容提要：
1．把暗视野聚光器装在显微镜的聚光器支架上。
2．选用强的光源，但又要防止直射光线进入物镜，所以一般用显微镜灯照明。
3．在聚光器和标本片之间要加一滴香柏油，目的是不使照明光线于聚光镜上面进行全反射，达不到被检物体，而得不到暗视野照明。
4．升降集光器，将集光镜的焦点对准被检物体，即以圆锥光束的顶点照射被检物。
如果聚光器能水平移动并附有中心调节装置，则应首先进行中心调节，使聚光器的光轴与显微镜的光轴严格位于一直线上。
5．选用与聚光器相应的物镜，调节焦距的操作方法与普通显微镜相同，找到所需观察的物像。
实验二：
血涂片的制备和观察
一.实验目的要求：
掌握血涂片的制备方法，认识红细胞及各种白细胞的典型形态。
二.实验设备：
显微镜、采血针
三.实验材料：
人血、瑞氏染液
四.教学方法：
讲解演示
五.实验内容提要：
1）采血：
采血钱用70%酒精棉球消毒人的指腹或耳垂，干后用采血针刺破指腹或耳垂的皮肤，挤去滴一滴血不要（因为含单核白细胞比较多）。
2）涂片：
挤出第二滴血置于载玻片的一端，再取另一张边缘光滑的载玻片，斜置于血滴的前缘，先向后移动轻轻触及血滴，使血液沿玻片端展开成线状，两玻片的角度以30-45度为宜，轻轻将载玻片向前推进，即涂成血液薄膜。
推进速度要一致，否则血膜成波浪形，厚薄不匀。
3）染色：
待涂片再空气中完全干燥后，滴加数滴瑞氏染液盖满血膜为止，染色1-3min，然后滴加等量的缓冲液或蒸馏水，使其与染液均匀混合，静置2-5min，用蒸馏水冲去染液，晾干，镜检。
4、实验结果
绘制不同类型的血细胞图，分析比较不同细胞的大小和形态差别。
实验三：
细胞凝集反应
一.实验目的要求
了解细胞凝集反应的原理，掌握细胞凝集反应的基本操作步骤。
二.实验设备：
显微镜、粗天平、载玻片、滴管2支、离心管2支
三.实验材料：
土豆块茎或韭菜叶片
四.教学方法：
讲解演示
五.实验内容提要：
A.提取凝集素：
称取马铃薯去皮块茎4g，加少许磷酸缓冲液研磨成匀浆，最终加到30ml磷酸缓冲液，浸泡2h，浸出的粗提液中含有可溶性马铃薯凝集素。
B.测定血凝活性：
用滴管吸取马铃薯凝集素粗提液和2%兔血细胞液各一滴，置载玻片上，充分混匀，静置10min后于低倍显微镜下观察细胞凝集现象。
实验四：
细胞膜的渗透性
一、实验目的与要求
1、了解细胞外被的结构及特性；
2、了解细胞膜的渗透性及各类物质进入细胞的速度。
二.实验设备：
50ml小烧杯，10ml移液管，试管（1-10cm），试管架
三.实验材料：
试剂：
0.17mol/L氯化钠、0.17mol/L氯化铵、0.17mol/L醋酸胺、0.17mol/L硝酸钠、0.12mol/L草酸胺、0.12mol/L硫酸钠、0.32mol/L葡萄糖、0.32mol/L甘油、0.32mol/L乙醇、0.32mol/L丙酮；材料：
羊血
四.教学方法：
讲解演示
五.实验内容提要：
1）羊血细胞悬液
取50ml小烧杯一只，加一份羊血和10份0.17mol/L氯化钠溶液，形成一种不透明的红色液体，此即稀释的羊血。
2）低渗溶液
取试管一支，加入10ml蒸馏水，再加入1ml稀释的羊血，注意观察溶液颜色的变化，由不透明的红色逐渐澄清，说明红细胞发生破裂造成100%红细胞溶血，使光线比较容易透过溶液。
3）羊红细胞的渗透性
A.取试管一支，加入0.17mol/L氯化钠溶液10ml，再加入1ml稀释的羊血，轻轻摇动，注意颜色有无变化？
有无溶血现象？
为什么？
B.取试管一支，加入0.17mol/L氯化铵溶液10ml，再加入1ml稀释的羊血，轻轻摇动，注意颜色有无变化？
有无溶血现象？
为什么？
若发生溶血，记下时间（自加入稀释羊血到溶液变成还能够色透明澄清所需时间）。
C.分别在另外8种等渗溶液中进行同样实验。
要求同B。
实验五：
叶绿体的分离和荧光观察
一、实验目的与要求
1.通过植物细胞叶绿体的分离,了解细胞器分离的一般原理和方法。
2.观察叶绿体的自发荧光和次生荧光,并熟悉荧光显微镜的使用方法。
二.实验设备：
普通离心机、组织捣碎机、粗天平、荧光显微镜
三.实验材料：
材料：
新鲜菠菜；试剂：
0.35mol/L氯化钠溶液，0.01%吖啶橙（acridineorange）。
四.教学方法：
讲解演示
五.实验内容提要：
1）叶绿体的分离与观察
2）菠菜叶手切片观察
实验六：
线粒体的分离与观察
一、实验目的与要求
1.掌握动物细胞线粒体的分离方法。
2.了解植物线粒体的分离方法。
二.实验设备：
温箱、冰箱、纱布、瓷研钵、冷冻控温高速离心机
三.实验材料：
猪肝脏、玉米黄化幼苗
四.教学方法：
讲解演示
五.实验内容提要：
1）猪肝线粒体的分离
A．制备猪肝细胞匀浆。
实验前购买新鲜猪肝脏备用。
学生实验：
割取一小块肝组织，迅速用生理盐水洗净血水，用滤纸吸干。
称取肝组织1g，剪碎，用预冷到0～4℃的0．25mol/L缓冲蔗糖溶液洗涤数次。
然后在0～4℃条件下，按每克肝加4ml冷的0．25mol/L缓冲蔗糖溶液将肝组织匀浆化，蔗糖溶液应分数次添加，匀浆用双层纱布过滤备用。
注意尽可能先充分剪碎肝组织，缩短匀浆时间，整个分离过程不宜过长，以保持组分生理活性。
B．差速离心。
先将2ml0．34mol/L缓冲蔗糖溶液放入离心管，然后沿管壁小心地加入2ml肝匀浆使其覆盖于上层。
用冷冻控温高速离心机进行差速离心。
C.滤液经700×g离心10min。
除去核和杂质沉淀。
D.取上清液10000×g离心10min，沉淀为线粒体（再同上离心洗涤一次）。
E．分离物鉴定。
2）玉米线粒体的分离（了解）
从植物细胞分离线粒体，除了作线粒体功能测定外，在植物细胞遗传工程中，常用于分离核外基因—线粒体DNA等目的。
分离线粒体的方法仍采用均匀介质中的差速离心。
介质中0．25mol/L蔗糖也可以用0．3mol/L甘露醇代替。
EDTA整合二价阳离子，Ca2＋除去后细胞间粘着解体，促使组织分散成单个细胞。
牛血清白蛋白（BSA）能包在细胞外面，并作为竞争性底物削弱蛋白酶的作用。
A．玉米种子用20％次氯酸钠溶液浸泡10min消毒，清水冲洗30min，再浸泡清水15h。
将种子平铺在放有湿纱布的盘内，保持湿度，置温箱28℃于暗处培肓2～3d。
待芽长到1～2cm长时剪下约15g，放0～4℃1h。
B．加3倍体积分离介质，在瓷研钵内快速研磨成匀浆。
C.用多层纱布过滤，滤液经700×g离心10min。
除去核和杂质沉淀。
D.取上清液10000×g离心10min，沉淀为线粒体。
再同上离心洗涤一次。
E．沉淀为线粒体，可存于0．3mol/L甘露醇中。
注意以上匀浆化及离心均控制在0～4℃进行。
（三）教材及参考书：
1.《细胞生物学实验》（第二版）杨汉民主编.北京，高等教育出版社，1997
2.《细胞生物学实验指导》李素文主编.北京，高等教育出版社，施普林格出版社，2004
3.《细胞生物学实验教程》安利国主编.北京，科学出版社，2004
（四）实验成绩评定办法：
出勤占20%，实验报告占10%，实验操作占60%，实验结果占10%。
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