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      中山大學 細胞生物學

      中山大學 細胞生物學

      共50講 更新完畢

      • 主    講:由王金發等主講
      • 來    源: 中山大學
      • 大    小: 3.33 GB
      • 種    類: 精品課程
      • 格    式:MP4
      •  視頻下載: 會員介紹  充值學習幣 |  QQ客服:  404273684  點擊這里給我發消息
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      內容介紹
        課程簡介
         
                《細胞生物學》是中山大學生命科學學各專業必修基礎課程, 總學時90 , 其中理論課54學時、實驗課36學時。
         
          1. 發展過程
          中山大學是國內較早開設細胞生物學課程的學校之一。
          中山大學生物系在1970 年招生后就開設了《細胞學》課程。由江靜波教授擔任主講。1977年后改為《細胞生物學》, 由李寶健教授主講。
          細胞生物學課程一直是中山大學生物系以及現在的生命科學學院各專業的必修課程, 并注重課程教師隊伍的建設。同時積極創造條件改革細胞生物學實驗課程的教學。
          先后有5位教授擔任細胞生物學課程負責人和主講, 他們是:江靜波教授、李寶健教授、鄒韻霞教授、林月嬋教授、王金發教授。特別是江靜波教授在國內具有極高的知名度, 是中山大學生物系早期少數幾位博士生導師之一, 他為該課程的發展做出了重要貢獻。
        1995年細胞生物學課程被列入中山大學第三批重點建設課程, 獲得學校經費支持。經過兩年的建設, 于1997年通過專家評估驗收, 并被評為優秀課程。
          從1991年起, 中山大學與廣州中醫藥大學合作培養7年制中醫臨床醫學專業的學生, 并由中山大學生科院為其開設細胞生物學課程, 從此, 細胞生物學課程開始為兄弟院校服務, 并一直延續至今。如今, 細胞生物學課程已成為七年制中醫學生最喜歡的課程之一, 每次的學生評估都是優秀。
          2001年4月, 中山大學的細胞生物學被批準為教育部網絡課程建設項目, 在11月中期檢查中被評為優秀, 獲得4萬元的獎勵撥款。2003年7月通過國家驗收并被評為優秀網絡課程。該課件已正式由高教社出版。
          2002年11月, 細胞生物學課程申請國家理科生物學基地創建名牌課程, 獲得批準, 成為國家立項基地名牌建設課程之一, 獲得4萬元經費支持(國家2萬元, 學校2萬元)。
          2003年4月, 細胞生物學課程被評為中山大學首批精品課程之一, 獲得5萬元的經費支持。
          2003年10月, 細胞生物學被評為廣東省精品課程, 并且得票率最高, 排名為廣東省精品課程之首。 
          2. 課程內容體系和結構
          教學內容: 細胞生物學課程在近10年的教學實踐的基礎上逐步形成具有自己特色的內容體系結構, 并自編出版了細胞生物學教材。基本內容由14章組成:1.細胞概述,2.細胞生物學研究方法3.細胞質膜與跨膜運輸4.細胞環境與互作,5.細胞通訊,6.核糖體與核酶,7.線粒體與過氧化物酶體,8.葉綠體與光合作用,9.內膜系統與膜運輸,10.細胞骨架與細胞運動,11.細胞核與染色體,12.細胞周期與細胞分裂,13.胚胎發育、分化與調控14.細胞衰老、死亡與癌變。在14章內容中, 包括了細胞生物學的三大結構體系:生物膜結構體系、細胞骨架結構體系、遺傳表達結構體系。 
          組織方式: 教學內容的組織方式上,全課程分為5個板塊, 有3個高潮。第1~2章概述和研究方法作為第一板塊, 起細胞生物學課程學習的引導作用。第3~5章作為第二板塊,在這一教學板塊的教學組織中, 要使學生對細胞生物學的學習形成一次高潮。手法是通過將細胞的社會行為與人類社會行為相比較進行擬人化的講述。
          第三板塊有4章內容, 即6~9章, 以蛋白質分選為核心, 以動態的觀點講授細胞的能量代謝和物質代謝, 在教學組織上要使學生通過第三板塊的學習, 形成第二個學習高潮, 即了解到細胞內部行為幾乎達到完美的"各盡所能、按需分?quot;和"勤政廉潔"的運行方式。
          第四板塊是過渡板塊,即第九章:細胞骨架。在授課的組織方式上, 以分子發動機為核心, 以"路通財通"為寓意, 討論細胞骨架的種類及其在細胞生命活動中的作用,同時引入納米生物學的概念, 引導學生發散思維。本章授課技巧要使學生沉浸在充滿遐想的細胞生物學的無窮樂趣之中。
          第五板塊包括10~14章的4章內容, 以細胞周期為核心, 講授細胞的遺傳機制、以及基因表達調控對細胞分裂和發育的影響, 并使學生達到第三個學習高潮。
          在整個課程體系中, 將三個重點也是難點章節分散在三個板塊中, 其中信號轉導在中段考之前講授, 后兩個重點:蛋白質分選和細胞周期放在后半段, 這樣有利于學生通過中段考總結經驗。
        另外, 為充分調動學生自學, 安排4章為在教師指導下的學生自學。做到講授與自學相結合, 培養學生的自主學習的能力。
         
          3. 實踐性教學的設計思想與效果
          本課程的實踐性教學主要是實驗教學。基本的設計思想是圍繞培養學生創新能力進行實驗內容的設計, 最核心的做法是開放式實驗教學,包括開放實驗室、開放實驗項目、開放實驗儀器, 學生在完成必須的基礎實驗訓練之后, 可以自行設計實驗, 獨立完成實驗操作, 包括實驗結果的分析。
          在這項改革中, 實驗教師要完成教學觀念的轉變和角色的轉變, 即從"保姆"轉變成輔導, 讓學生成為實驗的主角。
          實驗教學的設計思想必須緊扣學生是主體, 盡可能創造條件, 讓學生施展才華, 培養創新能力。在這種思想的指導下, 我們從1993年起一直堅持開放式實驗教學, 學生自己查閱文獻、自己設計實驗方案, 自己實施實驗方案、自己分析實驗結果和總結, 最后進行大會交流。
          經過近10年的實踐, 取得較好的效果, 得到教育部教學評優專家、廣東省名牌專業評審專家的多次好評。并獲得中山大學、廣東省和國家的教學成果獎。
         
          4. 教學方法與教學改革
          根據主導-主體的教學模式, 對理論課教學方法進行兩方面的改革:
          課堂教學:采取"研究性教學和研究性學習"的教學方法。從研究問題入手, 將細胞生物學的一些重要理論構建過程展現出來, 同時提出新的問題, 以便讓學生進行思考和研究。變單向傳輸式教學為雙向互動式教學, 變以強調理論內容為主的灌輸式講授為探究理論研究過程為主的引導式講授。授課過程中, 巧妙設計教學環節, 包括"故事會"、"實話實說"、"有獎搶答"等調動學生的學習積極性, 引導學生的創新思維。
          第二課堂:為培養學生自主獲取知識的能力, 設計了多種形式的第二課堂活動, 包括細胞生物學科學專題報告會、命模擬試卷、放大課程章節提要、教材評論等。 
          通過啟發式、研究性教學和多種形式的第二課堂活動, 不僅改變了單一傳輸的教學方法, 更重要的是培養了學生研究性學習興趣和能力。
          在實驗教學中, 通過開放實驗室、開放實驗項目、開放實驗內容、開放實驗儀器等措施將學生推上主體位置。實驗教師對一些必備的基礎技能訓練的實驗內容組織成綜合性實驗項目對學生進行嚴格訓練的基礎上,讓學生進行創新性實驗設計和實施。
         
          5. 現代教育技術的應用
          從1996年開始制作多媒體課件, 并逐步在課堂上使用, 并于1999年9月在97級細胞生物學教學全過程使用。在此基礎上研制開發了細胞生物學網絡課程, 并成功申請到教育部立項。細胞生物學理論課從1997年開始在網絡與教育技術中心的多媒體課室講授, 除使用自制的  PowerPoint外, 還利用大量的英文教學課件, 包括動畫、電影等輔助教學。另外, 特別重視創造新的信息資源, 通過教學技術用于課堂教學, 如我們將每屆學生的科學專題報告會錄像后制作成網頁, 配合課堂教學, 極大的激發了學生自主學習的熱情。
         
          6. 課程特色
          有三個主要特色:
          ①. 建立開放式、研究性教學模式
          以素質教學為核心, 根據主體-主導的教學結構, 建立開放式、研究性教學新模式, 擺脫課堂和實驗室的封閉, 將理論教學和課堂教學與科學研究結合起來, 培養研究型人才。
          ②. 建立研究性學習的學習模式
          為培養學生自主學習、自主獲取知識的能力, 建立了研究性學習的學習模式。理論課通過近10年的細胞生物學科學專題報告會, 將細胞生物學課程理論與科學研究前沿相結合, 學生通過科學專題報告會, 從科學研究的角度, 探索和了解當今的研究進展, 并通過此項活動,培養研究工作的基本興趣和能力。在實驗教學中,結合開放式實驗教學,開展創新性實驗,培養創新能力。
          ③. 努力促進現代教育技術與細胞生物學課程整合. 加速立體化教材
          本課程率先在教學隊伍中吸納了教育技術專家, 進行細胞生物學課程與教育技術的整合。在加速紙介教材建設的同時, 積極進行立體化教材建設取得較好成果。
         
          7. 獲獎成果
          以細胞生物學教學改革為主要內容的成果在1997年獲得廣東省教學成果二等獎, 2001年獲得國家教學成果二等獎。
         
        教學大綱
         
        一、教學指導思想與課程目的
         
          網絡課程是通過網絡表現的某門學科的教學內容及實施的教學活動的總和。它包括兩個組成部分:按一定的教學目標、教學策略組織起來的教學內容和網絡教學支撐環境,其中網絡教學支撐環境特指支持網絡教學的軟件工具、教學資源以及在網絡教學平臺上實施的教學活動。因此,細胞生物學網絡課程的教學指導思想就是充分利用支持網絡教學的軟件工具、教學資源,在網絡教學平臺上實施細胞生物學的課程教學活動;教學目的就是借助網絡工具,在傳授細胞生物學知識的過程中,培養學生的科學思想素質,提高學生的抽象思維能力、科學實驗能力。特別是要加強培養學生自己獲取知識和更新知識的能力。
          細胞生物學作為基礎課,既有理論教學,又有實驗教學,教學內容量大面廣,對學生的知識、能力和素質具有直接和長遠的影響。教學內容要反映科學的發展,細胞生物學發展日新月異,新內容層出不窮。因此,我們本著"實、寬、新、活"的原則,要求學生牢固掌握細胞的基本結構和功能及各細胞器間的關系的基本知識,并且能夠掌握和了解細胞生物學的熱點課題的現狀和未來的發展趨勢,包括生命信息流和細胞信息網絡的研究、信號傳遞與細胞識別、神經活動的細胞及分子基礎、蛋白質的加工、折疊與分揀、發育的分子機制及遺傳控制、細胞增殖、調控與編程死亡等。 使學生對認識細胞的生命活動具有強烈的追求和探索精神、善于從生命現象探求其內在規律、能夠運用現有的細胞生物學知識去研究生命科學中與細胞生物學有關的課題的能力。 
         
          二、課程特點
         
          細胞生物學是研究細胞生命活動規律的一門科學, 細胞是生命的結構和功能單位,也是遺傳和變異的單位。有機體的一切病理現象都是細胞病理反應的結果,所以一切生命現象都可從細胞中得到解答。現代分子生物學理論和技術的發展,科學家們開始在分子水平上逐步揭示細胞生命活動規律,并開始研究組織內和組織間細胞的相互關系和分子關聯,這是現代細胞生物學的主要特點。
          多細胞生物體中的細胞是生活細胞社會之中,細胞的活動與整個機體的活動密切相關。本課程從細胞社會學的觀點講授細胞生命活動的分子機理。并充分利用網絡的優越性,利用網絡工具,設置10個不同的欄目,化解知識難點,給學習者展現一個鮮活的細胞世界。讓學習者結合理論課程的學習,輔以實驗設計、第二課堂等活動加深學生對細胞生物學的理解、提高綜合素質。
          本課程共14章,總學時為54~72。對于有相當生物學基礎知識的學習者,有54學時即可;若基礎較差,則需較多的學時。另外,對于細胞生物學課程的學習,其先前知識是不可少的,如動物學、植物學、生物化學、微生物學等,同時要有相應課程的實驗訓練。 
          三、課程內容
         
          本課程總共14章內容,涵蓋了基礎細胞生物學和分子細胞生物學的主要內容,同時注意對發展熱點的知識介紹。
          1. 細胞概述
          本章從七個方面對細胞進行概述, 包括細胞的發現和細胞學說的創立、細胞的類型、細胞的進化等, 使學習者對細胞的研究歷史、所涉及的基本概念和發展趨勢有一個總體而又基本的了解。學習重點包括以下幾個方面:
          ①基本概念:主要分清細胞、原生質、細胞質、細胞學、細胞生物學等基本概念;
          ②細胞的發現和細胞學說的創立:了解英國學者胡克發現細胞的起因, 以及發現細胞的基本條件。對于細胞學說, 側重于學說的基本內容和該學說對細胞科學發展的推動作用。
          ③ 細胞的基本功能和特性:重點掌握細胞生命的三個最基本的功能: 自我增殖和遺傳、新陳代謝和運動性; 并對細胞結構上的同一性有基本的理解。 
          ④ 細胞的分子基礎:充分認識細胞是由化學物質構成的, 生命是物質的,是一種特殊形式的物質運動,它是物質、能量和信息諸變量在特定時空的"表演",其運轉有賴于生命系統有組織的守時和對空間環境的合拍。
          ⑤ 我國細胞生物學的發展戰略:了解細胞生物學的主要研究內容和發展方向,及其在理論和應用上的意義, 以及我國在細胞生物學研究領域的現狀和相應的策略, 明確努力的方向。
          2. 細胞生物學研究方法(計劃學時: 3)
          生命科學是實驗科學,它的很多成果都是通過實驗才得以發現和發展的。許多細胞生物學的重要進展以及新概念的形成,往往來自新技術的應用。因此,方法上的突破,對于理論和應用上的發展具有巨大的推動作用。
          顯微成像包括直接成像和間接成像。顯微技術是細胞生物學最基本的研究技術, 包括光學顯微技術和電子顯微技術。在光學顯微技術中要掌握幾種常用顯微鏡成像的基本原理,包括包括普通雙筒顯微鏡、熒光顯微鏡、相差顯微鏡、暗視野顯微鏡、倒置顯微鏡。電子顯微鏡是研究亞顯微結構的主要工具, 透射和掃描電鏡的是兩類主要的電子顯微鏡, 對其的基本結構、工作原理和樣品制備方法則是學習的重點。
          細胞化學技術介紹了酶細胞化學技術、免疫細胞化學技術、細胞分選技術, 其中流式細胞分選技術是細胞生物學和現代生物技術中的重要技術, 應重點掌握。
          細胞工程技術是細胞生物學與遺傳學的交叉領域,主要利用細胞生物學的原理和方法,結合工程學的技術手段,按照人們預先的設計,有計劃地改變或創造細胞遺傳性的技術。包括體外大量培養和繁殖細胞,或獲得細胞產品、或利用細胞體本身。主要內容包括:細胞融合、細胞生物反應器、染色體轉移、細胞器移植、基因轉移、細胞及組織培養。
          分離技術是一大類技術的總稱,包括細胞組分的分離和生物大分子的分離, 應掌握各種分離技術的原理和用途。
          本章對分子生物學方法作了簡要介紹, 為今后的學習打一點基礎。
          3. 細胞質膜與跨膜運輸(計劃學時: 5)
          細胞質膜(plasma membrane)是指包圍在細胞表面的一層極薄的膜,主要由膜脂和膜蛋白所組成。質膜的基本作用是維護細胞內微環境的相對穩定,并參與同外界環境進行物質交換、能量和信息傳遞。另外, 在細胞的生存、生長、分裂、分化中起重要作用。本章的重點是學習和討論質膜的結構和運輸功能。
          成熟的紅細胞沒有細胞器,質膜是唯一的結構,并且易于提純和分離,是研究膜結構的最好材料。人們對膜結構的認識,大多來自于對紅細胞膜結構的研究。重點學習質膜的脂雙層的實驗、紅細胞的膜骨架組成。
          膜的化學組成一節主要介紹構成膜的三大成分:①膜脂的主要類型、特性和功能, 討論了脂質體的制備和作用。②膜糖的種類、膜糖的存在方式、膜糖的功能, 重點是膜糖的功能。③膜蛋白在膜上的存在方式、膜蛋白的功能和膜蛋白的研究方法。 
          本章重點之一是膜的分子結構及特點。主要是了解流動鑲嵌模型的結構特點, 即不對稱性和流動性。在不對稱性方面, 重點掌握不對稱性的表現、不對稱性的意義和研究方法。在膜的流動性方面, 重點是流動性的表現形式、膜流動性的生理意義、膜流動性的研究方法、影響流動性的因素等。
          物質的跨膜運輸是本章的另一個重點, 理解擴散與滲透、分清被動運輸與主動運輸的主要特點。對于被動運輸, 掌握簡單擴、促進擴散及其特點。特別掌握通道蛋白、載體蛋白在被動運輸中的作用。對于主動運輸, 要掌握主動運輸的特點和參與主動運輸的運輸ATPase, 包括P型離子泵、V型泵、F型泵。并注意主動運輸與被動運輸的比較、動物細胞和植物細胞主動運輸的比較。
          4. 細胞環境與互作(計劃學時: 3)
          多細胞的生命有機體中的細胞組成不同的組織,在這些組織中,細胞相互間以及細胞與細胞外環境維持著良好的關系。細胞相互間以及細胞與細胞環境的相互作用調節著細胞的遷移、生長、以及組織的三維結構。
          細胞通過表面發生的作用包括細胞識別、細胞粘著、細胞連接、細胞通訊等。由于細胞通訊的內容較多,將在下一章單獨討論,本章主要集中討論細胞的表面結構、細胞外基質、細胞識別、細胞粘著和細胞連接等, 重點討論的是細胞外基質、細胞粘著、細胞連接。 
          動物是由多種類型的細胞組成的有機體,而且不同類型的細胞通常要組成固定的組織,不過,在多數組織中,細胞要向細胞外分泌一群大分子,這些大分子在細胞間交織連接形成網狀結構,將這種結構稱為細胞外基質。
          細胞外基質的組成可分為三大類∶①蛋白聚糖, 它們能夠形成水性的膠狀物; ②結構蛋白,如膠原和彈性蛋白,它們賦予細胞外基質一定的強度和韌性;③ 粘著蛋白, 如纖粘連蛋白和層粘聯蛋白,它們促使細胞同基質結合。
          細胞識別, 指細胞對同種或異種細胞、同源或異源細胞、以及對自己和異己物質分子的認識和鑒別。細胞粘著(則是指相鄰細胞或細胞與細胞外基質以某種方式粘合在一起,組成組織或與其他組織分開,這種粘合的方式比較松散。另外從事件發生的次序來說,細胞識別在先,細胞粘著在后,識別是粘著的基礎。重點要掌握各種粘著蛋白的結構和功能。
          細胞在識別和粘著的基礎上進行細胞連接。細胞連接有三種方式: 緊密連接、斑塊連接、通訊連接。比較復雜的是斑塊連接,它又可分為四種連接方式:粘著帶、粘著斑、橋粒、半橋粒。對它們的區別主要是根據連接蛋白與細胞骨架的關系, 以及是否是細胞與細胞的連接, 還是細胞與細胞外基質基質的連接。 
          5. 細胞通訊(計劃學時: 5)
          細胞通訊是指在多細胞生物的細胞社會中, 細胞間或細胞內通過高度精確和高效地接收信息的通訊機制, 并通過放大引起快速的細胞生理反應,或者引起基因活動,爾后發生一系列的細胞生理活動來協調各組織活動, 使之成為生命的統一整體對多變的外界環境作出綜合反應。本章從五個方面介紹和討論細胞通訊的特點、方式和一般機制:①細胞通訊的基本特點;②G蛋白偶聯受體及信號轉導;③酶聯受體信號轉導; ④ 其它信號轉導途徑; ⑤ 信號的整合、調節與終止。重點是G蛋白偶聯受體及信號轉導、酶聯受體信號轉導、信號的整合、調節與終止。 
          在細胞通訊的基本特點一節中, 主要掌握三個問題:信號分子(包括第二信使)及其性質和特點、受體的類型和研究方法、信號分子與受體的相互作用。
          在G蛋白偶聯受體及信號轉導一節中, 主要掌握PKA和PKC兩個系統進行信號傳導的機理, 包括系統的組成、第二信使的產生、信號的級聯放大、信號的解除等。另外, 對三體G蛋白的結構、循環機制應有較深地理解和認識。
          對于酶聯受體信號轉導系統, 主要是學習和掌握該系統的轉導機制, 以及各種不同的信號因子受體被激活和作用的特點。重點理解受體酪氨酸激酶/Ras途徑及引起的反應, 特別是Ras蛋白的激活及所涉及的相關因子。
          在信號的匯集、趨異與竄擾一節中, 介紹了信號轉導途徑的匯集、信號趨異、信號轉導途徑間的竄擾等現象, 通過本節的學習,理解細胞的信號傳導是一個綜合性的反應,不應孤立地看待一個個的信號反應。
          6.核糖體與核酶
          核糖體是細胞內一種核糖核蛋白顆粒, 其惟一功能是按照mRNA的指令將氨基酸合成蛋白質多肽鏈,所以核糖體是細胞內蛋白質合成的分子機器。 核酶一詞用于描述具有催化活性的RNA, 即化學本質是核糖核酸(RNA),但具有酶的催化功能。由于核酶是在研究rRNA加工過程中被發現的, 所以將核酶與核糖體并為一章介紹。 
          本章有四節內容, 首先介紹核糖體的形態結構, 包括核糖體的類型和化學組成、細菌核糖體的結構模型。
          第二節是核糖體的生物發生, 是本章的重點之一。內容包括核糖體rRNA基因的轉錄與加工、核糖體的裝配。 
          第三節是核糖體的功能-蛋白質的合成, 僅作一般介紹。但與細胞生物學關系密切的兩個內容應特別注意:多聚核糖體在細胞生命活動中的意義、通過嘌呤霉素的抑制實驗揭示A位點和P位點是兩個獨立的位點。
          第四節是討論反義RNA與核酶, 內容分兩個部分, 先介紹小分子RNA與反義RNA, 然后介紹核酶, 由于核酶的發現在分子生物學中具有重要的意義, 需要重點掌握。特別是核酶的發現過程及證實、核酶與內含子剪接的關系、核酶的應用,尤為重要。此節還簡要討論了RNA編輯, 這也是分子生物學中的一個重要研究課題。
          7. 線粒體與過氧化物酶體
          線粒體是細胞內氧化磷酸化和形成ATP的主要場所,有細胞"動力工廠"之稱。另外, 線粒體有自身的DNA和遺傳體系,但線粒體基因組的基因數量有限,因此,線粒體只是一種半自主性的細胞器。
          過氧化物酶體是細胞內另一個需要氧的細胞器,不過過氧化物酶體需要氧不是用于ATP的合成而是用于有毒物質的氧化,對線粒體具有氧調節作用。
          本章共分六節,第一節是有關線粒體的形態結構的討論, 包括線粒體的發現與功能研究、線粒體的形態與分布等。
          第二節是線粒體的結構與化學組成,包括線粒體膜的通透性、線粒體各組分的分離、線粒體的化學組成和線粒體內膜的主動運輸系統等。
          第三節是關于線粒體蛋白定位的研究, 是本章的重點內容之一。要求學習者掌握導肽的性質、線粒體蛋白定位的機理、以及線粒體蛋白轉運的實驗證明等。
          第四節是討論線粒體的功能----氧化磷酸化作用, 主本章的核心內容。重點掌握呼吸鏈的組成、電子載體、電子傳遞機理、氧化磷酸化機理等。
          第五節是線粒體的遺傳、增殖和起源, 主要掌握線粒體的遺傳體制、密碼的特殊性、線粒體的分裂, 及線粒體起源的學說。
          對于過氧化物酶體, 重點了解過氧化物酶體所含酶類、過氧化物酶體的功能(特別是對氧濃度的調節作用)、過氧化物酶體生物發生等。
          8. 葉綠體與光合作用
          植物通過光合作用將光能轉變成化學能的過程主要是在植物細胞的葉綠體中進行的, 葉綠體是植物細胞所特有的能量轉換細胞器, 其功能是進行光合作用,即利用光能同化二氧化碳和水, 合成糖, 同時產生分子氧, 本章從五個方面討論葉綠體的結構、光合作用機理、葉綠體遺傳等, 重點是光合作用中的光反應。
          在葉綠體的來源與分布一節中, 學習的重點是葉綠體的發育, 即葉綠體與前質體的關系, 弄清葉綠體、白色體、有色體等幾個概念的差異。
          第二節是討論葉綠體的結構與化學組成。從結構上看, 葉綠體的結構比較特殊, 它含有3種不同的膜(外膜、內膜和類囊體膜)以及3種彼此分隔的區室(膜間隙、葉綠體基質和類囊體腔), 區分不同膜的結構特點和不同區室中化學組成的差異是學習該節的重點。
          第三節是關于光合作用的光反應過程的討論, 是本章的重點, 要求掌握光合作用色素的結構和特點、光合作用單位和反應中心的組成、光能吸收、傳遞與轉變的過程、以及電子傳遞的途徑。特別是掌握兩個光系統的結構和作用, 以及電子傳遞與光合磷酸化的機理。
          二氧化碳的固定和碳水化合物的合成是光合作用的暗反應過程,學習的要點是掌握卡爾文循環中三個階段的特點: 羧化、還原和RuBP的再生的機制。
          最后一節是葉綠體遺傳的討論,要點包括葉綠體基因組結構特點、葉綠體的半自主性、葉綠體的發生和起源。并注意將葉綠體與線粒體進行結構和功能方面的比較。
          9.內膜系統與膜運輸
          真核細胞在進化上一個顯著特點就是形成了發達的細胞質膜系統,將細胞內環境分割成許多功能不同的區室。內膜系統是指內質網、高爾基體、溶酶體和液泡(包括內體和分泌泡)等四類膜結合細胞器, 因為它們的膜是相互流動的, 處于動態平衡, 在功能上也是相互協同的, 其中包括膜運輸系統。本章是細胞生物學的重點章, 包括六個方面的內容:①細胞質膜系統及其研究方法;②內質網;③高爾基復合體; ④溶酶體; ⑤細胞的分泌與內吞作用; ⑥小泡運輸的分子機理。其中內質網及信號肽假說和小泡運輸的分子機理是本章的關鍵內容。
          內質網是內膜系統中的主要膜結合細胞器, 主要分清光面內質網和粗面內質網在功能上的差異。對于粗面內質網, 重點是信號肽假說蛋白質轉運的機制。
          高爾基復合體是內膜系統中參與蛋白質加工與分選的細胞器, 要求了解和掌握 高爾基體參與細胞分泌活動的作用, 即將內質網合成的多種蛋白質進行加工、分類與包裝, 然后分門別類地運送到細胞的特定部位或分泌到細胞外。理解高爾基體在細胞內物質運輸中所起的交通樞紐作用。
          關于溶酶體, 要求掌握溶酶體膜的穩定性、溶酶體的類型即特點、溶酶體的功能、溶酶體的生物發生。
          運輸小泡的類型和分選信號、披網格蛋白小泡形成的機理、COP-被膜小泡形成的機理、小泡的定向運輸、停靠和融合機理、以及膜的生物發生, 該節是本章的重點。
          10. 細胞骨架與細胞運動
          細胞骨架是細胞內以蛋白質纖維為主要成分的網絡結構,由主要的三類蛋白纖絲構成,包括微管、肌動蛋白絲、中間纖維。細胞骨架有多種功能, 包括作為支架、參與細胞的信號傳導、是細胞分裂的機器等。本章主要介紹和討論細胞骨架的三類主要成分的結構和功能。第一節從總體上介紹細胞骨架的組成和功能, 包括細胞骨架的組成、分布和基本功能;同時介紹了細胞骨架的研究方法。 
          在基本微管一節中, 主要學習和掌握微管的結構和微管的基本構件--微管蛋白的特性、微管的動力學特性、微管的組裝過程、微管結合蛋白和分子發動機、微管的功能等。重點是微管的動力學和分子發動機的工作原理。 
          第三節是介紹微絲的結構和功能, 包括微絲的組裝、微絲結合蛋白、微絲在肌收縮中的作用及肌收縮的滑動絲模型及分子基礎、微絲在非肌細胞中的功能等, 是本章的重點內容。
          最后一節是中間纖維的結構和功能的討論。由于對中間纖維的研究遠沒有對微管和微絲的研究清楚, 故只作簡略介紹, 對其結構和功能有基本的了解即可。
          11. 細胞核與染色體
          細胞核是細胞的遺傳機構,主要有兩個功能:一是通過遺傳物質的復制和細胞分裂保持細胞世代間的連續性;二是通過基因的選擇性表達,控制細胞的活動。
          真核生物的細胞核有雙層的核被膜包裹著,核被膜由外核膜、內核膜、膜間隙、核孔復合物和核纖層等五個部分組成。核孔復合物具有選擇性運輸作用,核蛋白進入細胞核須由入核信號(NLS)引導,并且要有一種小GTP結合蛋白的幫助。
          染色質是細胞間期細胞核內能被堿性染料染色的物質,由DNA和蛋白質組成。染色體是由染色質壓縮包裝而成的棒狀結構,是中期染色質的表現形式。組蛋白是真核生物染色體的基本結構,有H1、H2A、H2B、H3、H4等五種類型。它們帶正電荷,能與DNA中帶負電荷的磷酸基團相互作用。其中H2A、H2B、H3、H4為核小體組蛋白;H1不參與核小體的組建,在構成核小體時起連接作用。組蛋白的某些氨基酸側鏈常會被磷酸化、乙酰化或甲基化以及ADP的核糖化等修飾,這些修飾對保護、穩定和調節遺傳物質起到重要作用。
          非組蛋白是指細胞核中不參與核小體形成的一類蛋白,它們的功能有:參與染色體的構
          核小體又稱核體、核粒。146個堿基對的DNA在八聚體的組蛋白外繞了1又3/4圈,H1封鎖住了核小體DNA的進出口。兩相鄰核小體之間以連接DNA相連。在DNA復制時,核小體不會解體,可能是通過"DNA成環機制",使RNA聚合酶通過核小體。
          DNA經過了四步包裝,形成染色體:從DNA到到染色體共壓縮了8400倍。
          著絲粒又稱主縊痕,動粒是著絲粒外側的三層蛋白質結構,細胞分裂時提供了與紡錘體微管結合的位點。而次縊痕是核仁組織區。 
          某些生物在發育的某些階段可出現巨大染色體,包括多線染色體和燈刷染色體。
          核仁由纖維區、顆粒區、核仁染色質、基質等四部分組成。它是一種動態結構。核仁的主要功能是合成核糖體,也在一定程度上控制著蛋白質合成的速度。
          12. 細胞周期與細胞分裂
          本章從四個方面討論了細胞周期和細胞分裂的機制。
          將細胞周期分為兩個主要的時期: 有絲分裂期(M期)和分裂間期。M期包括細胞的有絲分裂和胞質分裂兩個過程。在有絲分裂的過程中, 復制的染色體被分配到兩個子細胞的核中, 胞質分裂則是將整個細胞一分為二, 形成兩個子細胞。M期所持續的時間較短, 一般為30~60分鐘, 分裂間期的時間跨度較長, 根據細胞的類型和所處的條件不同而不同, 有幾小時、幾天、幾周或更長。
          根據新細胞從開始生長到分裂前止的分裂間隔期中的生理和生化變化, 可將分裂間期分為: G1期、S期、G2期。
          細胞周期受到嚴格的控制。細胞周期的控制有兩個主要事件,一個是對DNA復制起始的控制,發生在G1期和 S期之間。第二個事件是對有絲分裂起始的控制,發生在G2期和M期之間。
          細胞周期的調控機制最早是從酵母中獲得突破,發現了細胞周期蛋白和周期蛋白依賴性蛋白激酶,它們控制著細胞周期的進程。 
          有絲分裂是細胞周期的絲裂期(M期)進行的分裂活動。在這個時期,通過紡錘絲的形成和運動以及染色體的形成,把在S期已經復制好了的DNA平均分配到兩個子細胞,以保證遺傳的連續性和穩定性。
          減數分裂是生殖細胞產生配子的分裂,包括兩次連續的有絲分裂,形成4個單倍體的子細胞。相繼的兩次分裂分別稱為減數分裂I和減數分裂Ⅱ。由于細胞核分裂了兩次,而染色體只是在第一次減數分裂前的間期復制了一次,所以細胞經過減數分裂導致染色體數目減少一半。
          13. 胚胎發育、分化與調控
          動物和植物的雌配子通常稱為卵,而將雄配子稱為精子。配子形成的過程稱為配子發生。
          精子與卵子的融合,即受精作用,重新形成一個二倍體的細胞,即受精卵。受精作用涉及的反應包括:頂體反應、皮層反應、原核融合等。
          受精發生之后,受精卵要進行一系列的分裂、分化和相互作用,最后發育成一個新的個體。
          細胞分化是胚胎細胞分裂后,未定形的細胞在形態和生化組成上向專一性或特異性方向發展,或由原來較簡單具有可塑性的狀態向異樣化穩定狀態發展的過程。細胞分化時的主要特征是細胞出現不同的形態結構和合成組織特異性蛋白質,演變成特定表型的細胞類型。其結果是在空間上,細胞之間出現差異;在時間上同一細胞和它以前的狀態有所不同,從本質上說,細胞分化是從化學分化到形態、功能分化的過程。 
        細胞質不僅在細胞分化中具有重要作用,在成熟個體的組織中,細胞質對細胞核仍然具有影響。
          從分子水平看,分化細胞間的主要差別是合成的蛋白質的種類不同,即表達的基因不同,細胞分化的分子基礎在于基因表達的控制。基因表達的調控發生在各種水平,包括DNA水平、轉錄水平、轉錄后加工水平、翻譯水平等,受多種因素的影響。如果蠅的發育就是在母體基因、合子基因和同源異形選擇基因等的調節控制下進行的。
          干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞,在一定條件下,它可以分化成多種功能細胞。胚胎干細胞的分化和增殖構成動物發育的基礎,成體干細胞的進一步分化則是成年動物體內組織和器官修復再生的基礎。干細胞在細胞工程和組織工程中有許多重要的應用。
          14. 細胞衰老、死亡與癌變
          細胞衰老過程是細胞生理與生化反應發生變化的過程,主要表現是細胞對環境變化適應能力和維持細胞內環境恒定能力的降低。細胞衰老反映在細胞形態結構和功能上有很多變化,包括:①細胞內水分減少;②色素生成和色素顆粒沉積;③細胞質膜的流動性降低,磷脂含量降低;④線數粒體數量減少;⑤核膜內折;⑥蛋白質合成發生變化等。
          有關衰老的學說很多,包括遺傳程序說、體細胞突變論、自由基理論等。
          細胞死亡有兩種形式,一種為壞死性死亡,是由外部的化學、物理或生物因素的侵襲而造成的細胞崩潰裂解;另一種為程序性死亡,是細胞在一定的生理或病理條件下按照自身的程序結束其生存。
          編程死亡與細胞壞死有三個根本的區別:①引起死亡的原因不同:②死亡的過程不同;③壞死的細胞裂解要釋放出內含物,并常引起炎癥反應;而編程死亡的細胞沒有被完全裂解,所以不會引起炎癥。
          通過對秀麗隱桿線蟲程序性細胞死亡的研究揭示程序性細胞死亡是由一系列的基因控制的,并發現所有的動物細胞中蛋白酶解級聯系統介導了程序性細胞死亡。
          程序性細胞死亡具有重要的生物學意義:參與形態建成、調節細胞的數量和質量。
          癌細胞是一種突變的體細胞,這種突變體脫離了細胞社會關于增殖和存活的控制,因此可以無限制的增殖產生腫瘤。引起細胞癌變的原因很多,包括化學因素、輻射、病毒和遺傳等。
         
          四、教材及主要參考書目
         
          1. 教材:
          王金發編著 細胞生物學,科學出版社,2003
         
          2. 主要參考書目
          (1). 翟中和:《細胞生物學》(第二版),高等教育出版社,2000
          (2).鄭國锠:《細胞生物學》(第二版), 高等教育出版社,1992
          (3).魯潤龍 顧月華:《細胞生物學》,中國科技大學出版社,1992
          (4).汪堃仁 薛紹白 柳惠圖:《細胞生物學》(第二版),北京師范大學出版社,1998
          (5).韓貽仁:《分子細胞生物學》,高等教育出版社,2000
          (6) Arberts,B. et al.:Molecular Biology of the Cell, Garland Science, 4th Edition, 2002
          (7).Arberts,B. et al.:Essential Cell Biology, An Introduction to the Molecular Biology of the cell, Garland Publishing,Inc.New York & London, 1997
          (8).Karp,G.: Cell and Molecular Biology--Concepts and Experiments,John & Whley Sons,Inc.,New York, Third Edition,2002
          (9).Lodish H. et al.Molecular Cell BiologyW.H.Freeman and Company, 4th Editioh,1999 
          (10).Kleinsmith L.J. and Kish V.M Principles of Cell and Molecular Biology Harper Collins College Publishers., 2nd Edition, 1995
          (11).Becker W.M. The World of the Cell,The Benjamin/Cummings Publishing Company, 4th Edition, 2000
         

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