《细胞生物学》PPT课件 魏民 东北师范大学

 
课件内容： 
绪论 
本章是细胞生物学课程的绪论部分。主要教学目标是：让学生充分了解学习细胞生物学课程的价值与意义，即为什么要学习细胞生物学；介绍细胞生物学学科的形成与发展历程，即细胞生物学的昨天、今天和明天；给出学习建议，即如何才能学好细胞生物学；介绍细胞的多样性与同一性，使学生理解细胞的同一性是细胞多样性的基础。通过对上述问题的学习，激发学生持久的内生动力，养成良好的思维习惯，为后续的学习奠定思想基础。 
1.1 为什么要学习细胞生物学？（细胞生物学学科的价值与意义） 
1.2 细胞生物学是一门怎样的科学？（细胞生物学学科的形成与发展） 
1.3 如何学习细胞生物学？（细胞生物学的学习建议） 
1.4 如何理解细胞类型是生物类群划分的基础？（细胞的多样性与同一性） 
细胞膜与物质的跨膜运输 
细胞膜的主要功能是内外分界、物质运输、信息传递和细胞识别。本章主要介绍了细胞膜的分子组成，及其与膜的基本特征和膜功能实现的关系；以及物质跨膜运输的分类依据、主要运输类型及其特点和机制。通过对上述问题的学习，引导学生深刻思考并理解细胞膜结构与功能的关系，尤其是细胞通过细胞膜进行内外物质交换的策略和机制，培养学生批判反思习惯的养成，促进学生科学思维的发展。 
2.1 细胞膜功能实现的化学基础是什么？（细胞膜的功能和分子组成） 
2.2 如何理解膜的流动性和不对称性？（细胞膜的基本特征和结构模型） 
2.3 跨膜运输的分类依据是什么？（物质跨膜运输的分类依据） 
2.4 协助扩散的物质选择性是如何实现的？（物质的被动运输） 
2.5 如何理解主动运输是细胞最重要的物质运输方式？（物质的主动运输） 
细胞的能量代谢 
细胞需要持续生产能量来维持其高度有序的存在，而线粒体和叶绿体正是动植物细胞用以高效生产ATP的细胞器。本章主要介绍了线粒体高效生产ATP的精细分子机制；线粒体的结构如何为其高效生产ATP提供保证；线粒体的分布、数量和形态高度动态变化的原因；线粒体ROS产生和防御ROS的机制；叶绿体功能实现的结构基础；以及叶绿体和线粒体的半自主性及其起源等。通过对上述问题的学习，引导学生深刻思考并理解线粒体和叶绿体结构与功能的关系，以及合作在生物协同演化过程中的重要价值，促进学生深度学习、自主学习及科学思维的发展。 
3.1 线粒体如何高效生产ATP？（线粒体生产ATP的分子机制） 
3.2 线粒体功能实现的结构基础是什么？（线粒体的结构与功能） 
3.3 线粒体为什么进行高度动态的变化？（线粒体高度动态变化的原因） 
3.4 如何理解线粒体功能的实现必然伴随ROS的产生？（线粒体ROS产生和防御ROS的机制） 
3.5 为什么说叶绿体的卟啉环“点亮”了生命之光？（叶绿体的结构与功能） 
3.6 如何理解线粒体和叶绿体的出现是细胞间协同演化的典范？（叶绿体和线粒体的半自主性及其起源） 
细胞质基质与内膜系统 
本节重点介绍细胞质基质的概念、细胞质基质的存在形式和成分、细胞质基质的功能等内容，使学生了解细胞质基质概念的相对性、细胞质基质成分的复杂性和动态可变性、以及细胞质基质对于细胞整体生命活动的重要性。 
4.1 细胞内的非结构成分对细胞的生命活动有什么作用？（细胞质基质的组分和功能） 
4.2 为什么一些重要的生物大分子要在内质网中起始合成？（内质网的结构与功能） 
4.3 为什么说高尔基体是蛋白质再加工和靶向派送的场所？（高尔基体的结构与功能） 
4.4 如何理解溶酶体是细胞内的“消化器官”？（溶酶体的结构和功能） 
4.5 生物进化过程中为什么保留了过氧化物酶体这样的细胞器？（过氧化物酶体的功能） 
蛋白质分选与膜泡运输 
细胞中合成蛋白质有两种方式，一种是在细胞质中的核糖体上起始合成后再转移到内质网进一步合成，另一种是一直在细胞质中的核糖体上合成。合成后的蛋白质要被派送到细胞的各个部分发挥功能。本章主要介绍细胞中如何实现按需生产和派送蛋白质，线粒体和叶绿体中的蛋白质来自哪里，细胞为什么会选择膜泡运输，膜泡是怎样对运载的货物进行分选的，细胞中的膜泡是怎样被靶向递送的等内容。通过上述知识点的学习将使学生深入理解细胞中膜泡的类型、细胞选择膜泡运输的重要意义、以及膜泡特异性选择货物和实现靶向递送的机制。 
5.1 细胞中如何实现按需生产和配送蛋白质？ （细胞中蛋白质的分选） 
5.2 线粒体和叶绿体中的蛋白质是怎么来的？（蛋白质向线粒体和叶绿体的转运） 
5.3 细胞为什么会选择膜泡运输？（细胞内的膜泡运输） 
5.4 膜泡是怎样对所运载的货物进行筛选的？（膜泡的形成与包装） 
5.5 细胞中的膜泡是如何被靶向递送的？（膜泡的靶向运输机制） 
细胞骨架 
细胞骨架(cytoskeleton)是指普遍存在于真核细胞中的蛋白纤维网架体系。本章将介绍细胞质骨架的种类与功能、骨架的成分与组装形式、骨架装配的动态调节以及骨架功能实现所依赖的结合蛋白。通过这几个知识点的学习，深入理解细胞骨架不仅在维持细胞形态，保持细胞内部结构的有序性中起重要作用，而且与细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递、细胞分裂、基因表达、细胞分化等生命活动密切相关。 
6.1 细胞为什么需要“骨架”？（细胞骨架的发现、细胞骨架的类型及功能） 
6.2 细胞结构与生命活动为什么会有极性？（细胞骨架的结构单元及组装形式） 
6.3 细胞骨架装配高度的动态性对其功能有何意义？（细胞骨架体内外装配的调节） 
6.4 如何理解细胞骨架结合蛋白对细胞骨架功能的实现具有重要意义？（细胞骨架结合蛋白的种类及功能） 
细胞核与染色体 
本章将介绍真核细胞内的细胞核和染色体。细胞核是真核细胞内的特殊细胞器，存在于细胞有丝分裂的间期。染色体是真核细胞有丝分裂中期遗传物质存在的形式。本章的内容包括：核被膜的结构、核孔复合体的结构与功能、染色质、染色体的形成、染色体的结构与功能、核仁的结构与功能。细胞核和染色体承担着遗传物质DNA的复制、基因转录、细胞分裂时遗传物质的均等分配、蛋白质合成机器（核糖体）的生物合成等重要使命，通过本章学习使学生深入了解细胞核和染色体的结构和功能。 
7.1 真核细胞具有双层被膜的细胞核（细胞核和核被膜） 
7.2 细胞核与细胞质之间为什么需要一个门控的通道？（核孔复合体及其功能） 
7.3 遗传物质在细胞核中以怎样的形式存在？（染色质的结构） 
7.4 细胞分裂过程中由染色质是怎样形成染色体的？（染色体的集缩与包装） 
7.5 染色体结构与功能的一致性是怎么体现的？（中期染色体的结构特征） 
7.6 为什么说核仁是细胞中生产核糖体的细胞器？（核仁的结构与功能） 
染色质的功能与调控 
绝大多数生命个体的遗传信息为 DNA。每个人类细胞中，约有2米长的基因组 DNA，约合30亿个碱基对。DNA 与组蛋白 (histone) 等成分进行组装，最终形成既平衡稳定，又动态可塑的染色质结构 (chromatin structure)，储存在直径 5-8 um 的细胞核之中。人们逐渐认识到，染色质这种特殊结构对细胞乃至整个机体意义重大：它不仅承载了传统意义的遗传信息 (genetic information)，同时，还携带着另一个层次可遗传的表观遗传信息 (epigenetic information)。两个方面密切相关，共同调控着基因的转录和表达、DNA的复制和损伤修复等重要生物学过程。 
8.1 DNA是否是控制生物性状和功能的唯一要素？（染色质改构和重建的重要性） 
8.2 染色质构象的动态变化是如何实现的？（染色质重塑因子/修饰酶、组蛋白分子伴侣的特点和功能） 
8.3 细胞中动态可塑的染色质都有哪些不同的状态类型呢？（染色质的状态类型及其功能特征） 
细胞与细胞外环境 
每一个细胞都生长在特定的环境中，细胞的外界环境即包括细胞外的基质，也包括相邻的细胞。细胞与细胞、细胞与胞外基质之间在结构上相互联系，构成了相互作用和相互依存的整体。细胞外基质的成分是由细胞本身产生的，细胞与外界环境的作用依赖于细胞表面黏着分子。细胞的命运是细胞与外界环境相互作用的结果，一方面细胞能够塑造外界环境，另一方面外界环境的改变可以作为信号影响和决定细胞的命运。 
9.1 细胞生存的外界环境是怎样的？（细胞的外基质） 
9.2 细胞与外界环境之间如何构建成统一的整体？（细胞连接） 
9.3 细胞与外界环境之间相互作用的分子基础是什么？（细胞连接的分子基础） 
9.4 细胞外界环境的信息是如何作用于细胞的？（细胞的通讯联系） 
细胞信号转导 
本章承接第九章中的细胞通讯，着重从细胞信号转导的概述、G蛋白偶联受体介导的细胞信号转导、调控基因表达的细胞信号通路三个方面，介绍细胞信号转导的概念、以及调控各类细胞事件的多种细胞信号通路。最后通过介绍细胞信号转导的主要特征，揭示细胞信号转导的复杂性。 
10.1 细胞是如何应答细胞外各种信号刺激的？（细胞信号转导概述） 
10.2 G蛋白偶联受体介导的细胞信号转导具有怎样的优势？（G蛋白偶联受体介导的细胞信号转导） 
10.3 细胞信号通路是如何激活转录因子调控基因表达的？（调控基因表达的细胞信号通路） 
10.4 如何理解细胞信号转导的复杂性？（细胞信号转导的主要特征） 
细胞增殖与细胞周期调控 
细胞增殖是细胞生命活动的基本特征，是细胞不断复制自己再不断分裂的过程，即细胞增殖是通过细胞周期（cell cycle）来实现的，而细胞周期的有序运行是通过相关基因表达产物的严格监视和调控来保证的。本章将重点介绍细胞周期及其调控机制、细胞分裂的精准调控。 
11.1 细胞为什么需要“增殖”，细胞如何实现“增殖”？（细胞增殖的意义和细胞周期的概念） 
11.2 细胞周期时相划分的依据是什么？（标准细胞周期时相、特殊的细胞周期、细胞周期同步化） 
11.3 细胞周期时相如何得以有条不紊的交替转换？（MPF的发现、MPF的实质） 
11.4 CDK活性可在哪些层面进行调控？（CDK活性调控的三个层面） 
11.5 什么情况下细胞周期运转需要“刹车”？（细胞周期检验点） 
11.6 细胞有丝分裂时如何做到遗传物质精准分配给子细胞？（M期重要的细胞结构及生物学事件） 
11.7 细胞分裂时细胞质的分配是如何进行的？ （细胞质分裂） 
11.8 减数分裂与有丝分裂相比，仅仅区别于染色体数目的减半吗？（减数分裂分裂I特有的细胞结构及生物学事件） 
细胞分化和干细胞 
介绍了细胞分化的定义和本质，强调了细胞分化是胚胎发育、形态发生和个体形成的基础。从遗传学和分子的水平上阐述了细胞分化是组织特异性基因选择性表达的结果，而基因的选择性表达是在多个层次上实施精细调控的。细胞分化受各种内外因素的影响。细胞的分化潜能随分化的进程逐渐变狭窄，这一过程是稳定的和不可逆的；但可以通过细胞核重编程使终末分化的细胞重新获得分化潜能，这是转分化的过程。干细胞是一类具有自我复制能力及多向分化潜能的特殊细胞类型；基于干细胞技术的再生医学具有广阔的应用前景，但同时面临巨大的挑战。 
12.1 单个受精卵是如何形成复杂多细胞生物体的？（细胞分化是驱动力） 
12.2 细胞分化的本质和分子基础是什么？（细胞分化是基因组选择性表达的结果） 
12.3 细胞分化过程中基因差异表达的精确调控是如何实现的？ （基因表达的时空性） 
12.4 是什么因素决定了细胞分化的命运和方向？（影响细胞分化的因素） 
12.5 什么是干细胞？干细胞技术能够造福人类的健康吗？（干细胞及再生医学） 
细胞的死亡、细胞的衰老 
本章的设置主要围绕细胞死亡与细胞衰老这两种细胞生命活动展开。通过对细胞死亡及细胞衰老的生理学及病理性意义、形态特征、分子机制等方面的介绍，使学生对细胞凋亡与细胞衰老的基本知识有较好的把握。 
13.1 细胞死亡对个体是好是坏？（细胞死亡的生物学意义） 
13.2 为什么说细胞凋亡是一种自杀式死亡？（细胞凋亡的机制） 
13.3 为什么细胞会衰老？（细胞衰老的特征） 
13.4 如何理解细胞衰老与个体衰老的关系（细胞衰老与个体衰老的关系） 
细胞的恶性转化 
本章的设置主要围绕细胞恶性转化这一特殊的细胞生命活动展开。通过对癌细胞的特征、癌细胞产生的原因及癌症的治疗及预防策略等方面的介绍，使学生在细胞水平掌握癌症发生及治疗方面的知识。 
14.1 为什么癌症被称为“众病之王”？（癌细胞的特征） 
14.2 为什么说“癌症是进化的遗产”？（癌症产生的原因） 
14.3 癌症是不可战胜的吗？（癌症的治疗和预防策略） 
细胞生物学技术 
技术方法创新是自然科学发展的重要因素之一。本章结合细胞生物学的学科特点、发展历史及当前的研究现状，从细胞的形态观察、细胞组分分析、原位检测及生物大分子间相互作用等方面介绍细胞生物学相关研究方法。 
15.1 如何“看见”细胞？（常用光学显微镜） 
15.2 如何对细胞的成分进行定位和定量？（蛋白质、核酸标记） 
15.3 如何分析细胞内生物大分子之间的相互作用？（蛋白-蛋白、蛋白-核酸的相互作用）