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細胞生物學-教學大綱

細胞生物學:教學大綱:◎<前 言>◎<教學內(nèi)容>◎<教學進度與教時安排>※<前 言>〈添加前言〉 《醫(yī)學細胞生物學》教學大綱(供五年制臨床醫(yī)學等專業(yè)使用)生物學教研室修訂二00六年七月一、前 言醫(yī)學細胞與分子生物學是以細胞生物學和分子生物學為基礎,探討研究人體的生命活動規(guī)律以及發(fā)病機理和防治的科學,它的理論和知識已滲透到醫(yī)學科學的各個方面和各個層次,成為認識人類各種生命現(xiàn)象和解決各種醫(yī)學問題的重要基礎,是現(xiàn)代醫(yī)學教育中
 

<前 言>

<教學內(nèi)容>

<教學進度與教時安排>

 
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    ※<前 言>

    〈添加前言〉

     

     

    《醫(yī)學細胞生物學》教學大綱

    (供五年制臨床醫(yī)學等專業(yè)使用)

    生物學教研室修訂

    二00六年七月

    一、前     言

    醫(yī)學細胞與分子生物學是以細胞生物學和分子生物學為基礎,探討研究人體的生命活動規(guī)律以及發(fā)病機理和防治的科學,它的理論和知識已滲透到醫(yī)學科學的各個方面和各個層次,成為認識人類各種生命現(xiàn)象和解決各種醫(yī)學問題的重要基礎,是現(xiàn)代醫(yī)學教育中的一門必修專業(yè)基礎課。

    根據(jù)醫(yī)學發(fā)展的需要,本課程系統(tǒng)介紹細胞與分子生物學的基本理論、基本知識和基本技能,并反映現(xiàn)代細胞生物學新進展,以適應分子生物學和分子醫(yī)學的發(fā)展趨勢,使他們在此基礎上能更好地學習基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學知識;培養(yǎng)和提高醫(yī)學生從細胞和分子水平分析問題和解決問題的能力,造就新一代醫(yī)學人才。

    本課程由于教學時數(shù)有限,不可能全面系統(tǒng)講解,因此,在教學過程中,貫徹了少而精的原則,以突出重點,講清難點,并結合教學內(nèi)容,適當介紹新知識、新進展。為使教師和學生能了解教學目的、抓住學習的重點、要點,本大綱將各章內(nèi)容分三級不同的要求,即掌握、熟悉、了解,以有利于學生主動地學習和教師靈話地安排組織教學。為了加強教學的直觀性,提高教學效果,本課程教學過程中充分利用了多媒體和視聽教材。本課程在本科生一年級第一學期開設,教學總學時為44學時(其中理論課28學時,實驗課16學時)。

    參考書目:《細胞與分子生物學基礎》陳仁彪等主編,2003年第二版,上海科學技術出版社

    教學方法:講授與實驗相結合

    考核方式:期末考試占80%,期中考試占  %,作業(yè)、實驗報告(回答問題)占20%

    編寫日期:2006年12月18日

    教學目標與要求、教學內(nèi)容、學時分配:

     

    5

    ※<教學內(nèi)容>

    〈添加教學內(nèi)容〉

    理論內(nèi)容和要求

    第一章 生物學與醫(yī)學

    【目的要求】

    掌握:生物體的生命現(xiàn)象基本特征。

    熟悉:生命的物質基礎、病毒的形態(tài)和基本結構。

    了解:生命的起源與進化,細胞和分子生物學發(fā)展簡史,生物學的發(fā)展趨勢,細胞與分子生物學在生物學中的地位。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 生命是地球上物質運動發(fā)展的高級形式

    一、生物體具有高度復雜的組織結構

    大分子(超微結構)、細胞器(亞微結構)、細胞(顯微結構)、組織、器官、系統(tǒng)、有機整體。

    二、生物體不斷與外界環(huán)境進行物質交換新陳代謝

    同化作用(合成代謝),異化作用(分解代謝);物質代謝,能量代謝。

    三、生物體能對外界環(huán)境變化產(chǎn)生應答

    應激性是生物對外界環(huán)境及體內(nèi)的刺激產(chǎn)生應答的特性;應答是生物體對環(huán)境變化產(chǎn)生的適當反應。

    四、生長和發(fā)育

    生長是生命物質數(shù)量的增加;發(fā)育是生命物質質量的變化。

    五、生殖與死亡

    死亡是發(fā)育的必然結果,是一切生命必然歸宿;生殖是生物產(chǎn)生同樣后代以綿延種族的方式。

      六、遺傳與變異

    遺傳是生物上下代相似;變異是生物上下代不同。

    七、進化

    進化是生物體在世代相繼的漫長歲月中,在遺傳性和變異性的矛盾中,歷史性的發(fā)展。

    第二節(jié)   生命的物質基礎與進化

    一、 生命的物質基礎

    (一)細胞內(nèi)小分子

       氨基酸、葡萄糖、脂質。

    (二)細胞內(nèi)大分子

       蛋白質、核酸。

    病毒(前細胞形態(tài))是感染性顆粒,必須在一定種類的活細胞中才能自我復制。根據(jù)宿主細胞病毒可分為植物病毒、動物病毒、細菌病毒(噬菌體);病毒的結構:核心 DNA或RNA,蛋白質外殼,有的有包膜(脂質)。

    二、生命的起源與進化

    從前細胞到細胞、從單細胞到多細胞、從低級到高級;起源與進化的四次飛躍。

    第三節(jié)  生物學的分支及發(fā) 展趨勢

       一、生物學的分支學科

    (一)按生物類群來劃分的學科

    (二)按生命現(xiàn)象來劃分的學科

    二、生物學的發(fā)展趨勢

    (一)由宏觀向微觀深入

    (二)邊緣科學興起

    (三)向綜合研究的方向發(fā)展

    (四)向改造生物的方向發(fā)展

    第四節(jié) 細胞與分子生物學發(fā)展簡史

    一、細胞的發(fā)現(xiàn)和細胞學說的創(chuàng)立

    二、經(jīng)典細胞學發(fā)展時期

    三、細胞學發(fā)展時期

    四、分子生物學發(fā)展時期

    第五節(jié) 細胞與分子生物學在生物醫(yī) 學科學中的地位

    一、細胞與分子生物學是細胞與分子水平的普通生物學

    細胞與分子生物學是在生物大分子、亞細胞及細胞水平研究各種生命現(xiàn)象。

    二、細胞與分子生物學是學習現(xiàn)代醫(yī)學的基礎

        1、醫(yī)學科學是生物學基本理論的應用

    2、生物學每一重大發(fā)現(xiàn)都促進了醫(yī)學的發(fā)展

        3、醫(yī)學實踐又不斷地推動著生物科學的前進 

    第二章  細胞的基本結構與生物大分子

    【目的要求】

    掌握:蛋白質的化學組成,蛋白質的分子結構,蛋白質的類型及其在生命活動中的作用。核酸的化學組成和種類,DNA的結構與功能,RNA的種類、結構與功能。

    熟悉:細胞的大小和形態(tài),原核細胞的基本結構,真核細胞的基本結構;原核細胞與真核細胞特征的比較。

    了解:感染蛋白和感染蛋白病。

    【教學內(nèi)容】

       第一節(jié)   細胞的基本結構

    一、原核細胞的基本結構

    (一)支原體:  

    最小、最簡單的原核生物。

    (二)細菌(典型的原核生物)

    1、細胞壁:肽葡聚糖。

    2、細胞膜:磷脂雙分子層,無膽固醇。

    3、細胞質:合成代謝的主要部位。

    (1)核糖體

    (2)中間體(質膜體):多種功能。

    (3)擬核(環(huán)狀DNA):不含組蛋白,位于擬核區(qū)。

    (4)質粒:分散存在的小型環(huán)狀DNA。 

    二、真核細胞的基本結構

    1、細胞膜:典型的磷脂雙分子層結構。

    2、細胞質:具各種細胞器及細胞質基質。

    3、細胞核: 電鏡下真核細胞的亞微結構———二相結構:膜相結構、非膜相結構。

    第二節(jié)  生命現(xiàn)象的載體——蛋白質

    一、氨基酸——組成蛋白質分子的基本單位

    1、化學通式:

    2、氨基酸是一種兩性化合物

    3、分類(酸性、中性、堿性)

    (二)肽鍵和肽鏈

         肽鍵由一個氨基酸的氨基(-NH2)與相鄰氨基酸的羧基(-COOH)脫去一分子水縮合而成。氨基酸與氨基酸連在一起稱為肽。

    二、蛋白質的分子結構

    (一)一級結構:

    多肽鏈中,氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序,同時也包括鏈內(nèi)和鏈間的二硫鍵數(shù)目和位置。

    (二)二級結構

     多肽鏈中氨基酸殘基可借氫鍵相互吸引,使多肽鏈按一定方式盤曲、折疊成螺旋狀或片層狀結構。α- 螺旋、β- 折疊。

    (三)三級結構

     在二級結構的基礎上,再由氨基酸側鏈之間通過形成氫鍵、二硫鍵、離子鍵等再度折疊和盤旋而成。

    (四)四級結構

     四級結構是蛋白質分子中亞基的空間布局,包括亞基的數(shù)目、類型、立體結構、亞基之間的相互作用以及接觸部位。

    三、蛋白質的類型及在生命活動中的作用

    單純蛋白、結合蛋白。

    蛋白質在生命活動中的作用

    (一)結構和支持作用

    (二)催化作用

    (三)傳遞和運輸作用

    (四)運動功能

    (五)防御作用

    (六)調節(jié)作用  

    四、感染蛋白和感染蛋白病

    感染蛋白(prion)兼具遺傳性和傳染性的蛋白質。感染蛋白。嚎唆敳 ⒀蝠W病 、瘋牛病。PrPsc與PrPc的一級結構相似,折疊不同。

    第三節(jié)  遺傳信息的載體——核酸

    一、核酸的化學組成和種類

    (一)核酸的化學組成

       1、單核苷酸是核酸的基本結構單位

    2、單核苷酸 3′,5′磷酸二酯鍵和多聚核苷酸鏈

    二、DNA的結構與功能

    (一)DNA的結構

    DNA雙螺旋結構模型(Watson, Crick, 1953):兩條脫氧核苷酸長鏈互相平行、方向相反,相互結合,圍繞著一個假想的主軸向右盤旋,形成雙螺旋結構的DNA分子。

    堿基互補配對:A、T;  G、C。

    (二)DNA分子的主要功能

     1、儲存遺傳信息

      2、以自身為模板進行自我復制

     3、轉錄合成RNA

    三、RNA的種類、結構和功能

    (一)信使RNA(mRNA)

    從細胞核內(nèi)DNA分子上轉錄遺傳信息,作為合成蛋白質的指令。

    (二)轉移RNA(tRNA)

      轉運活化的氨基酸到核糖體上。tRNA的結構:氨基酸臂、TψC環(huán)、D環(huán)、反密碼環(huán)、反密碼子。

    (三)核糖體RNA(rRNA)

     是核糖體的主要成分,主要是維系核糖體的立體結構。核酶:具有催化生化反應能力的RNA

    (四)核小RNA(SnRNA)

      與mRNA前體的加工有關。

    (五)反義RNA

         在mRNA的翻譯過程中起調節(jié)因子作用。

    第三章 細胞膜及其表面結構

    【目的要求】

    掌握:細胞膜的特性,細胞膜的結構模型,細胞膜與細胞內(nèi)外物質轉運。

    熟悉:細胞膜的化學組成。

    了解:膜抗原和膜受體。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 細胞膜化學組成和結構模型

    一、細胞膜的化學組成

    (一)膜脂

       生物膜上的脂類稱為膜脂。

    1、磷脂:

       主要是磷酸甘油酯 、鞘磷脂。

    2、膽固醇(膜中的中性脂)

       羥基(極性頭部)、類固醇環(huán)、脂肪酸鏈(尾部)。

    3、糖脂

       糖脂是含有一個或幾個糖基的脂類。

    (二)膜蛋白

    1、外在蛋白

       占20-30%,分布在膜的內(nèi)外表面,主要在內(nèi)表面。

    2、內(nèi)在蛋白

       占70-80%,以不同的程度嵌入類脂雙分子層,故稱為鑲嵌蛋白。

    (三)膜糖類

      細胞膜表面(外側)為低聚糖(單糖)。

    二、細胞膜的特性

    (一)細胞膜的不對稱性

    1、膜脂的不對稱性

    內(nèi)外兩層的脂類分子不同。

    2、膜蛋白的不對稱性

       跨膜蛋白的方向性、酶結合點的不對稱性、骨架蛋白結合的不對稱性、糖蛋白的不對稱性。

    (二)細胞膜的流動性

    1、膜脂分子的運動

    (1)擺動運動

    (2)旋轉異構運動

    (3)橫向擴散運動

    (4)伸縮振蕩運動

    (5)翻轉運動

    (6)旋轉運動

    2、膜蛋白的分子運動

    (1)橫向擴散運動

    (2)旋轉擴散運動

    3、膜流動性的影響因素

    (1)膜脂脂肪酸鏈的長短與不飽和度:脂肪酸鏈長,流動性。徊伙柡投雀,流動性大。

    (2)膽固醇含量:在相變溫度上,限制膜的流動性。在相變溫度下,增強膜的流動性。

    (3)卵磷脂/鞘磷脂的比值:與膜的流動性成正比。

    (4)膜蛋白的影響:內(nèi)在蛋白的量與膜的流動性成反比。

    三、細胞膜的分子結構

    (一)單位膜模型

       Robertson(50年代)提出“兩暗一明”的三層結構模型。

    (二)液態(tài)鑲嵌模型

       Signger&Nicolson(1972)提出該模型。在流動的脂質雙分子層中,不同程度的鑲嵌著蛋白質分子,糖類附著在膜的外表面。

    (三)晶格鑲嵌模型
        Wallach(1975)認為:生物膜中,流動的脂類,進行無序(液態(tài))和有序(晶態(tài))的(可逆)相變,膜蛋白對脂類分子的運動具有控制作用。

    (四)板塊鑲嵌模型

       White(1977)認為:在流動的脂類雙分子層中,存在許多彼此獨立的脂質區(qū)(有序結構的“板塊”),其大小不同、剛性較大。在有序結構的板塊之間,是流動的脂質區(qū)(無序結構的“板塊”),說明膜流動性的不均勻性。

    第二節(jié) 細胞膜與細胞內(nèi)外物質轉運

    一、被動運輸

    (一)簡單擴散

       不消耗代謝能,不需要專一的膜蛋白分子,順濃度梯度,即可發(fā)生的穿膜擴散。

    (二)通道擴散

    1、通道蛋白

    脂質雙分子層中膜蛋白帶電荷的親水區(qū)形成水通道,允許適當大小的分子和帶電荷的溶質通過,以單純擴散的形式,從膜的一側到另一側。 

    2、閘門通道

    (1)配體閘門通道:當閘門通道蛋白接受胞外配體刺激時,構象發(fā)生變化,使閘門打開。

    (2)電壓閘門通道:通道對細胞內(nèi)外特異性離子濃度變化發(fā)生反應。

    (三)載體擴散

       借助于載體蛋白,順濃度梯度的物質運輸方式。分子載體、離子載體。 

    二、主動運輸

    (一)離子泵

    1、鈉-鉀泵

       Na+-K+ ATP酶。

    2、Ca2+

       Ca2+ATP酶。)

    (二)離子梯度驅動的主動運輸

       其動力來自于其他物質的濃度梯度,而不是直接由ATP水解來驅動。

    三、膜泡運輸

    (一)胞吞作用

    1、吞噬作用

       細胞攝取較大的固體顆;蚍肿訌秃象w(如細菌和細胞碎片等物質)。

    2、胞飲作用

       細胞攝取液體和溶質的過程。

    3、受體介導胞吞作用

       選擇性很強的內(nèi)吞作用。能使細胞攝入大量的特定配體,而不是攝入大量的細胞外液。

    (1)有被小窩(泡)

    (2)籠蛋白

    (二)胞吐作用

      也叫出胞作用、外排作用,其過程與內(nèi)吞作用相反。

    第三節(jié) 膜抗原和膜受體

    一、膜抗原的種類和功能

    (一)血型抗原

    1、ABO血型抗原

    2、MN血型

    (二)組織相容性抗原

       能引起個體間組織器官移植排斥反應的抗原,其化學成分為糖蛋白。

    二、膜受體的種類及功能

    (一)膜受體的分子結構和特點  

    1、膜受體的分子結構

    (1)調節(jié)單位

    (2)催化單位

    (3)傳導部分

    2、細胞膜受體的特性

    (1)受體的特異性

    (2)可飽和性

    (3)具有高度的親和力

    (4)可逆性

    (5)特定的組織定位 

    (二)膜受體的分類

     1、離子通道受體

     2、G蛋白相偶聯(lián)受體

     3、生長因子受體

    (三)受體的功能

     1、膜受體和細胞識別

    (1)細胞識別:細胞對同種和異種細胞的認識,對自己和異己的認識。

    (2)細胞識別的分子基礎

    2、膜受體與信息傳遞

    第四章 細胞內(nèi)膜系統(tǒng)

    【目的要求】

    掌握:內(nèi)質網(wǎng)的形態(tài)結構與類型,內(nèi)質網(wǎng)的功能;高爾基體的形態(tài)結構、化學組成,高爾基體的功能;溶酶體的功能。

    熟悉:溶酶體的結構、類型,溶酶體的酶,內(nèi)體;過氧化物酶體的形態(tài)、功能。

    了解:溶酶體與人類疾病。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 內(nèi)質網(wǎng)

    一、內(nèi)質網(wǎng)的形態(tài)結構

    內(nèi)質網(wǎng)為膜性管網(wǎng)狀結構,有管狀、泡狀、扁平囊狀三種形態(tài),共同構成相互連通的網(wǎng)狀膜系統(tǒng)。

    二、內(nèi)質網(wǎng)的類型

    粗面內(nèi)質網(wǎng)、光面內(nèi)質網(wǎng)。

    三、內(nèi)質網(wǎng)的化學組成

    磷脂占30-40%、蛋白質占60-70%。

    四、內(nèi)質網(wǎng)的功能

    (一)粗面內(nèi)質網(wǎng)的功能  

    1、核糖體的附著與蛋白質的合成 

       附著核糖體合成多肽鏈后,新生肽鏈通過跨膜轉運,進入粗面內(nèi)質網(wǎng)腔。Blobel提出了信號假說。

    (1)與附著核糖體合成有關的成分:信號肽、信號識別顆粒(SRP)、信號識別顆粒受體(SRP受體)、核糖體連接蛋白、信號肽受體。

    2、蛋白質糖基化 

       進入內(nèi)質網(wǎng)腔的多肽鏈,在糖基轉移酶的作用下,其氨基酸側鏈上,連接單糖和低聚糖。

    3、內(nèi)質網(wǎng)腔中蛋白質的其他修飾行為

     (1)催化形成二硫鍵

     (2)正確的折疊裝配

    (二)光面內(nèi)質網(wǎng)的功能

    1、脂類合成與運輸

    2、糖原的合成與分解

    3、藥物代謝與解毒

    4、與HCl 、膽汁的形成有關

    5、在肌細胞中是Ca++貯存場所

    第二節(jié) 高爾基復合體

    一、高爾基體的形態(tài)結構

    高爾基復合體是由一層單位膜包圍而成的復雜的囊泡系統(tǒng),電鏡下由小(囊)泡、扁平囊和大(囊)泡組成。高爾基復合體為極性細胞器。其扁平囊的兩面朝向固定,順面相當于形成面(未成熟面),反面相當于成熟面(分泌)。

    二、高爾基復合體的化學組成

    高爾基體的化學組成介于細胞膜和內(nèi)質網(wǎng)之間。高爾基體各部分的標志酶。

    三、高爾基復合體的功能

    (一)蛋白質的糖基化及糖鏈的修飾

       N-連接糖基化、O-連接糖基化。

    (二)蛋白原的水解

    剛合成的許多蛋白原分子在高爾基體中水解,切除部分肽段或進行修飾。

    (三)蛋白質的分揀與運輸

    1、溶酶體酶蛋白的分揀運輸與溶酶體的形成

       溶酶體從高爾基復合體以出芽方式形成。6-磷酸-甘露糖是溶酶體的分選信號。

    2、分泌蛋白的分揀運輸

       連續(xù)分泌、調節(jié)分泌。高爾基體中分泌蛋白以出芽方式形成小泡時,小泡外表面常出現(xiàn)籠形蛋白被,成為有被小泡。

    第三節(jié) 溶酶體與內(nèi)體

    一、溶酶體的結構

    溶酶體是一層單位膜包圍而成的囊泡狀結構,多呈圓形或橢圓形。

    二、溶酶體的酶

    內(nèi)含60多種水解酶。大多為酸性水解酶。

    三、溶酶體的類型

    (一)初級溶酶體

       是剛從高爾基體出芽形成的含酶小體。內(nèi)含多種水解酶,此時小泡內(nèi)的酶亦無活性。

    (二)次級溶酶體

       在細胞質中,初級溶酶體與含被水解底物的小泡融合,使水解酶激活。根據(jù)底物的來源和種類,含底物的小泡可分為:內(nèi)體或稱內(nèi)吞體、自噬體、吞噬體。

    (三)殘余小體

       含有殘余底物的溶酶體稱為殘余小體。

    四、內(nèi)體與溶酶體

    內(nèi)體(內(nèi)吞體):是細胞膜通過內(nèi)陷、出芽形成的特殊酸性囊泡。內(nèi)體可分為早期內(nèi)體和晚期內(nèi)體。

    五、溶酶體的功能

    (一)消化作用

    1、異噬作用

       溶酶體對細胞外源性物質的消化作用。

    2、自噬作用

       細胞內(nèi),被破壞、損傷或衰老的細胞器形成自噬體,并被溶酶體消化。

    3、分泌自噬

       溶酶體對細胞內(nèi)分泌顆粒的吞噬作用。

    (二)自溶作用

       細胞內(nèi)溶酶體膜破裂,消化酶釋放到細胞質中,導致細胞本身被消化。

    (三)胞外消化

    溶酶體通過向胞外釋放酶蛋白而消化胞外物質。

    六、溶酶體與人類疾病

    (一)溶酶體與職業(yè)病

       工人長期吸入二氧化硅(SiO2)粉塵,硅塵被巨噬細胞吞噬,形成吞噬體,并與溶酶體結合形成吞噬溶酶體。二氧化硅在溶酶體中無法消化而聚集形成硅酸。硅酸使溶酶體膜破裂,引起巨噬細胞死亡,誘導成纖維細胞增生,形成矽肺。

    (二)先天性溶酶體病

    遺傳因素導致溶酶體缺乏某種酶,相應底物不能被消化,蓄積在溶酶體中,導致的代謝障礙性疾病。

    第四節(jié) 過氧化物酶體

    過氧化物酶體又稱微體,是一層單位膜包裹而成的囊泡狀細胞器。過氧化物酶體內(nèi)含40多種氧化酶,過氧化氫酶是過氧化物酶體的標志酶。

    第五章 細胞骨架系統(tǒng)

    【目的要求】

    掌握:微管的形態(tài)結構和存在形式,微管的分子組成;微絲的形態(tài)結構和存在形式。

    熟悉:微管的的裝配及調節(jié),微管結合蛋白,微管的主要功能;微絲的分子組成,微絲的組裝及調節(jié),微絲結合蛋白;中間絲的形態(tài)結構與分布,中間絲的化學組成和分類。

    了解:微絲主要功能;中間絲的組裝及調節(jié),中間絲結合蛋白,中間絲的功能。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié)  微管

    一、微管的形態(tài)結構

    中空、管狀纖維,由13根原纖維圍成,每條原纖維由微管蛋白α、β相間排列而成。

    二、微管的分子組成

    微管主要由微管蛋白α、β、γ構成。

    三、微管的組裝及其調節(jié)

    (一)微管的體外裝配

       極性組裝,

    (二)微管的體內(nèi)裝配

       遵循體外裝配受嚴格時間、空間控制,踏車運動。

    (三)微管裝配的調節(jié)

       微管在體內(nèi)的裝配和去裝配,在時間和空間上高度有序。

    (四)微管敏感的藥物

       秋水仙素(解聚)、長春堿(抑制聚合)、紫杉酚(加速聚合)、nocodazole(阻斷聚合)。

    四、微管結合蛋白

       堿性的微管結合區(qū)域、酸性的突出區(qū)域。

    五、微管的主要功能

    (一)構成細胞內(nèi)的網(wǎng)狀支架,支持和維持細胞形態(tài)

    (二)維持細胞內(nèi)細胞器的定位和分布

    (三)細胞內(nèi)物質運輸軌道

    馬達蛋白介導。

    (四)中心粒、纖毛和鞭毛形成

    1、中心粒:

       短筒狀小體, 9組三聯(lián)管組成。

    2、鞭毛和纖毛:

       9組二聯(lián)管、2個中央微管組成。

    第二節(jié)  微絲

    一、微絲的形態(tài)結構和存在形式

    實心纖維,成束或彌散分布。

    二、微絲的分子組成

    G肌動蛋白為肌動蛋白單體,呈啞鈴形,F(xiàn)肌動蛋白為絲形肌動蛋白。

    三、微絲的組裝及其調節(jié)

    極性組裝,體外裝配受ATP、Ca2+、Na+、K+、功能、外部信號影響,踏車現(xiàn)象。

    四、微絲結合蛋白

    (一)肌肉收縮系統(tǒng)

    1、原肌球蛋白。

    2、肌鈣蛋白。

    3、肌球蛋白。

    (二)非肌細胞中微絲結合蛋白

       40多種,主要與微絲裝配及功能有關。

    五、微絲的主要功能

    (一)支撐作用

    1、形成應力纖維。

    2、支持微絨毛。

    (二)參與細胞運動

    1、變形運動。

    2、細胞分裂。

    3、肌肉的收縮

    第三節(jié)  中間絲

    一、中間絲的形態(tài)結構和分布

    中空管狀結構,結構極穩(wěn)定,分布具有高度的組織特異性。

    二、中間絲的化學組成

    中間絲蛋白基因為多基因家族。

    三、 中間絲的分類

    1、角蛋白纖維

    2、神經(jīng)元纖維

    3、波形蛋白樣纖維

    4、核纖層蛋白

    四、中間絲的組裝及其調節(jié)

    中間絲組裝、去組裝機制不清楚。

    五、中間絲結合蛋白

    非中間絲組成蛋白,但在結構和功能上與中間絲有密切聯(lián)系。

    六、中間絲的功能

    (一)細胞內(nèi)支撐作用

    (二)參與相鄰細胞間、細胞與基膜間的連接

    (三)參與細胞內(nèi)信息傳遞及物質運輸

    (四)與細胞分化有關

    第六章 核糖體

    【目的要求】

    掌握:rRNA的功能,核糖體蛋白的功能。

    熟悉:核糖體的種類與數(shù)量,核糖體的形態(tài)大小,核糖體的化學組成,核糖體的聚合與解聚;rRNA的結構,蛋白質在核糖體結構中的地位,核糖體的重要活性部位。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié)  核糖體的一般特征

    一、核糖體的種類

    分為原核細胞核糖體、真核細胞核糖體,真核細胞核糖體又分為細胞質核糖體、細胞器核糖體(葉綠體核糖體、線粒體核糖體)。

    二、核糖體的數(shù)量

    原核細胞約有16×103個核糖體,真核細胞約有1×106個核糖體。  

    三、核糖體的形態(tài)大小

    不規(guī)則顆粒狀,大、小亞基以特定形式聚合。

    四、核糖體的化學組成

    rRNA 60%,蛋白質40%。

    五、核糖體的聚合與解聚

    Mg2+濃度1-10mmol/L,大小亞基聚合成單核糖體; Mg2+濃度<1mmol/L, 單核糖體解離成大小亞基; Mg2+濃度>10mmol/L,2個單核糖體結合成二聚體。

    第二節(jié)  核糖體的結構和功能

    一、核糖體的結構

    (一)rRNA結構

    核糖體中,單鏈rRNA分子的自身堿基相互配對,形成雙鏈配對區(qū)。配對區(qū)呈干狀,非配對區(qū)呈環(huán)狀或泡狀,在此基礎上,rRNA再進一步折疊成特定空間結構。

    (二)蛋白質在核糖體結構中的地位

    核糖體中,蛋白質亞基的位置是特定的,其位置決定于與rRNA的關系;  

    (三)核糖體的重要活性部位

    1、mRNA結合位:

       小亞基上,與mRNA結合。

    2、氨酰tRNA結合位和肽基tRNA結合位

       大亞基上,氨酰tRNA與mRNA密碼子識別、結合的部位, tRNA連接延長多肽鏈進入的部位。

    3、轉肽酶部位:

       大亞基上,催化肽鍵形成。

    4、中央管與出口位:

       大亞基上,新生肽鏈出口位。  

    二、核糖體的功能

    (一)rRNA的功能

    1、rRNA在核糖體形態(tài)構建中的作用

       在核糖體形態(tài)構建過程中,rRNA起骨架作用。

    2、rRNA在蛋白質合成中的作用

     (1)rRNA與mRNA相互作用:影響蛋白質合成水平。

     (2)rRNA與tRNA相互作用:tRNA與mRNA識別、結合,需要rRNA協(xié)助、維持。

     (3)在核糖體大小亞基聯(lián)合中的作用:rRNA參與核糖體大、小亞基聯(lián)合。

     (4)rRNA與肽鍵形成:蛋白質合成中肽鍵形成,由核酶(rRNA)催化。

    (二)核糖體蛋白質的功能

       在核糖體形態(tài)構建過程中, 根據(jù)對rRNA特定堿基序列識別,蛋白質定位在特定的空間位置;在蛋白質合成過程中,核糖體蛋白質起間接、輔助作用。 

    第七章 線粒體

    【目的要求】

    掌握:線粒體的超微結構,線粒體的功能。

    熟悉:線粒體的形態(tài)、大小、數(shù)量,線粒體的分布;線粒體的化學組成,線粒體酶的定位;線粒體DNA,線粒體蛋白質的合成與運輸。

    了解:線粒體與腫瘤等,線粒體與藥物或毒物,線粒體與疾病,線粒體與衰老。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 線粒體的形態(tài)結構及分布

    一、線粒體的形態(tài)、大小及數(shù)目

    光鏡下,線粒體的形狀多種多樣;線粒體一般直徑為0.5-1.0μm,長2-3μm,最長可達10μm;不同細胞、不同組織線粒體數(shù)目不同。

    二、線粒體的分布

    線粒體在胞內(nèi)分布有一定規(guī)律性,常分布在功能旺盛的區(qū)域。

    三、線粒體的超微結構

    (一)外膜

    厚5.5nm,由整齊圓柱狀蛋白組成。

    (二)內(nèi)膜

    厚4.5nm,通透性小,具高度選擇通透性。

    1、F1因子

    位于頭部,按3α:3β:1γ:1δ:1ε比例組成,催化ATP合成。

    2、ATP酶調節(jié)成分

    ①F1抑制蛋白:抑制ATP合成(反饋調節(jié))。

    ②寡霉素敏感性授與蛋白(OSCP):阻斷ATP合成。

    ③蛋白F6  位于柄部,F(xiàn)0和F1結合必需蛋白。

    3、F0因子 位于內(nèi)膜,按1a:2b:12c單位比例組成,內(nèi)膜質子通道。

    第二節(jié)  線粒體的化學組成及酶的定位

    一、線粒體的化學組成

    (一)蛋白質

       可溶性蛋白、不溶性蛋白。

    (二)脂類

       磷脂約占90%,含豐富心磷脂和少量膽固醇,內(nèi)外膜蛋白質與脂類比例不同。

    二、線粒體中酶的定位

    含多種酶,已確認120余種。

    第三節(jié)  線粒體的功能

    線粒體是細胞氧化場所,線粒體能進行內(nèi)外物質交換、可參與多種生命現(xiàn)象形成。在酶的催化下,細胞將供能物質(氨基酸、脂肪、糖等)氧化并釋放能量的過程稱細胞氧化又稱細胞呼吸。通過糖醇解、乙酰輔酶A生成、三羧酸循環(huán)、氧化磷酸化,一分子葡萄糖 形成38分子ATP。線粒體內(nèi)膜上,細胞氧化各階段脫下的氫原子,通過內(nèi)膜上一系列呼吸鏈酶的逐級傳遞;稱電子傳遞,伴隨電子傳遞鏈的氧化過程中能量轉換, ATP同時進行,稱為氧化磷酸化偶聯(lián)。 

    第四節(jié) 線粒體的遺傳與半自主性

    線粒體遺傳屬于母系遺傳。線粒體為半自主性細胞器。

    一、線粒體DNA的結構特點

    (真核細胞)大多為雙鏈閉環(huán)分子,裸露。 一個線粒體內(nèi)可有1個或幾個mtDNA分子。mtDNA的轉錄為全長對稱轉錄。mtDNA雙鏈的半保留復制,在不同的時間、地點開始。

    人類mtDNA全長16569bp。編碼 2個rRNA、22個tRNA、13種蛋白質。

    線粒體的遺傳密碼與核DNA的遺傳密碼略有不同。 

    二、線粒體的蛋白質合成與運輸

    線粒體內(nèi)有百余種蛋白,它本身僅能合成10%左右,其余屬于核基因決定的線粒體蛋白。核基因決定的蛋白進入線粒體,多數(shù)在肽鏈N-端連接引導肽,進行跨膜運輸。核基因決定的線粒體蛋白,在跨膜移位前已處于折疊狀態(tài),必須解開折疊,才能順利穿膜,穿膜后,又須恢復相應折疊,方可發(fā)揮功能。

    第五節(jié) 線粒體與醫(yī)學關系

    一、線粒體作為疾病診斷和環(huán)境因素測定的指標

    缺血、低滲、輻射、腫瘤等。

    二、毒物和藥物對線粒體的作用

    毒物和藥物可導致線粒體結構或功能異常。

    三、線粒體與疾病

    線粒體病主要與mtDNA的堿基突變、缺失、插入有關,線粒體病表現(xiàn)為母系遺傳特征。

    四、線粒體與衰老

    帕金森病等與線粒體損傷有關。

    第八章 細胞核

    【目的要求】

    掌握:細胞核的化學組成,細胞核的顯微結構與亞顯微結構:核膜及核孔復合體,核纖層,核膜的功能;染色質的化學組成,染色質的結構,染色體的構建,常染色質與異染色質;核仁的化學組成、結構,核仁周期),。

    熟悉:核纖層功能,核仁的功能,核基質的結構和功能。

    了解:核DNA的貯存、復制與傳遞,核DNA的轉錄;染色體畸變與染色體病,分子病,先天性代謝缺陷。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié)  細胞核的化學組成與結構

    一、細胞核的化學組成

    (一)核酸

       DNA、RNA,DNP、RNP。

    (二)蛋白質

       組蛋白、非組蛋白。

    (三)其他

       少量脂類、水和無機鹽。

    二、細胞核的顯微結構與亞顯微結構

    (一)核膜

    1、核膜內(nèi)外層

       內(nèi)外核膜均為單位膜,核內(nèi)膜與外膜平行排列;在核孔處,核內(nèi)、外膜互相融合。核外膜表面附有核糖體,核內(nèi)膜有核纖層附著。

    2、核孔與核孔復合體

    核孔的直徑70nm,是細胞核-質物質交換結構。核孔復合體中央是一條圓柱形含水通道,允許水溶性物質出入核與胞質之間,核孔復合體由8個柱狀亞基、8個環(huán)形亞基、腔內(nèi)亞基、環(huán)孔亞基構成。

    3、核纖層:

    纖維狀網(wǎng)絡結構,位于內(nèi)層核膜靠核質一側。

    核纖層功能:支持核膜,固定核孔;為染色質提供附著位點;對分裂期核膜的崩解和重組,起調控作用。

    4、核膜的主要功能

    (1)包圍核物質形成特定代謝環(huán)境。

    (2)將RNA合成與蛋白質合成分開。

    (3)溝通細胞核、質間物質交流。

    (4)合成生物大分子。

    (二)染色質與染色體

    1、染色質的化學組成

    (1)DNA:結構、性質穩(wěn)定,含量恒定。

    (2)組蛋白:富含精氨酸、賴氨酸,為堿性。

    (3)非組蛋白:富含天門冬氨酸、谷氨酸,為酸性。

    (4)RNA:主要為新合成的mRNA、tRNA、rRNA前體。 

    2、染色質的結構

    (1)核小體:染色質的基本結構單位。

    (2)30nm染色質纖維:每圈6個核小體,外徑30nm,內(nèi)徑10nm。

    3、染色體的構建

     Laemmli等提出襻環(huán)模型,30nm染色質纖維折疊成襻環(huán),沿染色體縱軸(非組蛋白支架)由中央向四周放射狀伸出。

    (1)染色體支架與襻環(huán)結構:染色體支架由非組蛋白組成,襻環(huán)結構是間期染色質的基本存在形式。

    (2)微帶和染色單體:放射狀襻環(huán)構成微帶,再進一步構建成染色單體。

    4、染色質類型

    (1)常染色質:位于核中部,有功能活性。

    (2)異染色質:位于核周、核仁旁,無功能活性。分為組成型異染色質、兼性型異染色質。

    (三)核仁

    1、核仁的化學組成

    各種蛋白(核糖體蛋白、組蛋白、非組蛋白、多種酶系等)約80%; RNP 為11%; DNA為8%。  

    2、核仁的結構

    (1)核仁關聯(lián)染色質:核仁內(nèi)染色質為核仁組織區(qū),含rDNA襻環(huán);核仁周圍異染色質。

    (2)纖維結構:電子密度致密部分,呈環(huán)狀、半月狀。

    (3)顆粒結構:高電子密度顆粒,rRNA和蛋白質復合物。

    (4)基質:低電子密度,液體。

    3、核仁周期

       細胞周期中,前期末核仁消失,末期核仁重建,呈現(xiàn)周期性變化。

    4、核仁功能

    (1)rDNA高效轉錄:形成的一連串重復的箭頭樣結構。

    (2)rRNA剪接加工

    (3)核糖體組裝  

    (四)核基質  

    1、形態(tài)結構

    纖維從顆粒結構呈輻射狀伸出,相互聯(lián)系構成精細的三維網(wǎng)絡結構,充滿整個核內(nèi)空間。

    2、化學組成

    蛋白質(90%以上),少量RNA、DNA。

    3、功能

    (1)維持細胞核的形態(tài)結構。

    (2)參與DNA包裝和染色體構建。

    (3)DNA復制的支架。

    (4)RNA合成及加工的場所。

    第二節(jié)  細胞核的功能

    一、核DNA貯存、復制和傳遞

    二、核DNA轉錄

    第三節(jié) 細胞核與疾病

    一、染色體畸變與染色體病

    由于染色體畸變導致的疾病稱為染色體病。

    二、核基因突變與核基因遺傳病

    (一)分子病

       基因突變導致蛋白質分子一級結構異常,從而引起的疾病稱為分子病。

    (二)先天性代謝病

    基因突變導致酶異常,引起遺傳性酶缺陷,造成代謝紊亂稱為先天性代謝病。

    第九章 細胞增殖周期和生殖細胞的發(fā)生與受精

    【目的要求】

    掌握:細胞增殖周期的概念,細胞周期的動態(tài)變化及各期主要特點;減數(shù)分裂的過程,減數(shù)分裂的生物學意義。

    熟悉:精子發(fā)生和卵子發(fā)生

    了解:細胞增殖周期調節(jié)機制,細胞增殖周期與醫(yī)學;受精的條件和過程,受精的生物學意義。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 細胞增殖周期

    一、細胞周期動態(tài)變化及各期主要特征

    (一)G1期(DNA合成前期)

    1、RNA合成:

    是細胞進入S期的必要條件。

    2、蛋白質合成:

    如觸發(fā)蛋白、鈣調蛋白、細胞周期蛋白、DNA復制所需要的酶及各種前體物質等。

    限制點 (R點)是G1細胞對環(huán)境因素(胞內(nèi)外調節(jié)細胞周期的因素)的敏感點。細胞只有通過R點,才能從G1期進入S期。通過G1期控制點的調節(jié),G1期細胞可有三種去向:繼續(xù)增殖、暫不增殖、不再增殖 。

    (二)S期(DNA合成期)

    1、DNA復制

    是細胞增殖的關鍵。

    2、蛋白質合成 

       S期激活因子在G1和S交界時合成,S期結束時瞬即消失;酶、組蛋白、微管蛋白合成。中心粒復制。 

    (三)G2期(DNA合成后期)

       加速合成新的RNA和蛋白質,為進入M期作準備。

    (四)M期(有絲分裂期)

    1、前期:

    從染色體凝集到核仁、核膜消失。

    2、中期:

    從核仁、核膜消失到有絲分裂器的形成。

    3、后期:

    從著絲粒分離到染色單體到達兩極。

    4、末期:

    從染色體到達兩極至兩個子細胞的形成。

    二、細胞增殖周期的調節(jié)

    1、細胞周期基因

    2、細胞周期蛋白

    3、促成熟因子

    4、生長因子

    5、胞內(nèi)信使

    6、抑素

    7、有絲分裂因子抑制物

    三、細胞增殖周期與醫(yī)學

    (一)細胞增殖與組織再生

       在發(fā)育過程中,部分細胞經(jīng)過分化、衰老、直至死亡后,需要有新生細胞不斷補充、更新,這種維持正常生理功能的補充稱為生理性再生。組織再生按照增生狀況可分為更新型、穩(wěn)定型、恒定型。

    (二)細胞增殖與腫瘤

       原癌基因經(jīng)過突變、重排和倍增后,將導致細胞增殖失控,結果引起癌變。腫瘤細胞三種增殖狀態(tài):增殖型、暫不增殖型、永不增殖型。抑素對癌組織的控制作用失調,腫瘤細胞失去了正常細胞所具有的接觸抑制現(xiàn)象。G0期的腫瘤細胞對各種藥物的敏感性很低。

    第二節(jié)  生殖細胞的發(fā)生

    一、精子發(fā)生和卵子發(fā)生

    (一)精子的發(fā)生:

       睪丸的精曲小管,精原細胞形成A型精原細胞、B型精原細胞,再形成初級精母細胞、次級精母細胞、精細胞,最后形成精子;分為增殖期、生長期、成熟期、變形期。

    (二)卵子發(fā)生

      卵巢生殖上皮,卵原細胞形成初級卵母細胞,再形成次級卵母細胞、極體,最后形成卵細胞;分為增殖期、生長期、成熟期。

    第二節(jié)  生殖細胞的發(fā)生

    二、生殖細胞的發(fā)生過程中的減數(shù)分裂

    (一)減數(shù)分裂過程

    1、減數(shù)分裂前間期

       S期延長,只合成99.7%DNA,0.3%DNA以后在偶線期合成;G2期產(chǎn)生DNA合成抑制因子。

    2、第一次減數(shù)分裂

    (1)前期I:同源染色體聯(lián)會,互換,交叉,染色體濃縮,核仁、核膜消失,紡錘體形成;前期I又分為細線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期。

    (2)中期I:二價體排列在赤道面上。

    (3)后期I:同源染色體完全分開,二分體分別移向兩極。

    (4)末期Ⅱ:二分體移至兩極后,核膜、核仁重新形成,胞質分裂。

    3、減數(shù)分裂間期:短暫,無DNA復制。

    4、第二次減數(shù)分裂:與有絲分裂過程相同。

    (1)前期Ⅱ:二分體凝集,核仁、核膜消失。

    (2)中期Ⅱ:二分體排列于赤道面上。

    (3)后期Ⅱ:著絲粒縱裂,形成二條單分體,各單分體分別向兩極移動。

    (4)末期Ⅱ:單分體移至兩極后,核膜、核仁重新形成,胞質分裂。

    (二)減數(shù)分裂中相關機制

    1、同源染色體的聯(lián)會

       聯(lián)會復合體由中央組分、L-C纖維、側生組分構成;聯(lián)合復會體能穩(wěn)定同源染色體,便于非姐妹染色單體之間的交換和重組;聯(lián)會復合體形成于細線期,消失于雙線期。

    2、同源非姐妹染色單體交換

       在減數(shù)分裂中,交換可能由重組結介導,人類同源染色體交換平均2-3次

    3、X、Y染色體配對與分離

       X、Y染色體配對、交換,是在一端小范圍進行。

    (三)減數(shù)分裂生物學意義

    1、維持生物染色體數(shù)目恒定

    2、生物多樣性

    (1)組合變異

    (2)重組變異

    第三節(jié) 受精與受精卵

    一、受精的條件和過程

    (一)受精的條件

    去能,獲能。

    (二)受精的過程

    精子和卵子相結合。

    二、受精的生物學意義

     (一)受精是新個體生命的開始

     (二)恢復二倍體個體

    (三)決定新個體的性別

    第十章 細胞基因組的結構

    【目的要求】

    掌握:真核生物的基因結構,基因突變的性質、類型、分子機制以及效應。

    熟悉:基因概念的發(fā)展,基因組的概念;原核生物的基團結構;遺傳密碼的破譯,核基因遺傳密碼的一般特征,線粒體基因遺傳密碼的獨特性。

    了解:多態(tài)性的概念,基因多態(tài)性的類型及標志。人類基因組測序及意義。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié)  基因組的概念

    一、基因概念的發(fā)展

    一個基因一個性狀、一個基因一個酶、一個基因一條多肽鏈。

    二、基因組的編碼順序與非編碼順序

    一種生物細胞核內(nèi)單倍數(shù)染色體包含所有基因稱為基因組。

    生物基因組分為編碼序列、非編碼序列。

    第二節(jié)  基因結構

    一、原核生物的基因結構

    1、原核生物染色體

       原來認為裸露DNA分子(環(huán)狀)進一步發(fā)現(xiàn)原核生物染色體有DNA、RNA、蛋白質。

    2、雙鏈DNA

    編碼序列(大部分):結構基因,連續(xù)編碼。

    非編碼序列(少部分):間隔區(qū),調控基因。

    3、操縱子

    操縱基因與相鄰的幾個結構基因。

    二、真核生物的基因結構

    (一)簡單轉錄單位

    簡單轉錄單位:一個結構基因只對應轉錄產(chǎn)生一種mRNA。

    1、隔(割、斷)裂基因(split gene)

    真核生物結構基因。外顯子被內(nèi)含子隔開,形成鑲嵌排列的間隔形式。外顯子、內(nèi)含子接頭:GT(GU)-AG法則。

    2、啟動子

    位于結構基因5′上游100~200bp區(qū)域,RNA聚合酶結合位置,啟動基因轉錄。為保守序列;其主序列是TATA框。

    3、近啟動子單元(啟動子近側元件)

    位于轉錄起始點上游75~80bp處。保守序列。

    4、增強子

       能加速基因轉錄的序列,其作用不受所在位置的限制。 

    5、加帽位點和加尾部位

    在5′轉錄起始點上游有加帽位點;在3′非翻譯區(qū)有加尾部位。

    (二)復合轉錄單位

    1、兩個啟動子

    同一段DNA序列有兩個啟動子,通過不同的轉錄方式,形成兩種不同的mRNA。

    2、兩個polyA部位和轉錄提前終止

       同一段DNA序列有兩個polyA部位,mRNA形成有不同的拼接方式;基因中提前出現(xiàn)終止密碼子。

    3、DNA重排成活性基因

       DNA通過重排形成活性基因。

    第三節(jié) 遺傳密碼

    一、遺傳密碼的破譯

    物理學家Gamow對密碼子的推測,Crick用實驗證實Gamow的推導,Nirenberg破譯mRNA全部密碼。

    二、核基因遺傳密碼一般特征

    (一)連續(xù)性與方向性

       遺傳密碼連續(xù)、無標點,方向從mRNA5′端到3′端。

    (二)起始密碼子和終止密碼子

       起始密碼子為AUG,終止密碼子有 UAA、UAG、UGA。

    (三)簡并性

       幾個密碼子對應、識別同一種氨基酸,稱為簡并性,這幾個密碼子為同義密碼。

    (四)通用性

       蛋白質生物合成的整套密碼,從原核生物到人類都通用。 

    三、線粒體基因遺傳密碼的獨特性

    線粒體有其獨立復制的DNA基因組,而且有些遺傳密碼不同于核基因密碼,稱第二套密碼子。

    第四節(jié) 基因突變

    一、基因突變的性質

    1、可逆性

    基因突變有正向突變、回復突變。

    2、多向性

    同一基因可以發(fā)生多次獨立的突變。

    3、有害性

    大部分基因突變有害。

    4、隨機性

    對個體、細胞、基因及所影響的性狀,都是一個隨機的事件。

    二、基因突變的類型

    (一)自發(fā)突變

       在自然情況下發(fā)生的基因突變;自發(fā)突變率很低。

    (二)誘發(fā)突變

      用人工方法引起的基因突變,引起誘發(fā)突變的因素包括:

    1、溫度

    過高或過低。

    2、輻射

    X射線、γ射線、中子流、紫外線。

    3、化學物質

    致變劑、致畸劑、致癌劑。

    4、病毒

    麻疹、皰疹、風疹、流感等,早期胚胎細胞對此尤敏感。

    三、突變的分子機制

    (一)堿基置換

    1、轉換

    嘌呤與嘌呤、嘧啶與嘧啶間的變換。

    2、顛換

    嘌呤與嘧啶間的變換。

    (二)缺失

       堿基序列中丟失了1個或幾個堿基。造成移碼突變。

    (三)插入

       一個或幾個核苷酸插入到原核苷酸序列中,造成移碼突變。

    (四)融合

       是指兩個不同基因的核苷酸序列相接,成為一個新的融合基因。

    會計資格四、突變的效應

    1、錯義突變

    基因突變,可明顯改變蛋白質或酶的性質。

    2、無義突變

    有義密碼突變?yōu)闊o義密碼。

    3、同義突變

    同義密碼子間的突變。

    第五節(jié) 基因組的多態(tài)性

    一、基因組多態(tài)性類型

    (一)編碼序列多態(tài)性

       同義密碼多態(tài)、異義密碼多態(tài)等。

    (二)非編碼序列多態(tài)性

       衛(wèi)星DNA、小衛(wèi)星DNA、微衛(wèi)星DNA、Alu重復家庭等。

    二、基因組多態(tài)性標志

    限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)、單核苷酸多態(tài)性(SNP)。

    第六節(jié) 人類基因組測序

    一、基因組作圖

    遺傳圖、物理圖。

    二、基因組大規(guī)模測序

    序列測定。

    三、人類基因組的意義

    第十一章 細胞基因組的復制與表達

    【目的要求】

    熟悉:DNA的復制,RNA的復制;原核生物基因的轉錄,真核生物與原核生物基因轉錄的比較;轉錄產(chǎn)物及其加工;基因的翻譯。

    了解:翻譯后的加工,信息流及其中心法則;原核生物基因的調節(jié)蛋白與操縱子,真核生物的基因調控區(qū)與轉錄因子。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 核酸的復制

    一、DNA復制

    (一)雙鏈DNA復制的一般特征

    1、DNA復制是半保留復制

       Watson、Crick提出 DNA雙螺模型;Meselson和Stahl證明DNA復制確實是半保留復制。

    2、DNA復制在特定的位置起始

    細菌等DNA復制起始點約有幾百個核苷酸長,為富含AT的保守序列。

    3、DNA復制為雙向復制

       DNA從同一復制起始點開始,雙向復制,形成2個復制叉。

    (二)大腸桿菌環(huán)狀雙鏈DNA的復制

    1、DNA解旋

       復制起始蛋白dnaA識別復制起始點,解旋酶dna B蛋白解開DNA雙螺旋,單鏈DNA結合蛋白維持單鏈狀態(tài)。

    2、DNA聚合酶

       DNApolⅢ為DNA復制中主導聚合酶。

    3、RNA引物合成

    DnaG編碼引物酶識別復制起始點,合成RNA引物。

    4、前導鏈和后隨鏈

    一個復制叉中,以3′→5′片段為模板,連續(xù)合成的子鏈稱前導鏈;以5′→3′鏈為模板,以不連續(xù)方式合成的子鏈稱后隨鏈。

    5、多種機制保證復制的真實性

       DNA聚合酶與正確核苷酸親和力高,可通過構象變化,使不正確核苷酸脫落;還可利用其3′→5′外切酶活性,切除不正確核苷酸。

    (三)真核細胞DNA復制

    1、真核細胞DNA有多個復制起始點

       每條染色體可有100-1000個復制起始點。

    2、組蛋白的復制與裝配

    隨復制叉前進,核小體暫時松散,組蛋白不斷合成,其新、老八聚體可與任一條DNA結合成核小體。

    3、端粒的復制

       真核細胞DNA復制時,最后一個岡崎片段的RNA引物沒有地方合成,但每條染色體的末端的端粒、端粒酶,解決了這個問題。

    (四)大腸桿菌噬菌體φ×174單鏈DNA復制

       滾筒復制。

    二、RNA復制

    (一)呼吸道腸道病毒雙鏈RNA的復制

    以(-)RNA為模板合成(+)RNA,再以(+)RNA為模板合成(-)RNA,構成雙鏈RNA。

    (二)脊髓灰質炎病毒(+)RNA單鏈的復制

    以(+)RNA為模板合成(-)RNA,再以(-)RNA為模板合成(+)RNA。

    (三)牛水皰性口炎病毒(-)RNA單鏈的復制

       以(-)RNA為模板合成(+)RNA,再以(+)RNA為模板合成(-)RNA。

    (四)反轉錄病毒RNA復制

    1、Rous肉瘤病毒RNA復制

       在反轉錄酶的作用下, 以(+)RNA為模板,反向轉錄出(-)DNA,形成異質雙鏈;水解異質雙鏈中RNA;以(-)DNA為模板,合成(+)DNA,產(chǎn)生雙鏈DNA;以(-)DNA為模板,合成(+)RNA。

    2、艾滋病毒也是反轉錄病毒

       HIV含有反轉錄酶。遺傳物質也為2條相同的(+)RNA,各由9 749個核苷酸組成。復制過程與Rous肉瘤病毒類同。

    第二節(jié)  基因的轉錄

    一、原核生物的轉錄

    (一)轉錄酶和轉錄單位

       原核生物RNA聚合酶催化mRNA、tRNA、rRNA合成,轉錄單位為操縱子。

    (二)啟動子

       Pribnow框,-10附近。

    (三)轉錄過程

    1、起始

       σ因子識別啟動子,先形成閉合復合體,再形成開放復合體。

    2、延長

       核心酶沿3′→5′方向移動,邊移動,RNA不但合成。

    3、終止

       E.coli有兩種轉錄終止機制:

    (1)ρ因子不依賴終止:終止部位有特征性終止信號。

    (2)ρ因子依賴終止:取決于ρ因子以足夠速度趕上RNA聚合酶。

    二、真核生物的轉錄

    (一)RNA聚合酶和轉錄單位

       RNA聚合酶有聚合酶 I、聚合酶Ⅱ、聚合酶Ⅲ;轉錄單位為一個結構基因。

    (二)啟動子和轉錄因子

    啟動子為 TATA框 ,通用轉錄因子有TFD、TFA、TFB、TFH。

    (三)染色體組裝

       轉錄時,需要轉錄激活因子影響,暴露轉錄活性區(qū)域; DNA與組蛋白質形成核小體,再高度有序地折疊成染色質。

    三、轉錄產(chǎn)物及其加工

    (一)mRNA

    1、加帽

    新鏈RNA5′端,加5′-磷酸-7-甲基鳥苷作為帽子。

    2、加尾

    除組蛋白mRNA外,mRNA3′端加150~200polyA。

    3、剪接

    mRNA前體中,切除內(nèi)含子,連接外顯子的過程。

    4、RNA編輯

    mRNA前體堿基序列改變,mRNA序列與外顯子序列不一致。

    (二)rRNA

    1、原核生物rRNA

    DNA轉錄成rRNA前體,再加工成16SrRNA、5SrRNA、23sRNA。

    2、真核生物rRNA

    DNA轉錄成rRNA前體,再加工成18SrRNA、5.8SrRNA、28SrRNA,5SrRNA。

    (三)tRNA

       切除5′引導序列和3′端;切除內(nèi)含子,連接外顯子;3′端加CCA, 局部堿基配對,形成反密碼環(huán), 環(huán)上有反密碼子。

    第三節(jié) 基因的翻譯

    一、翻譯

    (一)多肽鏈合成的起始:

      識別起始位點,合成起始氨酰tRNA,核蛋白體大亞基結合,形成起始復合物。

    (二)多肽鏈合成的延長

       根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導,使相應氨基酰-tRNA進入核蛋白體A位,由轉肽酶催化P位的氨基酸或多肽轉至A位的氨基酸上并形成肽鍵,P位空出,核糖體向3’端移動一個三聯(lián)體密碼子位置,無負荷tRNA自核糖體上脫落下來。

    (三)多肽鏈合成的終止 

      釋放因子識別終止密碼UAA或UAG或UGA,轉肽酶轉肽作用喪失,水解

    酯鍵,多肽鏈釋放,蛋白質合成裝置解離

    二、翻譯后的加工

    跨膜蛋白中信號肽切除,無用肽段切除等;糖基化、乙;、磷酸化、甲基化等;蛋白質折疊等。

    三、信息流及其中心法則

    遺傳信息的流動基本路線:轉錄、翻譯。中心法則。

    第四節(jié) 基因表達的調控

    一、原核生物基因的調節(jié)蛋白與操縱子

    二、真核生物的基因調控區(qū)與轉錄因子。

    第十二章 細胞蛋白質組

    【目的要求】

    自學

    【內(nèi)容】

    第一節(jié) 蛋白質組研究的重要意義

    第二節(jié) 蛋白質組的主要研究方法

    第三節(jié) 蛋白質組學在生物學和醫(yī)學中的應用

    第十三章 細胞信號系統(tǒng)

    【目的要求】

    自學

    【內(nèi)容】

    第一節(jié) 細胞間通訊的一般原則

    第二節(jié) 蛋白偶聯(lián)的細胞表面受體介導的信號傳遞

    第三節(jié) 酶偶聯(lián)細胞表面受體介導的信號傳遞

    第十四章 細胞的整體性

    【目的要求】

    熟悉:生物膜的單位膜構型,膜相結構的相互聯(lián)系和膜的轉移,非膜相結構的相互聯(lián)系;膜相結構功能上的統(tǒng)一,細胞核和細胞質的相互依存,代謝環(huán)節(jié)的相互依存。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 結構上的整體性

    一、生物膜具有統(tǒng)一的單位膜構型

    生物膜分為細胞膜、細胞內(nèi)膜,其結構均為單位膜由脂類、蛋白質組成,其特點為不對稱性、流動性。

    二、膜相結構的相互聯(lián)系和膜的轉移

    細胞膜和細胞內(nèi)各種膜相結構之間的相互聯(lián)系和轉移稱為膜流。

    三、非膜相結構的相互聯(lián)系

    微管蛋白是構成微管、纖毛、鞭毛、中心粒 、紡錘體、星體等細胞器基本成分。

    第二節(jié)  功能上的整體性

    一、膜相結構在功能上的統(tǒng)一性

    (一)區(qū)域化作用

       膜相結構把細胞分為若干功能區(qū)域。

    (二)增加胞內(nèi)生化反應表面積

       在細胞有限空間內(nèi),膜系統(tǒng)建立大面積表面,使代謝反應高效率進行。

    二、細胞核和細胞質相互依存

    細胞核控制細胞質,核的生理功能依賴細胞質。

    三、代謝環(huán)節(jié)的相互依存

    質膜的物質運輸,一些代謝反應的完成,線粒體供能,細胞周期變化的協(xié)同作用。

    第十五章 細胞的分化、衰老與死亡

    【目的要求】

    自學

    【內(nèi)容】

    第一節(jié) 細胞的分化

    第二節(jié) 細胞的衰老

    第三節(jié) 細胞的死亡

    第十六章 生物工程原理及其醫(yī)學應用

    【目的要求】

    熟悉:體外細胞培養(yǎng),細胞融合,單克隆抗體;基因工程原理,DNA聚合酶鏈反應原理。

    了解:干細胞工程,細胞工程的應用。

    【教學內(nèi)容】

    第一節(jié) 細胞工程原理及其應用

    一、體外細胞培養(yǎng)

    細胞培養(yǎng)是單個細胞或細胞群在體外條件下的培養(yǎng)技術。

    二、細胞融合

    細胞融合(細胞雜交)是兩個或多個細胞融合成一個雜種細胞(雙核或多粒)的過程。

    三、單克隆抗體

    單克隆抗體是從一種單個B細胞繁殖的細胞克隆可以獲得大量均質的抗體。

    四、干細胞工程

    干細胞是一類具有自我更新能力和多項分化增殖潛能的原始細胞。胚胎干細胞體外可被誘導分化的細胞:造血細胞、內(nèi)皮細胞與血管發(fā)生、神經(jīng)細胞、心肌和其他肌肉細胞、脂肪細胞和軟骨細胞等。

    五、細胞工程的應用

    (一)組織工程

       器官或組織克隆。

    (二)動物生動反應器

       轉基因羊、牛等。

    (三)細胞治療

       細胞替代、基因治療。

    第二節(jié) 基因工程原理及其應用

    一、目的的基因的取得

    (一)制備目的基因的方法

    1、化學合成法

       體外化學合成,為已知基因核苷酸順序,短DNA片段。

    2、酶促合成法

       在逆轉錄酶的作用下,以mRNA為模板,合成cDNA,再用DNA聚合酶合成雙鏈DNA。

    3、從染色體基因組中分離

    限制酶切割核內(nèi)大分子DNA,轉化宿主細胞,建立基因庫,分離特定基因。

    (二)限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)

       從原核生物中制備,有特定切點,能切出黏性末端。

    二、載體的選擇

    載體是與目的基因結合,將其導入受體細胞,并可自我復制的工具。常用載體:質粒、病毒、粘粒、酵母人工染色體(YAC)。

    三、目的基因與載體連接

    粘端連接、平端連接、同聚物末端連接。

    四、基因轉移

    電穿法、顯微注射法、病毒轉移法等。  

    五、受體細胞篩選

    篩查帶有目的基因的細胞。

    六、基因文庫

    (一)基因組文庫

       DNA來自細胞總的基因DNA。

    (二)CDNA文庫

       在逆轉錄酶作用下,mRNA逆轉錄cDNA 。

    七、染色體步移

    從基因文庫中篩查、分離目的基因,分子技術。

    第三節(jié) DNA聚合酶鏈反應(PCR)

    一、熱變性

    二、復性

    三、引物延伸

    實驗課教學內(nèi)容及學時分配

    【目的要求】

    掌握:低倍鏡、高倍鏡的正確使用方法。光鏡下幾種細胞器的形態(tài)分布,活體染色的方法。生物大分子在細胞內(nèi)的存在部位。細胞有絲分裂各期特點。

    熟悉:光學顯微鏡的構造和使用。顯微測微器的使用。細胞內(nèi)化學成分的檢測方法。細胞減數(shù)分裂各期特點

    了解:動物細胞中提取高分子量基因組DNA的基本方法。

    【教學內(nèi)容】

    次 數(shù)

    內(nèi)   容

    學  時

    實驗一

    實驗二

    實驗三

    實驗四

    普通光學顯微鏡的構造、使用和細胞形態(tài)觀察及顯微測量

    細胞器及細胞化學成分

    細胞有絲分裂與減數(shù)分裂

    腎細胞基因組DNA的制備

      4

      4

      4

      4

     

    學時分配

    內(nèi)容

    總時數(shù)

    理  論

    實  驗

    第一章

    2

    生物學與醫(yī)學

    第二章

    2

    細胞的基本結構與生物大分子

    第三章

    3

    細胞膜及其表面

    第四章

    3

    細胞內(nèi)膜系統(tǒng)

    第五章

    1

    www.med126.com

    細胞骨架系統(tǒng)

    第六章

    1

    核糖體

    普通光學顯微鏡的構造、使用和細胞形態(tài)觀察及顯微測量

    第七章

    2

    線粒體

    細胞器及細胞化學成分

    第八章

    3

    細胞核

    第九章

    3

    細胞增殖周期和生殖細胞的發(fā)生受精

    細胞有絲分裂與減數(shù)分裂

    第十章

    3

    細胞基因組的結構

    兔腎細胞基因組DNA的制備

    第十一章

    3

    細胞基因組的復制與表達

    第十二章

    自學

    細胞蛋白質組

    第十三章

    自學

    細胞信號系統(tǒng)

    第十四章

    1

    細胞的整體性

    第十五章

    自學

    細胞的分化、衰老與死亡

    第十六章

    1

    生物工程原理及其醫(yī)學應用

    合計

     28

     16

     視聽教學資料

    資料名稱  類別   攝制單位

    顯微鏡的構造和使用 錄像  上一醫(yī)

    細胞的超微結構  錄像  哈醫(yī)大

    白細胞的吞噬運動   錄像  上一醫(yī)

    核酸和蛋白質的生物合成   電影  河北醫(yī)大

    蝗蟲精母細胞的減數(shù)分裂   電影  武漢大學

    細胞基因組DNA制備技術   錄像  哈醫(yī)大

    5

    ※<教學進度與教時安排>

    章節(jié)教學內(nèi)容學時講授學時實踐學時
        
         
         
         
         
         
         
         
         

    ...
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