细胞生物学 09第九章 细胞的增殖和分化 上课
《细胞生物学》课程教学大纲
《细胞生物学》课程教学大纲细胞生物学课程教学大纲一、课程简介细胞生物学是生物学的基础学科之一，主要研究细胞的结构、功能和生命活动等方面的知识。
本课程旨在通过系统地介绍细胞的基本原理和研究方法，培养学生对细胞生物学的基本概念和理论的理解，为进一步研究细胞生物学和相关学科打下坚实的基础。
二、教学目标1. 理解细胞的基本结构和功能，掌握细胞的组成成分及其相互作用的原理；2. 掌握细胞分裂和细胞增殖的过程和机制；3. 理解细胞信号传导的基本原理和调控机制；4. 熟悉细胞器的结构和功能，了解细胞器在细胞活动中的作用；5. 了解细胞分化和发育的过程和机制；6. 掌握现代细胞生物学研究的基本方法和技术。
三、教学内容1. 细胞的基本结构和功能1.1 细胞膜的结构和功能1.2 细胞质基质的组成和功能1.3 细胞核的结构和功能1.4 细胞器的结构和功能2. 细胞分裂和细胞增殖2.1 细胞周期的概念和调控机制2.2 有丝分裂和无丝分裂的过程和机制 2.3 细胞增殖的调控机制3. 细胞信号传导3.1 细胞信号传导的基本概念和分类 3.2 细胞表面受体的结构和功能3.3 第二信使的作用和调控机制3.4 细胞信号传导通路的调控机制4. 细胞器的结构和功能4.1 线粒体的结构和功能4.2 内质网的结构和功能4.3 高尔基体的结构和功能4.4 溶酶体的结构和功能5. 细胞分化和发育5.1 细胞分化的概念和调控机制5.2 胚胎发育过程中的细胞分化5.3 组织器官发育过程中的细胞分化6. 现代细胞生物学研究方法与技术6.1 光学显微镜观察技术6.2 分子生物学实验技术6.3 组织细胞培养技术6.4 基因工程技术在细胞生物学研究中的应用四、教学方法1. 理论授课：通过讲解、示范、案例分析等方式，系统地介绍课程内容；2. 实验教学：组织学生参与实验操作，培养学生实验设计和数据分析能力；3. 讨论研究：组织学生进行小组讨论，解决实际问题，培养学生合作能力；4. 多媒体辅助教学：利用多媒体技术辅助教学，提高教学效果。
细胞生物学课件(共137张PPT)
RNA存在于细胞质和细胞核内，参入细胞内DNA 遗传信息的表达。
病毒中，RNA也可作为遗传信息的载体。
Section 1 DNA的结构与功能
一、DNA的一级结构
4种核苷酸的连接及排列顺序 四种脱氧核糖核苷酸分别表示为：
(6)核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进 而通过核小体相位改变影响基因表达 。
核小体的性质及结构要点示意图（引自等）
在用微球菌核酸酶降解染色质时，反应早期可得到166bp的片段，但不稳定；进一步降解则得到146bp片段，
比较稳定。推测可能原因是失去H1后，DNA两端各有10bp的DNA，易被核酸酶作用而降解。
Chromatin Packing
Chromatin Packing
Section 3 基因与基因组
• 基因：表达一种蛋白质或功能RNA的基 本单位。
• 基因组：是指某种生物所包含的全套基
因。
人类基因组的C值在3＊109 bp ； 病毒含 103~105bp；细菌含105~107bp；
基因与蛋白质
（１）铺展染色质的电镜观察
Isolated from interphase nucleus: 30nm thick Chromatin unpacked, show the nuclesome
(2)用非特异性微球菌核酸酶消化染色质,部分酶解片
段检测结果
（３）应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建 技术研究染色质结晶颗粒
五、分子及细胞生物学研究技术
基因组的维持
真核基因组的结构
染色质结构及其调控 DNA的复制 、修复和转座
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细胞生物学细胞增殖与周期调控讲课文档
纺锤体（spindቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe）
➢ 概念（concept）：由微管和微管蛋白组成的参与染色体向极移 动的纺锤式的结构。
➢ 结构组成：动粒微管：一端和中心体相连，另一端和动粒相连。
极性微管：一端和中心体相连，另一端游离或者是
相互搭桥。
➢ 装配：微管在中心体周围的装配： γ微管蛋白
中心体的分离：移动素类蛋白（KRPs）
3. 根据增殖状况，细胞的类型
① 周期中细胞（cycling cell）：是指在细胞周期中连续运转的细 胞，又称为连续分裂细胞或可育细胞，如表皮生发层细胞、部 分骨髓细胞。
② 静止期细胞（quiescent cell）：指的是暂时离开细胞周期，停止 细胞分裂，去执行一定的生物学功能，但在适当的刺激下可重新 进入细胞周期的细胞，又称为G0期细胞或休眠细胞，如淋巴细胞、 肝、肾细胞等。
核膜、核仁和部分 细胞器重新装配。
第四十页，共97页。
6.胞质分裂（cytokinisis）
胞质分裂开始于细胞分裂的后期，完成于细胞分裂的 末期。
胞质分裂开始时，在赤道板周围细胞膜及相应的胞质开 始下陷，形成环形缢缩，称为分裂沟(furrow)。分裂沟逐 渐加深，直至两个子代细胞完全分开。
胞质分裂可简单归纳为4个步骤：分裂沟位置确定、 肌动蛋白聚集和收缩环形成、收缩环收缩、收缩 环处细胞膜融合形成两个子细胞。
二、 细胞周期
1. 细胞周期的概念（concept of cell cycle）：指 从一次细胞分裂结束开始，到下一次细胞分裂 结束所经历的整个过程。分为：物质积累期（间期 或静止期）和细胞分裂期。
第四页，共97页。
2. 细胞周期时相组成：G1 S G2 M
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《细胞生物学》课程教学大纲
《细胞生物学》课程教学大纲（Cell Biology）课程编号：1922011（1923011）课程类别：学科基础课（专业课）适用专业：生物技术、生物科学、生物科学（师范）、生物工程先修课程：动物生物学、植物生物学、生物化学后续课程：分子生物学、发育生物学、细胞工程、基因工程总学分：3.5 其中实验学分：1总学时：72 （其中理论40学时、实验32学时）教学目的和要求：细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，是生命科学的四大基础学科之一，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。
通过本课程的学习，使学生了解和掌握细胞的结构与功能，阐明细胞生命活动的基本规律，并为细胞的生命活动提供理论基础，为今后从事该领域及其相关领域的科学研究提供必要的基础。
教学内容与学时安排结论（1学时）一、课程介绍与要求二、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科三、细胞生物学的主要研究内容四、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域本章重点：细胞生物学的主要研究内容。
难点：细胞生物学研究的总趋势与重点领域。
教学基本要求：了解当前细胞生物学研究的总趋势，理解细胞生物学是生命科学的重要基础课，掌握细胞生物学的主要研究内容。
第一章细胞概述（3学时）第一节细胞的发现及细胞学说的创立一、细胞的发现二、细胞学说的创立三、细胞学理论对细胞学发展的推动作用第二节细胞的共性一、细胞结构的共性二、细胞功能的共性三、细胞的形态四、细胞的大小及体积的恒定五、细胞及细胞器的计量单位第三节细胞的分子基础一、细胞中的水二、无机盐三、有机小分子四、生物分子及其功能五、细胞结构体系的组装第四节细胞的类型和结构体系一、原核细胞二、真核细胞的两种主要类型：动物细胞和植物细胞三、真核细胞的结构体系四、真核细胞与原核细胞的比较第五节病毒：非细胞的生命体一、病毒是比细胞更小的生命体二、病毒只能在细胞中增殖三、冠状病毒与SARS第六节细胞生命的进化一、细胞生命的起源二、真核细胞的起源三、从单细胞向多细胞进化本章重点：细胞学说的内容；细胞的共性；细胞的类型和结构体系；细胞生命的进化。
细胞生物学教案
《细胞生物学》教案保定师范专科学校生物系张筱梅目录第1章绪论第2章细胞基本知识第3章细胞生物学研究方法第4章生物膜第5章细胞表面与细胞外基质第6章细胞内膜系统第7章线粒体第8章叶绿体第9章核糖体第10章细胞核与染色体第11章细胞骨架第12章细胞增殖及其调控第13章细胞分化第14章细胞衰老与凋亡第一章绪论教学目的：使学生了解细胞生物学研究的对象，任务及总趋势与主要领域。
了解细胞生物学发展简史。
教学重点：细胞生物学及其研究对象、任务和发展趋势教学方式：讲述、多媒体课件教学过程：§1.1 细胞生物学研究的对象、任务与现状一、细胞生物学研究的对象与任务细胞——是生物形态结构和生命活动的基本单位。
细胞生物学，就是研究细胞生命活动基本规律的科学。
细胞生物学研究的任务是1961年在第一次国际细胞生物学大会上确定的，它的任就是：以动态观点，采用现代科技手段，从三个层次或水平上（细胞水平、亚细胞水平、分子水平——即显微水平、亚显微水平、分子水平）研究细胞的生命活动规律或细胞的整合功能。
细胞生物学研究的主要内容是在不同层次上研究细胞结构与功能、细胞的增殖分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化。
细胞生物学是目前生物科学中发展最快的学科之一。
细胞分子生物学是目前细胞生物学的重点。
细胞工程是21世纪生物工程发展的重要组成部分。
可以预见细胞的结构与基本生命活动的研究将越来越深入，并将成为21世纪初生命科学研究的重要领域之一。
由于分子生物学概念、方法与技术的引入，使细胞生物学取得了突破性的进展，产生了许多新的生长点。
如细胞核、染色体及基因表达的研究，生物膜与细胞器的研究，细胞骨架体系的研究，细胞增殖、分化及其调控细胞的衰老与凋亡、细胞起源与进化等等，这些研究正逐渐形成新的概念与新的领域。
很多学者认为，在21世纪，细胞生物学将继续迅猛发展，并成为生命科学研究的主流。
二、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域从发展趋势看，细胞生物学与分子生物学联系将更加密切，它们相互渗透、相互交融已形成一种新的趋势。
细胞生物学 第九章
第一节 细胞周期与细胞分裂
4.后期 细胞分裂的后期，两条染色单体相互分离，形成两条子代染色体， 并且，纺锤丝牵引着子染色体依靠纺锤体微管的作用分别向细胞的两 极移动，极性微管长度增加，两极之间的距离逐渐拉长。这时细胞核 内的全部染色体就平均分配到了细胞的两极，使细胞的两极各有一套 染色体。这两套染色体的形态和数目是完全相同的，每一套染色体与 分裂以前的亲代细胞中染色体的形态和数目是相同的。这一时期的主 要特点是：着丝粒分开，染色单体移向两极。 5.末期 染色单体分别到达两极以后,动粒微管消失，极性微管继续加长， 每条染色体的形态发生变化,又逐渐变成细长而盘曲的丝。纺锤丝也 逐渐消失，出现新的核膜和核仁，核膜把染色体包围起来，形成了两 个新的细胞核。在赤道板的位置出现了一个细胞板，逐渐形成了新的 细胞壁。随着染色单体去浓缩，核仁也开始重新装配，RNA合成功能 逐渐恢复。此期的主要特点是：染色体解螺旋形成细丝，出现核仁和 核膜，出现新的细胞板。
第一节 细胞周期与细胞分裂
减数分裂与有丝分裂的共同点都是通过纺锤体与染 色体的相互作用进行细胞的分裂，但两者之间有许多差异 （图9－5）：有丝分裂是体细胞的分裂方式，减数分裂是 生殖细胞产生配子的过程（生殖细胞也有有丝分裂）；有 丝分裂是一次细胞周期，DNA复制一次，细胞分裂一次， 染色体由2n→2n。减数分裂是两次细胞周期，DNA复制一 次，细胞分裂两次，染色体由2n→n；有丝分裂中每个染 色体是独立活动，减数分裂中染色体要配对、联会、交换 和交叉；有丝分裂前，经DNA合成，进入G2 期后才进行有 丝分裂。减数分裂前，DNA合成时间长，一旦合成即进入 减数分裂期，G2 期短或没有；有丝分裂时间短，1～2h。 减数分裂时间长，几十小时至几年。
第一节 细胞周期与细胞分裂
细胞生物学教案(完整版)
细胞生物学教案前言第一章绪论第二章细胞结构概观第三章研究方法第四章细胞膜第五章物质运输与信号传递第六章基质与内膜第七章线粒体与叶绿体第八章核与染色体第九章核糖体第十章细胞骨架第十一章细胞增殖及调控第十二章细胞分化第十三章细胞衰老与凋亡前言依照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。
一、学科本身的重要性要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。
细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。
世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。
二、学科发展特点细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。
它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。
三、欲达到的目的通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。
本课程讲授51学时，实验21学时，共72学时。
第一章绪论教学目的 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。
教学重点本学科的研究对象及内容教学方法讲授法教学过程第一节细胞生物学研究内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科（一）细胞学（Cytology）：是研究细胞的结构、功能和生活史的科学（二）细胞生物学（Cell Biology）：运用近代物理学和化学的技术成就以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。
二、细胞生物学的主要研究内容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（“膜学”）。
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。
细胞增殖与分化
3. 有性生殖所表现出来的复杂遗传现象的 细胞学基础：人类23对染色体，通过减数 分裂可形成223种染色体组合丌同的生殖细 胞，如果包括互换、重组，形成的生殖细 胞种类会更多。
MEDICAL CELL BIOLOGY
第二节 细胞周期
一、细胞周期的基本概念 细胞周期（cell cycle ）：是指细胞经过生长和
许多特有的过程都发生在此期，可分为 以下几个阶段。
①细线期（leptotene stage）：
a：染色体呈细线状，相互交织呈网状， 染色质丝开始凝缩。 b：DNA复制已完成， 每条染色体已形成双 线（每条染色体由两 条染色单体构成）， 但光镜下仍呈单线状。 c：细胞核和核仁增大
②偶线期（zygotene stage）
Ｓ期：DNA Synthesis phase
G2期：DNA合成后期。 2.有丝分裂期(mitosis )：即M期，分为前期中期、 后期和末期。 3.细胞周期的时间：tG1时间变化较大，而 tG2+ts+tM时间则相对稳定。 4.时相：细胞周期中的各个时期
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5.从增殖角度看，细胞可分为３类：
周期中细胞：又称之为连续分裂的细胞。 休眠细胞：也称为静止期细胞或G0期细胞。为 暂时脱离细胞周期，丌进行分裂增殖，但保 持着增殖的潜力，在适当刺激下可重新进入 周期的细胞。周期中细胞转化为G0期细胞多 发生在G1期。 终端分化细胞：即丌可逆地脱离细胞周期，丧 失分裂能力，但保持生理功能的细胞。
1. 物质合成：合成微管蛋白和细胞膜结构蛋白 和RNA，为有丝分裂做准备。 2. G2期检验点：检验细胞能否进入M期。G2期 检验点要检查DNA是否完成复、损伤是否修 复，细胞是否已生长到合适大小， 环境因 素是否利于细胞分裂等。
细胞生物学PPT课件 细胞分化 细胞增殖与分化
只分化为可参与其相应组织器官组成的细胞，特定谱系的干细 胞，专（单）能性干细胞（unipotent stem cells），或称组织特 异性干细胞（tissue-specific stem cells）。
1 2
在胚胎发育和分化过程中相继出现各种不同的细胞类
型是由于有关的奢侈基因按一定的顺序相继活化的结 果，这种现象称基因的差次表达（基因的顺序表达）。
人 类
50
的 珠
40
蛋 白
30
肽 链
20
的 发
10
育 演 变
6 12 18 24 30 36 妊娠周数
6 12 18 24 30 36 42 48
（四）个体发育中细胞分化的潜能性 全能性（totipotency) ：细胞具有重复个体全部发育 阶段和产生所有细胞类型的能力。 具有这种潜能的细胞称为全能性细胞。
受精卵表现最高的全能性。
多能性细胞（pluripotent cell）：多能性指具有发育成多种组织 器官，但却失去了发育成完整个体的潜能性。
腺
肝
胰 甲状腺
甲状旁腺
细胞分化是个体发育的基础；胚胎发育中，通过细胞分化产生 不同的组织和器官，最终形成新个体；胚后发育中，通过细胞 分化产生各种特定类型的细胞，补充机体组织损失的细胞。
细胞分化（cell differentiation）：是指同一来源的细胞经 过分裂逐渐产生形态结构、生理功能和蛋白质合成等方面 都有稳定差异的过程。常将细胞的形态结构、生理功能和 生化特征作为识别细胞分化的3项指标。
日本京都大学教授山中伸弥， 英国的约翰-戈登在细胞核重新 编程研究领域贡献杰出。所谓 细胞核重编程即将成年体细胞 重新诱导回早期干细胞状态， 以用于形成各种类型的细胞， 应用于临床医学。
细胞生物学教案
细胞生物学教案(完整版)第一章：细胞的概念与功能1.1 细胞的概念解释细胞是生命的基本单位强调细胞是所有生物的结构和功能的基础1.2 细胞的功能描述细胞的代谢、生长、分裂和遗传等功能探讨细胞如何维持生命活动第二章：细胞膜与细胞器2.1 细胞膜介绍细胞膜的结构和成分解释细胞膜的功能，如物质交换、信号传递等2.2 细胞器介绍细胞器的种类和功能，如线粒体、内质网、高尔基体等探讨细胞器在细胞内的相互作用和协调第三章：细胞增殖与细胞周期3.1 细胞增殖解释细胞增殖的方式，如无丝分裂、有丝分裂和减数分裂等探讨细胞增殖在生物体生长和发育中的作用3.2 细胞周期介绍细胞周期的概念和阶段，如G1期、S期、G2期和M期等解释细胞周期调控机制，如CDKs、Cycs等第四章：细胞分化与细胞凋亡4.1 细胞分化解释细胞分化的概念和机制探讨细胞分化在多细胞生物发育中的作用4.2 细胞凋亡介绍细胞凋亡的概念和机制强调细胞凋亡在生物体正常发育和免疫应答中的重要性第五章：细胞遗传与DNA复制5.1 细胞遗传解释染色体、DNA和基因的概念探讨细胞遗传信息的传递和表达5.2 DNA复制介绍DNA复制的过程和机制强调DNA复制的准确性和调控机制第六章：细胞代谢与能量转换6.1 细胞代谢介绍细胞代谢的概念和类型，包括糖类、脂质、蛋白质代谢等解释代谢途径如糖解作用、三羧酸循环和电子传递链等6.2 能量转换探讨细胞内能量转换的过程，包括ATP的合成与水解描述线粒体和叶绿体在能量转换中的作用第七章：细胞信号传递与细胞骨架7.1 细胞信号传递解释细胞信号传递的基本原理和途径，包括受体、第二信使和基因表达调控等探讨细胞信号传递在细胞生长、分化和凋亡中的作用7.2 细胞骨架介绍细胞骨架的概念和组成，包括微管、中间纤维和微丝等解释细胞骨架在细胞形态维持、运动和分裂中的功能第八章：细胞周期调控与癌症8.1 细胞周期调控探讨细胞周期调控机制，包括CDKs、Cycs、cyclins 和tumor suppressor genes 等解释细胞周期调控在正常细胞分裂和防止癌症发生中的重要性8.2 癌症介绍癌症的概念、类型和发生机制强调癌症的严重性和当前的癌症治疗方法第九章：干细胞与组织工程9.1 干细胞解释干细胞的概念、类型和特点，包括胚胎干细胞、成体干细胞和诱导多能干细胞等探讨干细胞在组织修复、疾病治疗和再生医学中的潜力9.2 组织工程介绍组织工程的概念、原理和应用强调组织工程在修复损伤组织和器官、定制医学中的重要性第十章：细胞生物学研究技术10.1 显微技术描述显微镜的原理和类型，如光学显微镜、电子显微镜和荧光显微镜等解释显微技术在细胞生物学研究中的应用10.2 分子生物学技术介绍分子生物学技术，如PCR、基因克隆、基因编辑等强调分子生物学技术在细胞生物学研究和疾病诊断中的重要性重点和难点解析一、细胞的概念与功能：理解细胞作为生命基本单位的重要性，以及细胞的功能多样性。
细胞生物学 教学大纲
课程名称：细胞生物学英文名称:Cell Biology一、教学目标细胞是生物结构与功能的基本单位。
细胞生物学是研究细胞的结构与功能以阐明其生命活动基本规律的科学。
它从细胞的显微、亚显微和分子三个结构层次及细胞间的相互关系来研究生命的基本规律，如增殖和生长、发育和分化、遗传和变异、兴奋传导和运动、细胞通讯、细胞识别和免疫、衰老和死亡、起源和演化等。
二、教学内容和学时分配（一）第一章绪论 2 学时主要内容：第一节细胞生物学的发展简史第二节细胞的基本知识概要教学要求：了解细胞生物学的发展历程理解细胞生物学的研究内容及任务掌握细胞的基本知识重点、难点1. 对于细胞的全面认识，2. 细胞生物学各发展阶段的重要研究成果及特点其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞生物学发展的主要特点（二）第二章细胞生物学研究方法 2 学时主要内容：第一节细胞结构的观察第二节细胞培养及定量细胞化学分析技术第三节细胞亚组分的分离和分析教学要求：了解细胞生物学研究方法在细胞生物学发展中的重要作用理解不同层次细胞生物学的研究方法掌握常用的显微镜技术、细胞培养及细胞亚组分的分离和分析技术重点、难点：（必备项）显微镜技术及细胞亚组分的分离和分析技术其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：不同研究方法的综合应用（三）第三章细胞质膜 5 学时主要内容：第一节细胞质膜第二节细胞膜表面的特化结构第三节细胞跨膜运输第四节细胞连接教学要求：了解细胞质膜及其表面结构的概念理解细胞膜的功能掌握细胞质膜及其表面结构的特性及细胞跨膜运输方式重点、难点1. 细胞质膜结构，2. 物质跨膜运输的主要方式及特点其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞膜蛋白结构与功能的相关性（四）第四章细胞质基质与细胞内膜系统6 学时主要内容：第一节细胞质基质第二节内质网第三节高尔基复合体第四节溶酶体第五节过氧化物酶体教学要求：了解细胞质基质与细胞内膜系统的基本内容理解细胞内膜系统的流动性掌握细胞内膜系统各细胞器的功能重点、难点1. 粗面内质网上的蛋白质合成， 2. 溶酶体的形成与成熟其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：不同细胞器的独立性及相互关联（五）第五章线粒体和叶绿体 4 学时主要内容：第一节线粒体第二节叶绿体教学要求：了解线粒体和叶绿体的基本结构理解线粒体和叶绿体作为细胞能量的转换装置的异同掌握线粒体和叶绿体的功能重点、难点（必备项）线粒体和叶绿体的结构与功能的比较其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞中能量转换的特点与重要性（六）第六章细胞骨架4学时主要内容：第一节微丝第二节微管第三节中间纤维教学要求：了解细胞骨架的概念理解细胞骨架的动态特性掌握微丝、微管和中间纤维的结构特点和组织特性重点、难点（必备项）1. 各种细胞骨架组分的结构特点和组织特性，2.骨架的主要功能其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：细胞骨架不同组分间的协同性（七）第七章细胞核与染色体6学时主要内容：第一节核膜与核孔复合体第二节染色质与染色体第三节核仁第四节核基质教学要求：了解细胞核孔与染色体的结构模型，核骨架理解细胞核与细胞质之间的物质运输，核仁的功能掌握核定位信号的特征与作用机制，rRNA的合成与核蛋白体的组装重点、难点 1. 蛋白质与RNA穿过核孔复合体的运输，2. 染色体的构成其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：与原核细胞相比真核细胞的特性（八）第八章细胞信号转导6学时主要内容：第一节胞间信号分子传递方式第二节信号分子与靶细胞效应第三节蛋白质的可逆磷酸化与信号传递第四节胞内受体介导的信号传递第五节细胞表面受体介导的信号传递第六节细胞信号转导通路间的相互关系教学要求：了解细胞信号与受体的基本性质理解细胞信号的各种传递方式掌握主要信号通路中信号转导因子的特性与作用机制重点、难点 1.信号转导的机制，2.主要信号转导因子的特性讨论：信号转导系统在细胞行驶其功能中的作用其它教学环节：（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：（九）第九章细胞增殖及调控8学时第一节细胞周期概述第二节细胞有丝分裂第三节细胞减数分裂第四节细胞周期研究初期的重要发现第五节周期蛋白(cyclin)、周期蛋白依赖性激酶(CDK)在周期调控中的作用第六节 CDK抑制因子的种类与作用第七节蛋白质水解在周期调控中的作用细胞周期中的主要调控点第八节癌细胞概述第九节癌基因与细胞癌变教学要求：了解细胞有丝分裂、减数分裂的过程，细胞周期调控初期重要的研究工作理解细胞有丝分裂中染色体分离过程，细胞周期调控的基本方式掌握染色体分离机理，细胞周期重要调控因子的特性与调控方式了解癌细胞的基本特征，理解癌基因与细胞癌变的相关性重点、难点 1. 染色体分离机理，2. 细胞周期重要调控因子的特性与调控方式其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：保证细胞正常增殖的主要因素（十）第十章细胞淍亡4 学时主要内容：第一节细胞凋亡概述第二节凋亡的生物学意义第二节细胞凋亡相关基因与通路第三节细胞淍亡的主要研究方法教学要求：了解细胞淍亡的基本特征理解细胞淍亡生物学意义，淍亡通路和主要研究方法理解细胞淍亡主要基因的作用重点、难点 1. 细胞淍亡主要基因的作用，2.癌基因的激活方式其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：引起细胞凋亡的主要因素及其意义（十一）第十一章细胞分化6学时第一节细胞分化概述细胞决定第二节卵细胞质与胚胎早期细胞分化第三节细胞间相互作用与细胞分化第四节激素与细胞分化第五节基因特异性表达与细胞分化教学要求：了解细胞的发育潜能及其与细胞分化的关系理解细胞分化、细胞决定的概念掌握影响细胞分化的主要因素的作用重点、难点影响细胞分化的主要因素的作用其它教学环节（如实验、习题课、讨论课、其它实践活动）：讨论：分析细胞分化与细胞增殖关系三、教材与学习资源细胞生物学，刘凌云等主编高等教育出版社，2002年细胞生物学，翟中和等主编高等教育出版社，2000年分子细胞生物学，柳惠图等主编高等教育出版社，2012年细胞，桑建利等译科学出版社， 2010年CELL AND MOLECULAR BIOLOGY Gerald Karp JOHN WILEY&SONS,INC.四、先修课要求及教学策略与方法建议先修课：植物学动物学生物化学生理学微生物学遗传学教学策略与方法建议：课堂讲授适当结合学生讨论，以课堂教学为主。
细胞生物学授课教案
《细胞生物学》授课教案第一章绪论第一节细胞生物学的研究内容与现状一、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科细胞生物学(Cell biology)是研究细胞基本生命活动规律的科学，它在不同层次（显微、亚显微与分子水平）上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等为主要内容。
细胞分子生物学是当今细胞生物学的重点，细胞工程可能是21世纪生物工程发展的重要组成部分。
细胞的研究是生命科学的基地，也是现代生命科学发展的重要支柱。
早在1925年，生物学大师Wilson就提出：“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找”。
细胞生物学与农业、医学、生物高技术发展有着密不可分的关系，它将在解决人类面临的重大问题，促进经济和社会发展中发挥重要的基础作用。
在高等院校，细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科，反映了现代生命科学的发展趋势。
在未来，随着分子生物学的迅猛发展，细胞生物学在揭示生命奥秘中将扮演十分重要的角色。
细胞本身是多层次的复杂结构的体系，它是物质（结构）、信息与能量的综合体。
利用多学科的新理论、新方法与新技术，必将对揭示细胞的生命奥秘产生深远的影响。
二、细胞生物学的主要研究内容细胞生物学研究与教学内容一般分为细胞结构功能与细胞重要生命活动两大部分。
1、细胞核、染色体以及基因表达的研究细胞核是遗传物质DNA贮存的场所，也是遗传信息转录为mRNA、rRNA他tRNA的场所。
染色质与染色体是遗传物质的载体，核仁是转录rRNA与装配核糖体亚单位的具体场所。
核膜与核孔复合体是核质之间物质交换与信息交流的结构。
细胞核与染色体的研究历来是经典细胞学的重点，也是细胞遗传学的核心部分。
而现代细胞生物学的核心课题之一就是研究染色体结构动态变化与基因表达及其调控的关系，它是目前细胞生物学、遗传学与发育生物学在细胞水平与分子水平上相结合的最活跃的热门课题。
细胞生物学研究内容
细胞生物学研究内容一、细胞的结构1. 细胞膜•细胞膜是细胞的边界，它具有多种重要功能。
例如，它能够控制物质的进出，像一个精密的“守门员”。
一些小分子物质，如水和氧气，可以自由扩散通过细胞膜；而对于一些离子和大分子物质，则需要借助载体蛋白或者通道蛋白来进行跨膜运输。
例如，人体细胞吸收葡萄糖就需要葡萄糖转运蛋白的协助。
•细胞膜的主要成分是磷脂双分子层，磷脂分子具有亲水的头部和疏水的尾部，这种特殊的结构使得细胞膜具有一定的流动性。
这一特性在细胞的许多生理过程中都发挥着关键作用，如细胞的变形运动、细胞融合等。
2. 细胞质•细胞质包含细胞质基质和细胞器。
细胞质基质是一种胶状物质，其中进行着许多化学反应，如糖酵解等代谢过程。
•细胞器种类繁多，各自承担着不同的功能。
线粒体被称为“细胞的动力车间”，因为它是细胞进行有氧呼吸的主要场所，能够将有机物中的化学能转化为细胞能够利用的能量（ATP）。
例如，肌肉细胞中含有大量的线粒体，以满足肌肉收缩对能量的需求。
内质网分为粗面内质网和滑面内质网，粗面内质网与蛋白质的合成和加工有关，滑面内质网则参与脂质的合成等。
高尔基体主要对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装。
3. 细胞核•细胞核是细胞的控制中心，它包含遗传物质DNA。
DNA携带着细胞的遗传信息，通过转录形成RNA，再由RNA指导蛋白质的合成，从而控制细胞的生长、发育、繁殖等各种生命活动。
例如，在细胞分裂时，细胞核中的DNA会进行复制，然后平均分配到两个子细胞中，确保子细胞继承母细胞的遗传信息。
细胞核还具有核膜，核膜将细胞核与细胞质分隔开，上面有核孔，核孔可以控制大分子物质如RNA和蛋白质的进出。
二、细胞的功能1. 物质代谢•细胞通过多种代谢途径来获取和利用能量。
除了前面提到的线粒体中的有氧呼吸，还有细胞的无氧呼吸。
例如，酵母菌在无氧条件下可以进行酒精发酵，将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，同时释放少量能量。
植物细胞还可以进行光合作用，利用光能将二氧化碳和水转化为有机物并释放氧气。
细胞生物学中的细胞膜与细胞膜与细胞增殖
细胞生物学中的细胞膜与细胞膜与细胞增殖细胞生物学中的细胞膜与细胞增殖细胞膜是细胞生物学中一个重要的概念，它在维持细胞的稳态以及参与细胞增殖中起着关键的作用。
本文将从细胞膜的结构与功能、细胞增殖的过程以及细胞膜在细胞增殖中的作用等方面进行探讨。
一、细胞膜的结构与功能细胞膜是细胞的外界与内部环境之间的重要界面，它由磷脂双层以及各种蛋白质组成。
磷脂双层具有两层疏水性的脂肪酸尾部和一个亲水性的磷酸甘油头部，这种特殊的结构使得细胞膜具有半透性，能够控制物质的进出。
细胞膜不仅仅是一个物理屏障，还承担着许多重要的生物学功能。
首先，细胞膜能够维持细胞内外的离子平衡，保证细胞内环境的稳定。
其次，细胞膜参与信号传导过程，通过与特定的蛋白质相互作用，实现对外界信号的感知和传递。
此外，细胞膜还参与了细胞的吞噬作用以及细胞间的黏附和结合等重要生物学过程。
二、细胞增殖的过程细胞增殖是生物体生长和发育的基础过程之一，也是组织修复和再生的关键过程。
细胞增殖包括细胞的复制以及通过细胞分裂产生新的细胞。
细胞增殖的过程主要包括以下几个关键步骤：DNA复制、有丝分裂和细胞质分裂。
首先，DNA复制发生在细胞周期S期，在这一过程中，DNA双链被解旋，每条链作为模板合成新的DNA链，最终得到两份完全相同的DNA分子。
接下来是有丝分裂，包括前期、早期、中期、晚期和后期五个阶段。
在有丝分裂过程中，细胞进行核分裂和胞质分裂，最终产生两个完全相同的子细胞。
细胞质分裂则是有丝分裂的最后一个阶段，细胞通过收缩环的形成，将细胞质均匀地分成两个子细胞。
三、细胞膜在细胞增殖中的作用细胞膜在细胞增殖过程中起着重要的作用。
首先，细胞膜参与了DNA复制过程。
DNA复制需要大量的酶和蛋白质参与，其中有些酶和蛋白质位于细胞膜上。
细胞膜通过提供相应的平台和环境，促进DNA复制的进行，确保复制的准确性和高效性。
其次，细胞膜在有丝分裂过程中发挥着重要的作用。
细胞膜通过控制物质的进出，维持细胞内外的浓度差异，从而推动细胞周期的进行。
细胞的增殖和分化PPT教学课件
⑵原因：细胞内有个体发育所需的全套基因
(5)细胞全能性表达的难易程度
植物细胞＞动物细胞
受精卵＞生殖细胞＞胚胎干细胞＞组织干细胞＞一般体细胞
拓展延伸：干细胞类型 (1)类型：接分化潜能的大小，干细胞基本上可分为3种类 型：①全能干细胞，它具有形成完整个体的分化潜能。受 精卵和早期胚胎细胞就属于此类：②多能干细胞，它具有 分化出多种细胞组织的潜能．但却失去了发育成完整个体 的能力，如胚胎干细胞；③专能干细胞，只能向一种类型 或密切相关的两种类型的细胞分化，如造血干细胞。
⑴区别： ①前期：纺缍体的来源不同。
植物细胞：细胞两端产生纺缍丝，形成纺缍体
动物细胞：中心体产生纺缍丝，形成纺缍体
② 末期；细胞质的分裂方式不同。
植物细胞：细胞板扩展成细胞壁，隔裂成两个 子细胞。
动物细胞：细胞膜中间陷，缢裂成两个子细胞。
⑵相同点 ①实质相同：亲代细胞染色体复制后，平均分配到二个子细 胞中，保持前后代染色体恒定。 ②染色体的行为和数量变化相同。
2．减数分裂过程中，染色体、DNA和染色单体数的变化
4N
2N N
精原细胞
初级精母细胞
染色体 DNA 染色单体
次级精母细胞 精子细胞
3．减数分裂和有丝分裂比较
比较项目
有丝分裂
减数分裂
形成的细胞类型
体细胞
有性生殖细胞
细胞分裂次数
一次
两次
不 有无联会、四分体
无
有
同 染色体行为 点
后期是姐妹染色 减Ⅰ后期是同源染色体分离
单体分离
减Ⅱ后期姐妹染色单体分离
染色体、DNA数变化
不变
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• 中心体发出的三种微管结构： ①极微管（polar mt） ②动粒微管（kinetochore mt） ③星体微管（astral mt）
中心体 纺锤体极
动粒
星体微管
动粒微管
极微管
• 有丝分裂器（mitotic apparatus）： 动态结构，由微管及微管结合蛋白组成。
在中期细胞中包括两部分： ① 纺锤体（spindle）：极微管 + 动粒微管 ② 星体（aster）：星体微管
• 成熟促进因子（maturation promoting factor, MPF）
一种促进M期启动的蛋白激 酶，通过促进靶蛋白的磷酸化而 改变其生理活性。
为异二聚体，由一个催化亚 基 (p34cdc2, 具有激酶活性) 和一 个调节亚基 (细胞周期蛋白B， cyclinB) 组成。
4、M 期 • 染色体分离及胞质分裂。
③ 静止休眠细胞： 暂不分裂、但在适当的刺激下可重 新进入细胞周期，称G0期细胞。如淋巴细胞、肝、 肾细胞等。
2、S 期 • DNA合成的阶段；组蛋白、非组蛋白等染色质组成 蛋白亦在此期合成，并入核与DNA组装成核小体。 • 中心粒也在S期复制。
3、G2 期 • 合成进入M期所需的蛋白质，为细胞分裂作准备。 • G2期合成的 MPF 对于M期进入非常关键。
起，二价体的两个动粒分别连接于两极的纺锤体微 管。 • 二价体端部交叉仍结合在一起。
（3）后期 I
• 同源染色体分开，分别向两极移动。 • 同源染色体随机分向两极，染色体上带重组成分。 • 姐妹染色单体仍然相连。
（4）末期 I
• 染色体到达两极，多数仍保持凝集状态、或去凝集 程度很低。 少数细胞发生去凝集。
（二）细胞周期调控系统的组成 1、细胞周期蛋白 与 细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶
(1) Cdk (cyclin-dependent kinase) 细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶
• 可将特定蛋白磷酸化，促进细胞周期运行。 • 其活性受到 cyclin 的调节，必须与 cyclin 结合才能
被激活。Cdk活性的周期性改变，启动或调节DNA 复制，有丝分裂、胞质分裂等细胞周期主要事件。 • 目前已知Cdk家族成员有Cdk1（cdc2）、Cdk2、 Cdk3 … Cdk9。
SC
联会复合体（ synaptonemal complex， SC ）
• 电镜下为3条纵带状结构：两边 侧生组分，中间中央组分，互相 以横纤维相连。
• • SC上有重组小节(recombination
nodules)，含有多种酶，非姐妹 染色单体的染色质在此处局部结 合，发生DNA交换。
• SC形成于偶线期，成熟于粗线 期，消失于双线期。
• 减数分裂 I 同源染色体通过联会实现染色体部分片段的交换， 然后分开。
• 减数分裂 II 姐妹染色单体分开。
1、减数分裂 I （1）前期 I
细线期
偶线期
粗线期
双线期
终变期
中期 I
细线期 leptotene
• 染色质开始凝集，光镜下呈细线状，具有念珠状的 染色粒。
偶线期 zygotene • 同源染色体配对 ---- 联会（synapsis）。
（三）异常的减数分裂
• 胎，多数死亡，或发育成疾
病成体，如人类的唐氏综合征。
• 减数分裂中的分离错误较易发生于雌性个体， 且错误概率随母体年龄增长而增高。
第二节 细胞周期
一、细胞周期 (cell cycle)的基本概念
一个细胞经过一系列生化事件而复制他的组分，然后一 分为二，这种周期性的复制和分裂过程。
• 产生的两个子细胞只含单倍数染色体，但含二倍数 DNA。
2、减数分裂 II
• 分为前期 II、中期 II、后期 II、末期 II ，过程与 有丝分裂相似。
• 一个精母细胞形成4个精子；一个卵母细胞形成一 个卵子及2-3个极体。
（二）减数分裂的特征和意义 1、DNA复制一次细胞分裂两次 • 保证人类染色体数目稳定。 • 非同源染色体随机组合，保证物种多样性。
• 动物细胞----通过胞质收缩环（contractile ring）的收缩实现 ，收缩环由大量平行排列的肌动蛋白与肌球蛋白等组成。形 成的结构也称分裂沟（cleavage furrow）。分裂由外而内。
• 植物细胞 ---- 在细胞中央产生细胞板，与周围细胞壁汇合 后将细胞分开。分裂由内而外。
(二) 有丝分裂 各阶段发生事件的调节机制
后期B：
极微管（+）端聚合
延长，极微管上的马达蛋
+
白促使其互相滑动远离，
推动两极更加远离 ；
同时星体微管马达蛋 +
白直接拉动两极更加远离。
+
+
３、核膜的崩解与再组装机制 与核纤层蛋白（lamin）的磷酸化与去磷酸化修饰
有关。
染色质疏松
Lamin 磷酸化
核膜小泡融合
Lamin 去磷酸化
４、胞质分裂机制
粗线期 pachytene • 始于联会完成时，光镜下已能看清姐妹染色单体。 • 同源染色体的非姊妹染色单体间发生交换。
➢ 联会复合体 ➢ 二价体 ➢ 四分体
• 每对同源染色体间通过联会复合体（ synaptonemal complex， SC ）结合，称为二价体（bivalent）；含 四条姐妹染色单体，称为四分体（tetrad）。
色体数目不变
体数目减半
遗传物质不变，体 遗传物质改变，体现遗 现遗传的稳定性 传的多样性
2、同源染色体的配对与分离
• 使同源染色体间发生遗传重组，极大增加遗传的 多样性。 • 保证同源染色体准确分离。
3、性染色体配对 • 雄性个体 X、Y染色体末端存在一个同源的小区 域，可介导二者产生区域配对并交叉互换。
2. 前中期 prometaphase
①始于核膜崩解。 ②纺锤体微管捕获染色体，染色体两侧动粒分别结
合来自两侧中心粒的纺锤体微管。 ③染色体剧烈运动，挪向细胞中央。
3. 中期 metaphase
染色体排列于赤道板（metaphase plate）上，姐妹 染色单体两侧动粒分别结合于相反的纺锤体极，受 力均等。
微管动力蛋白（马达蛋白）：
驱动蛋白（kinesin）向（+）端运动 动力蛋白（dynein）向（－）端运动 ----- 调节极微管之间的滑动、染色体的运动等。
（３）染色体的分离机制 后期
后期A： 动粒微管（+）
解聚缩短，拉动染色 体移向两级。
动粒处的马达蛋 白帮助促进染色体移 动。
++
++
+
+
++
G1 ➢ 间期 S
G2
有丝分裂 ➢ M期
胞质分裂
二、细胞周期各时相的动态关系与生物大分子 的合成
1、G1 期
• 细胞生长的主要阶段，物质代谢极为活跃，合成大量的 RNA和蛋白质等。 • G1晚期合成DNA复制所需的酶类、以及G1 → S转变所需 的各类蛋白（触发蛋白、钙调蛋白和细胞周期蛋白等）。
５、核分裂先于胞质分裂的调控机制
1）细胞周期调控系统激活有丝分裂需要的蛋白的同 时，使胞质分裂所需要的蛋白失活； 2）在形成有功能的收缩环之前不会发生胞质分裂， 收缩环的形成需要染色体分至两极后留下的中央纺 锤体参与。
三、减数分裂 (meiosis)
• 产生单倍体配子细胞的分裂方式。 （一）减数分裂的一般过程
分裂过程中有纺锤体和染色体的形成。子细胞中遗传物质 均等分配。是真核细胞主要的增殖方式。
• 减数分裂 (meiosis)
有性生殖生物形成生殖细胞时的分裂分式。分裂前，染色 体复制一次，细胞连续分裂两次，染色体数目减半。
一、无丝分裂 (amitosis)
核糖体 DNA 细胞壁 细胞膜
二、有丝分裂 (mitosis)
许多动物卵细胞在双线期停留的时间非常长。 如人的卵母细胞在五个月胎儿中已达双线期，而一 直到排卵期（12-50岁）都停在双线期。
终变期 diakinesis
• 染色体再凝集，核仁消失。 • 四分体交叉端化进一步发展，交叉数目减少，通常
仅存于端部。 • 纺锤体组装形成。
（2）中期 I
• 核膜消失。 • 每条同源染色体上的姐妹染色单体的动粒融合在一
• 在脊椎动物中已知有cyclin A、B 、C、 D、E、F 、G、H、T等，都有周期蛋白框（cyclin box）。
• Cyclin 不仅能与特定 Cdk 结合而使其活化，而且 还“指引”Cdk到达特定的靶蛋白，从而诱导特定 细胞周期事件的发生 。
(一) 有丝分裂各阶段发生的事件
1. 前期 prophase ①染色质凝集成染色体；每条染色体含2姐妹染色单
体，以着丝粒相连，至晚前期时外侧形成动粒。 ②核仁分散，逐渐消失。 ③有丝分裂器（纺锤体、星体）形成。
• 中心粒在S期完成复制，在前期移向细胞两极，两个中心 体之间形成纺锤体微管；
前期末核膜解体时，中心体已到达两极，并形成纺锤体。
双线期 diplotene
• 联会复合体消失，同源染色体分离，只有少数点仍 连接，称为交叉（chiasmata）。
• 交叉逐渐移向染色体两端，称为端化 (terminalization)。
• 双线期RNA合成异常活跃，部分染色体解旋：
如两栖类、爬行类、鸟类等卵母细胞中，RNA 合成活跃，二阶体解螺旋而形成灯刷染色体。这一 时期是卵黄积累的时期。
三、细胞周期的调控
（一）研究细胞周期调控的常用真核细胞系统
1、裂殖酵母与芽殖酵母 • 单细胞真菌，其周期调控过程与人类细胞类似，且增殖迅
速，利于研究。
2、爪蟾胚胎细胞 • 受精卵与早期胚胎细胞个体大，含大量细胞分裂所需蛋白