教师发展中心名师示范课程听课记录(三)

教师发展中心名师示范课程听课记录（三）

吴敏：细胞与细胞工程

教学主题细胞与细胞工程

课堂性质通识核心课程《生命

科学》

授课对象本科生，观摩教师

授课教师吴敏教授职称生命科学学院微生物研究所教授

上课时间2012年10月23日

15:55-17:30

上课地点东1A-405

内容提要：

显微镜的发明表明生物学的发展依赖于其他学科，比如工程科学的发展。细胞是生命的基本单位，要用进化的观点看生物学。病毒有三种形态，真病毒、类病毒和朊病毒。类病毒的两种形态提示我们生物进化的早期，核酸和蛋白质相互独立，各自进化；类病毒还为研究大分子结构和功能提供了好材料。朊病毒的致病机理告诉我们生物大分子的结构决定功能。细胞膜作为物质通道具有重要意义，细胞膜还具有多种功能。细胞在分化的过程中有一些关键的蛋白控制下游的基因，越是高等的生物，调控的基因越精细。细胞有三类，包括全能性细胞。

教学片断纪实

S-学生

课前：演示讲解课程网络平台操作

0. 教学内容介绍

微观部分重点内容：细胞和细胞工程、基因与基因工程

细胞与细胞工程教学内容结构：概论，膜的结构功能，细胞的增值和分化，细胞的癌变，细胞工程（后三部分是重点）

1.概论

三个问题：显微镜的发明，细胞是生命的基本单位，没有细胞就没有完整的生命。

1.1 显微镜的发明

呈现胡克发明的显微镜以及网状细胞图片

呈现显微镜发展史图片-光学显微镜、电子显微镜、隧道显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描显微镜

我们讲显微镜与生命科学主要是为了使大家有这么一个概念：在显微镜

发明以前，我们的生命科学主要是做什么样的研究的？（S：医学）医学是一

方面，有这个人体解剖。还有呢，生物学当中有什么样的（研究）？对，主要是宏观生物学。林奈知道吗？他做什么的？对，生物分类。包括对植物根据根茎叶进行分类，达尔文根据对生物的观察进行分类，那么也就是说显微镜发明之前，生物学是宏观生物学。显微镜发明之后，生命科学就进入到了微观的世界。后来许许多多的仪器设备，使得生命科学的研究越来越深入了。所以我们说，生命科学的发展离不开其他的学科。所以我们都要学一点生命科学，比如我们在坐的有一些是工科的学生，离心机这类的实验设备对生命教学智慧捕捉

由科技史入手

【注释】林奈，18世纪瑞典植物学家，现代生物学分类命名的奠基人。

科学的研究很重要。

1.2 细胞是生命的基本单位

病毒算不算完整的生命？我们说生命最重要的特征是什么？如果是一个

生命，他可以有什么特点？（S：繁殖）自我繁殖、更新对吧。一个病毒如果离开了细胞，他能不能自我繁殖啊？（学生：不能）所以我们说，病毒不是

完整的生命。生命最基本的就是一个细胞的结构。

所以我经常要开玩笑说，谁要从事生命科学研究，你把三门课程学好就可以了。哪三门，猜一下？（S：生命科学导论）三门课，很重要的。（S：生物化学）对，我们想想任何一个生命的过程实际上都充满着化学的反应。还

有细胞生物学，所有生命最基本的单位是细胞，你把细胞学好了，你去从事微生物、动植物、脑科学等等，没问题。还有一个课程很重要。就是遗传学，大家想一想，任何一个生命现象都不是截然出现的，他都是有一个长期遗传和进化的过程。有一个生物学家杜布赞斯基说过一句话，除非从进化的角度看问题，否则生物学没有意义。所以我们不管是研究生命的现象，还是过程，等等，我们都要有一种进化的观点去看。

1.3 没有细胞就没有完整的生命

我们大家都知道病毒有三种形态：一种是真病毒，DNA或者RNA和蛋白质构成的核算蛋白质复合体。我想问大家一下，你们有没有听说过一种病毒，里面既有DNA，又有RNA？有没有这样的病毒？朊病毒？我说的是真病

毒。（S：没有）没有？没有的人举手看看，有的人举手看看。我也觉得应该

是有的，一个病毒如果既有DNA，又有RNA，那一旦感染了宿主之后，RNA 可以马上翻译蛋白，DNA可以复制，对吧？这不是更好嘛。但不知什么原因，我也不清楚，没有一种病毒它既有DNA，又有RNA。所以这也是让我们不是很了解的地方。

（第二种是）类病毒，只有RNA，没有蛋白质。（第三种）朊病毒呢，只有蛋白，没有核酸。

这样两种病毒的存在，你们觉得给我们什么样的启示？或者你觉得这两者的存在在生物学上有什么意义？有谁能告诉我？我们还是随便找个人问

问。你觉得怎么样？（S1：让病毒种类更加丰富）这个意义太简单了。你觉得呢？（S2：RNA和蛋白质也能作为遗传物质）（S3：导致新的中心法则扩充）我觉得还是没有回答到点子上来，我不得不问你们一个问题，你们都是高材生，你回去了以后，不知道有没有老百姓问你，先有鸡还是先有蛋？我是老百姓，这个事情有谁能告诉我？你知道吗，先有鸡还是先有蛋？（S1：感觉先有蛋）你觉得呢？（S2：不知道）大家又没有想过，这个问题归到生提问引导自然

师生互动形式：判断

师生互动形式：开放式问题

问题类比

提示生命科学的基本视角

命科学上来，是先有核酸，还是先有蛋白质的问题？蛋白和核酸的关系就像

鸡和蛋的关系一样，对吧。我们说蛋白质要通过DNA转录成为RNA，再翻译成为蛋白质。但是在转录翻译的过程中，需要什么？需要蛋白。所以两者都重要，离开谁都不行。但是现在为什么还存在这样一个类病毒，就是没有蛋白质的病毒，还有没有核酸的病毒？我刚才提到过了，看生物学我们都要用一种什么的观点来看？进化的观点。它们现在彼此没有依赖，那么是不是早期它们在进化的时候彼此没有关系的？我们是不是可以来推测，生命在进化的早期，蛋白质和核酸没有关系，各自在进化。只不过在一定时期，两者结合成为复合体，它们比单独存在更有优势，更能适应环境，然后就发展成为主要的生物。所以虽然是这样两个病毒，但是我们可以去思考生命科学中重大的问题，最重要的问题就是生命的起源和演化，因为我们没办法去重演这个过程。

刚才有同学提到，存在这样两种生命，那么意味着RNA和蛋白可以作为遗传物质，对吗？对的举手看看，认为不对的举手看看。不对的同学还多一点，看来真理还是在大多数同学手里。朊病毒的发现并不意味着蛋白可以遗传。下面我们会讲。

那么我们现在来看病毒的发现。

最早人们发现烟草花叶里面有这样一种枯萎病，不是细菌感染，人们很奇怪？开始怀疑细菌，把病叶拿来用绞肉机绞碎，不过滤，直接涂到正常的烟草叶子上去，发现烟草得病了没有？得病了，说明可能有细菌。那么好，我们用过滤器把细菌过滤掉，这个滤液没有细菌的，接种到健康的植株上，植株得不得病？得病了。所以就说明这个里面有致病因子，这个致病因子是不是细菌？（S：不是）所以最开始人们把这种致病因子称之为过滤性致病因子。现在我们知道，这个是病毒，因为病毒可以通过细菌过滤器。美国科学家最早结晶到了病毒，并拍到了照片，获得了1946年的诺贝尔奖。

我们来看，什么是病毒？病毒有什么样的特征，除了我们刚才讲的核酸和蛋白的复合体之外？（S：比较小，不具有细胞的结构）但这点我不知道大

家理不理解，病毒对抗生素不敏感，对干扰素敏感。但是我们感冒了，医生都会给你开抗生素？为什么要开，明明没有作用？对，这位同学说对了，因为感染病毒以后，人体的防御能力下降了，为了防止其他的细菌感染。我们感冒了，流行性的病毒感染，用抗生素的目的不是针对病毒，是针对一些病原菌。那么干扰素，给出定义。我们一般说，感冒了，多休息，不用去看，一个礼拜就好，为什么？人本身也会产生干扰素，是不是这样？另外病毒在细胞内是寄生的，在细胞外是长期以大分子的形式长期存在。有报道在冰川中发现了不知道又多少年前的病毒，仍然有感染力。另外，病毒对温度和射线敏感。所以我们一般消毒，一般用什么东西来消毒？紫外灯是吧，因为它能够发出紫外线……呈现常见的致病病毒（狂犬病、艾滋病、痘病毒……）。

呈现艾滋病病毒的结构。动画演示呈现病毒感染的过程。艾滋病病毒感染以后，不能清除。但是我们现在一些治疗艾滋病的药，它的原理是什么？对，抑制逆转录。因为我们正常的细胞里没有逆转录的过程，如果针对转录，行不行？不行，因为我们正常的身体都有转录。

SARS是什么病毒？是RNA，还是DNA？举手看看。那么，如果它是生命科学的重要问题：生命起源、演化

例举生活中的例子