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分子细胞生物学

50学时（理论课50）3学分

一、课程性质、地位和任务

分子细胞生物学是由于分子生物学技术的出现而诞生的一门新学科。它是一门在分子水平上研究基因对细胞活动调控以及各种细胞结构的形成和功能执行的科学，是现代生命科学研究的基础。因为只有在分子水平上了解了细胞的基本活动规律, 才能更好地学习掌握生命科学的其他知识, 从而利用现代生物学技术对各种生命活动现象和发展规律加以利用, 造福人类。

本课程是生命科学学类本科生的专业基础课。

其先修课程主要有：遗传学、生物化学和细胞生物学等。

二、课程教学基本要求

1．分子细胞生物学的研究方法；

2．近年来蛋白质和核酸的结构和功能研究进展；

3．生物膜运输物质的分子机理；

4．细胞各部位蛋白质的合成和定向运输的分子机理；

5．细胞核的分子结构以及细胞核和细胞质之间物质运输的分子基础；

6．细胞信号传导的分子机理。

三、课程教学大纲与学时分配

第一章分子细胞生物学学科简介和研究方法（10学时）

本章重点难点：分子水平上的操作技术。

一、分子细胞生物学的研究对象和内容

二、分子细胞生物学与其他学科的关系

三、分子细胞生物学的研究方法

（一）、研究细胞的组成和结构

1.荧光显微镜下鉴别细胞的组成和结构

（1）免疫荧光法

（2）活细胞研究

（3）检测局部Ca2+浓度和细胞内的pH

（4）共聚焦扫描显微镜展示细胞内物质的立体分布

2.在电子显微镜下鉴别细胞中的各种蛋白质和超微结构

（二）、细胞的分类和细胞器的分离

1.流向细胞分类器分离细胞

2.细胞亚微结构的分级分离

（1）差速离心法

（2）密度梯度离心法

（3）激光剪

（三）、生物大分子的操作

1.放射性同位素是跟踪生物大分子活动必不可少的工具

（1）放射自显影术

（2）放射性同位素的定量测定

（3）Pulse-chase实验

2.确定核酸和蛋白质分子的大小以及分离和纯化核酸和蛋白质

（1）电泳法

（2）离心法

（3）色谱法

（4）透析

（5）PCR技术

3.确定蛋白质的氨基酸成分

（1）蛋白质的氨基酸组成

（2）蛋白质的氨基酸序列

（3）用抗体检测蛋白质并作定量分析

4.确定DNA序列

（四）、生物芯片技术

1.主动式芯片技术

（1）PCR芯片

（2）心脏内置芯片

（3）胎儿异常红细胞分离芯片

2.被动式芯片技术

（1）寡核苷酸芯片技术

（2）基因芯片技术

（3）蛋白质芯片技术

（五）、生物信息学分析方法

1.分析核苷酸序列和结构

2.分析蛋白质序列和结构

3.分析蛋白质的三维结构

（六）、分离克隆基因

1.同源序列法

2.差异筛选法

3.转座子标签法

4.突变体法

5.图位克隆法

（七）、蛋白质组学的研究方法

1.鉴定蛋白质的功能

2.研究蛋白质的功能状态

3.研究蛋白质的相互作用

第二章细胞的分子组成（10学时）

本章重点难点：蛋白质和核酸的结构特点和与此相关的功能。

一、蛋白质

（一）、蛋白质的基本结构特点

1.Motif（模体）

（1）Helix-loop-helix

（2）Zinc finger motif

（3）Coiled-coil motif

2.Domain（结构域）

3.三维结构相似的蛋白质多有相似的氨基酸序列

4.伴侣蛋白

5.蛋白质具有传染疾病的能力

（二）、酶

（三）、抗体

1.抗体可区分非常相似的分子

2.抗体可用来分离和纯合蛋白质

3.单克隆抗体及其应用

4.抗体可催化化学反应

二、核酸

（一）、核酸研究的新技术－给染色体着色

（二）、反义链技术在生产和医疗上的应用

（三）、基因表达的调控

1.发育过程中基因表达的调控－甲基化

2.RNA水平上的基因沉默

（1）抑制基因的活性

（2）发育过程中调控基因的表达

3.RNA引导的DNA甲基化

4.依赖于RNAi的异染色质形成

（四）、RNA在医学临床上的应用

1.RNA介导的基因表达抑制

（1）反义RNA技术

（2）Trans-cleaving ribozymes

（3）RNA干扰技术

2.RNA介导的基因修复

3.RNA与蛋白质相互作用

（五）、RNA在特殊位置被降解或沉默

（六）、植物染色体的共线性

1.不同物种间染色体上基因排列顺序相似

2.水稻不同染色体之间也具有一定程度的共线性

三、脂类

（一）、生物膜的主要组成成分

1.微团

2.脂质双层

3.脂质体

（二）、Leptin调控脂类代谢

四、糖

（一）、细胞表面糖类性质的变化与细胞的生长发育和病变密切相关（二）、糖分子参于细胞中大分子的定向输送以及细胞－细胞识别过程

1.大分子定向输送

2.细胞间相互识别

第三章细胞膜和物质运输（8学时）

本章重点难点：生物膜对各种物质的运输机制。

一、细胞膜的结构特点

（一）、细胞膜的脂质双层由不同脂类分子构成

（二）、构成细胞膜的脂类和蛋白质可在细胞膜中运动

（三）、细胞膜蛋白质与细胞骨骼的连接影响蛋白质的排列和可动性（四）、细胞膜的流动性取决于组成细胞膜的脂类成分和温度

1.温度

2.脂类成分

（五）、细胞外被使大多数细胞的表面带负电荷

二、细胞膜的物质运输

（一）、膜运输蛋白分类

1.泵

2.通道蛋白

3.运输子

（1）Uniporter

（2）Symporter

（3）Antiporter

（二）、被动运输

1.简单扩散

（1）借助于脂质双层扩散

（2）借助于通道蛋白扩散

2.协助扩散

3.细胞－细胞通道

（1）缝隙连接中的通道

（2）胞间连丝中的通道

（三）、主动运输

1. 泵类运输蛋白的分类

（1）P类

（2）V类

（3）F类

（4）ABC类

2.钠钾离子泵

3.钙离子泵

4.氢离子泵

5.ABC运输蛋白

6.癌细胞的细胞膜对多种药物的运输