细胞的社会性-邹方东.ppt

全国高校细胞生物学与遗传学骨干教师培训与研讨班,细胞的社会性,邹方东,四川大学,2011-8-2 银川,做教师是个幸福的职业: 在传授知识中，总能看到新的希望，感受到新的力量；年轻时有老先生的鼓励和教诲，中年时又有同事们的帮助和支持，年老了还有学生们的关心和爱护。,做教师幸不幸福?,讲好一门课，写好一本书，做一位好老师 教好一节课不难，教好一门课较难，更难的是一辈子教好课 教书育人是爱的教育,做教师难不难?,四川大学细胞生物学课程简介,考试改革情况,重视科学思维的培养： 科学传授犹如科学实践：MPF 教学留有余地：水孔蛋白,Who really should get the honour?,Benga Agre,VS,2. The researches of Agre,Cell Biology Critical Review,2.2 The aquaporin family of membrane water channels P Agre, current opinion in structural biology volume4, issue 4,1994, Pages 545-553,2. The researches of Agre,Cell Biology Critical Review,2.3 Aquaporin Water Channels Bioscience Reports, Vol. 24, No. 3, June(2003) 2.3.1 The discovery of AQP (Rh factor),2. The researches of Agre,Cell Biology Critical Review,2.3.2 The purification and reconstitution in liposomes,2. The researches of Agre,Cell Biology Critical Review,2.3.4 Structural characteristics of AQP,(a) Transmembrane topology of an aquaporin (b) A comparison of the folds of AQP1 and GlpF,3. Distinction and common grounds,Cell Biology Critical Review,U Penn, USA,Bio 202- Midterm 3: Class distribution Average: 78.5 STDV: 13.4 Min score: 34 Max score: 100,10分：9人 10-20分：14人 20-40分：17人 40-59分：14人 60-79分：16人 80-100：15人,SCU Cell Biology Midterm, 2011,最低分：2.5 最高分：97.5 平均分：45,考试是教学工作的一个重要环节，是检查教与学执行情况和教学效果的重要手段之一。 试点学生： “国家生物学人才培养基地” “国家生命科学与技术人才培养基地” “基础学科拔尖人才实验班” 共计80余名学生,细胞生物学考试改革期望达到的目的,专业知识与思维方面 1) 促进学生对基础知识和总体知识的把握与理解； 2) 提高学生专业思维能力；,2. 综合能力方面 1) 提高学生“收集信息、分析加工信息和交流信息”三大基本能力 2) 提高学生的创新能力,3. 学业负担方面 1) 增加学生对课程的学习兴趣 2) 增加学业负担,4. 学习方式方面 1) 重在知识的理解，减少对过细、过多知识的记忆 2) 重在平时的积累，减少期末的突击应付,考试改革总体指导思想与设计,任何一套试题，开卷与闭卷考试应该没有实质性差别 开卷还是闭卷，形式本身不重要，因为试题灵活，书上没有现成答案，如果平时对知识的理解不透、对知识的迁移与灵活应用能力不足，“翻书”反而适得其反,2. 考试，特别卷面考试，学生“思考”时间必须远远超过“书写”时间 重“思考”，而力求避免大段大段“照搬书本”的毫无意义的“练字”回答问题； 三言两语就能回答清楚。有利于改卷，节约了墨水、纸张等宝贵资源，符合“低碳经济”,3. 考试形式务求多样化，避免滥竽充数，坚决避免回到中学“应试教育”,考试改革的新举措,1. 考试(考核)次数 5次考试(考核),2. 考试(考核)形式,全开卷，堂上、堂下、学术报告与讨论等多种形式。 从堂上延伸到了堂下，从教室延伸到了图书馆，从书本延伸到了网络与杂志等，突破了传统的“安安静静”、“集中时间与地点”等模式。,3. 课程总成绩构成 平时：3次，30% 半期：1次，10% 期末：1次，40% 提问、回答问题、课堂学术讨论与报告：15% 出勤：5%,4. 允许1次考试失误或错误 允许每个同学有1次机会去掉一次最低堂上开卷考试分（除期末考试成绩外）,5. 重视学生提问能力以及课堂表现 都是通过“回答问题”，无一例外； 明显忽略了学生“提出恰当问题的能力”的培养； 细胞生物学总成绩构成方面有15%是取决于学生提问、回答问题以及课堂学术讨论与报告。,6. 学生有机会出题并被选中,调查结果,相比于你已经修读的本院其他课程，细胞生物学课程教学对你的专业知识和思维提升有何帮助：,采取灵活的开卷考试形式，你觉得学业负担是否更重了,采取灵活的开卷考试，是否更有助于你对该门课程知识的总体把握,为了分散期末考试权重，你觉得一学期一门课程考试（考核）几次为宜,你觉得是否可以像某些课程一样平时不投入，只采取期末突击（如死记硬背）的方式来应付本课程的期末考试，并取得最后的综合高分,本门课程不仅重视学生回答问题的能力，也重视学生提出问题的能力。最后的综合成绩就包括学生平常提问情况。你觉得你平时喜欢提问吗,你觉得自己“收集信息、分析加工信息和交流信息三大基本能力,Chapter 17,Cells in their social context,Cell Junctions,Cell-cell/matrix junctions have important roles in physical attachment and signal transduction,Major types of cell junctions in animal cells,1. Tight junction,图 17-1 小肠上皮细胞紧密连接结构,Permeability barrier,Roles of tight junctions:,血脑屏障(BBB),Epithelia cells can alter tight junctions transiently to selectively permit the flow of solutes and water-paracellular transport (ions, oligosa, aa),Regulated by G protein and cAMP pathway, or different claudin molecules,Defects in the claudin 16 gene prevent the normal paracellular flow fo Mg2+ in the kidney, resulting in an low blood level of Mg2+, leading to convulsions Regulate cell proliferation,2. Anchoring junctions,增强组织中细胞承受机械力的能力,Some integrins mediate cell-cell attachment,Cadherins mediate Ca2+ dependent cell-cell adhesion in all animals,Cadherins take their name from their dependence on Ca2+,Mutations that inactivate E-cadherin cause the embryo to fall apart and die early in development,fungi and plants, Iack cadherins Remove Ca2+ in embryonic tissues to let the cells be easily separated Trypsin to loosen additional connections,Cadherins mediate homophilic adhesion,Cadherin structure and function,An EMT involves a functional transition of polarized epithelial cells into mobile and ECM componentsecreting mesenchymal cells,Markers,EMT associated with tissue regeneration and organ fibrosis,EMT associated with cancer progression and metastasis and stem cell differentiation,Kalluri R & Weinberg RA, 2009,EMT associated with cancer progression and metastasis,Kalluri R & Weinberg RA, 2009,2.1 Desmosome (桥粒): Give epithelia mechanical strength,形成整体网络，支持和抵抗外界压力与张力 自我免疫缺陷病天泡疮（pemphigus）,Antibodies bind to and disrupt the desmosomes, resulting in a severe blistering of the skin, with leakage of body fluids into the loosened epithelium,Contractile bundle of actin filaments lies adjacent to the adhesion belt, and provides the motile force for the folding of epithelial cell sheets into tubes, vesicles,Integrins and cell-matrix adhesion,The head of the integrin attaches directly to an ECM laminin or fibronectin (RGD); the intracellular tail binds to talin,transmit mechanical and molecular signals convert the one type of signal into the other,Integrins:,2.3 Focal Adhesion (黏合斑),维持细胞张力 细胞生长信号传递,Change conformation of an integrin molecule when binds its ligand,Anchorage dependence,Integrin activation, FAK cross P Src (tyrosine kinase),Anchorage dependence ensure that each type of cell survives and proliferates only when it is in an appropriate situation,Signals generated at focal adhesion help regulate cell division, growth, and survival,Activation of integrins by cross-talk from other signaling pathways,2.4 Hemidesmosome (半桥粒),Cell-Matrix adhesion junction,3 Communication junctions,Animal Tissue Gap junction,Plant Tissue Plasmodesma,3.1 Gap Junctions,Diffusion1KD,Electrical and chemical communication,How to approve the role of gap junction in metabolic coupling,TK- Mutant cell TK+ wild cell Coculture in T medium (T is labeled with 32P) Radioactive particles in cells formed gap junctions TTP* entered from wild cell to mutant cell Why?,Thymine kinase (TK),TK+,TK-,Gap junction,Metabolic Coupling,相邻细胞形成间隙连接（gap junction）后可以实现代谢偶联。若将胸苷激酶突变(TK-)的细胞和野生型细胞共培养在含有32P标记的胸苷的培养基中，放射自显影实验发现TK-突变细胞核中没有放射自显影颗粒信号，而野生型细胞核中有放射自显影信号。但当TK-突变细胞与野生型细胞形成间隙连接后，这两种细胞核中都有放射自显影信号。 (1)与正常细胞形成间隙连接的TK-突变细胞核中出现放射自显影信号，有人认为很可能是野生型细胞中的TK通过间隙连接进入突变细胞，导致突变细胞也能利用32P标记的胸苷进行DNA合成，也有人认为是其它的原因，比如野生型细胞中合成的带有放射性标记的DNA通过间隙连接进入突变细胞。请你分析其真正的原因是什么。(5分),(2)有一位学者研究发现，将放射性标记的蛋白质(分子量比间隙连接允许通过的分子量大得多)显微注射到野生型细胞中，结果在与之形成间隙连接的突变细胞中出现了放射自显影信号。该学者认为这一结果具有划时代的意义。因此，该学者得出了间隙连接也能通过蛋白质等生物大分子的结论。但这一结论是错误的。那么，请你解释为何突变细胞内有放射自显影信号？(5分),(3)如果由你来设计实验，验证蛋白质能否够通过间隙连接从一个细胞进入另一个细胞，你将如何设计？(5分),Electrical Coupling,Neurotransmitter destroyed 1)Specific enzymes 2)Reuptake: Na+-dependent neurotrans transporters 递质重新吸收有利于保持信号传递的快速和时空精确性，减少对邻近细胞的影响 化学突触比间隙连接多样性,escape response,synchronizes the contractions of heart muscle cells,视动反应时间：0.2-0.3S,在卵泡和早期胚胎发育过程中的作用,Cx37基因突变形成不育症 肿瘤细胞间间隙连接减少或消失,gap-junctional plaque is a dynamic structure that can readily assemble, disassemble, or be remodelled,G. Gaietta et al., Science 296, 503 -507 (2002),New connexons are inserted into the plasma membrane by exocytosis,3.2 Plasmodesmata(胞间连丝),A plasmodesma is a plasma membrane-lined channel through the cell wall.,Extracellular Matrix (ECM) 胞外基质,1. Overview of Extracellular Matrix,ECM is an organized network beyond the plasma membrane.,Connective Tissue (结缔组织)： 骨、软骨、角膜、肌腱、真皮,3 types of ECM components:,Collagens(胶原)、Elastins(弹性蛋白)：强度和韧性,Proteoglycans(蛋白聚糖): 抗压的能力,Adhension proteins(粘连糖蛋白): 细胞粘连到ECM,1. Collagen,Structure: 3 helices -chain,Gly-X-Y, Synthesis & Assembly:, ER合成前体肽链，装配成 procollagen； 前体 链两端无Gly-X-Y重复序列 修饰加工组装成triple helices，Golgi分泌； Procollagen在胞外procollagen peptidase 切去N-及C-末端前肽, 胶原分子； 胶原分子1/4聚合装配成胶原原纤维（collagen fibril）（横纹）、胶原纤 维（collagen fiber）,Collagen: ECM Resist Tensile Strength,The basic problem is the mutation of type I collagen that forms bone matrix ( osteogenesis impe