分子细胞生物学

1、.PAGE ：.；PAGE 9分子细胞生物学 50学时实际课50 3学分一、课程性质、位置和义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。它是一门在分子程度上研讨基因对细胞活动调控以及各种细胞构造的构成和功能执行的科学，是现代生命科学研讨的根底。由于只需在分子程度上了解了细胞的根本活动规律, 才干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景象和开展规律加以利用, 造福人类。本课程是生命科学学类本科生的专业根底课。其先修课程主要有：遗传学、生物化学和细胞生物学等。二、课程教学根本要求分子细胞生物学的研讨方法；近年来蛋白质和核酸的构造和功能研讨进展；

2、生物膜运输物质的分子机理；细胞各部位蛋白质的合成和定向运输的分子机理；细胞核的分子构造以及细胞核和细胞质之间物质运输的分子根底；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讨方法10学时本章重点难点：分子程度上的操作技术。分子细胞生物学的研讨对象和内容分子细胞生物学与其他学科的关系分子细胞生物学的研讨方法一、研讨细胞的组成和构造荧光显微镜下鉴别细胞的组成和构造免疫荧光法活细胞研讨检测部分Ca2+浓度和细胞内的pH共聚焦扫描显微镜展现细胞内物质的立体分布在电子显微镜下鉴别细胞中的各种蛋白质和超微构造二、细胞的分类和细胞器的分别流向细胞分类器分别细胞细胞亚微

3、构造的分级分别差速离心法密度梯度离心法激光剪三、生物大分子的操作放射性同位素是跟踪生物大分子活动必不可少的工具放射自显影术放射性同位素的定量测定Pulse-chase实验确定核酸和蛋白质分子的大小以及分别和纯化核酸和蛋白质电泳法离心法色谱法透析PCR技术确定蛋白质的氨基酸成分蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸序列用抗体检测蛋白质并作定量分析确定DNA序列四、生物芯片技术自动式芯片技术PCR芯片心脏内置芯片胎儿异常红细胞分别芯片被动式芯片技术寡核苷酸芯片技术基因芯片技术蛋白质芯片技术五、生物信息学分析方法分析核苷酸序列和构造分析蛋白质序列和构造分析蛋白质的三维构造六、分别克隆基因同源序列法差别挑选

4、法转座子标签法突变体法图位克隆法七、蛋白质组学的研讨方法鉴定蛋白质的功能研讨蛋白质的功能形状研讨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：蛋白质和核酸的构造特点和与此相关的功能。一、蛋白质一、蛋白质的根本构造特点Motif模体Helix-loop-helixZinc finger motifCoiled-coil motifDomain构造域三维构造类似的蛋白质多有类似的氨基酸序列伴侣蛋白蛋白质具有传染疾病的才干二、酶三、抗体抗体可区分非常类似的分子抗体可用来分别和纯合蛋白质单克隆抗体及其运用抗体可催化化学反响二、核酸一、核酸研讨的新技术给染色体着色二、反义链技术在消费和医疗

5、上的运用三、基因表达的调控发育过程中基因表达的调控甲基化RNA程度上的基因沉默抑制基因的活性发育过程中调控基因的表达RNA引导的DNA甲基化依赖于RNAi的异染色质构成四、RNA在医学临床上的运用RNA介导的基因表达抑制反义RNA技术Trans-cleaving ribozymesRNA干扰技术RNA介导的基因修复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不同物种间染色体上基因陈列顺序类似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微团脂质双层脂质体二、Leptin调控脂类代谢糖一、细胞外表糖类性质的变化与细胞的生长发育和病变亲密相

6、关二、糖分子参于细胞中大分子的定向保送以及细胞细胞识别过程大分子定向保送细胞间相互识别细胞膜和物质运输8学时本章重点难点：生物膜对各种物质的运输机制。细胞膜的构造特点一、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衔接影响蛋白质的陈列和可动性四、细胞膜的流动性取决于组成细胞膜的脂类成分和温度温度脂类成分五、细胞外被使大多数细胞的外表带负电荷细胞膜的物质运输一、膜运输蛋白分类泵通道蛋白运输子UniporterSymporterAntiporter二、被动运输简单分散借助于脂质双层分散借助于通道蛋白分散协助分散细胞细胞通道缝隙衔接中的通

7、道胞间连丝中的通道三、自动运输1. 泵类运输蛋白的分类P类V类F类ABC类钠钾离子泵钙离子泵氢离子泵ABC运输蛋白癌细胞的细胞膜对多种药物的运输四、伴随运输同向伴随运输葡萄糖和氨基酸与钠离子伴随运输含氢离子的同向伴随运输反向伴随运输钙离子钠离子反向伴随运输反向伴随运输调理细胞中的pH含阴离子的反向伴随运输植物和真菌细胞中的液泡上存在多个反向伴随运输系统五、代谢过程伴随物质运输六、蛋白质的运输NH2末端信号肽膜受体跨膜蛋白质通道蛋白质挪动安装马达蛋白热激蛋白70Sec A与核蛋白体有关联的蛋白质合成因子5. 蛋白质折叠构成三维构造七、水的运输浸透压作用和细胞体积的调理1. 动物细胞可经过调理细胞

8、内浸透压维持其正常体积2. 植物细胞经过改动细胞内的浸透压控制叶片气孔的开关八、内吞作用受体调理的内吞作用被运输物质与受体结合和内吞作用Clathrin在内吞进细胞中的膜泡外构成网络样外套酸性环境使被内吞的物种与受体分开大多数膜受体和构成内吞小体的生物膜被再利用细胞对高密度脂蛋白HDL的内吞作用依赖于小窝caveolae的内吞作用九、病毒和毒素入侵细胞许多病毒经过内吞作用进入细胞HIV和其它膜包病毒经过与细胞膜交融进入细胞第四章 生物膜、分泌蛋白质、溶酶体蛋白质的生物合成和分配6学时本章重点难点：蛋白质合成、修饰和定向分配的分子机制。一、细胞膜脂类物质的合成一、磷脂在生物膜的界面合成二、蛋白质

9、flippase使新合成的磷脂分子分布到生物膜的两脂质层三、动、植物细胞中其它生物膜的磷脂来源于滑面内质网二、膜蛋白质、分泌蛋白质和溶酶体蛋白质的合成一、新合成肽链的信号肽引导核蛋白体附着在内质网上二、肽链穿过内质网膜进入内质网腔信号识别蛋白信号识别蛋白受体膜通道蛋白质伴侣蛋白Bip三、合成终了的分泌蛋白质穿过内质网膜进入内质网腔四、膜蛋白质合成跨膜一次，NH3+端在内质网中，COO-端在细胞基质中跨膜一次，NH3+端在细胞基质中，COO-端在内质网中跨膜几次蛋白质的一端镶嵌在生物膜中膜附着蛋白质五、内质网中蛋白质的修饰二硫键在肽链合成过程中或合成刚终了就构成构成多聚体蛋白质六、内质网中蛋白质

10、的定向保送1. 只需正常三维构造的蛋白质才干被送到高尔基复合体N衔接糖链在定向保送中的作用内质网中异常三维构造蛋白质的降解内质网中蛋白质的聚集内质网蛋白质被选择性地留在内质网中七、高尔基复合体中蛋白质的修饰O衔接糖蛋白的构成N衔接糖蛋白的构成八、高尔基复合体中蛋白质的定向保送甘露糖6磷酸是溶酶体蛋白质的标志前肽引导蛋白质到液泡蛋白质的调理分泌和延续分泌细胞膜不同部位蛋白质的定向保送九、高尔基复合体是循环运用细胞膜的主要位点十、蛋白质合成中的最后修饰从前体蛋白质到成熟蛋白质十一、运输小泡和蛋白质的定向保送蛋白质外套和运输小泡的构成ClathrinCoatomerCOPII蛋白质运输小泡和受体膜交

11、融蛋白质的定向保送带运输信号的蛋白质被运输到指定部位带滞留信号的蛋白质被留在原处即无运输信号又无滞留信号的蛋白质经过bulk flow被运输高尔基复合体囊泡间的运输小泡流向磷酸肌醇参于调理运输小泡的构成和运输第五章 细胞核、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体的构成4学时本章重点难点：细胞核的分子构造以及细胞核、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体蛋白质的跨膜运输机理。一、细胞核的构成一、核膜的构成和分解板层状蛋白质是决议核构造的主要要素板层状蛋白质磷酸化与核膜解体相关染色质解聚和板层状蛋白质的去磷酸化使核膜再构成二、核质运输多数蛋白质是有选择性地进入细胞核不同氨基酸序列引导不同蛋白质的核质运输蛋白质输入进细

12、胞核蛋白质跨膜运输3. Ran在核质运输以及核中的其它作用4. 蛋白质的输出5. RNA蛋白质复合体的输出6. 磷酸肌醇在核质运输和基因调控中的作用三、核的分子构造间期核的构造核内染色体的运动异染色质调控基因表达线粒体的构成一、线粒体DNA和RNA动植物线粒体DNA来源于单亲不同细胞中的线粒体DNA差别悬殊二、多数线粒体蛋白质在细胞基质中合成三、叶绿体的构成一、叶绿体DNA和RNA二、叶绿体蛋白质的合成和运输四、过氧化物酶体的构成细胞通讯12学时本章重点难点：各种细胞通讯的分子机理。细胞通讯的根本概念一、细胞通讯的方式细胞间通道细胞间直接的物理接触细胞间不接触，经过信号分子通讯二、信号分子和受

13、体三、细胞通讯中其它保守的蛋白质功能G蛋白酶开关衔接蛋白质蛋白激酶和蛋白磷酸化酶经过O衔接的N乙酰葡萄糖胺使蛋白质糖基化信号分子经过细胞膜受体通讯的机制一、经过第二信使的作用cAMP作为第二信使构成cAMPcAMP调控细胞的活动cAMP的新功能守门gatingCa2+作为第二信使1,2甘油二酯和1,4,5三磷酸肌醇作为第二信使cGMP作为第二信使膜鸟苷酸环化酶细胞质鸟苷酸环化酶二、作用于酪氨酸蛋白激酶系统激活受体酪氨酸蛋白激酶Ras在酪氨酸蛋白激酶体系中的作用激活RasRas激活丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶受体酪氨酸蛋白激酶的分解胰岛素受体和血糖浓度的调理三、作用于酪氨酸蛋白激酶链接的受体四、作用于

14、整联蛋白integrin激活依赖于Ras的信号传导途径激活依赖于3-磷酸肌醇激酶PI3K的信号传导途径调控focal adhesion的组成五、蛋白激酶与细胞通讯六、引发基因活动改动激活调控含cAMP反响成分基因的转录因子激活调控c-fos基因的转录因子激活转录因子STATs七、受体的调理细胞的内吞作用呵斥膜受体的数量减少磷酸化作用调理膜受体的活性三、信号分子经过细胞内受体的作用机制四、微生物中由激素引发的细胞通讯一外激素引起酵母细胞交配二特异性的信号传导途径复合体三细胞分化过程中的细胞聚集依赖于细胞间通讯五、植物激素与植物的生长和分化一生长激素的作用机制引起高等植物细胞变长影响基因表达二赤霉

15、素经过加速特殊mRNA的合成激发种子发芽三零落酸在细胞应激反响中的作用机制四植物的组氨酸天门冬氨酸双组分系统信号传导方式乙稀和细胞激动素引发的信号传导六、植物抗病反响中的细胞通讯四、教学方式及课程考试方法本课程以课堂讲授为主。本课程有一次随堂课程练习，每次练习时间1015分钟；课程练习采用开卷、独立完成方式；课程练习的成果占课程成果的10。本课程终了后，根据课程根本要求，采取笔试、课堂开卷、独立完成的方式进展期末考核；期末考核成果占课程成果的90。五、主要参考书目主要教学用书H. Lodish, A. Berk, S. L. Zipursky, P. Matsudaira, D. Baltimore, J. Darnell. Molecular Cell Biology. New York: W. H. Freeman and Company, 2000 (4th edition).G. Karp. Cell and Molecular Biology: Con