02570-《細(xì)胞生物學(xué)與細(xì)胞工程》課程教學(xué)大綱

《細(xì)胞生物學(xué)與細(xì)胞工程》課程教學(xué)大綱12024/1/26目錄contents課程介紹與教學(xué)目標(biāo)細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)細(xì)胞生物學(xué)進(jìn)階知識(shí)細(xì)胞工程基本原理與技術(shù)細(xì)胞工程應(yīng)用與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作指南課程總結(jié)與展望22024/1/2601課程介紹與教學(xué)目標(biāo)32024/1/26細(xì)胞生物學(xué)是現(xiàn)代生命科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科，研究細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能、代謝、生長(zhǎng)、分裂、分化、凋亡等方面，對(duì)于揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)具有重要意義。細(xì)胞工程是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)原理和方法，在細(xì)胞水平上進(jìn)行遺傳操作及進(jìn)行大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)。細(xì)胞工程所涉及的領(lǐng)域有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞拆合、染色體操作及基因轉(zhuǎn)移等方面。通過(guò)細(xì)胞工程可以生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品或培養(yǎng)有價(jià)值的植株，并可以產(chǎn)生新的物種或品系?！都?xì)胞生物學(xué)與細(xì)胞工程》課程將兩者有機(jī)結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，具備從事細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程相關(guān)領(lǐng)域研究或應(yīng)用的能力。010203課程背景及意義42024/1/26教學(xué)目標(biāo)與要求掌握細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程的基本概念、基本原理和基本技術(shù)；理解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞代謝、細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂、細(xì)胞分化與凋亡等基本知識(shí)；了解細(xì)胞工程的研究?jī)?nèi)容、研究方法及應(yīng)用前景；具備獨(dú)立進(jìn)行細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)的能力，能夠分析和解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題；培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。52024/1/26細(xì)胞代謝包括細(xì)胞的能量代謝、物質(zhì)代謝及代謝調(diào)控等；細(xì)胞分化與凋亡包括細(xì)胞分化的概念、機(jī)制及意義，細(xì)胞凋亡的過(guò)程、調(diào)控機(jī)制及在生物體發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持中的作用等；細(xì)胞工程應(yīng)用實(shí)例介紹一些典型的細(xì)胞工程應(yīng)用案例，如植物組織培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物克隆技術(shù)、干細(xì)胞治療技術(shù)等。細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)包括細(xì)胞的基本概念、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)及細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立、細(xì)胞的類型及結(jié)構(gòu)等；細(xì)胞生長(zhǎng)與分裂包括細(xì)胞的生長(zhǎng)過(guò)程、細(xì)胞周期的調(diào)控機(jī)制、有絲分裂和減數(shù)分裂的過(guò)程及特點(diǎn)等；細(xì)胞工程基本原理與技術(shù)包括細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、染色體操作技術(shù)、基因轉(zhuǎn)移技術(shù)等；010203040506課程內(nèi)容及安排62024/1/2602細(xì)胞生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)72024/1/26細(xì)胞是生物體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位，具有獨(dú)立的代謝和遺傳體系。細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核。不同類型的細(xì)胞具有不同的形態(tài)和功能，如動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞和細(xì)菌細(xì)胞等。細(xì)胞的基本概念與結(jié)構(gòu)82024/1/26細(xì)胞膜是細(xì)胞的外層結(jié)構(gòu)，由脂質(zhì)雙層和蛋白質(zhì)組成。細(xì)胞膜具有選擇透過(guò)性，能控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞。細(xì)胞膜上的受體蛋白能識(shí)別并響應(yīng)外部信號(hào)，參與細(xì)胞通訊。細(xì)胞膜及其功能92024/1/26主要細(xì)胞器有線粒體、葉綠體、核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等，各自承擔(dān)不同的生理功能。細(xì)胞器之間通過(guò)協(xié)同作用，完成細(xì)胞的各項(xiàng)生命活動(dòng)。細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜內(nèi)的半透明物質(zhì)，包含各種細(xì)胞器和細(xì)胞內(nèi)液。細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞器102024/1/26細(xì)胞核是細(xì)胞的遺傳信息庫(kù)，控制細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。遺傳信息以DNA的形式存在于細(xì)胞核內(nèi)的染色體上。DNA通過(guò)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄等過(guò)程，將遺傳信息傳遞給下一代細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)生命的延續(xù)。細(xì)胞核與遺傳信息112024/1/2603細(xì)胞生物學(xué)進(jìn)階知識(shí)122024/1/26信號(hào)傳導(dǎo)通路的組成與功能詳細(xì)介紹細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路的主要組成成分，如激酶、磷酸酶、轉(zhuǎn)錄因子等，以及它們?cè)谛盘?hào)傳導(dǎo)過(guò)程中的作用。細(xì)胞間通訊的方式與機(jī)制探討細(xì)胞間通過(guò)直接接觸、旁分泌和內(nèi)分泌等方式進(jìn)行通訊的機(jī)制，以及這些通訊方式對(duì)細(xì)胞行為和生理功能的影響。信號(hào)分子與受體的識(shí)別與結(jié)合闡述信號(hào)分子如何與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，從而啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程。細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與通訊132024/1/2603細(xì)胞增殖的異常與疾病探討細(xì)胞增殖異常導(dǎo)致的疾病，如癌癥等，以及針對(duì)這些疾病的治療策略。01細(xì)胞周期各時(shí)相的特點(diǎn)與調(diào)控詳細(xì)闡述細(xì)胞周期中G1期、S期、G2期和M期等各時(shí)相的特點(diǎn)，以及這些時(shí)相轉(zhuǎn)換過(guò)程中的關(guān)鍵調(diào)控因子和機(jī)制。02DNA復(fù)制與染色體分離介紹DNA復(fù)制的過(guò)程、機(jī)制和調(diào)控，以及有絲分裂過(guò)程中染色體的分離和遺傳物質(zhì)的均等分配。細(xì)胞增殖與細(xì)胞周期142024/1/26細(xì)胞命運(yùn)決定與表觀遺傳學(xué)探討細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)制，包括轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)通路和表觀遺傳學(xué)修飾等在細(xì)胞分化過(guò)程中的作用。組織器官發(fā)育與再生介紹組織器官發(fā)育的過(guò)程、機(jī)制和調(diào)控，以及組織再生和修復(fù)的原理和應(yīng)用?；蜻x擇性表達(dá)與細(xì)胞分化闡述基因選擇性表達(dá)在細(xì)胞分化過(guò)程中的作用，以及不同細(xì)胞類型特異性基因的表達(dá)模式和調(diào)控機(jī)制。細(xì)胞分化與發(fā)育152024/1/26細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制與調(diào)控01詳細(xì)闡述細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制，包括外源性和內(nèi)源性凋亡通路的組成和調(diào)控，以及凋亡相關(guān)基因和蛋白的功能。自噬的類型與生理意義02介紹自噬的類型、過(guò)程和生理意義，包括大自噬、小自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬等。細(xì)胞凋亡與自噬在疾病中的作用03探討細(xì)胞凋亡和自噬在疾病發(fā)生和發(fā)展中的作用，如神經(jīng)退行性疾病、癌癥和感染性疾病等，以及針對(duì)這些疾病的治療策略。細(xì)胞凋亡與自噬162024/1/2604細(xì)胞工程基本原理與技術(shù)172024/1/26從組織或器官中直接分離細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，保持其原有特性。原代細(xì)胞培養(yǎng)傳代細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞克隆技術(shù)將原代培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行傳代，獲得大量增殖的細(xì)胞群體。通過(guò)有限稀釋法或軟瓊脂培養(yǎng)法，獲得單細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞克隆。030201細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)182024/1/26利用病毒作為介導(dǎo)，將兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞。病毒誘導(dǎo)融合使用化學(xué)試劑如聚乙二醇（PEG）等誘導(dǎo)細(xì)胞融合?；瘜W(xué)誘導(dǎo)融合通過(guò)電場(chǎng)作用促使細(xì)胞融合，常用于雜交瘤細(xì)胞的制備。電融合細(xì)胞融合技術(shù)192024/1/26利用顯微操作技術(shù)對(duì)染色體進(jìn)行切割、重組等操作。染色體顯微操作將外源染色體或染色體片段導(dǎo)入受體細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)移。染色體轉(zhuǎn)導(dǎo)通過(guò)基因工程技術(shù)構(gòu)建人工染色體，用于基因治療或基因工程研究。人工染色體構(gòu)建染色體工程202024/1/26CRISPR/Cas9技術(shù)利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行定點(diǎn)編輯，實(shí)現(xiàn)基因敲除、敲入或修復(fù)等。TALEN技術(shù)通過(guò)TALEN蛋白對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行特異性識(shí)別和切割，實(shí)現(xiàn)基因編輯。ZincFinger技術(shù)利用鋅指蛋白對(duì)特定DNA序列進(jìn)行識(shí)別和結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基因編輯。基因編輯技術(shù)030201212024/1/2605細(xì)胞工程應(yīng)用與實(shí)踐222024/1/26

生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用細(xì)胞培養(yǎng)與藥物篩選利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，可以大規(guī)模培養(yǎng)細(xì)胞，用于藥物篩選和藥效學(xué)研究。細(xì)胞治療與再生醫(yī)學(xué)通過(guò)細(xì)胞移植、基因編輯等技術(shù)，治療各種疾病，如帕金森病、糖尿病等。生物制品生產(chǎn)利用細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)各種生物制品，如疫苗、抗體、基因工程藥物等。232024/1/26植物細(xì)胞培養(yǎng)與育種通過(guò)植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，可以進(jìn)行植物育種、種質(zhì)資源保存和快速繁殖。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與育種利用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，可以進(jìn)行動(dòng)物育種、優(yōu)良品種選育和快速擴(kuò)繁。農(nóng)業(yè)生物制品生產(chǎn)利用細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生物制品，如生物農(nóng)藥、生物肥料等。農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用242024/1/26工業(yè)廢水處理利用細(xì)胞工程技術(shù)處理工業(yè)廢水中的有毒有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)廢水凈化和資源化利用。細(xì)胞工廠利用細(xì)胞工程技術(shù)構(gòu)建“細(xì)胞工廠”，生產(chǎn)各種高附加值產(chǎn)品，如酶、有機(jī)酸、生物燃料等。生物材料研發(fā)利用細(xì)胞工程技術(shù)研發(fā)新型生物材料，如生物塑料、生物纖維等。工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用252024/1/26生態(tài)恢復(fù)與保護(hù)通過(guò)細(xì)胞工程技術(shù)促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)和保護(hù)，如植被恢復(fù)、生物多樣性保護(hù)等。環(huán)境污染物的生物降解利用特定微生物或植物細(xì)胞的降解能力，處理環(huán)境中的有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物。環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理利用細(xì)胞工程技術(shù)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理，如生物修復(fù)、重金屬污染處理等。環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用262024/1/2606實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作指南272024/1/26123遵守實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)定，正確使用實(shí)驗(yàn)器材，注意個(gè)人防護(hù)。實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)章制度了解危險(xiǎn)化學(xué)品的分類、標(biāo)識(shí)和存儲(chǔ)方法，掌握正確的使用和處理方式。危險(xiǎn)化學(xué)品管理按照實(shí)驗(yàn)室廢棄物處理規(guī)定，分類收集、妥善處理實(shí)驗(yàn)廢棄物。實(shí)驗(yàn)廢棄物處理實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范及注意事項(xiàng)282024/1/26了解顯微鏡的種類、構(gòu)造和使用方法，掌握細(xì)胞形態(tài)觀察和顯微攝影技術(shù)。顯微鏡熟悉細(xì)胞培養(yǎng)箱的構(gòu)造和使用方法，掌握細(xì)胞培養(yǎng)的基本操作和技能。細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備了解PCR儀、凝膠成像系統(tǒng)等分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理和使用方法。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備常用實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備介紹292024/1/26掌握細(xì)胞傳代、凍存和復(fù)蘇的基本操作和技能，了解細(xì)胞生長(zhǎng)曲線和倍增時(shí)間的測(cè)定方法。細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)熟悉細(xì)胞分裂、細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡等細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原理和操作步驟。細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)了解基因轉(zhuǎn)染、細(xì)胞融合、抗體制備等細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)的基本原理和操作步驟。細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作步驟詳解302024/1/26規(guī)范實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄格式，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄掌握常用的數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)方法，如平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、t檢驗(yàn)等。數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和討論，提出合理的解釋和推論，并與理論預(yù)期進(jìn)行比較。結(jié)果分析與討論數(shù)據(jù)處理與分析方法312024/1/2607課程總結(jié)與展望322024/1/26詳細(xì)闡述了細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等，以及它們?cè)诩?xì)胞生命活動(dòng)中的功能。細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能深入探討了細(xì)胞的代謝過(guò)程，包括物質(zhì)的合成與分解、能量的轉(zhuǎn)換與利用等。細(xì)胞代謝與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)介紹了細(xì)胞的生長(zhǎng)、分裂和分化的過(guò)程及其調(diào)控機(jī)制，以及這些過(guò)程在生物體發(fā)育和維持生命活動(dòng)中的重要性。細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂與分化闡述了細(xì)胞如何感知和響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境的變化，以及基因表達(dá)如何在不同時(shí)間和空間上受到精細(xì)的調(diào)控。細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)與基因表達(dá)調(diào)控課程重點(diǎn)內(nèi)容回顧332024/1/26學(xué)員學(xué)習(xí)成果展示學(xué)員能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，具備創(chuàng)新思維和解決問(wèn)題的能力。解決問(wèn)題的能力學(xué)員能夠熟練掌握細(xì)胞生物學(xué)與細(xì)胞工程的基本概念和原理，理解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能、代謝、生長(zhǎng)、分裂、分化、信號(hào)傳導(dǎo)和基因表達(dá)調(diào)控等方面的知識(shí)。知識(shí)掌握通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)員能夠掌握細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞染色、顯微鏡觀察、細(xì)胞分離和檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)技能，具備開展細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞工程研究的能力。實(shí)驗(yàn)技能342024/1/26細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)制研究隨著單細(xì)胞測(cè)序技