細胞生物學(xué)參賽教案

1、 細胞生物學(xué) 課程教案授課時間第10周 星期四 第 3、4節(jié)（ 2009 年 11月19 日）課次第10次授課方式（請打）理論課 討論課 實踐課 習(xí)題課 其他課時安排3教學(xué)單元（教學(xué)章、節(jié)或主題）第六章 細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)教學(xué)目的、要求（分了解、熟悉、掌握三個層次）（1）掌握膜受體的概念、類型，G蛋白組成及作用機制（2）掌握G蛋白偶聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑一般特征（3）熟悉離子通道型受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)種類；蛋白酪氨酸激酶受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（如表皮生長因子受體）（4）了解通過細胞表面受體介導(dǎo)的信號跨膜傳遞；（5）了解信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系教學(xué)重點、難點教學(xué)重點：細胞受體的概念及細胞

2、內(nèi)信號分子教學(xué)難點：G蛋白介導(dǎo)的腺苷酸環(huán)化酶與cAMP信號途徑和磷脂酰肌醇途徑 教學(xué)手段、方法 運用多媒體教學(xué)手段，主要采用講授法。采用直觀式、啟發(fā)式教學(xué)方法，并用圖片集動畫進行演示。以臨床疾病案例分析引入課程內(nèi)容，在對案例進行分析過程中，逐步引出細胞受體、信號分子以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑等知識點，并展開討論，使學(xué)生逐漸融入所講授的內(nèi)容中。參考資料1.醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)，張瑾峰主編，中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2005年3月，第一版。2. 醫(yī)學(xué)細胞與分子生物學(xué) 陳詩書， 上海醫(yī)科大學(xué)出版社，1999年作業(yè)舉例說明某一藥物或某種疾病發(fā)生與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的相關(guān)性，并詳細說明其作用過程。課后小結(jié) 細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)這一章內(nèi)容比

3、較枯燥、抽象，因此，在講解時應(yīng)盡量用形象的圖例來進行講解，以提高內(nèi)容的直觀性，增加學(xué)生的興趣；同時，應(yīng)重點突出，條理化，使在有限的時間內(nèi)更好地完成教學(xué)任務(wù)。在課程中引入一些生活中的疾病案例，對此設(shè)問，易引起學(xué)生興趣，引起求知欲望。 存在問題：在講授過程中，語速過快，從一知識點到下一知識點之間的銜接不自然。2 / 8教學(xué)內(nèi)容與設(shè)計板書或旁注 第六章 細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 引入：臨床案例肢端肥大癥，某37歲男子，最近幾年發(fā)現(xiàn)頭痛,視力減退。面部下頜增大，眉弓及顴骨突出，唇厚，鼻大,舌大，面貌粗陋，臉皮變粗厚；手足肢端肥大。 典型的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程是由受體接受信號，并啟動細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，最終通過對靶蛋

4、白的調(diào)節(jié)作用而影響細胞的生物學(xué)功能。這樣細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程就被人為的分為兩個階段：1） 細胞信號化學(xué)信號和物理信號2）受體膜受體 核受體 3）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(transmembrane signal transduction)：胞外信息分子通過與胞膜受體結(jié)合把信息轉(zhuǎn)導(dǎo)到細胞的過程稱為跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。 第一節(jié) 基本概念一、細胞信號分子細胞信號分子類型：親水性信號分子 親脂行信號分子（重點介紹兩個概念：第一信使和第二信使）二、受體概念：存在于細胞膜或細胞核內(nèi)的蛋白質(zhì)，接受外界信號并將信號轉(zhuǎn)化為細胞內(nèi)的一系列生化反應(yīng)，對細胞結(jié)構(gòu)或功能產(chǎn)生影響（細胞內(nèi)與細胞外兩類）（提問：有了生長激素信號分子，有了

5、受體、配體，信號如何進一步傳遞給各類細胞？）信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路第二節(jié) 膜表面受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)一、離子通道偶聯(lián)受體通過幻燈圖片：肢端肥大癥患者癥狀提問：什么原因?qū)е轮朔蚀蟀Y？引出生長素概念，進一步提問：生長素在垂體分泌，如何影響受體各部分的生長發(fā)育？（受體，信號分子等）對受體概念進行形象化解釋，受體與配體，類似于鎖與鑰匙關(guān)系。復(fù)習(xí)回顧乙酰膽堿的作用以及乙酰膽堿受體。參照形象的圖例講解用圖將復(fù)雜的過程簡單化概念：受體本身為離子通道，即配體門通道。主要存在于神經(jīng)、肌肉等可興奮細胞，信號分子為神經(jīng)遞質(zhì)。分為：陽離子通道，如乙酰膽堿受體；陰離子通道，如氨基丁酸受體。 二、G蛋白偶聯(lián)型受體（與生長激素作用機

6、制結(jié)合）（1）概念：7次跨膜蛋白，胞外結(jié)構(gòu)域識別信號分子，胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域與G蛋白偶聯(lián)，調(diào)節(jié)相關(guān)酶活性，在胞內(nèi)產(chǎn)生第二信使，如cAMP、DAG、IP3等（2）G蛋白的共同特征1. 、和亞單位組成的異三聚體介導(dǎo)跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)2. 具有結(jié)合GTP 或GDP的能力，并具有GTP酶的活性，能將與之結(jié)合的GTP分解形成GDP3. 構(gòu)象改變可進一步激活效應(yīng)蛋白，使后者活化。 （1課時）G蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（一）腺苷酸環(huán)化酶與cAMP信號途徑通過調(diào)節(jié)胞內(nèi)cAMP的濃度，將細胞外信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧毎麅?nèi)信號。主要組分： 受體：Rs、Ri G蛋白：Gs、Gi 腺苷酸環(huán)化酶（AC)：跨膜12次。在Mg2+或Mn2+的存在下，催化

7、ATP生成cAMP。蛋白激酶A（Protein Kinase A，PKA）：由兩個催化亞基和兩個調(diào)節(jié)亞基組成。環(huán)腺苷酸磷酸二酯酶(PDE)：降解cAMP生成5-AMP，終止信號。cAMP信號途徑可表示為：激素受體G蛋白腺苷酸環(huán)化酶cAMP蛋白激酶A基因調(diào)控蛋白基因轉(zhuǎn)錄?；魜y毒素能催化ADP核糖基共價結(jié)合到Gs的亞基上，使亞基持續(xù)活化，導(dǎo)致患者細胞內(nèi)Na+和水持續(xù)外流，產(chǎn)生嚴重腹瀉而脫水。 Gi調(diào)節(jié)模型：通過亞基與腺苷酸環(huán)化酶結(jié)合，直接抑制酶的活性；通過亞基復(fù)合物與游離Gi的亞基結(jié)合，阻斷Gi的亞基對腺苷酸環(huán)化酶的活化。百日咳毒素抑制Gi的活性。 （二）磷脂酰肌醇途徑難點：腺苷酸環(huán)化酶與cAMP

8、信號途徑。 用具體的通路來進一步說明用示意圖講解腺苷酸環(huán)化酶(AC)途徑及磷脂酶C(PLC)途徑，強調(diào)G蛋白介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在細胞生命活動中起重要作用特別強調(diào)信號的中止：指端肥大癥即是信號中止失敗造成的。（以金箍棒為例說明） 又稱雙信使途徑。信號分子與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，激活質(zhì)膜上的磷脂酶C（PLC），使4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）水解成IP3和DAG。DAG激活蛋白激酶C：PKC位于細胞質(zhì)，Ca2+濃度升高時PKC轉(zhuǎn)位到質(zhì)膜內(nèi)表面，被DAG活化。IP3開啟胞內(nèi)IP3門控鈣通道：Ca2+濃度升高，激活鈣調(diào)蛋白，CaM將靶蛋白（如：CaM-Kinase）活化。信號的終止：IP3信號：去

9、磷酸化為IP2；磷酸化為IP4 。Ca2+信號：被鈣泵和Na+-Ca2+交換器抽出細胞，或被泵回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。DAG信號：被DAG激酶磷酸化為磷脂酸；或被DAG酯酶水解成甘油和花生四烯酸。 （1課時）（三） 鳥苷酸環(huán)化酶與cGMPNO作用于鄰近細胞。NO在血管內(nèi)皮細胞和神經(jīng)細胞中生成，由一氧化氮合酶（NOS）催化，以L精氨酸為底物，NADPH為電子供體，生成NO和L瓜氨酸。NO的作用機理： 乙酰膽堿血管內(nèi)皮Ca2+濃度升高一氧化氮合酶NO平滑肌細胞鳥苷酸環(huán)化酶cGMP血管平滑肌細胞的Ca2+離子濃度下降平滑肌舒張血管擴張、血流通暢。硝酸甘油治療心絞痛具有百年的歷史，其作用機理是在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為NO。 三、受體型酪氨酸激酶Tyrosine Kinases特點：單次跨膜蛋白；接受配體后發(fā)生二聚化和自磷酸化，起動下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。舉例說明常見的EGF受體:表皮生長因子 IGF-1:胰島素樣生長因子PDGF:血小板衍生生長因子 FGF:成纖維細胞生長因子。介紹各類受體在臨床上應(yīng)用。第三節(jié) 與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的一些疾病舉例一、受體異常與疾病家族性高膽固醇血癥二、G蛋白異常與疾病采用分層解說，結(jié)合圖片以及動畫演示。解說NO信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制，硝酸甘油使用歷史及藥理機制。引入諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎獲得者名單。用示意圖講解強調(diào)酪氨酸蛋白激酶介導(dǎo)的信號