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
做教师幸不幸福?
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。
做教师难不难?
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
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
 Cell Biology —Critical Review
2. The researches of Agre
2.2 The aquaporin family of membrane water channels
P Agre, current opinion in structural biology volume4,
issue 4,1994, Pages 545-553
 Cell Biology —Critical Review
2. The researches of Agre
2.3 Aquaporin Water Channels
Bioscience Reports, Vol. 24, No. 3, June(2003)
2.3.1 The discovery of AQP (Rh factor)
 Cell Biology —Critical Review
2. The researches of Agre
2.3.2 The purification and reconstitution in liposomes
 Cell Biology —Critical Review
2. The researches of Agre
2.3.4 Structural characteristics of AQP
(a) Transmembrane topology of an aquaporin
(b) A comparison of the folds of AQP1 and GlpF
 Cell Biology —Critical Review
3. Distinction and common grounds
Material
Benga
Agre
Human Erythrocytest
Human Erythrocytest
Xenopus laevis oocytes
NEM
Methods
Results
microinjection
PCMBS
transgenosis
freeze-fracture and
scanning electron
microscopy
Purification of proteins
Reconstructions of
liposome
indirect
direct
U Penn, USA
Bio 202- Midterm 3: Class distribution
Average: 78.5
STDV: 13.4
Min score: 34
Max score: 100
SCU Cell Biology Midterm, 2011
≤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
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
1.
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
1.
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：
帮助一般
16%
没有帮助
1%
帮助很大
52%
帮助大
31%
采取灵活的开卷考试形式，你觉得学业负担是否
更重了
增加很多
16%
没有增加
22%
反而更轻松
20%
略有增加
42%
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
不好说
29%
没有
5%
有
66%
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
其他
2%
2-3次
51%
7-10次
7%
4-6次
40%
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
能，且很有效
10%
一般，略微有
效
24%
不能，没有效
果
66%
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
喜欢
35%
不喜欢
65%
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
不知道
2%
很好
15%
比较欠缺
24%
一般
59%
Chapter 17
Cells in their social context
Cell Junctions
Major types of cell junctions in animal cells
Cell-cell/matrix junctions have important roles in
physical attachment and signal transduction
Communication junctions
通讯连接
1. Tight junction
图 17-1
小肠上皮细胞紧密连接结构
Roles of tight junctions:

Permeability barrier
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
component–secreting 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
Integrins:
transmit mechanical and molecular signals
convert the one type of signal into the other
The head of the integrin
attaches directly to an
ECM laminin or
fibronectin (RGD); the
intracellular tail binds to
talin
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
Signals generated at focal
adhesion help regulate cell division,
growth, and survival
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
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
Plant Tissue
Gap junction
Plasmodesma
3.1 Gap Junctions
Diffusion<1KD
Electrical and
chemical
communication

How to approve the role of gap junction
in metabolic coupling
Thymine
TK- Mutant cell
kinase (TK)
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?
TK+
Gap
junction
TK-
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
escape response
化学突触比间隙连接多
样性
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
New connexons are inserted
into the plasma membrane by
exocytosis
G. Gaietta et al., Science 296, 503 -507 (2002)
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 α-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
成骨缺陷病
The basic problem is the mutation of type I collagen that forms
bone matrix ( osteogenesis imperfecta, 成骨缺陷病 )
2 Elastin(弹性蛋白)：
Elasticity and Flexibility to ECM
Distributed mainly in Lung
tissue, arteries and skin and
intestines
弹性蛋白是高度疏
水的非糖基化蛋白
具有两个明显的特
征:
构象呈无规则卷
曲状态，蔬水区域;
通过Lys残基相
互交连成网状结构。
弹性蛋白与胶原共同存在,
分别赋予组织以弹性及抗张性
In old people:
Over time, collagens
become increasingly
crosslinked and inflexible,
and elastins are lost from
tissues like skins.
导致关节不灵活、皮肤起
皱、失去弹性
3 Glycosaminoglycans & Proteoglycans
糖氨聚糖和蛋白聚糖
糖氨聚糖结构

吸水产生膨胀压，赋予胞外基质抗压的能力

蛋白聚糖(proteoglycan)
在很多组织中，蛋白聚糖以单分子形式存在
软骨中，蛋白聚糖借助连接蛋白非共价
与透明质酸结合

Proteoglycans: to trap water molecules
----Resistant compression
4 Fibronectin & Laminins
纤连蛋白、层粘连蛋白
具有多个结构域，提供胞外基质和细胞表面
受体结合位点，帮助细胞粘连在胞外基质上
分子“桥”:Molecular Bridge

Fibronectin: RGD（Arg-Gly-Asp）/ Integrin
多种癌细胞不能
合成纤连蛋白

Laminin: RGD/Integrin
5 Basement Membrane & Cell Coat
基膜、细胞外被
BL
支撑
渗透性屏障
E：上皮细胞；BL：基膜；C：胶原
2011.8