教学内容

第7章  线粒体和叶绿体

学时

线上1

线下2

教学目标

线粒体各部分的结构与功能；（自学）叶绿体各部分的结构与功能

思政目标

唯物辩证观点；凸显科学精神

教学重点

线粒体的结构与功能；氧化磷酸化的结构基础及其机制，线粒体和叶绿体是半自主性细胞器

教学难点

氧化磷酸化的结构基础及其机制

教学实施流程

教学环节

教学活动

课前

线上

预习

本章公告、导学、课件、教学视频和动画等内容

线下

预习

《细胞生物学》教材中内容；对比高中《分子与细胞》相应内容

课中

线上

测验

利用学习通（手机app）开展课前在线小测验，检查前面第1-3章学生的在线学习落实情况，从测验结果中及时发现问题，并点评错误比较集中的知识点

线下

交流

讨论

l  主要内容：线粒体与氧化磷酸化（唯物辩证观点：线粒体结构与功能的统一性）；线粒体和叶绿体的半自主性及其起源

l   探讨：（1）解偶联剂、磷酸化抑制剂和电子传递抑制剂的作用部位及其机理？（2）曾经风靡一时的减肥药——致命的二硝基酚（凸显科学精神）；（3）用细胞色素c的抗体能够抑制完整线粒体的氧化磷酸化，但不能抑制亚线粒体颗粒的氧化磷酸化，为什么？

l  知识介绍：（1）The  Nobel Prize in Chemistry 1997（"for their elucidation of the enzymatic  mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate (ATP)"）（2）The  Nobel Prize in Chemistry 1978（"for his contribution to the understanding of  biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic  theory"）；（3）英国小查理What is wrong with baby Charlie Gard?（线粒体DNA耗竭综合征  (Mitochondrial DNA Depletion Syndrome)）；

（4）All  mitochondria inherited from your mother？线粒体DNA可由父系遗传？（被子植物中，已报道的有衣藻属（Nakamuru，2010）、甜瓜（Havey et al.，1998）、黄瓜（Calderon et al.，2012）和吊兰（Zhang，2003）等极少数植物存在父系遗传或双亲遗传现象）

（5）植物线粒体DNA的低拷贝性（苏都莫日根  北京大学）

课后

线上

自测

单元自测题：包括选择和判断两类客观题

线上

讨论

很多人梦想着只晒太阳不吃饭，那该多有意思。1876年，人们在海蜗牛体内观察到了很多的绿色颗粒物质（Brandt, 1883），1965年，研究者就确定了这种颗粒与藻类细胞内叶绿体具有完全相同的结构（Kawaguti & Yamasu, 1965)。海蜗牛吞食了海藻后，将海藻的膜消化掉，只留下叶绿体在蜗牛体内进行光合作用。2008年，PNAS上的一篇文章阐释了关于海蜗牛如何使吞食的海藻中的叶绿体在自己体内进行光合作用（Rumpho, et al., 2008）。那么根据这一背景，你认为如何在人的细胞中发生类似的故事？叶绿体或者线粒体有各自的遗传物质，并能够进行一分为二的分裂增殖，能够作为生命的基本单位吗？(2008年发表在PNAS上的文章：Rumpho M E, Worful J M, Lee J, et al. Horizontal  gene transfer of the algal nuclear gene psbO to the photosynthetic sea slug  Elysia chlorotica. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2008,  105(46): 17867-17871.)

线下

拓展

l  名词：Oxidative phosphorylation；semiautonomous orgaganelle

l  某光合细菌含有视紫红质跨膜蛋白，是一种光驱动质子泵。假设你将纯化得到的该蛋白和牛心线粒体ATP合酶一起组装到同一个脂质体上，视紫红质朝向正常（质子向脂质体腔面转运），而ATP合酶头部朝外。A、如果在介质中加入ADP和磷酸盐，并对脂质体给予光照，你认为ATP能否合成？为什么？B、如果在制备小泡的时候，没有很小心去除所有的表面活性剂，导致脂质体脂类双层膜对质子泄漏，你认为ATP能否合成？为什么？C、如果ATP合酶分子的朝向随机分布，每个脂质体上半数的头部朝向膜泡内侧，半数头部朝外，你认为ATP能合成吗？如果视紫红质分子的朝向也是随机分布，你认为ATP能合成吗？为什么？