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第一节　细胞生物学的研究内容 1

第一章　绪论 1

第二节　细胞生物学的发展简史 4

第三节　细胞生物学的研究进展 5

第四节　细胞生物学与医学科学 7

第二章　细胞的起源与进化 11

第一节　细胞的分子基础 11

一、生物小分子是细胞的构建单元 11

二、生物大分子执行细胞的特定功能 12

一、原始细胞由有机分子自发聚集形成 24

第二节　细胞的起源与进化 24

二、真核细胞由原核细胞演化而来 26

三、多细胞生物的出现是生命适应环境的结果 31

第三节　生物细胞的社会性及其与细胞起源和进化的关系 32

一、原核细胞与真核细胞的相互作用机制提示了线粒体的起源 32

二、病毒是只能在活细胞中生长的核酸-蛋白质复合体 33

第三章　细胞生物学的研究方法 36

第一节　显微成像技术 36

一、光学显微镜技术是研究细胞结构的最早的和基本的工具 37

二、电子显微镜技术用于研究细胞的亚显微结构 40

第二节　细胞及其组分的分离和纯化技术 43

一、多种方法可从组织中分离和纯化特定类型的细胞 43

二、使用不同的方法分离和纯化细胞组分和活性分子 47

第三节　细胞体外培养技术 52

一、细胞培养需要无菌条件和营养供应 52

二、原代培养是从供体取得组织或细胞后在体外进行的首次培养 54

三、细胞传代是将培养的细胞接种在新的培养器皿中 54

四、细胞冻存和复苏技术有利于培养细胞的保存和运输 55

五、细胞建系可提供大量遗传性质稳定的细胞 55

六、同步化细胞更利于细胞动力学及细胞周期调控的研究 56

七、经细胞融合产生新细胞 57

第四节　细胞化学技术 58

一、酶细胞化学技术可以显示细胞和组织中的酶类 58

二、免疫细胞化学技术是生物大分子定性和定位研究的有效工具 59

三、放射自显影术可以追踪并分析体内大分子代谢的动态过程 60

四、原位杂交技术用以检测组织和细胞中的特异性核酸分子 61

第五节　生物大分子的分析和鉴定技术 63

一、PCR技术可以在体外快速扩增特异性DNA片段 63

二、Southern印迹技术分析基因组DNA 65

四、基因芯片技术能高效和快速检测基因表达 66

三、Northern印迹技术检测特定基因的表达 66

五、RNA干扰技术是基因功能研究中新的强有力的工具 67

第四章　细胞膜 71

第一节　概述 71

一、细胞膜主要由脂类和蛋白质组成 71

二、细胞膜的功能主要是跨膜物质运输和信号转导 72

第二节　膜的化学组成与分子结构 72

一、膜脂构成生物膜的基本骨架 73

二、膜蛋白以多种方式与脂双层结合 77

三、不对称性和流动性是膜的主要特性 83

四、阐述细胞膜分子结构的几种模型 87

第三节　小分子物质的跨膜运输 91

一、膜具有通透性与简单扩散功能 91

二、膜运输蛋白介导某些物质的跨膜运输 92

三、细胞内外离子浓度差异产生的膜电位有重要的生理意义 101

第四节　大分子与颗粒物质的囊泡运输 103

一、胞吞是物质入胞作用方式 104

二、胞吐是物质出胞作用方式 107

第五节　细胞膜异常与疾病 108

一、膜转运系统异常可引起多种疾病 108

二、膜受体异常引起多种疾病 109

三、癌变过程中细胞膜特性发生改变 110

第六节　细胞连接与细胞粘连 112

一、细胞连接是维系细胞间相对稳定的装置 112

二、细胞粘着因子介导细胞粘连 117

第五章　细胞外基质及其与细胞的相互作用 123

第一节　细胞外基质的主要组分 124

一、氨基聚糖和蛋白聚糖是细胞外基质的主要组分 124

二、胶原与弹性蛋白是细胞外基质中两类主要的纤维蛋白组分 126

三、非胶原糖蛋白是在动物界最为普遍存在和个体胚胎发育中出现最早的细胞外基质成分 130

一、基底膜是多种组织中细胞外基质的特化结构和存在形式 132

第二节　基底膜与整联蛋白 132

二、整联蛋白是多种细胞外基质组分的异源二聚体跨膜糖蛋白受体 133

第三节　细胞外基质与细胞的相互作用 135

一、细胞外基质对细胞的生物学行为具有重要影响 135

二、细胞对细胞外基质具有决定性作用 137

第六章　细胞的内膜系统 140

第一节　内质网 140

一、内质网的主要组分是类脂、蛋白质和多种酶类 140

二、内质网是胞质中两类形态上可区分的膜性管网结构系统 142

三、内质网的主要功能与蛋白质和脂类的合成及运输有关 143

四、新合成肽链在信号肽指导下穿越内质网进行转移 146

第二节　高尔基复合体 149

一、高尔基复合体是具有明显极性的膜性结构复合体 149

二、高尔基复合体具有脂类为主的基本组分和特征性的糖基转移酶 150

三、高尔基复合体具有胞内物质合成与蛋白质的加工、转运功能 151

第三节　溶酶体 153

一、溶酶体是富含酸性水解酶类的膜性结构细胞器 153

二、目前存在两种不同的溶酶体分类体系 154

三、溶酶体的形成与成熟是多个细胞器参与的复杂而有序的过程 156

四、溶酶体具有基于对物质消化分解作用基础上的多种生物学功能 157

第四节　过氧化物酶体 158

一、过氧化物酶体是不同于溶酶体的另一种含酶的膜性细胞器 158

二、过氧化物酶体主要包含三种酶类 158

三、过氧化物酶体的主要生理功能是解毒作用 159

四、过氧化物酶体可能由原有的过氧化物酶体分裂而形成 159

第五节　囊泡与囊泡转运 160

一、囊泡是细胞内物质定向运输的载体 160

二、囊泡转运是一个高度有序并受到精密调控的过程 162

一、内质网的病理形态变化包括肿胀、肥大、囊池塌陷和包涵物形成 164

第六节　细胞内膜系统与医学的关系 164

二、病理状态下高尔基复合体出现多种异常改变 165

三、一些先天性人类疾病与溶酶体有关 165

四、过氧化物酶体异常可导致疾病 166

第七章　线粒体与细胞的能量转换 169

第一节　线粒体的基本特征 169

一、线粒体的主要化学成分是蛋白质 169

二、线粒体的形态、数量和分布与细胞的类型和功能状态有关 169

三、线粒体是双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构 170

四、线粒体具有自己相对独立的遗传体系 172

五、核编码蛋白质的线粒体转运是需要分子伴侣协助的复杂过程 175

六、线粒体介导了某些类型的细胞死亡 179

七、线粒体的起源与发生尚有争论 180

第二节　细胞呼吸与能量转换 182

一、细胞呼吸是细胞内生物能源生成的主要途径 182

二、ATP是细胞能量的转换分子 182

第三节　细胞的能量转换 182

一、葡萄糖在细胞质中进行糖酵解 183

二、三羧酸循环在线粒体基质中实现 184

三、氧化磷酸化偶联是能量转换的关键 185

四、电化学梯度所包含的能量转换成ATP的化学能 188

第四节　线粒体与医学 189

一、疾病过程中的线粒体发生变化 189

二、mtDNA突变可导致多种疾病 189

第八章　细胞骨架与细胞的运动 192

第一节　细胞骨架概述 193

一、细胞骨架是以蛋白纤维为主要成分的网络结构 193

二、细胞骨架在细胞的形态维持、运动和信息传递中具有重要功能 193

三、细胞骨架的研究方法要能反映细胞骨架的完整性和动态性的特点 194

第二节　微管 194

一、微管是以微管蛋白和微管结合蛋白为组分的中空小管状系统 195

二、微管的自我装配是一种高度有序的生命活动过程 197

三、微管组装的动态调节有两个理论模型 200

四、微管的功能主要是细胞形态的维持、细胞的运动及胞内物质的运输 201

五、微管的结构与功能异常与某些疾病密切相关 203

第三节　微丝 204

一、微丝是肌动蛋白亚单位构成的纤维状结构 204

二、微丝在多种因素调节下组装和去组装 205

三、微丝结合蛋白与肌动蛋白结合形成具有不同功能的亚细胞结构 207

四、微丝的主要功能是参与细胞的运动、分裂和信号转导 209

第四节　中间纤维 213

一、中间纤维蛋白的类型和分布较为复杂 214

二、中间纤维是丝状蛋白多聚体 215

三、中间纤维的组装及其调节是复杂的过程 215

四、中间纤维结合蛋白与中间纤维关系密切但非中间纤维组分 216

五、中间纤维的功能 217

六、中间纤维异常与某些疾病发生有关 218

第九章　细胞核 221

一、蛋白质与脂类是核膜重要组成成分 222

二、电镜下的核膜是一种不对称的双层膜结构 222

第一节　核膜 222

三、核膜将核质与胞质限定在各自的区域并控制着核质间的物质交换 225

第二节　染色质 227

一、DNA及组蛋白是组成染色体的主要成分 228

二、常染色质与异染色质是两类形态及转录活性不同的染色质 229

三、染色质高度有序的折叠并包装构成染色体 230

第三节　染色体 234

一、中期染色体形态清晰及结构特征明显 234

二、核型是中期染色体形态特征的总合 237

第四节　核仁 237

一、核仁是一种由rRNA与蛋白质组成的RNP 237

二、核仁超微结构的形成与rRNA基因的功能状态密切相关 238

四、合成rRNA和装配核糖体是核仁的主要功能 239

三、核仁结构呈现周期性动态变化 239

第五节　核骨架 240

一、核骨架为充满整个核空间的三维蛋白网架 241

二、核骨架的功能涉及DNA复制、基因表达及细胞核结构的变化 241

第六节　细胞核的功能 242

一、遗传信息储存于胞核染色质的DNA分子上 242

二、DNA复制对于维持细胞遗传稳定性有重要意义 243

一、细胞核与肿瘤的发生发展关系密切 247

三、遗传信息的转录是以DNA为模板合成RNA的过程 247

第七节　细胞核与疾病 247

二、生殖细胞的核遗传物质异常可导致遗传病发生 248

三、细胞核的异常也与一些常见疾病的病因相关 249

第十章　基因信息的传递及其调控 251

第一节　基因转录和转录后加工 252

一、转录过程涉及许多因素 252

二、转录过程分为三个阶段 255

三、初级转录产物需经过转录后加工才具有活性 257

一、翻译是mRNA指导的蛋白质的合成过程 261

第二节　蛋白质生物合成及多肽链形成后的加工 261

二、蛋白质生物合成的过程包括五个阶段 265

三、肽链合成后进行加工和输送 269

第三节　基因信息表达调控及应用 271

一、基因信息表达受到严密和精确的调控 272

二、遗传信息表达的调控主要发生在转录水平 273

三、遗传信息表达的调控也发生在翻译水平 279

四、基因信息表达调控的医学应用 279

第一节　胞外信号 283

第十一章　细胞的信号转导 283

第二节　受体 284

一、受体是一种蛋白质 284

二、受体可分为膜受体与胞内受体 285

第三节　G蛋白 289

一、在人体各组织中存在有多种多样的G蛋白 290

二、G蛋白的作用是通过其亚单位的聚合和解聚实现的 290

第四节　G蛋白偶联受体介导的下游信号体系 291

一、G蛋白偶联受体激活或抑制腺苷酸环化酶 291

二、G蛋白偶联受体调控离子通道 294

三、G蛋白偶联受体激活蛋白激酶C 295

四、G蛋白偶联受体激活基因转录 299

一、胞外信号分子可引起细胞的运动 301

二、胞外信号能刺激增殖细胞合成新的蛋白质 301

三、信号转导可参与细胞物质代谢的调节 301

第五节　信号转导引起的细胞生物学效应 301

四、信号转导的途径可决定细胞分化的方向 302

五、细胞内信号转导激发细胞凋亡 302

第六节　信号转导途径的共同特点 303

一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化是信号转导分子激活的共同机制 303

二、信号转导过程中的各个反应相关衔接而形成级联式反应 303

第七节　细胞信号转导联盟及其任务 304

三、信号转导途径具有通用性与特异性 304

四、胞内信号转导途径相互交叉 304

第八节　信号转导与医学 305

一、重症肌无力是由于乙酰胆碱受体的功能异常所致 305

二、G蛋白功能异常是某些疾病发生的基础 305

三、蛋白激酶功能异常导致肿瘤形成 305

第十二章　细胞分裂与细胞周期 307

第一节　细胞分裂 307

一、无丝分裂的过程较简单 307

二、有丝分裂是高等真核生物细胞分裂的主要方式 308

三、减数分裂是一种特殊的有丝分裂 313

第二节　细胞周期及其进程 318

一、细胞周期的过程包括有丝分裂期及分裂间期两个阶段 318

二、细胞周期各期主要的动态变化围绕DNA复制或细胞分裂展开 319

第三节　细胞周期的调控 320

一、细胞周期蛋白与细胞周期蛋白依赖激酶构成细胞周期调控系统的核心 321

二、细胞周期检测点监控细胞周期活动的正确性 327

三、多种其他因子与细胞周期调控相关 329

四、细胞周期调控的遗传基础涉及编码多种调节蛋白质及酶的基因 331

二、细胞周期的异常可导致肿瘤的产生 335

第四节　细胞周期与医学的关系 335

一、细胞周期与组织的再生关系密切 335

三、细胞周期也与其他医学问题相关 337

第十三章　细胞分化 340

第一节　细胞分化的基本概念 340

一、细胞分化的方向和潜能随细胞决定而逐渐受到限制 340

二、已分化的细胞在特定条件下可发生转分化和去分化 342

三、细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应 343

第二节　细胞分化的分子基础 343

一、细胞分化过程中是否伴随基因组改变是细胞生物学家关注的焦点 343

二、细胞分化的基因表达调控主要发生在转录水平 348

第三节　细胞分化的影响因素 355

一、细胞质在胚胎早期细胞命运的决定和细胞分化方向上起重要作用 355

二、胚胎细胞间相互作用协调细胞分化的方向 357

三、激素是远距离细胞间相互作用的分化调节因子 364

四、细胞分化的方向可因环境影响而改变 364

第四节　细胞分化与肿瘤细胞 365

一、肿瘤是细胞分化的异常表现 365

二、肿瘤可能起源于一些未分化或微分化的干细胞 366

三、肿瘤细胞经诱导分化后可以“改邪归正” 366

第五节　细胞分化与再生 367

一、多潜能未分化细胞的再发育是再生的一般规律 368

二、从对再生机制的认识到再生医学 370

第十四章　细胞的衰老与死亡 373

第一节　细胞衰老 373

一、细胞衰老与机体衰老是有一定联系的两个概念 373

二、体外培养的细胞的增殖能力和寿命是有限的 374

三、体内条件下细胞的衰老与其增殖能力和分化程度有关 375

四、细胞衰老最终反映在细胞形态结构和代谢功能的改变 376

五、细胞衰老的机制涉及环境因素和体内因素 378

一、细胞凋亡具有重要的生物学意义 380

第二节　细胞凋亡 380

二、细胞凋亡具有独特的形态学和生物化学特征 381

三、细胞凋亡的分子机制涉及细胞外和细胞内的多种因素 383

四、细胞凋亡失常会导致疾病发生 386

五、通过特征性的形态学和生物化学标志的检测来研究凋亡细胞 387

第十五章　干细胞 393

第一节　干细胞的存在与分类 393

一、干细胞的有序分化是个体发育的基础 393

第二节　干细胞的基本生物学特性 394

三、干细胞具有不同的分类方式 394

二、干细胞维持了组织器官结构和功能的动态平衡 394

一、干细胞具有特殊的形态学和生物化学特征 395

二、独特的增殖方式是干细胞的特征之一 395

三、具有多向分化能力是干细胞的本质性特点 396

四、干细胞的增殖与分化受到干细胞微环境的影响 398

五、干细胞的分化过程受到精密而复杂的调控 399

第三节　胚胎干细胞 402

一、可通过不同的途径获得人胚胎干细胞 402

二、胚胎干细胞具有若干特征 404

三、诱导胚胎干细胞分化产生目的细胞 405

四、胚胎干细胞研究面对伦理学挑战 406

第四节　精原干细胞 407

一、精原干细胞具有独特的增殖过程 407

二、精原干细胞的分化是一个受到精密调控的进程 408

三、塞尔托利细胞与精原干细胞的增殖分化密切相关 409

四、细胞凋亡在调控精原干细胞数量方面发挥作用 409

一、癌干细胞是形成癌症组织的原始细胞 410

二、癌干细胞可能起源于正常的组织干细胞 410

第五节　癌干细胞 410

三、癌干细胞概念带来的启示 411

第六节　成体干细胞 411

一、造血干细胞是血液发生的源泉 412

二、间充质干细胞具有分化为间质细胞的潜能 412

三、神经干细胞的存在推翻了神经元无法再生的传统观点 413

四、皮肤的干细胞维系了机体体表屏障的动态更新 414

五、小肠干细胞位于小肠内腔面隐窝深处 415

六、角膜干细胞维持了角膜上皮的更新和再生 415

七、肝干细胞具有分化为肝细胞和胆管上皮细胞的潜能 417

一、干细胞可作为细胞治疗的种子细胞 418

第七节　干细胞与医学 418

二、干细胞应用于研制组织工程器官 419

三、干细胞的研究用于评价药物的毒性和疗效 419

第十六章　细胞工程 422

第一节　概述 422

第二节　细胞工程的主要相关技术 423

一、大规模细胞培养需要一些特殊的设备和技术 423

二、细胞核移植是获得各种克隆动物的关键技术 428

三、基因转移是实现细胞表型定向改造的基本技术 432

一、利用细胞工程生产医用蛋白质 433

第三节　动物细胞工程的应用 433

二、基因工程动物及其技术有非常广阔的应用前景 434

三、组织工程是通过生物学和工程学手段在体外构建组织和器官的技术体系 435

四、细胞治疗是植入正常细胞以替代病变细胞的治疗方法 436

附录一　细胞生物学的主要学术组织 439

附录二　主要英文参考书籍 440

附录三　SCI收录的细胞生物学相关期刊及影响因子（2003年） 441

附录四 国内出版的细胞生物学相关期刊 443

附录五　细胞生物学相关的主要网站 444

中文索引 446

英文索引 457