细胞生物学 八年制PDF电子书下载

第一篇　细胞生物学概论 1

第一章　细胞生物学绪论 1

第一节　细胞生物学的概念和研究内容 1

第二节　细胞生物学的形成与发展 4

第三节　细胞生物学与医学科学 6

小结 9

第二章　细胞的概念和分子基础 10

第一节　细胞的基本概念 10

一、细胞是生命活动的基本单位 10

二、原核细胞是仅由细胞膜包绕的结构相对简单的生命体 10

三、真核细胞的细胞质内分布着多种细胞器 12

四、病毒是只能在活细胞中生长的核酸-蛋白质复合体 15

第二节　细胞的起源与进化 15

一、原始细胞由有机分子自发聚集形成 15

二、真核细胞由原核细胞演化而来 17

三、细胞生命活动的多样性是生命适应环境的结果 19

第三节　细胞的分子基础 19

一、生物小分子是细胞的构建单元 20

二、生物大分子执行细胞的特定功能 20

小结 31

第三章 细胞生物学的研究方法和策略 32

第一节 显微成像技术 32

一、光学显微镜技术是研究细胞结构最早的和基本的工具 32

二、电子显微镜技术用于研究细胞的亚显微结构 35

第二节　细胞及其组分的分离和纯化技术 37

一、多种方法可从组织中分离和纯化特定类型的细胞 37

二、使用不同的方法分离和纯化细胞组分和活性分子 40

第三节　细胞体外培养技术 45

一、细胞培养需要无菌条件和营养供应 45

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 45

三、细胞传代是将培养的细胞接种到新的培养器皿中 46

四、细胞冻存和复苏技术有利于培养细胞的保存和运输 46

五、细胞建系可提供大量遗传性质稳定的细胞 46

六、经细胞融合产生新细胞 47

第四节　细胞化学和细胞内分子示踪技术 48

一、细胞化学技术可以显示细胞和组织中的酶类 48

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 49

三、原位杂交技术用以检测组织和细胞中的特异性核酸分子 50

四、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 51

五、绿色荧光蛋白用于示踪细胞内的特定蛋白质 52

第五节　细胞功能基因组学技术 54

一、PCR技术可以在体外快速扩增特异性DNA片段 54

二、Southern印迹技术分析基因组DNA 55

三、Northern印迹技术检测特定基因的表达 55

四、基因芯片技术能高效和快速检测基因表达 56

五、RNA干扰技术是基因功能研究中新的强有力的工具 56

第六节　细胞生物学研究的一般策略和工具的使用 58

一、细胞生物学研究的一般策略 58

二、细胞生物学研究的模式生物 59

三、对细胞生物学研究中方法和技术的基本认识 60

小结 61

第二篇　细胞的基本结构与功能 63

第四章　细胞膜与物质穿膜运输 63

第一节　细胞膜的化学组成与生物学特性 64

一、细胞膜是由脂类和蛋白质构成的生物大分子体系 64

二、细胞膜的生物学特性是不对称性和流动性 73

三、细胞膜存在多种分子结构模型 76

第二节　小分子物质和离子的穿膜运输 79

一、物质简单扩散依赖于膜的通透选择性 79

二、膜运输蛋白介导物质穿膜运输 80

第三节 大分子和颗粒物质的穿膜运输 94

一、胞吞是物质入胞作用方式 94

二、胞吐是物质出胞作用方式 97

第四节　细胞表面特化结构 97

一、微绒毛是质膜和细胞质共同形成的指状凸起 98

二、纤毛和鞭毛是能摆动的细长凸起 98

三、褶皱是细胞表面的扁状凸起 98

第五节　细胞膜异常与疾病 98

一、胱氨酸尿症是载体蛋白异常性疾病 98

二、肾性糖尿是葡萄糖载体蛋白异常性疾病 99

三、囊性纤维化是通道蛋白异常性疾病 99

四、家族性高胆固醇血症是受体异常性疾病 99

小结 100

第五章 细胞内膜系统与囊泡转运 102

第一节　内质网 102

一、内质网是以类脂与蛋白质为主要化学组分的膜性结构细胞器 103

二、内质网是可呈现为两种不同形态特征的膜性管网结构系统 105

三、内质网的主要功能与蛋白质和脂类的合成及运输相关 108

四、新合成肽链在信号肽介导下穿越内质网进行穿膜转移 112

第二节 高尔基复合体 117

一、高尔基复合体是具有明显极性特征的膜性结构复合体 117

二、高尔基复合体具有以脂类为主的基本化学组分和标志性的糖基转移酶 119

三、高尔基复合体具有胞内物质合成与蛋白质加工转运功能 120

第三节　溶酶体 123

一、溶酶体是一类富含多种酸性水解酶的膜性结构细胞器 123

二、目前存在两种不同的溶酶体分类体系 124

三、溶酶体的形成与成熟是多种细胞器参与的复杂而有序的过程 125

四、溶酶体具有对物质消化分解作用基础上的多种生物学功能 127

第四节　过氧化物酶体 129

一、过氧化物酶体是有别于溶酶体的另一类含酶的球状膜性细胞器 129

二、过氧化物酶体膜具有较高的物质通透性 129

三、过氧化物酶体主要包含三种酶类 130

四、解毒作用是过氧化物酶体的主要生理功能 130

五、原有过氧化物酶体的分裂增殖是新生过氧化物酶体形成的可能途径 131

第五节　囊泡与囊泡转运 131

一、囊泡是细胞物质定向运输的主要载体 131

二、囊泡转运是一个受到精密调控而高度有序的物质转运过程 136

第六节　细胞内膜系统与医学的关系 138

一、内质网的肿胀与肥大及囊池塌陷是其病理性形态改变的不同表现形式 138

二、病理状态下高尔基复合体可表现出多种形态结构和生理功能异常 138

三、溶酶体结构与功能异常可导致多种先天性人类疾病的发生 139

四、过氧化物酶体异常与疾病 140

小结 140

第六章　细胞骨架与细胞运动 143

第一节　微管 143

一、微管是由微管蛋白组成的不分支的中空小管 144

二、微管相关蛋白是维持微管结构与功能的重要成分 145

三、微管的组装和去组装是一种高度有序的生命活动过程 147

四、微管的主要功能是细胞形态维持、细胞运动和胞内物质运输 151

第二节　微丝 154

一、微丝是肌动蛋白亚单位构成的纤维状结构 154

二、微丝的组织与行为由肌动蛋白结合蛋白严格调控 155

三、微丝的装配和调控受多种因素调节 157

四、微丝的主要功能是参与细胞运动、分裂和信号转导 159

第三节　中间丝 163

一、中间丝由不同类型的中间丝蛋白组成 164

二、中间丝蛋白具有相似的分子结构 165

三、中间丝结合蛋白与中间丝关系密切但并非中间丝组分 165

四、中间丝的组装与调节是复杂过程 166

五、中间丝具有多种功能，发挥具有时空特异性 167

第四节　细胞骨架的结构和功能异常与许多疾病发生有关 168

一、肿瘤细胞中细胞骨架结构与功能发生异常 168

二、骨架蛋白的异常表达可导致神经系统疾病 169

三、细胞骨架蛋白基因突变可导致遗传性疾病 169

小结 169

第七章　线粒体与细胞的能量转换 171

第一节　线粒体的基本特征 171

一、线粒体中含有众多参与能量代谢的酶系 171

二、线粒体形态、数量及分布与线粒体的类型和功能状态有关 171

三、线粒体是由双层单位膜套叠而成的封闭性膜囊结构 172

四、线粒体有自己相对独立的遗传体系 173

五、线粒体靶序列引导核编码蛋白质向线粒体转运 176

六、线粒体介导了某些类型的细胞死亡 180

七、线粒体的起源与发生尚有争论 181

第二节　细胞呼吸与能量转换 182

一、细胞呼吸是细胞氧化分解物质获取能量的过程 182

二、ATP是细胞能量的转换分子 182

第三节　细胞的能量转换 183

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、电化学梯度所含能量可转换成ATP的化学能 187

第四节　线粒体与人类学和医学研究 189

一、疾病发生发展过程中存在线粒体变化 189

二、mtDNA突变导致疾病 189

三、mtDNA用于人种起源研究 190

小结 190

第八章　细胞核与遗传信息储存 192

第一节　核膜 193

一、蛋白质与脂类是核膜重要组成成分 193

二、核膜是不对称的双层膜结构 193

三、核膜将核质与胞质分隔并控制核质间的物质交换 197

第二节　染色质 200

一、DNA及组蛋白是组成染色质的主要成分 200

二、间期细胞核中存在两种不同状态的染色质 201

三、染色质经有序折叠包装形成染色体 202

第三节　染色体 204

一、中期染色体具有比较稳定的形态结构 204

二、染色体稳定遗传必须具有三种主要功能序列 206

三、核型分析在人类染色体疾病的诊断中发挥作用 208

四、巨型染色体是一类形态特殊、体积很大的染色体 208

第四节　核仁 211

一、核仁的主要成分是核酸和蛋白质 211

二、核仁是裸露无膜的纤维网状结构 211

三、核仁结构呈现周期性动态变化 212

四、核仁是rRNA合成和核糖体亚基装配的场所 212

第五节　核基质 214

一、核基质是充满整个核内空间的纤维蛋白网架 214

二、核基质的功能涉及遗传信息的复制和表达 215

第六节　细胞核的功能 216

一、遗传信息的贮存和复制在细胞核中进行 217

二、遗传信息的转录过程是从DNA传递给RNA 218

三、损伤的DNA分子通过DNA修复系统进行修复 219

第七节　细胞核与疾病 221

一、细胞核异常与肿瘤的发生发展关系密切 221

二、细胞核遗传物质异常可导致遗传病发生 222

三、端粒异常与一些常见疾病的病因相关 222

小结 223

第九章　细胞内遗传信息的传递及其调控 224

第一节　基因及其功能 224

一、基因是负载有特定遗传信息的DNA片段 224

二、“中心法则”阐明了细胞内遗传信息流 225

第二节　基因转录和转录后加工 226

一、转录过程需要诸多因素参与 226

二、基因转录过程包括三个阶段 229

三、初级转录产物经过转录后加工具有活性 230

第三节　蛋白质的生物合成 233

一、翻译是在mRNA指导下的蛋白质合成过程 233

二、蛋白质合成过程包括五个阶段 236

三、肽链合成后进行加工和输送 239

第四节　基因表达信息的调控及应用 242

一、基因信息表达受到严密和精确的调控 242

二、转录水平的调控在基因表达中发挥重要作用 243

三、翻译水平调控在基因表达中不可缺少 249

四、其他几种重要的调控机制在基因表达中不容忽视 250

五、基因信息表达调控在医学应用中具有重要意义 252

小结 254

第三篇　细胞的重要生命活动 255

第十章　细胞分裂与细胞周期 255

第一节　细胞分裂 255

一、有丝分裂是高等真核生物细胞分裂的主要方式 256

二 减数分裂是一种特殊的有丝分裂 263

第二节　细胞周期及其进程 267

一、细胞周期的过程包括分裂期及分裂间期两个阶段 267

二、胞周期中各期主要动态变化围绕DNA复制或细胞分裂展开 268

第三节　细胞周期的调控 269

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 270

二、细胞周期检测点监控细胞周期的活动 276

三、多种因子与细胞周期调控相关 279

四、细胞周期调控的遗传基础涉及多种编码调节蛋白及酶的基因 280

五、减数分裂的细胞周期调控有其自身特点 281

第四节　细胞周期与医学的关系 281

一、细胞周期与组织再生关系密切 281

二、细胞周期异常可导致肿瘤的发生 282

三、细胞周期与其他医学问题相关 283

小结 283

第十一章　细胞分化 285

第一节　细胞分化的基本概念 285

一、细胞分化贯穿于多细胞生物个体发育的全过程 285

二、细胞分化具有高度的稳定性 286

三、细胞分化方向由细胞决定来选择 287

四、已分化的细胞在特定条件下可发生转分化和去分化 288

五、细胞分化具有时空性 288

六、细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应 289

第二节　细胞分化的分子基础 289

一、细胞分化的本质是基因组中不同基因的选择性表达 289

二、细胞分化的基因表达调控主要发生在转录水平 293

三、小RNA通过调控蛋白质基因的表达谱来决定细胞分化 300

第三节　细胞分化的影响因素 302

一、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式影响细胞分化的命运 302

二、胚胎细胞间相互作用协调细胞分化的方向 303

三、激素是不相邻的远距离的细胞间相互作用的分化调节因子 308

四、细胞分化的方向可因环境因素的影响而改变 309

第四节　细胞分化的医学意义 309

一、细胞分化与肿瘤发生密切相关 309

二、细胞分化与再生过程密切相关 311

小结 313

第十二章　细胞的衰老与死亡 315

第一节　细胞衰老 315

一、细胞衰老与机体衰老是有一定联系的两个概念 315

二、二倍体细胞在体外的增殖能力和寿命是有限的 316

三、体内条件下细胞的衰老及其增殖能力与分化程度有关 317

四、细胞衰老最终反映在细胞形态结构和代谢功能的改变 318

五、细胞衰老机制涉及环境因素和体内因素 319

六、细胞衰老会引起器官老化和老年性疾病 323

第二节　细胞的死亡 324

一、细胞凋亡具有重要的生物学意义 324

二、细胞凋亡具有独特的形态学和生物化学特征 326

三、细胞凋亡的分子机制涉及细胞外和细胞内的多种因素 328

四、细胞凋亡失常会导致疾病发生 332

小结 333

第四篇 细胞与环境的相互作用 335

第十三章　细胞连接与细胞黏附 335

第一节　细胞连接 335

一、封闭连接以紧密连接为结构特征 335

二、锚定连接由细胞骨架参与构成 337

三、间隙连接介导细胞间通讯 341

第二节　细胞黏附 342

一、钙黏着蛋白为钙依赖性细胞黏着蛋白 344

二、选择素是能与特定糖基结合的细胞黏着蛋白 345

三、介导细胞黏着的免疫球蛋白超家族 346

四、整联蛋白为异源二聚体穿膜黏着蛋白 348

小结 351

第十四章　细胞外基质及其与细胞的相互作用 353

第一节　细胞外基质的主要组分 354

一、氨基聚糖和蛋白聚糖是细胞外基质的主要组分 354

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 356

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 360

第二节　基膜与整联蛋白 362

一、基膜是多种组织中细胞外基质的特化结构和存在形式 362

二、整联蛋白是多种细胞外基质组分的异源二聚体穿膜糖蛋白受体 363

第三节　细胞外基质与细胞的相互作用 364

一、细胞外基质对细胞的生物学行为具有重要影响 365

二、细胞对细胞外基质具有决定性作用 366

小结 368

第十五章　细胞信号转导 370

第一节　胞外信号 370

第二节　受体 371

一、受体的化学本质是蛋白质 371

二、受体可分为膜受体与胞内受体 371

第三节 信号转导中的蛋白质 376

一、蛋白磷酸化是最常见的蛋白质翻译后修饰过程 377

二、GTP结合蛋白在本质上都是GTP酶 380

三、衔接体蛋白在信号转导中具有分子识别作用 383

第四节　第二信使 383

一、环核苷酸是最早阐明的第二信使分子 383

二、甘油磷脂是第二信使的重要来源 385

三、Ca2＋参与了多条信号转导通路 387

四、NO以自由基形式参与信号转导 388

第五节　信号的整合 389

一、信号转导途径有其共同特点 389

二、嗅感受器介导了对嗅觉的感知 390

三、光感受器介导了视网膜对光的感知 390

四、β-肾上腺素信号参与细胞的代谢调节 391

五、一些信号通路直接影响基因的表达 393

六、G蛋白偶联受体介导多重效应 393

第六节　信号转导与医学 397

一、信号转导的异常是疾病发生的重要因素 397

二、信号通路是药物作用的靶点 397

小结 398

第五篇 干细胞与细胞工程 399

第十六章 干细胞与组织的维持和再生 399

第一节 干细胞基础生物学 400

一、干细胞是具有自我更新与分化潜能的未分化或低分化细胞 400

二、干细胞具有区别于其他类型细胞的重要生物学特征 400

三、干细胞具有不同的分类方法 401

四、干细胞的来源和组织类型不同决定其独特的生物学特征 402

五、组织干细胞具有分化的可塑性 403

六、干细胞的来源、定位和功能 404

七、干细胞微环境是干细胞维持自我更新和分化潜能的重要场所 405

八、干细胞生物学研究具有广阔的应用前景 408

第二节　胚胎干细胞、组织干细胞和生殖干细胞 409

一、胚胎干细胞具有“无限”的增殖能力和多向分化潜能 409

二、组织干细胞的分化受到精密而复杂的调控 410

三、生殖干细胞维持了生物种代间的延续性 416

第三节 干细胞“干性”的调控机制 417

一、细胞外信号分子通过调控细胞内一些重要转录因子来维持干细胞“干性” 417

二、干细胞“干性”的维持有赖于细胞内复杂的协同反馈调控网络 419

三、细胞外信号分子通过胞内重要的信号途径参与调控干细胞的自我更新与分化潜能 419

四、表观遗传修饰参与调控干细胞的正常分化与发育 422

第四节 干细胞与疾病的关系 423

一、传统的肿瘤发生假说不能圆满解释肿瘤的发生机制 423

二、肿瘤干细胞假说为肿瘤发生机制的认识提供了新的思路 423

三、干细胞的衰老与老年疾病和退行性疾病的发生相关 427

第五节　细胞重编程及诱导多能干细胞 427

一、体细胞重编程为干细胞和再生医学的研究开辟了全新的领域 427

二、细胞重编程的新技术具有重大的理论意义和实用价值 427

第六节 干细胞的治疗应用与前景展望 429

一、干细胞是组织工程较为理想的种子细胞 429

二、自体来源干细胞治疗是干细胞治疗的重要发展方向 430

三、干细胞在组织工程中的应用和发展 430

小结 430

第十七章　细胞工程 432

第一节　概述 432

第二节 动物细胞工程涉及的主要技术 433

一、大规模细胞培养是生产生物产品的基本技术 433

二、细胞核移植是获得各种克隆动物的关键技术 438

三、基因转移是定向改造细胞表型的基本技术 441

第三节　动物细胞工程的应用 442

一、利用细胞工程生产医用蛋白质 442

二、基因工程动物有非常广阔的应用前景 443

三、组织工程是通过生物和工程学手段在体外构建组织和器官的技术体系 443

四、细胞治疗是植入正常细胞以替代病变细胞的治疗方法 445

小结 446

附录　细胞生物学的主要学术组织、学术期刊、教材和网站 448

汉英索引 453

英汉索引 465