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第一篇 总论 1

第一章 绪论 1

第一节 细胞生物学的研究任务 1

第二节 细胞生物学的发展简史 2

一、细胞的发现 2

二、细胞学说的创立和细胞学的形成 3

三、细胞生物学的兴起 5

四、分子细胞生物学的出现 6

五、信息细胞生物学的来临 6

第三节 现代细胞生物学的进展历程 7

Summary 9

复习思考题 10

第二章 细胞生物学研究方法 11

第一节 形态观察 11

一、光学显微镜 11

二、电子显微镜 15

三、扫描隧道显微镜 17

四、原子力显微镜 17

第二节 生物化学分析 19

一、细胞化学和组织化学技术 19

二、免疫细胞化学 19

三、显微光谱分析技术 19

四、放射自显影术 20

五、超离心技术 20

六、分子杂交技术 22

七、PCR技术 23

八、电泳 23

第三节 细胞生理学技术 25

一、膜电位检测技术 25

二、膜片钳位记录技术 25

三、细胞电泳 26

第四节 实验操作技术 26

一、细胞培养 26

二、显微操作术 27

三、细胞融合 27

四、染色体分析技术 28

五、荧光激活细胞分选技术 31

Summary 31

复习思考题 33

第三章 细胞的基本概念 34

第一节 细胞的基本特征 34

一、生物的三大域 34

二、细胞的形状和大小 34

三、细胞的有序性 36

四、生命是细胞活动的属性 37

第二节 原核细胞和真核细胞 38

一、原核细胞 38

二、真核细胞 39

第三节 非细胞性感染体 40

一、病毒 40

二、类病毒 45

三、蛋白质感染粒 45

Summary 46

复习思考题 46

第二篇 膜系统 47

第四章 质膜与细胞表面 47

第一节 生物膜的基本结构 47

一、生物膜的结构模式 47

二、生物膜的化学组成 48

三、流动镶嵌模型的实验证明 50

第二节 质膜的理化属性 52

一、膜脂 52

二、膜蛋白 55

第三节 细胞外被 56

一、外被的形态 56

二、外被的作用 57

第四节 细胞表面的特化结构 57

一、微绒毛 57

二、内褶 58

三、纤毛和鞭毛 59

Summary 59

复习思考题 59

第五章 质膜与物质进出细胞运输 60

第一节 离子和小分子穿膜运输概述 60

一、物质属性与穿膜方式 60

二、物质穿膜运输的类型 61

第二节 膜蛋白介导的物质运输 62

一、膜运输蛋白的类型 62

二、离子通道 62

三、水通道与水分子穿膜 64

四、运输体的作用特点 65

第三节 主动运输与运输泵 66

一、Na+-K+泵 66

二、Na+-K+泵的主要作用 68

三、钙泵 71

第四节 吞噬作用 71

一、吞噬作用的功能 71

二、吞噬作用的引发机制 72

Summary 72

复习思考题 73

第六章 内质网和蛋白质合成 74

第一节 细胞质溶质 75

一、化学组成 75

二、基本属性 75

三、功能 76

第二节 内质网 77

一、内质网的形态结构 77

二、内质网的化学组成 78

三、内质网的功能 78

第三节 核糖体 83

一、核糖体的基本结构与类型 83

二、核糖体的化学组成 84

三、核糖体的功能 85

第四节 蛋白质合成的命运 87

一、信号假说 87

二、穿膜蛋白的形成 88

Summary 90

复习思考题 91

第七章 高尔基复合体与细胞分泌 92

第一节 高尔基复合体的形态结构 92

第二节 高尔基复合体的化学组成 94

第三节 高尔基复合体的功能 95

一、高尔基复合体与细胞分泌活动 95

二、蛋白质和脂类的糖基化及其修饰 97

三、高尔基复合体对蛋白质的分拣作用 98

四、蛋白质的加工改造 98

第四节 高尔基复合体与膜泡运输 99

一、高尔基复合体参与胞内膜泡运输的类型 100

二、膜泡运输的定向 102

三、高尔基复合体参与胞内膜泡运输的途径 103

四、膜的转化 104

五、高尔基复合体与溶酶体的形成 104

第五节 植物细胞中的高尔基复合体 105

Summary 105

复习思考题 106

第八章 细胞内的膜泡运输 107

第一节 运输泡的形成和转运 108

一、成笼蛋白有被小泡的形成机制 108

二、COPⅠ有被小泡 109

三、COPⅡ有被小泡 111

四、运载物蛋白的分拣信号 113

第二节 溶酶体 113

一、溶酶体的属性 113

二、溶酶体水解酶的合成 114

三、溶酶体酶的分拣 116

四、ATP驱动泵的分类 116

五、溶酶体消化底物的来源 117

六、溶酶体的功能 120

七、植物细胞液泡 121

八、溶酶体与疾病 122

第三节 过氧化物酶体 123

一、过氧化物酶体的性质 123

二、乙醛酸循环体 124

三、过氧化物酶体的形成 126

第四节 转运泡的装配和运送机制 127

一、ARF和GGA蛋白的作用 127

二、Rab-GTP酶对运输泡停靠靶膜的调控作用 127

第五节 受体介导内吞的机制 128

第六节 细胞分泌途径 130

一、分泌泡的形成 130

二、分泌蛋白的水解加工 130

三、分泌物的释放 130

Summary 131

复习思考题 132

第九章 间期细胞核和染色体 133

第一节 核被膜与核孔复合体 134

一、核被膜 134

二、核孔复合体 135

第二节 染色质和中期染色体 139

一、染色质的化学组成 139

二、染色质的基本结构单位——核小体 141

三、染色质逐级凝缩的结构模型 143

四、染色质凝缩的机制 144

第三节 中期染色体 151

一、中期染色体的形态结构 151

二、特殊染色体 154

三、大肠杆菌染色体 157

第四节 核仁 158

一、核仁的超微结构 158

二、核仁的功能 158

三、核仁周期 158

第五节 核质和核体 160

一、核质 160

二、核体 160

三、核基质 161

四、核纤层的结构和变化 161

Summary 163

复习思考题 164

第三篇 细胞骨架动态支持系统 165

第十章 细胞骨架（一）：微丝和中间丝 165

第一节 微丝和细胞运动 166

一、肌动蛋白和微丝的结构 166

二、肌动蛋白丝的装配方式 169

三、肌动蛋白丝构成的细胞结构 170

第二节 肌细胞的收缩活动 172

一、肌细胞的结构 172

二、横纹肌的收缩机制 172

三、平滑肌收缩机制 178

第三节 非肌细胞肌动蛋白丝的作用 180

一、肌动蛋白丝在细胞中的各种结构形式 180

二、作用于肌动蛋白丝的特异性药物 186

第四节 中间丝 187

一、中间丝的类型 188

二、中间丝的结构和装配 189

三、中间丝的功能 190

四、中间丝的动态变化 190

Summary 190

复习思考题 191

第十一章 细胞骨架（二）：微管和微管结构 192

第一节 微管的结构和组成 192

一、微管的形态结构 192

二、微管的化学组成 193

三、微管的特性 194

四、影响微管的特异性药物 194

第二节 微管组织中心引发的微管装配成的各种结构 195

一、微管组织中心 195

二、MTOC引发的微管组成的各种结构 195

三、微管装配的动态变化 195

四、微管戴帽蛋白的调节作用 197

第三节 微管轨道摩托蛋白 199

一、轴突中的细胞器转运 199

二、驱动蛋白的运输作用 199

三、动力蛋白的作用 200

四、动力蛋白和驱动蛋白协同运输细胞器 202

第四节 微管的功能 203

一、细胞内物质轨道运输 203

二、维持胞内细胞器的空间定位分布 203

三、支持和维持细胞的形态 204

四、细胞运动和迁移 204

五、纺锤体与染色体运动 204

六、植物细胞壁形成 204

七、纤毛和鞭毛运动 204

第五节 微管组成的细胞结构 204

一、中心体 204

二、纤毛和鞭毛 206

三、有丝分裂器 210

四、轴足 210

五、细菌鞭毛 211

Summary 212

复习思考题 212

第四篇 能量代谢系统 213

第十二章 能量转换（一）：线粒体与氧化磷酸化 213

第一节 线粒体的形态结构 213

一、线粒体的形态 213

二、线粒体的超微结构 213

第二节 氧化磷酸化过程 216

一、氧化磷酸化的基本过程 216

二、生物氧化的分区 216

三、电子传递和氧化磷酸化的结构基础 216

第三节ATP的合成 220

一、ATP合酶的分子结构 220

二、氧化磷酸化的偶联机制 221

第四节 线粒体的半自主性 224

Summary 226

复习思考题 226

第十三章 能量转换（二）：叶绿体与光合作用 227

第一节 叶绿体的形态和结构 228

一、叶绿体的形态 228

二、叶绿体的超微结构 228

第二节 叶绿体的化学组成 230

一、叶绿体被膜 230

二、类囊体 230

三、电子载体在类囊体膜中的分布 232

第三节 光合作用机制 233

一、光合作用的基本过程 233

二、光合作用4阶段 233

三、光能吸收和两个光系统的作用 235

四、光合磷酸化 235

第四节 碳固定和糖类合成 236

一、碳固定的C3途径 236

二、碳固定的C…4途径 237

第五节 叶绿体的半自主性与基因工程 238

一、叶绿体的基因组与表达调控 238

二、叶绿体的基因工程 239

第六节 叶绿体的发生 240

一、进化起源 240

二、叶绿体的分化和增殖 241

第七节 原核生物的光合作用 242

Summary 243

复习思考题 243

第五篇 细胞信号传递系统 244

第十四章 信号传递与细胞的生存 244

第一节 信号传递的性质 244

一、生物界中信号传递现象的普遍性 244

二、信号发送细胞 244

第二节 受体和胞内信号传递 247

一、细胞表面受体 247

二、三类细胞表面受体 247

三、同一种配体可引起不同组织细胞的反应 248

四、G蛋白偶联受体系统 248

五、受体酪氨酸激酶 250

六、细胞内受体 251

第三节 第二信使的作用 253

一、cAMP信号传递途径 253

二、细胞内的钙信号 255

三、肌醇三磷酸（IP3）途径 257

第四节 感官信号传递 259

一、光受体细胞的感光机制 259

二、听觉信号的传递 261

Summary 265

复习思考题 266

第十五章 细胞内信号传递途径 267

第一节 细胞内信号传递的级联反应 267

一、信号蛋白的磷酸化 267

二、信号蛋白的集团化运作 268

三、蛋白质磷酸化与去磷酸化是胞内信号传递的主要调节方式 270

第二节 信号转导与细胞运动 271

一、细胞迁移的变化顺序 271

二、小信号蛋白调控肌动蛋白组建 273

第三节 信号传递途径与基因表达 274

一、TGFβ受体与Smad转录因子的激活 276

二、细胞因子受体和JAK/STAT途径 278

三、Ras/MAP激酶信号途径 281

四、IP3激酶途径 282

Summary 286

复习思考题 287

第十六章 细胞中遗传信息的传递 289

第一节 基因组的复制 289

一、原核生物的DNA复制 289

二、真核生物的DNA复制 293

第二节 转录 298

一、转录的基本方式 298

二、原核生物的转录 298

三、真核生物的转录 302

四、转录产物的加工 304

第三节 细胞中蛋白质的生物合成 307

一、蛋白质合成的基本过程 307

二、原核生物（大肠杆菌）蛋白合成 309

第四节 新生肽链的加工 311

一、新生肽链的剪接 311

二、新生多肽链的化学修饰 311

三、肽链的折叠 311

Summary 312

复习思考题 313

第十七章 肽信号与蛋白质分选命运 314

第一节 蛋白质在细胞内的转运和定位 314

一、蛋白质运送的机制和基本途径 314

二、引导蛋白质定位运输的信号序列 315

三、蛋白质合成后的去向和命运 316

四、信号序列在蛋白质分拣中的普遍意义 316

第二节 线粒体蛋白质的分拣 317

一、基质蛋白 317

二、定位于线粒体膜和膜间隙的蛋白质输入 318

三、内膜蛋白的输入途径 318

四、膜间隙蛋白的输入途径 318

五、外膜蛋白质的插入 320

第三节 叶绿体蛋白质的输入和分拣 320

一、间质蛋白的输入 320

二、类囊体蛋白的输入 320

三、类囊体膜蛋白的插入 321

第四节 过氧化物酶体蛋白质的分拣 321

第五节 运载物进出核的途径 322

一、核被膜和核孔复合体的基本结构 322

二、核孔复合体的功能 323

三、运载物进出核的信号 324

第六节 穿膜蛋白的定位 327

一、内质网膜结合核糖体合成蛋白质的去向 327

二、膜整合蛋白的定位机制 327

三、进入内质网腔蛋白质的去向 327

第七节 蛋白质的降解 329

一、蛋白酶体降解蛋白质的机制 329

二、蛋白酶体的结构 329

Summary 330

复习思考题 331

第六篇 细胞社会性 332

第十八章 细胞增殖与细胞周期 332

第一节 原核生物的细胞分裂 333

一、原核细胞的DNA复制和胞质分裂 333

二、原核细胞分裂的控制 333

第二节 真核细胞的分裂 334

一、无丝分裂 334

二、有丝分裂 334

三、植物细胞有丝分裂 343

四、减数分裂 344

第三节 细胞周期及其调控 347

一、细胞周期的分期 347

二、细胞周期运行的调控 350

三、染色体过客复合物对细胞周期的调节作用 357

四、细胞周期运行机制的基本战略 361

五、细胞衰老与最高分裂次数 363

六、影响细胞分裂的几种因素 364

Summary 365

复习思考题 366

第十九章 细胞分化和干细胞 367

第一节 细胞分化的基本特征 368

一、形态结构发生差异 368

二、差别基因表达 368

三、细胞分化方向的限定先于形态差异的出现 369

四、细胞分化的有序性 369

五、细胞的生理状态随分化程度而有所不同 370

第二节 细胞分化潜能与干细胞 370

一、个体发育中细胞分化潜能的变化 370

二、高度分化的植物体细胞仍具有全能性 370

三、高度分化的动物细胞核仍保持全能性 371

第三节 干细胞 373

一、干细胞与祖细胞 373

二、成体干细胞 373

三、胚胎干细胞 379

四、植物干细胞 380

第四节 细胞分化与差别基因表达 380

一、细胞分化的转录调节 381

二、差别基因表达的转录后调节 386

第五节 细胞质在细胞分化中的作用 386

一、受精卵细胞质的不均一性 386

二、细胞质决定子 387

第六节 再生与去分化 390

一、去分化与转分化 390

二、去分化的调控机制 391

三、哺乳动物的再生潜能 391

四、植物的极化再生 392

五、再生的实践意义 392

Summary 392

复习思考题 393

第二十章 细胞间的结构联系——细胞外基质和细胞连接 394

第一节 细胞外基质的化学组成 394

一、凝胶样基质多糖分子结构 395

二、纤维蛋白 398

三、整联蛋白在细胞与细胞外基质相互关系中的作用 406

第二节 植物细胞壁 408

一、细胞壁的结构和组成 408

二、细胞壁的形成 410

三、微管对纤维素分子合成的导向作用 410

第三节 细菌细胞壁 410

第四节 动物细胞连接 413

一、紧密连接 413

二、隔状连接 414

三、黏合连接 415

四、桥粒 416

五、半桥粒与黏合斑 416

六、间隙连接 417

七、移动细胞的暂时性黏合 419

八、胞间连丝 420

Summary 421

复习思考题 422

第七篇 细胞与个体发育 423

第二十一章 个体发育过程中的细胞活动 423

第一节 实验胚胎学家对卵子的认识 424

一、卵的极性物质分布 424

二、胚胎发育命运图 424

第二节 果蝇卵子发生和胚胎空间建成 426

一、卵子发生 426

二、母体因子与胚胎图式形成 428

三、早期胚胎发生 428

四、果蝇个体发育过程中的几个关键问题 431

第三节 母体效应基因与体轴的建立 431

一、胚轴的建立与卵轴的关系 431

二、dorsal蛋白沿D-V轴调控合子基因表达 435

三、确定背部结构图式形成的形态发生素为decapentaplegic蛋白 435

第四节 合子基因对早期胚胎图式形成的调控作用 436

一、间隔基因沿前后轴将胚胎区分成若干宽带区 436

二、对控基因对副节形成的调控作用 437

三、体节极性基因与幼虫的体节形成 437

第五节 同源异型选择基因与体节发育图式 439

一、同源异型选择基因对体节发育的调控 439

二、果蝇成虫盘的分化 442

第六节 脊椎动物发育的体型形成 445

一、脊椎动物的基本发育过程 445

二、中胚层诱导信号 445

三、体节的形成 446

四、Hox基因沿前后轴确定体节的位置特性 447

第七节 植物花的发育 448

一、花分生组织的产生 448

二、花分生组织转化的控制因素 449

三、花器官个性形成的调控 449

Summary 451

复习思考题 453

第二十二章 细胞凋亡 454

第一节 基本概念 454

一、细胞坏死与凋亡的区别 454

二、细胞凋亡的生物化学变化 456

三、细胞凋亡的普遍性 456

第二节 细胞凋亡机制 458

一、胱天蛋白酶介导凋亡途径级联反应 458

二、细胞凋亡途径 459

三、凋亡细胞被吞噬的机制 462

四、细胞凋亡的生物学意义 462

第三节 线粒体在细胞凋亡中的关键作用 464

一、线粒体影响细胞死亡的变化 464

二、渗透转变孔的作用 464

第四节 程序性细胞死亡的基因调控 465

Summary 466

复习思考题 466

第二十三章 细胞的癌变 467

第一节 癌细胞的特性 467

一、癌的一般特征 467

二、癌细胞的主要特点 468

第二节 癌症的发生与致癌剂 471

一、致癌剂的性质 471

二、肿瘤病毒的发现 471

第三节 癌基因学说的创立 474

一、反转录酶的发现 474

二、癌基因学说的提出 474

三、对原癌基因的认识 474

四、癌基因产物的转化作用机制 476

第四节 抑癌基因 477

一、抑癌基因的发现 477

二、抑癌基因的类别 480

第五节 原癌基因的激活与细胞癌变 481

一、原癌基因的激活途径 481

二、细胞癌变是多次基因突变的结果 483

第六节 癌症干细胞 485

Summary 488

复习思考题 490

第二十四章 生命起源与细胞进化 491

第一节 化学进化与生命起源 491

第二节 生物大分子进化的可能途径 493

一、RNA世界假说 493

二、基于磷酰化氨基酸的核酸和蛋白质共起源学说 495

第三节 分子构成形态实体 495

一、分子团聚物 495

二、膜的自然形成 497

三、细胞重建 498

第四节 原核细胞的出现 498

第五节 真核细胞的起源和进化 501

一、细胞核的起源 501

二、中心粒、过氧化物酶体、线粒体和叶绿体的起源 502

三、细胞进化假说的现状 506

Summary 507

复习思考题 509

第二十五章 生物技术与细胞工程 510

第一节 植物细胞工程 511

一、植物细胞培养 511

二、原生质体培养 512

三、原生质体融合 512

四、染色体工程 513

五、植物细胞遗传工程 515

六、合成细胞的诞生 516

第二节 动物细胞工程 516

一、动物细胞培养 516

二、杂交瘤技术与单克隆抗体 516

三、胚胎工程 518

四、转基因技术 520

五、细胞拆合 521

六、哺乳动物克隆技术 522

第三节 干细胞技术 523

一、胚胎干细胞 523

二、成体干细胞 525

第四节 我国在细胞工程研究领域取得的成果 526

一、原生质体培养 526

二、水稻基因育种技术 527

三、单克隆抗体技术 527

四、转基因动物技术 527

五、胚胎干细胞制作 528

六、组织工程角膜制作技术 528

Summary 529

复习思考题 531

主要参考文献 532

附录Ⅰ重要名词简释 552

附录Ⅱ常用缩略词汇表 578

附录Ⅲ氨基酸属性和代称 580

索引 581