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第一篇 细胞生物学概论 1

第一章 绪论 1

第一节 细胞生物学概述 1

一、细胞生物学的概念与研究内容 1

二、细胞生物学在生命科学中的地位及与其他学科的关系 2

第二节 细胞生物学发展的几个主要阶段与发展趋势 2

一、细胞的发现与细胞学说的创立 2

二、光学显微镜下的细胞学研究 3

三、实验细胞学阶段 3

四、亚显微结构与分子水平的细胞生物学 3

五、细胞生物学的发展趋势 5

第三节 细胞生物学与医学 6

一、细胞生物学与医学的关系 6

二、细胞生物学的主要研究领域与医学意义 7

第二章 细胞的概念与分子基础 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 11

三、真核细胞 12

四、非细胞生命形态——病毒 14

第二节 细胞的分子基础 14

一、生物小分子 14

二、生物大分子 15

第三节 细胞的起源与进化 27

一、原始细胞的形成 28

二、原核细胞向真核细胞的演化 30

三、单细胞生物向多细胞生物的进化 31

第三章 细胞生物学的研究方法 33

第一节 显微镜技术 33

一、光学显微镜技术 33

二、电子显微技术 36

三、纳米显微技术 39

四、超分辨光学显微镜技术 40

第二节 细胞的分离和培养 41

一、不同类型细胞的分离 41

二、细胞培养 43

第三节 细胞组分的分离和纯化技术 45

一、细胞裂解 45

二、细胞器及细胞组分的分级分离 46

三、蛋白质的分离与鉴定 48

四、核酸的分离纯化与鉴定 51

第四节 细胞化学和细胞内分子示踪技术 52

一、酶细胞化学技术 52

二、免疫细胞化学技术 53

三、放射自显影技术 53

四、活细胞内分子示踪 53

第五节 细胞功能基因组学研究技术 55

一、基因表达的定量分析 55

二、基因表达的上调和下调技术 57

三、蛋白质相互作用的研究技术 57

四、蛋白质与核酸相互作用的研究技术 58

五、生物芯片技术 60

六、蛋白质组学技术 61

七、高通量测序技术 62

八、模式动物个体水平的基因操作技术 63

第六节 生物大分子的结构测定 64

一、磁共振技术 65

二、X-射线衍射技术 65

第二篇 细胞的结构与功能 69

第四章 细胞膜与物质的穿膜运输 69

第一节 细胞膜的化学组成与生物学特性 70

一、细胞膜的化学组成 70

二、细胞膜的生物学特性 76

三、细胞膜的分子结构模型 80

第二节 小分子物质和离子的穿膜运输 82

一、膜的选择性通透和简单扩散 83

二、膜运输蛋白介导的穿膜运输 83

第三节 大分子和颗粒物质的穿膜运输 93

一、胞吞作用 93

二、胞吐作用 97

第四节 细胞膜异常与疾病 98

一、载体蛋白异常与疾病 98

二、离子通道蛋白异常与疾病 99

三、膜受体异常与疾病 99

第五章 细胞的内膜系统与囊泡转运 101

第一节 内质网 101

一、内质网的形态结构与类型 102

二、内质网的化学组成 104

三、内质网的功能 106

第二节 高尔基复合体 113

一、高尔基复合体的形态结构 113

二、高尔基复合体的化学组成 115

三、高尔基复合体的功能 116

第三节 溶酶体 118

一、溶酶体的形态结构和化学组成 118

二、溶酶体的类型 120

三、溶酶体的形成与成熟过程 121

四、溶酶体的功能 123

第四节 过氧化物酶体 124

一、过氧化物酶体的基本理化特征 124

二、过氧化物酶体的功能 125

三、过氧化物酶体的发生 126

第五节 囊泡与囊泡转运 126

一、囊泡在胞内蛋白质运输中的作用 126

二、囊泡的类型与来源 127

三、囊泡转运 130

第六节 细胞内膜系统与医学的关系 133

一、内质网的病理变化 133

二、高尔基复合体的病理形态变化 134

三、溶酶体与疾病 134

四、过氧化物酶体与疾病 135

第六章 线粒体与细胞的能量转换 138

第一节 线粒体的基本特征 138

一、线粒体的形态、数量和结构 138

二、线粒体的化学组成 139

三、线粒体的遗传体系 140

四、线粒体核编码蛋白质的转运 143

五、线粒体的起源 145

六、线粒体的分裂与融合 146

七、线粒体的功能 146

第二节 细胞呼吸与能量转换 147

一、葡萄糖在细胞质中的糖酵解 148

二、线粒体基质中的三羧酸循环 149

三、氧化磷酸化耦联与ATP形成 149

第三节 线粒体与疾病 153

一、疾病过程中的线粒体变化 153

二、mtDNA突变与疾病 154

三、线粒体融合和分裂异常相关的疾病 154

四、线粒体疾病的治疗 155

第七章 细胞骨架与细胞的运动 156

第一节 微管 157

一、微管蛋白与微管的结构 157

二、微管结合蛋白 158

三、微管的装配与动力学 158

四、微管的功能 160

第二节 微丝 163

一、肌动蛋白与微丝的结构 163

二、微丝结合蛋白及其功能 164

三、微丝的装配机制 166

四、微丝的功能 168

第三节 中间纤维 169

一、中间纤维的结构和类型 169

二、中间纤维的装配和调节 170

三、中间纤维的功能 172

第四节 细胞的运动 173

一、微管与细胞运动 173

二、微丝与细胞运动 174

三、细胞运动的调节机制 175

第五节 细胞骨架与疾病 177

一、细胞骨架与肿瘤 177

二、细胞骨架蛋白与神经系统疾病 178

三、细胞骨架与遗传性疾病 178

第八章 细胞核 180

第一节 核膜 181

一、核膜的化学组成 181

二、核膜的结构 181

三、核膜的功能 184

第二节 染色质与染色体 188

一、染色质与染色体的组成成分 188

二、常染色质与异染色质 191

三、染色质经组装形成染色体 191

四、染色体的形态结构 194

五、核型与带型 196

第三节 核仁 197

一、核仁的主要成分 197

二、核仁的结构 197

三、核仁的功能 199

四、核仁周期 200

第四节 核基质 201

一、核基质的组成成分与形态结构 201

二、核基质的功能 202

第五节 细胞核的功能 203

一、遗传信息的贮存和复制 203

二、遗传信息的转录 205

第六节 细胞核与疾病 206

一、细胞核异常与肿瘤 206

二、核转运异常与疾病 206

三、遗传物质异常与遗传病 206

四、端粒异常与疾病 207

第九章 基因信息的传递与蛋白质合成 209

第一节 基因及其结构 209

一、基因及其信息流向 209

二、基因的结构及特点 210

第二节 基因转录和转录后加工 214

一、基因转录的一般特点 214

二、原核细胞的基因转录 214

三、真核细胞的基因转录和转录后加工 215

第三节 蛋白质的生物合成 219

一、遗传信息翻译的基本原理 219

二、蛋白质合成的场所——核糖体 221

三、蛋白质合成的一般过程 223

四、肽链合成后的加工修饰 226

五、蛋白质的降解 227

第四节 基因表达的调控 228

一、基因表达的一般特点 229

二、原核基因的表达调控 229

三、真核基因的表达调控 230

第五节 基因的信息传递与医学 237

一、基因表达调控异常与疾病 237

二、蛋白质降解异常与疾病 238

三、基于原核生物和真核生物蛋白质合成体系差异的药物研制 238

第三篇 细胞的社会性 241

第十章 细胞连接与细胞黏附 241

第一节 细胞连接 241

一、紧密连接 242

二、锚定连接 243

三、通讯连接 247

第二节 细胞黏附 249

一、钙黏着蛋白家族 250

二、选择素 252

三、免疫球蛋白超家族 254

四、整联蛋白家族 255

第十一章 细胞外基质及其与细胞的相互作用 261

第一节 细胞外基质的主要组成成分 261

一、糖胺聚糖与蛋白聚糖 262

二、胶原与弹性蛋白 265

三、细胞外基质中的非胶原糖蛋白 269

第二节 细胞外基质的特化结构——基膜 272

一、基膜的组成成分 273

二、基膜的生物学功能 274

第三节 细胞外基质与细胞间的相互作用 274

一、细胞外基质对细胞生物学行为的影响 274

二、细胞对细胞外基质的影响 275

第十二章 细胞的信号转导 277

第一节 细胞外信号 277

第二节 受体 278

一、受体种类 278

二、受体作用的特点 282

第三节 细胞内信使 282

一、cAMP信使体系 282

二、cGMP信使体系 284

三、二酯酰甘油／三磷酸肌醇信使体系 285

四、钙离子／钙调蛋白信使体系 286

第四节 信号转导与蛋白激酶 287

一、信号转导的特点 287

二、酪氨酸激酶 287

三、丝氨酸／苏氨酸激酶 289

四、几种细胞信号转导通路 290

第五节 细胞信号转导与医学的关系 294

一、受体异常与疾病 295

二、G蛋白与疾病 295

三、蛋白激酶与疾病 295

四、信号转导与药物研发 295

第四篇 细胞的基本生命活动 299

第十三章 细胞分裂与细胞周期 299

第一节 细胞分裂 299

一、有丝分裂 300

二、减数分裂 303

三、无丝分裂 307

第二节 细胞周期及其调控 308

一、细胞周期的概念 308

二、细胞周期的主要变化 309

三、细胞周期的调控 310

四、细胞周期调控中癌基因和抑癌基因的作用 322

第三节 细胞周期与医学的关系 323

一、细胞周期与组织再生 323

二、细胞周期异常与肿瘤发生 324

三、细胞周期与其他医学问题 326

第十四章 生殖细胞与受精 328

第一节 生殖细胞的起源与发生 328

一、生殖细胞的起源 328

二、精子的发生 329

三、卵子的发生 331

四、哺乳动物的精子和卵子在发生上的差异 335

第二节 受精与医学 336

一、受精的条件 336

二、受精过程 337

三、辅助生殖技术 340

第十五章 细胞分化 342

第一节 细胞分化的基本概念 342

一、多细胞生物个体发育过程与细胞分化潜能 342

二、细胞决定与细胞分化 344

三、细胞分化的可塑性 345

四、细胞分化的时空性 346

五、细胞分裂与细胞分化 346

第二节 细胞分化的分子基础 346

一、基因组的活动模式 346

二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式 348

三、基因选择性表达的转录水平调控 350

四、非编码RNA在细胞分化中的作用 357

第三节 细胞分化的影响因素 358

一、细胞间相互作用对细胞分化的影响 358

二、激素对细胞分化的调节 360

三、环境因素对细胞分化的影响 360

第四节 细胞分化与医学 361

一、细胞分化与肿瘤 361

二、细胞分化与再生医学 363

第十六章 细胞衰老与细胞死亡 366

第一节 细胞衰老 366

一、细胞衰老的概念 366

二、细胞衰老的表现 367

三、细胞衰老的学说与机制 368

四、细胞衰老与疾病 371

第二节 细胞死亡 371

一、细胞死亡的原因、特征与形式 371

二、细胞凋亡的概念与特征 372

三、细胞凋亡的影响因素 376

四、细胞凋亡的分子机制 377

五、细胞凋亡的检测 381

六、细胞凋亡与疾病 381

第三节 细胞自噬 382

一、细胞自噬的定义与分类 382

二、细胞自噬的发生过程与调控 383

三、细胞自噬的医学意义 384

第五篇 干细胞与细胞工程 387

第十七章 干细胞与组织的维持和再生 387

第一节 干细胞概述 387

一、干细胞的存在 387

二、干细胞的形态和生化特征 389

三、干细胞的增殖特性 390

四、干细胞的分化特性 391

五、干细胞生理活动的微环境 392

第二节 胚胎干细胞 393

一、胚胎干细胞的生物学特性 394

二、胚胎干细胞的体外分化 395

第三节 组织干细胞 396

一、造血干细胞 397

二、间充质干细胞 398

三、神经干细胞 399

四、肝干细胞 400

五、精原干细胞 401

第四节 干细胞与医学 403

一、干细胞与器官和个体衰老 403

二、干细胞与肿瘤的发生和复发 404

三、干细胞与组织再生 404

四、干细胞在疾病治疗中的作用 405

第十八章 细胞工程 408

第一节 细胞工程的主要相关技术 408

一、大规模细胞培养 408

二、细胞融合 411

三、细胞核移植 412

四、基因转移 414

第二节 细胞工程的应用 416

一、单克隆抗体的制备 416

二、药用蛋白的生产 417

三、疾病的细胞治疗 417

参考文献 421

中英文名词对照索引 425