1 绪论 1
1.1 分子细胞生物学的定义和研究范围 1
1.2 分子细胞生物学发展简史 1
1.2.1 细胞学的创立 1
1.2.2 细胞生物学的诞生 2
1.2.3 分子细胞生物学的发展 2
1.3 分子细胞生物学与医学的关系 2
1.3.1 病因与发病机理的研究 3
1.3.2 疾病诊断方面的应用 3
1.3.3 治疗学的进展 3
2 细胞的分子基础 4
2.1 核酸 4
2.1.1 DNA 4
2.1.1.1 DNA的一级结构 4
2.1.1.2 NDA的二级结构 9
2.1.1.3 DNA的三级结构 25
2.1.1.4 DNA-蛋白质超分子复合体 26
2.1.2 RNA 28
2.1.2.1 RNA的分子组成与结构特点 28
2.1.2.2 mRNA 29
2.1.2.3 tRNA 30
2.1.2.4 rRNA 33
2.1.2.5 ribozyme 36
2.1.3 反义分子 38
2.1.3.1 反义RNA 39
2.1.3.2 反义基因 40
2.1.3.3 反义肽 40
2.1.3.4 反义分子体系 40
2.1.4.1 DNA分子的大小与脆性 41
2.1.4 核酸的理化性质 41
2.1.3.5 反义分子的应用 41
2.1.4.2 DNA分子的呼吸运动 42
2.1.4.3 核酸对紫外光的吸收与定量 42
2.1.4.4 核酸的变性 43
2.1.4.5 核酸的复性与杂交 43
2.2 蛋白质 45
2.2.1 蛋白质的结构 45
2.2.1.1 蛋白质的构件分子 45
2.2.1.2 蛋白质的分子结构 45
2.2.1.3 蛋白质的构象运动 49
2.3 蛋白质与核酸的相互识别 51
2.3.1 调节蛋白的DNA结合结构域 52
2.3.1.1 螺旋-转折-螺旋 52
2.3.1.2 亮氨酸拉链 52
2.3.1.4 同源结构域 54
2.3.1.3 含锌结构域 54
2.3.1.5 碱性α-螺旋 55
2.3.2 蛋白质与DNA的识别 55
2.3.2.1 蛋白质与dsDNA的一般识别 55
2.3.2.2 蛋白质与dsDNA的特异性识别 57
2.3.2.3 空间编码——“识别词典” 60
3 分子细胞生物学中常用的材料和方法 62
3.1 细胞生物学方面 62
3.1.1 病毒 62
3.1.1.1 病毒的结构与化学组成 62
3.1.1.2 病毒的生活周期 63
3.1.1.3 病毒感染的噬菌斑测定 64
3.1.1.4 病毒的分类 67
3.1.1.5 病毒在分子细胞生物学中的应用 69
3.1.2.1 大肠杆菌是分子生物学家一种特别喜爱的生物 70
3.1.2 细菌 70
3.1.2.2 基因可在细胞之间转移 71
3.1.3 真核细胞 72
3.1.3.1 真核细胞的培养条件 72
3.1.3.2 原代培养和转化培养 73
3.1.3.3 细胞融合是研究体细胞遗传的一种重要技术 75
3.1.3.4 嘌呤和嘧啶合成的补救途径突变体是良好的选择标志 75
3.1.3.5 杂交瘤是能产生单克隆抗体的融合细胞 76
3.1.3.6 真核细胞的转化 78
3.1.3.7 外来DNA也可以导入到动物生殖细胞中 78
3.2 分子生物学方面 78
3.2.1 放射性核素 79
3.2.1.1 放射自显影 79
3.2.1.2 放射性核素标记化合物 82
3.2.1.4 液体闪烁计数 83
3.2.1.3 放射性测量样品的制备 83
3.2.1.5 淬灭及淬灭校正 84
3.2.2 离心 85
3.2.2.1 速度区带离心 85
3.2.2.2 平衡密度梯度离心 85
3.2.3 电泳 88
3.2.3.1 蛋白质和核酸电泳分析原理 88
3.2.3.2 一维和二维凝胶电泳 89
3.2.4 层析 91
3.2.4.1 纸层析 91
3.2.4.2 柱层析 91
3.2.5 研究核酸的工具酶和几种常用技术方法 93
3.2.5.1 限制性核酸内切酶 93
3.2.5.2 S1核酸酶消化带的分析 96
3.2.5.4 NorthernBlot 97
3.2.5.3 SouthernBlot 97
3.2.5.5 DNA指纹分析法 98
3.2.5.6 DNA的测序 98
3.2.5.7 PCR（聚合酶链反应） 101
3.2.5.8 重组DNA 102
3.2.5.9 DNA可控和定点突变 107
3.2.5.10 特定序列多肽和核苷酸的合成 107
4 细胞膜与受体 112
4.1 细胞膜的结构和特性 112
4.1.1 细胞膜的化学组成 112
4.1.1.1 脂类 115
4.1.1.2 蛋白质 115
4.1.1.3 糖类 115
4.1.2.3 液态镶嵌模型 116
4.1.2.2 单位膜模型 116
4.1.2.1 片层结构模型 116
4.1.2 细胞膜的分子结构 116
4.1.2.4 晶格镶嵌模型 118
4.1.2.5 板块镶嵌模型 118
4.1.3 细胞膜的特性 118
4.1.3.1 膜的不对称性 118
4.1.3.2 膜的流动性 119
4.2.1 物质运输 122
4.2 细胞膜的功能 122
4.2.1.1 被动运输 123
4.2.1.2 主动运输 124
4.2.1.3 膜泡运输 126
4.2.2 细胞识别 130
4.2.2.1 细胞识别的分子基础 130
4.2.2.2 细胞识别反应类型 130
4.2.3 信息传递 130
4.3.1.1 受体的命名及受体学说的发展 131
4.3.1 受体的一般概念 131
4.3 受体 131
4.3.1.2 受体的定义 133
4.3.1.3 受体的进化 133
4.3.1.4 受体鉴定的标准 133
4.3.2 受体的分类及特性 135
4.3.2.1 受体的分类 135
4.3.2.2 受体的化学性质 136
4.3.2.3 受体的结构 136
4.3.3 受体的作用机理 142
4.3.3.1 受体的作用 142
4.3.3.2 受体与配体的结合方式 142
4.3.3.3 受体与配体的结合过程 143
4.3.3.4 膜受体的作用机理 143
4.3.3.5 细胞内受体的作用机理 157
4.3.4 受体调节 161
4.3.4.1 受体的生理调节 162
4.3.4.2 细胞膜受体的再循环 162
4.3.4.3 受体调节的分类 162
4.3.4.4 受体调节的机制 163
4.3.4.5 受体调节的复杂性 165
4.3.5 受体的异常 165
4.3.5.1 遗传性受体病 167
4.3.5.2 自身免疫性受体病 168
4.3.5.3 继发性受体病 170
5 细胞核与染色体 171
5.1 细胞核和染色体的结构 171
5.1.1 核膜 171
5.1.2 染色质和染色体的分子结构 171
5.1.3 核仁 171
5.1.4 核基质 172
5.6 核膜的功能 173
5.1.6.1 屏障作用 173
5.1.6.2 物质交换作用 173
5.1.5 核纤层 173
5.1.6.3 支架作用 174
5.1.6.4 基因表达调控的阀门作用 174
5.2 DNA的复制与修复 174
5.1.2 DNA的复制 174
5.2.1.1 DNA的半保留复制 174
5.2.1.2 DNA的不连续复制 175
5.2.2 DNA复制步骤 175
5.2.2.1 预引发 175
5.2.3 DNA的修复 176
5.2.3.2 切除修复 176
5.2.3.1 光复活修复 176
5.2.2.4 链的终止 176
5.2.2.3 链的延伸 176
5.2.2.2 引发 176
5.2.3.3 重组修复 177
5.2.3.4 诱导修复和应急反应 177
5.3 RNA的生物合成 177
5.3.1 参与转录的酶 177
5.3.2 转录过程 178
5.3.2.1 转录的起始 178
5.3.2.2 转录的延长 178
5.3.2.3 转录的终止 179
5.3.3 RNA转录后的修饰 179
5.3.3.1 rRNA的修饰 180
5.3.3.2 mRNA的修饰 180
5.3.4 反转录 181
5.3.5 转录与复制的异同 182
6.1 原核基因表达调控的特点 183
6 真核基因表达调控 183
6.2 真核基因的结构 184
6.2.1 特点 184
6.2.2 组蛋白 185
6.2.3 非组蛋白 185
5.2.3.1 NHP的修饰作用 185
5.2.3.2 NHP的免疫原性 185
6.2.3.3 NHP的特异性 185
6.2.3.4 NHP对基因表达的调控 186
6.2.3.5 NHp与DNA的结合 186
6.2.3.6 NHP的亚细胞定位 186
6.3.3 与诱导信号和中介基因有关 187
6.4.1 顺式作用元件 187
6.4 转录水平的调控 187
6.3.2 非操纵子型 187
6.3.1 DNA及DNA结合蛋白 187
6.3 真核基因表达调控的特点 187
6.4.1.1 启动子 188
6.4.1.2 增强子 188
6.4.1.3 其他元件 188
6.4.2 反式作用因子 189
6.4.2.1 DNA结合结构域 189
6.4.2.2 转录活化结构域 190
6.4.3 转录水平调控作用机制 190
6.4.3.1 反式作用因子与DNA的相互作用 191
6.4.3.2 反式作用因子对RNA聚合酶活性的影响 191
6.4.3.3 反式作用因子之间的相互作用 191
6.4.4 其他水平调控作用 191
6.4.5.2 关于诱导性反式作用因子的研究 192
6.4.5.1 关于癌基因与抗癌基因的研究 192
6.4.5 DNA结合蛋白的研究进展 192
7 基因工程 194
7.1 工具酶 194
7.1.1 限制性核酸内切酶 194
7.1.2 其他有关酶 195
7.1.2.1 T4DNA连接酶 195
7.1.2.2 Klenow片段 195
7.1.2.3 牛小肠碱性磷酸酶 195
7.2 载体 195
7.2.1 质粒 196
7.2.2 病毒DNA载体 197
7.2.3 粘粒 197
7.2.4 载体改建的进展 198
7.2.5.4 加其他调控序列 199
7.2.7 真核细胞克隆载体 199
7.2.6 丝状噬菌体载体 199
7.2.5.1 强启动子 199
7.2.5.3 加筛选标记 199
7.2.5.2 多克隆位点 199
7.2.5 YAC 199
7.3 基因工程技术路线 200
7.3.1 体外连接 201
7.3.1.1 粘性末端连接 201
7.3.1.2 平末端连接 201
7.3.1.3 定向连接 201
7.3.1.4 加连接子 201
7.3.1.5 加适配子 201
7.3.2 转化 202
7.3.3 筛选与鉴定 202
7.3.4.1 外源基因在原核细胞中的表达 203
7.3.4 重组子的扩增与表达 203
7.3.4.2 外源基因在真核细胞中的表达 205
8 细胞周期 207
8.1 细胞周期的概念 207
8.1.1 概念 207
8.1.2 细胞增殖周期的特点 208
8.1.2.1 G1期 209
8.1.2.2 S期 209
8.1.2.3 G2期 209
8.1.2.4 M期 209
8.1.3 细胞周期时间 209
8.2 细胞周期的研究方法 212
8.2.1 标记有丝分裂百分数法 212
8.2.1.1 研究方法 212
8.2.1.2 研究方法的原理 212
8.2.2.1 概念 213
8.2.2 流式细胞术 213
8.2.2.2 仪器的基本结构及工作原理 214
8.2.2.3 流式细胞术的特点 217
8.2.2.4 流式细胞术所测细胞生物学性质的多参量性 217
8.2.2.5 流式细胞术常用探针 217
8.2.3 细胞同步法 219
8.2.3.1 自然同步 219
8.2.3.2 人工同步法 219
8.2.4 细胞融合法 221
8.3 细胞周期的调控 221
8.3.1 细胞周期蛋白和依赖细胞周期蛋白的蛋白激酶 221
8.3.1.1 细胞周期蛋白 221
8.3.1.2 P34cdc2/28蛋白激酶 222
8.3.2.2 Rb 223
8.3.2.1 DNA合成基因的表达调控 223
8.3.2 细胞周期中的启动点 223
8.3.3 S期DNA复制起始时的“开启”和“关闭”控制 224
8.3.4 C2/M期cdc2活性调节 224
8.3.4.1 MPF 224
8.3.4.2 G2和M期中cdc2活性的调节 225
8.3.5 P53蛋白与DNA损伤的检查 225
8.3.6 细胞因子对细胞周期的作用 225
8.3.6.1 生长因子 225
8.3.6.2 抑制因子 226
8.3.7 细胞周期自动调控机器 226
8.3.7.1 调控中心 226
8.3.7.2 检查机制 227
8.4 细胞周期与肿瘤 227
8.4.1 细胞周期与肿瘤增长 227
8.4.2.2 DNA非整倍体的出现 228
8.4.2 癌前病变的细胞动力学监测 228
8.4.2.1 增生病变 228
8.4.3 细胞周期与癌变的分子机理 229
8.4.3.1 抑癌基因突变 230
8.4.3.2 cyclin和CDK异常 230
8.4.4 细胞周期与肿瘤诊断 230
8.4.4.1 流式细胞术肿瘤诊断细胞学标准 230
8.4.4.2 肿瘤恶性度的判定 230
8.4.4.3 关于假阳性和假阴性 231
8.4.5 肿瘤预后的预测 231
8.4.6 细胞周期与肿瘤化疗 231
8.4.6.1 细胞周期与抗癌药物的分类 231
8.4.6.2 肿瘤细胞的同步化、周期化治疗 232
9.2.1 胚胎细胞的分化潜能 234
9.2 胚胎细胞的分化 234
9.1 细胞分化的概念 234
9 细胞分化 234
9.2.2 细胞核与细胞质的相互作用 235
9.2.2.1 细胞核对细胞质的作用 235
9.2.2.2 细胞质对核内基因活性的影响 235
9.2.3 细胞间的相互作用 235
9.2.3.1 胚胎诱导 236
9.2.3.2 分化抑制 236
9.2.3.3 细胞外物质对细胞分化的作用 236
9.3 成体中的细胞分化 239
9.3.1 干细胞的增殖与分化 239
9.3.2 多能干细胞与定向干细胞 239
9.4 细胞分化的分子机制 241
9.5 细胞分化与肿瘤 242
9.5.1 癌细胞是异常分化的细胞 242
9.4.2 翻译水平的调控 242
9.4.1 转录水平的调控 242
9.5.2 癌基因与细胞分化 243
9.5.3 肿瘤细胞的分化 243
10 细胞衰老与细胞死亡 246
10.1 机体衰老与细胞衰亡 246
10.1.1 人体组织细胞的动态分类 246
10.1.1.1 更新组织 246
10.1.1.2 稳定组织 246
10.1.1.3 恒久组织 247
10.1.1.4 可耗尽组织 247
10.1.2 细胞分化与机体衰老 247
10.1.2.1 体细胞支配理论 247
10.1.2.2 调控系统主导衰老学说 247
10.2 细胞衰老 248
10.1.2.3 生殖与衰老相关学说 248
10.2.1 细胞衰老的研究方法 249
10.2.1.1 活体内细胞衰老研究 249
10.2.1.2 体外细胞培养方法 249
10.2.1.3 组织移植方法 249
10.2.1.4 细胞组合实验 249
10.2.1.5 分子生物学技术 249
10.2.2 细胞衰老的表现 250
10.2.2.1 细胞衰老的形态学改变 250
10.2.2.2 细胞衰老的生化改变 251
10.3 细胞衰老的分子机理 251
10.3.1 差错论学派 251
10.3.1.2 错误蛋白学说 252
10.3.1.3 大分子交联学说 252
10.3.1.1 代谢废物积累学说 252
10.3.1.4 自由基学说 253
10.3.1.5 体细胞突变学说 255
10.3.1.6 DNA损伤修复学说 255
10.3.2 遗传论学派 256
10.3.2.1 密码限制学说 256
10.3.2.2 细胞有限分裂学说 257
10.3.2.3 重复基因失活学说 257
10.3.2.4 衰老基因学说 257
10.3.2.5 基因程控学说 258
10.4 细胞死亡 260
10.4.1 细胞死亡的方式 260
10.4.1.1 细胞坏死 260
10.4.1.2 细胞凋谢 261
10.4.1.3 细胞程控性死亡 261
10.4.2 细胞凋谢的生化改变 261
10.4.3.1 bcl-2基因 262
10.4.3 细胞凋谢的有关基因 262
10.4.3.2 c-myc基因 263
10.4.3.3 p53基因 264
10.4.4 PCD的调控 265
10.4.4.1 PCD诱导和抑制因素 265
10.4.4.2 去存活因子PCD的机制 265
10.4.4.3 影响PCD的其他细胞因子 266
10.4.5 细胞凋谢与免疫 266
10.4.5.1 细胞凋谢与淋巴细胞发育 267
10.4.5.2 细胞凋谢与细胞免疫效应 267
10.4.6 细胞凋谢与肿瘤 267
10.4.6.1 肿瘤细胞凋谢及其调控 267
10.4.6.2 细胞凋谢与肿瘤治疗新战略 268
11 癌基因 269
11.1 癌基因研究的由来 269
11.2.1 点突变 272
11.2 癌基因激活机制与肿瘤发生 272
11.2.2 基因扩增 274
11.2.2.1 恶性肿瘤中癌基因的扩增 274
11.2.2.2 癌基因扩增的染色体结构 276
11.2.2.3 癌基因扩增的特点 277
11.2.3 染色体易位 278
11.2.4 促进子插入 282
11.2.5 原癌基因甲基化水平降低 282
11.2.5.1 癌基因的异常表达与低甲基化 282
11.2.5.2 癌基因的转化能力与低甲基化 283
11.2.5.3 染色体异常与低甲基化 283
11.2.5.4 癌基因低甲基化参与肿瘤发生 283
11.3 癌基因的分类 284
11.3.1 酪氨酸激酶类 284
11.4 原癌基因在染色体上的定位 285
11.3.4 核内蛋白类 285
11.5 癌基因克隆及序列分析 285
11.3.3 生长因子类 285
11.5.1 基因转移 287
11.5.2.1 基因组文库的构建原理 289
11.5.2.2 构建步骤 289
11.5.2 癌基因分离 289
11.5.2.3 基因组文库的完整性 291
11.5.2.4 含有癌基因克隆的筛选 292
11.5.3 癌基因分析 296
11.6 癌基因的致癌途径 296
11.7 原癌基因在正常细胞中的作用 299
11.7.1 进化上高度保守 300
11.7.2 调节细胞生长 300
11.8 癌基因的表达与细胞周期 302
11.8.1 “生长限制点”理论与“获能——前进”模型 302
11.7.3 参与细胞的分化和发育 302
11.8.2 恶性细胞中癌基因表达与细胞周期 304
11.8.3 癌基因产物与细胞周期 305
11.9 转基因动物在癌基因研究中的应用 306
11.9.1 转基因动物产生的基本过程 306
11.9.2 癌基因在转基因动物发育过程中的表达与肿瘤发生 307
11.10 癌基因的研究动向 308
11.10.1 改进基因转移的受体细胞和筛选方法 309
11.10.2 克隆各种与癌变有关的基因 309
11.10.3 癌基因和抗癌基因的联姻 310
11.10.4.1 乳腺癌 311
11.10.4.2 神经母细胞瘤 311
11.10.4 探讨癌基因在临床诊断和预后方面的应用 311
11.10.4.4 其他肿瘤 312
11.10.5 细胞逆转研究与基因治疗 312
11.10.4.3 肺癌 312
12 生长因子及其受体与癌 314
12.1 生长因子 314
12.1.1 表皮生长因子 314
12.1.2 成纤维细胞生长因子 315
12.1.3 血小板生长因子 315
12.1.4 转化生长因子 316
12.2 生长因子受体 317
12.2.1 生长因子受体的分类 317
12.2.2 生长因子受体结构域的功能 317
12.2.3 生长因子在细胞核上受体的问题 318
12.2.4 受体介导的细胞内信号系统 318
12.3 生长因子与细胞周期的调控 319
12.4 生长因子的多功能效应 320
12.4.1 生长因子作用的细胞种类 320
12.4.2 生长因子之间的相互作用 321
12.4.3 受体之间的相互作用 321
12.5.1.1 某些癌基因蛋白是某种生长因子类似物 322
12.5.1 生长因子与癌基因的关系 322
12.5.1.2 某些癌基因蛋白是某种生长因子受体的类似物 322
12.5 生长因子与癌基因 322
12.4.4 细胞的信号语言 322
12.5.1.4 生长因子可刺激某些原癌基因的转录和表达 323
12.5.2 生长因子、癌基因与细胞转化 323
12.5.1.3 某些癌基因蛋白是长生因子信号通路中某一成份的类似物 323
13.1.1.1 稳定染色体 325
13.1.1 肿瘤抑制基因的作用 325
13.1.1.2 参与细胞的分化与衰老 325
13.1.1.3 细胞增殖的调节 325
13.1 肿瘤抑制基因 325
13 肿瘤抑制基因和肿瘤的基因治疗 325
13.1.2.1 Rb基因 326
13.1.2.2 p53基因 326
13.1.2 常见的肿瘤抑制基因 326
13.1.2.3 WT1基因 327
13.1.2.4 NF1基因 327
13.1.2.6 DCC基因 328
13.1.2.7 MTS1基因 328
13.1.2.5 FAP基因 328
13.2 肿瘤的基因治疗 329
13.1.3 研究肿瘤抑制基因的意义 329
13.2.1 定义 329
13.1.2.9 BRCA基因 329
13.1.2.8 WAF1基因 329
13.2.2.2 反义寡核苷酸 330
13.2.2.1 抑癌基因 330
13.2.2.3 细胞因子基因 330
13.2.2 目的基因的选择 330
13.2.2.4 提高肿瘤细胞免疫原性的基因治疗 331
13.2.2.5 肿瘤药物基因治疗 332
13.2.3.3 体内直接注射法 334
13.2.3.2 物理法 334
13.2.3.4 定向导入法 334
13.2.3.1 化学法 334
13.2.3 基因导入方法 334
13.2.4.3 长期表达效果难 335
13.2.4.2 表达水平低 335
13.2.4.4 整合随机性带来的危害性 335
13.2.4.1 感染率低 335
13.2.4 基因治疗的问题 335
11.3.2 ras家族 384