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第一章　绪论 1

第一节　细胞生物学研究的内容 1

一、细胞及细胞生物学 1

二、细胞生物学研究的主要任务 1

三、细胞生物学的分支学科 1

（一）细胞遗传学 1

（二）细胞生理学 1

目录 1

（六）分子细胞学 2

二、细胞学说 2

第二节　细胞生物学的发展简史 2

一、细胞的发现 2

（五）细胞形态学 2

（四）细胞社会学 2

（三）细胞化学 2

三、细胞学 3

四、多学科渗透与细胞生物学 3

五、细胞超微结构与分子生物学 3

第三节　细胞生物学与医学科学 4

第四节　细胞生物学研究动态与医学的进展 5

一、细胞通讯和细胞信号转导 5

二、细胞增殖与细胞周期的调控 5

三、细胞的生长和分化 6

四、细胞的衰老和死亡 6

五、干细胞及其应用 6

六、细胞工程 7

一、显微镜与分辨率 8

第二章　细胞生物学技术 8

第一节　显微镜技术 8

二、光学显微镜技术 10

（一）普通光学显微镜技术 10

（二）荧光显微镜技术 10

（三）相差显微镜技术 11

（四）激光扫描共焦显微镜技术 11

三、电子显微镜技术 12

（一）电子显微镜的种类 12

（二）电镜的样品制备技术 14

四、扫描探针显微术 17

（一）扫描探针显微镜 17

第二节　细胞化学技术 18

（二）扫描探针显微镜的应用 18

一、酶细胞化学技术 19

二、免疫细胞化学技术 20

（一）免疫细胞化学技术的基本原理 20

（二）直接法和间接法 20

（三）免疫细胞化学方法 21

三、放射自显影技术 21

第三节　细胞及其组分的分离纯化和分析 22

一、流式细胞技术 22

（一）流式细胞仪的构成和工作原理 22

（二）样品的制备及应用 23

二、细胞分级分离 24

第四节　细胞培养技术 25

（三）等密度离心法 25

一、体外细胞培养技术 25

（二）速度区带离心法 25

（一）差速离心法 25

二、胚胎干细胞培养技术 26

三、细胞融合技术 27

（一）细胞融合 27

（二）单克隆抗体技术 27

第五节　细胞分子生物学研究方法 28

一、原位分子杂交技术 28

二、聚合酶链反应技术 29

三、反义技术 30

四、基因转移技术 30

五、基因的敲除与敲进 30

一、核酸 31

第一节　细胞的化学与分子组成 31

第三章　细胞的分子基础和基本概念 31

（一）核酸的化学组成 32

（二）DNA的结构和功能 35

（三）RNA的结构和功能 36

（四）核酶 39

二、蛋白质 39

（一）蛋白质的化学组成 39

（二）蛋白质的分子结构 40

（三）蛋白质折叠的分子机制 41

（四）蛋白质的结构与功能的关系 41

（五）酶 42

三、糖类 42

（一）糖的化学组成、结构与分类 42

（一）多核苷酸的形成 43

一、从分子到细胞 43

（二）复合糖在细胞中的分布与功能 43

第二节　细胞的形成与进化 43

（二）多肽的合成 44

（三）原始细胞的形成 44

二、从原核细胞到真核细胞 44

三、从单细胞到多细胞 45

第三节　原核细胞与真核细胞 46

一、原核细胞 46

（一）支原体 46

（二）细菌 46

二、真核细胞 47

（一）真核细胞的基本结构 47

（二）真核细胞的形态与大小 49

三、原核细胞与真核细胞的比较 49

一、生物膜的化学组成 51

第四章　细胞膜及物质的跨膜运输 51

第一节　生物膜的化学组成和分子结构 51

（一）膜脂 52

（二）膜蛋白 53

（三）膜糖类 54

二、生物膜的特性 54

（一）生物膜的流动性 54

（二）生物膜的不对称性 57

三、生物膜的分子结构模型 57

（一）夹层学说 57

（二）单位膜模型 58

（三）流动镶嵌模型 58

（四）晶格镶嵌模型 58

（五）板块模型 58

二、膜蛋白介导的跨膜运输 59

第二节　小分子物质的跨膜运输 59

一、膜的选择性通透和单纯扩散 59

（一）载体蛋白介导的运输 60

（二）通道蛋白介导的运输 63

第三节　大分子和颗粒物质的跨膜运输 64

一、内吞作用 64

（一）吞噬作用 64

（二）吞饮作用 64

（三）受体介导的内吞作用 65

二、外吐作用 67

三、质膜的循环 68

一、细胞侧面的特化结构 69

（一）紧密连接 69

第四节　质膜的特化结构和功能 69

四、质膜的运动 69

（二）桥粒 70

（三）缝隙连接 72

二、细胞游离面的特化结构 74

第五章　细胞核与遗传信息的流向 75

第一节　核被膜 75

一、外核膜 76

二、内核膜 76

三、核间隙 76

四、核孔 76

五、核纤层 78

第二节　染色质和染色体 78

一、染色质的化学组成及种类 78

（一）染色质的化学组成 78

二、染色质的包装 80

（二）染色质的种类 80

（二）染色质的二级结构——螺线管 81

（三）染色质的三级结构——超螺线管 81

（一）染色质的一级结构——核小体 81

（四）染色质的四级结构——染色单体 82

三、染色体 84

（一）染色体的形态特征 84

（二）基因组与核型 85

第三节　核基质 85

（一）核基质与DNA的复制 86

（二）核基质与基因表达调控 86

（三）核基质与染色体的构建 86

二、核基质的功能 86

一、核基质的形态结构和化学组成 86

第四节　核仁 87

一、核仁的形态结构和化学组成 87

（一）纤维中心 87

（二）致密纤维成分 88

（三）颗粒成分 88

二、核仁的功能 88

三、核仁周期 89

第五节　基因与基因转录 90

一、遗传的中心法则 90

二、基因与基因转录 90

（一）原核细胞的基因结构 90

（二）真核细胞的基因结构 91

（三）原核细胞的基因转录 93

（四）真核细胞的基因转录 95

第六节　遗传信息翻译 100

一、遗传密码与mRNA 101

二、反密码子与tRNA 102

三、反密码子与密码子的相互作用 102

四、核糖体与遗传信息的翻译 103

第七节　真核细胞基因表达的调控 103

一、基因表达的调节途径 103

二、转录水平的调节机制 104

（一）基因调控的顺式作用元件 104

（二）基因调控的反式作用因子 104

（三）顺式作用元件与反式作用因子的相互作用 104

二、染色体异常与肿瘤 106

一、细胞核形态异常与肿瘤 106

第八节　细胞核与疾病 106

第六章　细胞骨架 108

第一节　微丝 108

一、微丝的组成 108

二、微丝的结构 109

三、微丝的组装 109

四、微丝组装的动态调节 110

五、微丝结合蛋白及其功能 110

（一）掺入因子 110

（二）聚合因子 110

（三）交联蛋白和捆绑蛋白 111

（四）成核因子 111

六、微丝的功能 112

（一）构成细胞的支架，维持细胞的形态 112

（五）移动因子 112

（二）作为肌纤维的组成成分，参与肌肉收缩 113

（三）参与细胞分裂 114

（四）参与细胞运动 114

（五）参与细胞内物质运输 114

（六）参与细胞内信号转导 114

第二节　微管 115

一、微管的化学组成 115

二、微管的形态结构 115

三、微管结合蛋白 116

四、微管的组装 116

（一）微管的体外组装 116

五、微管组装的动态调节——非稳态动力学模型 117

（一）体外微管组装的动态调节 117

（二）微管的体内组装 117

（二）体内微管组装的动态调节 118

六、微管的功能 119

（一）维持细胞的形态 119

（二）构成纤毛、鞭毛和中心粒等细胞运动器官，参与细胞运动 119

（三）维持细胞器的位置，参与细胞器的位移 120

（四）参与细胞内物质运输 120

（五）参与染色体的运动，调节细胞分裂 120

（六）参与细胞内信号转导 121

第三节 中间纤维 121

一、中间纤维的化学组成 121

二、中间纤维的形态结构 122

三、中间纤维的组装 123

四、中间纤维组装的动态调节 123

六、中间纤维的功能 124

（一）中间纤维发挥功能具有时空特异性 124

五、中间纤维结合蛋白及其功能 124

（二）中间纤维提供细胞的机械强度作用 125

（三）中间纤维维持细胞和组织完整性的作用 125

（四）中间纤维与DNA复制有关 125

（五）中间纤维与细胞分化及细胞生存有关 125

第四节　细胞骨架与疾病 126

一、细胞骨架与肿瘤 126

（一）细胞骨架在肿瘤细胞中的变化 126

（二）中间纤维与肿瘤诊断 126

（三）微管和微丝与肿瘤化疗 126

二、细胞骨架蛋白与神经系统疾病 127

三、细胞骨架与遗传性疾病 127

一、线粒体的结构 129

第七章　线粒体与细胞的能量转换 129

第一节　线粒体的生物学特征 129

（一）外膜 130

（二）内膜和内部空间 130

（三）基质 131

二、线粒体的化学组成 131

三、线粒体基因组 131

四、核编码蛋白质的线粒体转运 133

（一）前体蛋白在线粒体外去折叠 133

（二）多肽链穿越线粒体膜 135

（三）多肽链在线粒体基质内重新折叠 135

五、线粒体的生物发生 135

二、细胞能量转换分子 136

第三节　细胞的能量转换 136

一、细胞呼吸 136

第二节　细胞呼吸与能量分子 136

一、糖酵解 137

二、三羧酸循环 139

三、氧化磷酸化 140

（一）电子传递和氧化磷酸化的结构基础 140

（二）氧化磷酸化偶联 141

（三）氧化磷酸化偶联机制 142

四、ATP的合成 144

第四节　细胞的能量转换与医学关系 145

第八章　细胞的内膜系统 147

第一节　核糖体 149

一、核糖体的基本类型和化学组成 149

二、核糖体的结构 149

三、核糖体在细胞内的分布与蛋白质合成 150

第二节　内质网 151

一、内质网的形态结构与类型 151

（一）粗面内质网 153

（二）滑面内质网 153

二、内质网的化学组成 154

三、内质网的功能 154

（一）粗面内质网的功能 154

（二）滑面内质网的功能 161

四、内质网的病理变化 161

第三节　高尔基复合体 162

一、高尔基复合体的形态结构 162

二、高尔基复合体的化学组成 163

三、高尔基复合体的功能 164

（一）分泌蛋白的加工与修饰 164

（三）高尔基复合体与溶酶体的形成 166

（二）高尔基复合体与蛋白质的分选和运输 166

（四）高尔基复合体与细胞内膜的交通 167

四、高尔基复合体的病理变化 168

第四节　溶酶体 169

一、溶酶体的形态特点和化学组成 169

二、溶酶体的类型 170

（一）自噬性溶酶体 170

（二）异噬性溶酶体 170

（三）残余小体 171

三、溶酶体的功能 171

（一）对细胞内物质的消化 171

（四）溶酶体与激素分泌的调节 172

（一）先天性溶酶体病 172

四、溶酶体与疾病的关系 172

（三）溶酶体的自溶作用与器官发育 172

（二）对细胞外物质的消化 172

（二）溶酶体与矽肺 173

（三）溶酶体与类风湿性关节炎 173

（四）溶酶体与肿瘤的关系 173

第五节　过氧化物酶体 173

一、过氧化物酶体的形态结构和化学组成 174

二、过氧化物酶体的功能 174

三、过氧化物酶体的发生 175

第九章　细胞的信号转导 176

第一节　受体 176

一、受体的概念 176

二、受体的基本类型 177

（一）酪氨酸激酶 177

（二）配体闸门离子通道 178

（三）G蛋白偶联受体 179

第二节　G蛋白 180

一、G蛋白的类型和分子组成 181

二、G蛋白的作用机制 182

第三节　第二信使与蛋白激酶 183

一、腺苷酸环化酶与cAMP 183

二、鸟苷酸环化酶与cGMP 185

三、一氧化氮（NO）信号 186

四、甘油二酯、三磷酸肌醇和Ca2+的信号体系 186

（一）DAG活化蛋白激酶C 186

（二）三磷酸肌醇（IP3）动员细胞内Ca2+的释放 187

五、蛋白激酶使底物磷酸化 187

二、G蛋白功能异常 189

三、蛋白激酶功能异常 189

一、受体的缺陷 189

第四节　信号转导与医学关系 189

第十章　细胞生长、分裂和细胞周期 190

第一节　细胞分裂 190

一、无丝分裂 190

二、有丝分裂 191

（一）前期 192

（二）中期 192

（三）后期 193

（四）末期 193

三、减数分裂 194

（一）第一次减数分裂 194

（二）减数分裂间期 197

（三）第二次减数分裂 197

第二节　细胞周期 198

一、细胞周期各时相的动态变化 199

（一）G1期 199

（二）S期 199

（三）G2期 200

（四）M期 200

二、细胞周期的调控 200

（一）细胞周期蛋白 200

（二）成熟促进因子 201

（三）生长因子 202

（四）抑素 203

（五）RNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特异的激酶 203

三、细胞周期调控的遗传基础 203

（二）癌基因与细胞周期的调节 204

（一）cdc基因与细胞周期的调节 204

（三）抑癌基因与细胞周期的调节 205

四、细胞周期常用的研究方法 205

（一）细胞同步化法 205

（二）细胞周期调控研究方法 206

（三）3H-TdR掺入法 207

五、细胞周期的时间测定——标记有丝分裂比率法（PLM法） 207

六、细胞周期与医学的关系 208

（一）细胞周期与组织的再生 208

（二）细胞周期与肿瘤 209

第十一章　细胞分化 211

第一节　细胞分化的基本概念 211

一、细胞分化的概念 211

（二）细胞决定 213

二、细胞的全能性和细胞决定 213

（一）细胞全能性 213

三、细胞分化的标志物和常用研究方法 216

第二节　细胞分化的分子基础 217

一、细胞分化的实质是基因的选择性表达 217

二、细胞分化基因表达的调节 217

（一）同源框基因 218

（二）DNA甲基化 219

第三节　影响细胞分化的因素 221

一、细胞核和细胞质的相互作用对分化的影响 221

二、诱导和抑制对分化的影响 222

三、激素和细胞粘合分子对分化的作用 223

四、位置信息对分化的影响 224

第四节　细胞分化和癌细胞 226

第十二章　细胞的衰老与死亡 228

第一节　细胞的衰老 228

一、细胞衰老的概念与特征 228

（一）细胞衰老的概念 228

（二）细胞衰老的特征 229

二、细胞衰老的学说 231

（一）自由基理论 231

（二）神经免疫网络论 232

（三）遗传程序论 233

（四）其他学说 233

三、研究衰老的意义 234

第二节　细胞的死亡 234

（一）程序性细胞死亡的概念 235

（二）程序性细胞死亡与细胞坏死的比较 235

一、细胞死亡的标志 235

二、细胞死亡的机制 235

（三）程序性细胞死亡的特征 236

（四）程序性细胞死亡的基因调控机制 238

三、研究细胞死亡的意义 242

第十三章　干细胞 243

第一节　干细胞生物学 243

一、干细胞的形态和生化特征 243

二、干细胞的增殖特征 244

（一）干细胞增殖的缓慢性 244

（二）干细胞增殖系统的自稳定性 244

三、干细胞的分化特征 245

（一）干细胞的分化潜能 245

（二）干细胞的转分化和去分化 245

（二）受体介导的细胞间相互作用 246

（三）整合素和胞间基质 246

四、干细胞增殖与分化的微环境 246

（一）分泌因子 246

第二节　胚胎干细胞 247

一、人胚胎干细胞的获得 247

二、胚胎干细胞的主要特征 249

（一）人胚胎干细胞的形态和生化特征 249

（二）人胚胎干细胞的分化潜能 249

三、胚胎干细胞研究的伦理学挑战 250

第三节　精原干细胞 250

一、精原细胞的增殖和干细胞的再生 250

二、精原细胞的分化及其控制 252

三、精原细胞的凋亡 252

第四节　成体干细胞 253

（二）P53蛋白 253

（一）Bc1-2家族 253

一、造血干细胞 254

二、间充质干细胞 255

三、神经干细胞 256

四、表皮干细胞 257

五、肠干细胞 258

六、肝干细胞 258

第十四章　细胞工程 260

一、细胞融合 260

（一）细胞融合技术 260

（二）融合细胞的筛选 261

二、B细胞杂交瘤和单克隆抗体 262

（一）B淋巴细胞杂交瘤技术 262

三、DNA和染色体介导的基因转移 263

（二）单克隆抗体的应用 263

（一）DNA介导的基因转移 264

（二）染色体介导的基因转移 265

（三）基因转移细胞的筛选 265

（四）基因转移技术的应用 266

四、干细胞工程 267

（一）干细胞的培养建系和基本特性 267

（二）ES/EG细胞体外诱导分化 268

五、转基因动物 270

六、细胞治疗和再生医学 272

（一）细胞治疗 272

（二）细胞治疗的临床应用 273

（三）组织工程 274

参考文献 276

中英名词对照 277

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