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第1章　细胞生物学概述1

1.1　细胞生物学导读1

1.1.1　什么是细胞生物学1

1.1.2　威尔逊的名言——如何学习细胞生物学1

1.2　细胞生物学发展阶段特征2

1.3　细胞生物学发展大纪事3

思考题7

第2章　细胞生物学研究技术与方法8

2.1　显微镜技术8

2.1.1　传统光学显微镜8

2.1.2　新型荧光显微镜13

2.1.3　电子显微镜15

2.1.4　扫描探针显微镜17

2.2　样品制备与标记技术及其应用18

2.2.1　样品制备技术18

2.2.2　样品标记技术19

2.2.3　荧光标记样品的检测及应用22

2.3　细胞（器）分离技术24

2.3.1　流式细胞术24

2.3.2　离心技术25

2.4　显微操作技术25

2.4.1　细胞核移植25

2.4.2　显微注射25

2.4.3　显微切割26

2.4.4　光镊技术26

2.5　细胞培养与细胞融合26

2.5.1　细胞培养26

2.5.2　细胞融合28

本章小结28

思考题28

第3章　细胞的基本结构30

3.1 细胞的基本形态结构与组成30

3.1.1　细胞的形态和大小30

3.1.2　细胞基本的化学组成31

3.1.3　细胞的基本结构33

3.2　细胞的分类与进化35

3.2.1　原核细胞及主要类群举例35

3.2.2　真核细胞分类及特征39

3.2.3　真核细胞与原核细胞比较40

3.2.4　古细菌41

3.2.5　真核细胞的起源与进化43

本章小结44

思考题45

第4章　细胞质膜与跨膜运输46

4.1　质膜的化学组成46

4.1.1　膜脂47

4.1.2　膜蛋白51

4.1.3　膜糖54

4.2　质膜的结构和特性56

4.2.1　质膜的结构56

4.2.2　质膜的特性58

4.3　物质的跨质膜运输60

4.3.1　被动运输60

4.3.2　主动运输62

4.3.3　膜泡运输64

本章小结65

思考题66

第5章　蛋白质定向分选和膜泡运输67

5.1　蛋白质的分选类型和共翻译转运67

5.1.1 内膜系统和蛋白质的分选转运类型67

5.1.2　蛋白质分选信号和信号识别装置68

5.1.3　信号肽假说与共翻译转运69

5.1.4 内质网中的蛋白质修饰和质量监控72

5.1.5　质膜蛋白的分选74

5.1.6　溶酶体蛋白质的分选75

5.2　蛋白质分选的翻译后运输76

5.2.1　线粒体蛋白质的跨膜运输76

5.2.2　叶绿体蛋白质的跨膜运输78

5.2.3　过氧化物酶体蛋白质的靶向定位81

5.3　膜泡的出芽、运输和膜融合82

5.3.1　膜泡的出芽82

5.3.2　运输膜泡的类型和分选信号83

5.3.3　膜泡的细胞融合机制85

5.4　膜泡的组装和运输机制87

5.4.1 COP Ⅱ膜泡的组装和运输机制88

5.4.2 COP Ⅰ膜泡的组装和运输机制89

5.4.3 网格蛋白膜泡的组装及细胞的分泌与胞吞作用91

5.4.4 Retromer膜泡将受体返转运至TGN95

本章小结96

思考题97

第6章　线粒体与叶绿体98

6.1　线粒体98

6.1.1　线粒体的形态结构98

6.1.2　线粒体的功能与氧化磷酸化101

6.1.3　线粒体的增殖101

6.1.4　线粒体的其他功能102

6.2　叶绿体103

6.2.1　质体的发育103

6.2.2　叶绿体的形态、大小、数量及分布103

6.2.3　叶绿体的结构和化学组成103

6.2.4　叶绿体的增殖105

6.2.5　叶绿体的运动109

6.3　线粒体、叶绿体的遗传进化110

6.3.1　线粒体、叶绿体的起源110

6.3.2　线粒体、叶绿体DNA分子特征112

6.3.3　叶绿体、线粒体的半自主性113

6.3.4　线粒体、叶绿体基因组与核基因组的交流113

6.3.5　线粒体、叶绿体的遗传113

6.3.6 叶绿体基因工程——“生物反应器”的优势114

本章小结114

思考题115

附录115

第7章　细胞骨架118

7.1 细胞骨架的结构和组成118

7.1.1　微丝的基本结构和组成118

7.1.2　微管的基本结构和组成119

7.1.3 中间纤维的基本结构和中间纤维蛋白120

7.2　细胞骨架的组装121

7.2.1　微丝和微管的聚合121

7.2.2　中间纤维的聚合125

7.3　细胞中细胞骨架的排列和组织125

7.3.1　微丝在细胞中的排列和组织126

7.3.2　微管在细胞中的排列和组织128

7.3.3 中间纤维在细胞中的排列和组织129

7.4　细胞骨架的结合蛋白130

7.4.1 Actin结合蛋白131

7.4.2　微管结合蛋白132

7.4.3 中间纤维结合蛋白133

7.5　马达蛋白133

7.5.1　肌球蛋白134

7.5.2　驱动蛋白136

7.5.3　动力蛋白136

7.6　细胞骨架的基本功能137

7.6.1　细胞骨架与细胞运动137

7.6.2　细胞骨架与细胞物质运输141

7.6.3　细胞骨架与细胞形态141

7.6.4　细胞骨架与细胞分裂143

7.6.5　细胞骨架与信号转导143

本章小结144

思考题144

第8章　细胞核与染色体146

8.1　核被膜146

8.1.1　核被膜的结构146

8.1.2　核孔复合体147

8.1.3　核被膜的功能148

8.1.4　核孔复合体对核质间物质运输的调控作用149

8.2　核纤层、核骨架及染色体骨架151

8.2.1　核纤层151

8.2.2　核骨架153

8.2.3　染色体骨架153

8.3　染色质154

8.3.1　染色质的化学组成154

8.3.2　染色质的基本结构单位——核小体157

8.3.3　染色质包装的结构模型158

8.3.4　异染色质和常染色质159

8.4　染色体159

8.4.1 中期染色体的形态结构159

8.4.2　染色体DNA的三种功能元件161

8.4.3　核型与染色体分带162

8.4.4　巨大染色体163

8.5　核仁和核糖体165

8.5.1 核仁165

8.5.2　核糖体167

本章小结169

思考题170

第9章　细胞周期171

9.1　细胞周期及其基本概念171

9.2　有丝分裂172

9.2.1　有丝分裂概述172

9.2.2　有丝分裂细胞M期的各时期173

9.3　减数分裂177

9.3.1　三种减数分裂的简介177

9.3.2　减数分裂的各时期178

9.3.3　减数分裂的研究前沿181

9.3.4　人类减数分裂过程及其异常所导致的疾病：减数分裂染色体不分开与各种综合征183

9.4　细胞周期调控183

9.4.1　有丝分裂周期的调控183

9.4.2　减数分裂周期的调控192

9.4.3　其他因素对细胞周期的调控193

本章小结193

思考题194

第10章　细胞与其外环境的相互作用195

10.1　细胞外基质195

10.1.1　胶原和弹性蛋白196

10.1.2　蛋白聚糖197

10.1.3　层粘连蛋白和纤连蛋白197

10.1.4　基膜199

10.2　细胞黏着与黏着分子199

10.2.1　选择素与细胞的黏着200

10.2.2　整联蛋白与细胞的黏着201

10.2.3　免疫球蛋白超家族与细胞的黏着202

10.2.4　钙黏着蛋白与细胞的黏着202

10.3　细胞连接203

10.3.1 紧密连接203

10.3.2　锚定连接203

10.3.3　通讯连接205

10.4　细胞壁207

10.4.1　植物细胞壁的化学组成和结构208

10.4.2　纤维素微纤丝的装配208

10.4.3　细胞壁在细胞生长发育中的变化208

10.4.4　细菌细胞壁的特点209

10.4.5　真菌细胞壁的特点209

本章小结210

思考题210

第11章　细胞通讯与信号转导211

11.1　细胞通讯与细胞识别211

11.1.1　细胞通讯的类型211

11.1.2　细胞通讯的基本特点212

11.1.3　细胞识别与信号通路213

11.1.4　细胞信号分子的类型及特性213

11.1.5　受体与信号接收215

11.1.6　第二信使与分子开关218

11.2 G蛋白与细胞信号转导218

11.2.1 G蛋白的结构与功能218

11.2.2 cAMP信号通路219

11.2.3　磷脂酰肌醇信号通路223

11.2.4　胞内钙信号途径226

11.2.5　小G蛋白227

11.3　酶联受体与细胞信号转导227

11.3.1　受体酪氨酸激酶227

11.3.2　受体丝氨酸／苏氨酸激酶230

11.3.3　受体酪氨酸磷酯酶231

11.3.4　受体鸟苷酸环化酶231

11.3.5　细胞因子受体超家族231

11.4　蛋白质的可逆磷酸化与细胞信号转导232

11.4.1　蛋白激酶与蛋白磷酸酶232

11.4.2　蛋白质可逆磷酸化对细胞信号转导的调节方式233

11.4.3　蛋白质可逆磷酸化对基因表达的调控233

11.4.4　蛋白质可逆磷酸化在信号转导中的意义234

11.5　细胞信号转导途径的复杂多样性与整合235

11.5.1　细胞信号转导途径的复杂多样性235

11.5.2　细胞信号转导途径的汇集、发散与“交谈”237

本章小结239

思考题240

第12章　细胞分化242

12.1　细胞分化的基本概念242

12.1.1 细胞内含有完整基因组是“全能性”的基础242

12.1.2　特异性基因表达的精确调控是“分化”的基础243

12.2　细胞分化的机制244

12.2.1　管家基因和奢侈基因244

12.2.2　真核基因表达调控与细胞分化244

12.2.3　胚胎发育过程中的基因表达与细胞分化252

12.2.4　细胞相互作用与细胞分化254

12.2.5　位置效应与细胞分化256

12.2.6　细胞记忆与细胞分化257

12.2.7　胞外基质影响细胞的分化258

12.2.8　激素影响多细胞生物的个体发育及细胞分化258

12.2.9　环境对个体发育及细胞分化的影响258

12.3　干细胞与细胞分化259

12.3.1　干细胞的分类259

12.3.2　干细胞的生物学特征261

12.3.3　胚胎干细胞的自我更新与体外培养262

12.3.4　成体干细胞的可塑性262

12.3.5　胚胎干细胞和成体干细胞的比较263

12.3.6　干细胞重新编程技术263

12.3.7　干细胞的应用264

本章小结265

思考题265

第13章　细胞衰老与凋亡267

13.1　细胞衰老267

13.1.1　细胞衰老概述267

13.1.2　衰老细胞的结构及生理生化改变268

13.1.3　细胞衰老的诱导信号270

13.1.4 细胞衰老的分子机制：细胞衰老信号通路的激活272

13.2　细胞凋亡274

13.2.1　细胞死亡274

13.2.2　细胞凋亡概述275

13.2.3　细胞凋亡的形态学和生物化学特征276

13.2.4　细胞凋亡的诱发因素及其调控基因277

13.2.5　细胞凋亡的信号转导通路及其调控279

13.3　细胞衰老与细胞凋亡的生物学意义283

13.3.1　细胞凋亡与动物的个体发育及免疫系统283

13.3.2　细胞衰老凋亡与植物的逆境应答284

13.3.3　微生物的逆境和群体的应急反应284

13.4　细胞衰老与凋亡的研究方法285

13.4.1　形态学观察285

13.4.2　生理生化、分子生物学检测286

本章小结288

思考题289

第14章　肿瘤细胞290

14.1　癌细胞的主要特征290

14.1.1　肿瘤细胞对生长因子的依赖性降低291

14.1.2　肿瘤细胞缺乏接触性生长抑制291

14.1.3　肿瘤细胞的增殖具有锚定非依赖性291

14.1.4　端粒再生的机制促使肿瘤细胞永生292

14.1.5　肿瘤细胞不正常的细胞周期调控机制292

14.1.6 DNA损伤修复在肿瘤细胞中是缺陷的293

14.1.7　肿瘤细胞能逃避凋亡的调控294

14.1.8　癌细胞能逃避免疫系统的识别和攻击295

14.1.9　癌细胞能浸润和转移296

14.2　肿瘤的形成296

14.2.1　癌基因和抑癌基因296

14.2.2　化学致癌因子297

14.2.3　物理致癌因子297

14.2.4　生物致癌因子298

14.2.5　遗传与肿瘤299

14.2.6　癌六特征模型300

14.3　肿瘤的预防、诊断和治疗302

14.3.1　肿瘤的预防302

14.3.2　肿瘤诊断302

14.3.3　肿瘤的治疗303

本章小结304

思考题304

附录305

第15章　细胞生物学模式生物简介311

15.1　大肠埃希菌311

15.1.1　形态特征311

15.1.2　培养条件311

15.1.3　大肠埃希菌的基因组311

15.1.4　遗传操作312

15.1.5 国际共享资源简介313

15.2　蓝细菌313

15.2.1　蓝细菌形态特征313

15.2.2　生长条件314

15.2.3　无菌培养条件314

15.2.4　作为模式材料的优点315

15.2.5　蓝细菌转化315

15.2.6　国际共享资源简介316

15.3　酵母316

15.3.1　形态特征、生长条件、无菌培养条件、作为模式材料的优点等317

15.3.2　遗传学操作以及酵母双杂交317

15.3.3　细胞分裂机制简介318

15.3.4 国际共享资源简介318

15.4　小立碗藓318

15.4.1　小立碗藓生物学概述318

15.4.2　小立碗藓的遗传操作319

15.4.3　小立碗藓生物信息学320

15.5　拟南芥321

15.5.1　拟南芥形态概述321

15.5.2　培养条件322

15.5.3　遗传操作322

15.5.4　国际共享资源简介322

15.6　线虫323

15.6.1　线虫的形态结构特征323

15.6.2　线虫的生活史和发育模式324

15.6.3　线虫作为模式生物的研究324

15.6.4　国际共享资源简介325

15.7　果蝇326

15.7.1　果蝇的形态特征326

15.7.2　果蝇的生活史326

15.7.3　果蝇作为经典的模式生物326

15.7.4 以果蝇为模型的一些研究进展327

15.7.5　国际共享资源简介328

15.8　斑马鱼328

15.8.1　斑马鱼的形态特征328

15.8.2　斑马鱼作为模式生物的优势329

15.8.3　斑马鱼作为模式生物的一些研究进展329

15.8.4　国际共享资源简介331

参考文献332

索引338