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二、细胞学说的建立及其发展1

（一）细胞学说的建立1

第一章　绪论1

第一节　细胞生物学的发展简史1

一、细胞的发现1

三、细胞生物学学科的形成和发展2

（四）细胞器的发现2

（二）原生质理论的提出2

（三）细胞分裂的研究2

（二）细胞增殖与细胞周期的调控3

（一）细胞通讯和细胞信号转导3

第二节　细胞生物学的研究内容3

一、细胞生物学的主要研究内容3

（五）干细胞及其应用4

（四）细胞的衰老和凋亡4

（三）细胞的生长和分化4

（五）细胞社会学5

（四）细胞生理学5

（六）细胞工程5

二、细胞生物学的分支学科5

（一）细胞形态学5

（二）细胞化学5

（三）细胞遗传学5

五、不断更新知识、紧跟学科前沿6

四、融会贯通、灵活掌握6

（六）分子细胞学6

第三节　细胞生物学学习方法6

一、认识细胞生物学的重要性6

二、明确细胞生物学的研究内容6

三、了解细胞生物学的研究方法6

一、分辨率7

第一节　显微镜技术7

第二章　细胞生物学技术7

（一）普通光学显微镜8

二、光学显微镜技术8

（三）相差显微镜9

（二）荧光显微镜9

（四）暗视野显微镜10

（五）激光扫描共聚焦显微镜11

（一）透射电子显微镜12

三、电子显微镜技术12

（三）高压电子显微镜13

（二）扫描电子显微镜13

一、酶细胞化学技术15

第二节　细胞化学技术15

（四）扫描隧道显微镜15

三、放射自显影技术16

二、免疫细胞化学技术16

一、流式细胞术17

第三节　细胞组分分析方法17

（二）密度梯度离心法18

（一）差速离心法18

二、细胞分级分离术18

（一）细胞融合20

二、细胞融合技术20

第四节　细胞培养技术20

一、体外细胞培养技术20

（二）单克隆抗体技术21

二、PCR反应技术22

一、原位分子杂交技术22

第五节　分子生物学方法22

三、基因敲除与敲进24

（一）水26

一、无机化合物26

第三章　细胞的基本结构26

第一节　细胞的分子基础26

（一）有机小分子27

二、有机化合物27

（二）无机盐27

（二）生物大分子28

一、原核细胞34

第二节　原核细胞与真核细胞34

（二）细菌35

（一）支原体35

（一）真核细胞的基本结构36

二、真核细胞36

三、原核细胞与真核细胞的比较38

（二）真核细胞的形态与大小38

第一节　细胞膜的化学组成40

第四章　细胞膜与跨膜运输40

（二）糖脂41

（一）磷脂41

一、膜脂41

（三）胆固醇43

（五）脂质体44

（四）膜脂的共同特点44

三、膜糖类45

（二）外周蛋白45

二、膜蛋白45

（一）镶嵌蛋白45

二、单位膜模型46

一、片层结构模型46

第二节　细胞膜的分子结构46

五、板块镶嵌模型47

四、晶格镶嵌模型47

三、液态镶嵌模型47

六、脂筏模型48

（一）膜脂的流动性49

二、膜的流动性49

第三节　细胞膜的特性49

一、膜的不对称性49

（一）膜蛋白分布的不对称49

（二）膜脂分布的不对称49

（三）膜糖分布的不对称49

（三）影响膜流动性的因素50

（二）膜蛋白的运动性50

第四节　小分子物质的跨膜运输51

（四）膜流动性异常引起的疾病51

（一）简单扩散52

一、被动运输52

（二）离子通道扩散53

（三）易化扩散54

二、主动运输55

（一）由ATP直接提供能量的主动运输——运输泵56

（二）离子梯度驱动的主动运输——协同运输57

（二）胞饮作用59

（一）吞噬作用59

三、膜运输系统异常引起的疾病59

第五节　大分子物质的跨膜运输59

一、内吞作用59

（三）受体介导的内吞作用60

二、外排作用61

三、膜流与膜的运动62

一、细胞侧面的特化结构——细胞连接63

第六节　细胞表面的特化结构和功能63

（一）封闭连接64

（二）锚定连接65

（三）通讯连接66

二、细胞游离面的特化结构68

（二）纤毛和鞭毛69

（一）微绒毛69

第一节　细胞外基质的构成71

第五章　细胞外基质71

（一）胶原的类型和分布72

一、胶原72

（二）胶原的分子结构74

（三）胶原的合成和降解75

（一）纤维粘连蛋白77

二、非胶原糖蛋白77

（二）层粘连蛋白82

三、弹性蛋白86

（三）其他糖蛋白86

（一）氨基聚糖的理化特性87

四、氨基聚糖与蛋白聚糖87

（二）氨基聚糖的分布和功能88

（三）氨基聚糖的种类和结构89

（四）蛋白聚糖的结构90

（五）蛋白聚糖的合成与降解91

三、细胞外基质对细胞功能的影响92

二、细胞外基质由细胞分泌表达92

第二节　细胞外基质的功能92

一、细胞外基质的物理学功能92

（三）细胞外基质与细胞的增殖过程93

（二）细胞外基质与细胞的迁移过程93

（一）细胞外基质与细胞的粘附过程93

第三节　细胞粘附分子94

（四）细胞外基质与细胞的分化过程94

（一）整合素特性和功能95

一、整合素95

（一）选择素分子的基本结构96

二、选择素96

（二）整合素分子结构和作用机制96

（三）整合素分子的分布96

（四）选择素分子识别的配体97

（三）选择素的特性和功能97

（二）选择素家族的组成97

（一）钙粘连素分子结构98

四、钙粘连素98

三、免疫球蛋白98

（一）免疫球蛋白IgS特性98

（二）免疫球蛋白结构98

（三）免疫球蛋白的功能98

五、其他未归类的粘附分子99

（三）钙粘连素的特性和功能99

（二）钙粘连素家族的组成和分布99

第六章　细胞核与细胞遗传101

一、外核膜102

第一节　核被膜102

四、核孔103

三、核间隙103

二、内核膜103

五、核纤层104

（一）染色质的化学组成105

一、染色质的化学组成及种类105

第二节　染色质和染色体105

（二）染色质的种类109

（一）染色质的一级结构——核小体110

二、染色质的包装110

（二）染色质的二级结构——螺线管111

（四）染色质的四级结构——染色单体112

（三）染色质的三级结构——超螺线管112

（一）染色体的形态特征114

三、染色体114

（二）染色体组与核型116

第三节　核基质118

（三）核基质与染色体的构建119

（二）核基质与基因表达调控119

一、核基质的形态结构和化学组成119

二、核基质的功能119

（一）核基质与DNA的复制119

一、核仁的形态结构和化学组成120

第四节　核仁120

三、核仁周期121

二、核仁的功能121

（二）真核细胞的基因结构123

（一）原核细胞的基因结构123

第五节　基因与基因转录123

一、遗传的中心法则123

二、基因与基因转录123

（三）原核细胞的基因转录127

（四）真核细胞的基因转录129

一、遗传密码与mRNA135

第六节　遗传信息翻译135

二、反密码子与tRNA137

一、基因表达的调节途径138

第七节　真核细胞基因表达的调控138

三、反密码子与密码子的相互作用138

四、核糖体与遗传信息的翻译138

（二）基因调控的反式作用因子140

（一）基因调控的顺式作用元件140

二、转录水平的调节机制140

（三）顺式作用元件与反式作用因子的相互作用141

二、染色体异常与肿瘤143

一、细胞核形态异常与肿瘤143

第八节　细胞核与疾病143

第一节　微丝146

第七章　细胞骨架146

一、微丝的组成147

（一）微丝的组装148

三、微丝的组装及影响因素148

二、微丝的形态结构148

四、微丝组装的动态调节149

（二）影响微丝组装的因素149

六、微丝结合蛋白及其功能150

五、微丝的特异性药物150

（一）收缩蛋白（移动因子）151

（二）调节蛋白152

（三）连接蛋白153

（一）参与细胞形态的维持154

七、微丝的功能154

（二）参与肌肉收缩155

（三）参与细胞分裂156

（四）参与细胞运动157

（六）参与细胞内信号转导158

（五）参与细胞内物质运输158

一、微管的化学组成159

第二节　微管159

（七）参与受精159

二、微管的形态结构160

三、微管结合蛋白161

四、微管的组装162

五、微管组装的动态调节——非稳态动力学模型163

（二）微管的体内组装163

（一）微管的体外组装163

（一）体外微管组装的动态调节164

六、微管的特异性药物165

（二）体内微管组装的动态调节165

（二）构成细胞运动器官，参与细胞运动166

（一）维持细胞形态166

七、微管的功能166

（六）参与细胞内信号转导169

（五）参与染色体运动，调节细胞分裂169

（三）维持细胞器位置，参与细胞器位移169

（四）参与细胞内物质运输169

一、中间纤维的化学组成170

第三节　中间纤维170

二、中间纤维的形态结构172

三、中间纤维的组装173

五、中间纤维结合蛋白及其功能174

四、中间纤维组装的动态调节174

（一）中间纤维发挥功能具有时空特异性176

六、中间纤维的功能176

（五）与细胞分化及细胞生存有关177

（四）与DNA复制有关177

（二）增强细胞的机械强度177

（三）维持细胞和组织的完整性177

（一）细胞骨架在肿瘤细胞中的变化178

一、细胞骨架与肿瘤178

（六）与细胞的信号转导有关178

第四节　细胞骨架与疾病178

（二）中间纤维与肿瘤诊断179

二、细胞骨架蛋白与神经系统疾病180

（三）微管和微丝与抗肿瘤药物180

四、细胞骨架与衰老181

三、细胞骨架与遗传性疾病181

第八章　线粒体183

第一节　线粒体的一般性状184

四、线粒体的分布185

三、线粒体的数量185

一、线粒体的形状185

二、线粒体的大小185

（二）内膜186

（一）外膜186

第二节　线粒体的生物学特性186

一、线粒体的超微结构186

（一）化学组成187

二、线粒体的化学组成187

（三）膜间隙187

（四）基质187

第三节　线粒体基因组188

（二）线粒体中酶的定位188

二、人类线粒体基因组的特点189

一、线粒体基因组189

第四节　核编码蛋白质的线粒体转运190

三、线粒体基因组与核基因组比较190

一、糖酵解194

第五节　线粒体的能量转化功能194

二、三羧酸循环197

（一）三羧酸循环过程198

（三）糖有氧氧化的调节200

（二）三羧酸循环的生理意义200

（一）电子载体202

三、氧化磷酸化202

（四）有氧氧化和糖酵解的相互调节202

（二）呼吸链复合物205

（三）两条主要的呼吸链206

四、ATP的生成、储存和利用207

（二）氧化磷酸化偶联部位的测定208

（一）ATP的生成方式208

（四）氧化磷酸化的偶联机制210

（三）氧化磷酸化中ATP生成的结构基础210

（五）氧化磷酸化抑制剂212

（七）高能磷酸化合物的储存和利用213

（六）氧化磷酸化的调节213

一、线粒体的再生215

第六节　线粒体的再生和起源215

二、线粒体的起源216

一、线粒体DNA突变的致病机制217

第七节　线粒体与疾病217

二、线粒体病的治疗进展219

一、核糖体的类型和化学组成221

第一节　核糖体221

第九章　细胞的内膜系统221

二、核糖体的结构222

（二）蛋白质的生物合成223

（一）核糖体在细胞内的分布223

三、核糖体在细胞内的分布与蛋白质合成223

（三）蛋白质的加工修饰225

（四）蛋白质的定位控制226

一、内质网的形态结构和分类227

第二节　内质网227

二、内质网的化学组成228

（二）滑面内质网228

（一）粗面内质网228

（一）粗面内质网的功能229

三、内质网的功能229

（二）滑面内质网的功能233

四、内质网的病理变化234

（二）中央扁平囊235

（一）顺面高尔基网络235

第三节　高尔基复合体235

一、高尔基复合体的形态结构235

（三）反面高尔基网络236

二、高尔基复合体的化学组成237

（一）分泌蛋白的加工与修饰238

三、高尔基复合体的功能238

（二）高尔基复合体与蛋白质的分选和运输239

（四）高尔基复合体与细胞内膜的交通241

（三）高尔基复合体与溶酶体的形成241

（一）高尔基复合体的肥大或萎缩242

四、高尔基复合体的病理变化242

（二）溶酶体的酶243

（一）溶酶体的结构特点243

（二）高尔基复合体内容物的变化243

（三）癌细胞内高尔基复合体的变化243

第四节　溶酶体243

一、溶酶体的结构和化学组成243

二、溶酶体的类型244

（三）溶酶体的膜244

（三）残余体245

（二）吞噬性溶酶体245

（一）内体性溶酶体245

（二）对细胞外物质的消化246

（一）对细胞内物质的消化246

三、溶酶体的功能246

（四）溶酶体与激素分泌的调节247

（三）溶酶体的自溶作用与器官发育247

（二）溶酶体与矽肺248

（一）先天性溶酶体病248

四、溶酶体与疾病的关系248

一、过氧化物酶体的形态结构和化学组成249

第五节　过氧化物酶体249

（三）溶酶体与类风湿性关节炎249

（四）溶酶体与肿瘤的关系249

三、过氧化物酶体的生物发生250

二、过氧化物酶体的功能250

一、细胞信号转导的方式252

第一节　细胞信号转导的基本特点252

第十章　细胞的信号转导252

三、受体253

二、信号转导与信号分子253

（二）配体闸门离子通道254

（一）酪氨酸激酶254

四、受体的基本类型254

一、G蛋白的分子组成及其类型255

第二节　G蛋白255

（三）G蛋白偶联受体255

（四）细胞内受体255

二、PKA系统的信号转导机制256

三、PKC系统的信号转导机制257

（二）cAMP及其作用258

（一）腺苷酸环化酶258

第三节　第二信使与蛋白激酶258

一、腺苷酸环化酶与cAMP258

三、蛋白激酶与磷酸化作用259

二、鸟苷酸环化酶与cGMP259

（二）三磷酸肌醇动员细胞内Ca2+的释放260

（一）甘油二酯活化蛋白激酶C260

四、一氧化氮信号260

五、甘油二酯、三磷酸肌醇和Ca2+的信号体系260

一、信号的终止261

第四节　信号转导的抑制和终止261

六、信息传递体系之间的相互作用261

一、受体的缺陷262

第五节　信号转导与医学关系262

二、某些受体和信号转导成分的抑制作用262

三、信号转导通路的负反馈调节262

（一）信号转导异常与肿瘤263

三、信号转导异常与疾病263

二、G蛋白功能异常及蛋白激酶功能异常263

（二）信号转导异常与心血管病264

一、无丝分裂265

第一节　细胞分裂265

第十一章　细胞生长、分裂和细胞周期265

二、有丝分裂266

（一）前期267

（三）后期268

（二）中期268

（四）末期269

（一）第一次减数分裂271

三、减数分裂271

第二节　细胞周期275

（三）第二次减数分裂275

（二）减数分裂间期275

（一）G1期（合成前期）277

一、细胞周期各时相的动态变化277

（三）G2期（合成后期）278

（二）S期（合成期）278

（一）细胞周期蛋白279

二、细胞周期的调控279

（四）M期279

（二）成熟促进因子281

（三）生长因子282

（四）抑素283

（五）RNA剪接因子SR蛋白及SR蛋白特异的激酶284

（一）cdc基因与细胞周期的调节285

三、细胞周期调控的遗传基础285

（二）癌基因与细胞周期的调节286

（三）抑癌基因与细胞周期的调节287

（一）细胞同步化法288

四、细胞周期常用的研究方法288

（二）细胞周期调控研究方法289

五、细胞周期的时间测定——标记有丝分裂比率法（PLM法）290

（三）3H-TdR掺入法290

（二）细胞周期与肿瘤291

（一）细胞周期与组织的再生291

六、细胞周期与医学的关系291

第一节　细胞分化的基本概念293

第十二章　细胞分化293

一、胚胎细胞的分化潜能与决定294

第二节　胚胎细胞的分化294

二、细胞质的作用295

（二）细胞核对细胞质的作用296

（一）细胞质对细胞核的作用296

三、核质的相互作用296

一、胚胎诱导对细胞分化的作用297

第三节　细胞分化的外在影响因素297

四、细胞分化的遗传基础297

三、激素对细胞分化的调节作用298

二、位置信息在细胞分化中的意义298

（一）转录水平调控300

二、细胞分化基因表达的调控300

四、胚胎干细胞及其他干细胞300

第四节　细胞分化的分子基础300

一、专一蛋白质合成的细胞表型特化300

第五节　细胞分化与癌变301

（二）翻译水平调控301

二、抑癌基因302

一、原癌基因302

（一）细胞衰老的概念304

一、细胞衰老的概念与特征304

第十三章　细胞的衰老与死亡304

第一节　细胞的衰老304

（二）细胞衰老的特征305

（二）神经免疫网络论306

（一）自由基理论306

二、细胞衰老学说306

（三）遗传程序论307

（四）其他学说308

（一）细胞凋亡与细胞坏死309

二、细胞死亡的机制309

第二节　细胞的死亡309

一、细胞死亡的标志309

（二）细胞凋亡与细胞坏死的比较310

（三）凋亡细胞的特征312

（二）与细胞凋亡相关的基因316

（一）诱导细胞凋亡的因素316

三、细胞凋亡的分子机制316

（三）细胞凋亡的分子机制318

（二）细胞凋亡与疾病319

（一）细胞凋亡与机体发育319

四、细胞凋亡与医学的关系319

第一节　干细胞生物学321

第十四章　干细胞321

（二）根据分化潜能分类322

（一）根据发生学来源分类322

一、干细胞的分类322

（一）干细胞增殖的缓慢性323

三、干细胞的增殖特征323

二、干细胞的形态和生化特征323

（二）干细胞增殖系统的自稳定性324

（二）干细胞的转分化和去分化325

（一）干细胞的分化潜能325

四、干细胞的分化特征325

（二）受体介导的细胞间相互作用326

（一）分泌因子326

五、干细胞增殖与分化的微环境326

一、人胚胎干细胞的获得与胚胎干细胞系的建立327

第二节　胚胎干细胞327

（三）整合素和细胞外基质327

（一）胚胎干细胞的形态和生化特征328

二、胚胎干细胞的主要特征328

（二）胚胎干细胞的分化潜能329

（三）“时钟”因子330

（二）转录因子的调控330

三、胚胎干细胞生长和分化的内源性调控330

（一）细胞内蛋白的调控330

（二）胚胎干细胞是功能基因组学研究的工具331

（一）胚胎干细胞可用于个体器官克隆331

四、胚胎干细胞的应用前景及面临的伦理学挑战331

一、精原细胞的增殖和干细胞的再生332

第三节　精原干细胞332

（三）胚胎干细胞是发育生物学研究的理想体外模型332

（四）应用胚胎干细胞指导药物的研制和应用332

三、精原细胞的凋亡334

二、精原细胞的分化及其控制334

第四节　成体干细胞335

（二）p53蛋白335

（一）Bcl-2家族335

一、造血干细胞336

二、间充质干细胞338

三、神经干细胞339

四、表皮干细胞340

六、肝干细胞342

五、肠干细胞342

一、细胞融合技术343

第一节　细胞融合343

第十五章　细胞工程343

（一）由抗药性细胞组成的杂种细胞的筛选344

二、融合细胞的筛选344

（三）由温度敏感突变型细胞组成的杂种的筛选345

（二）由营养缺陷变异型细胞组成的杂种的选择345

第二节　B细胞杂交瘤和单克隆抗体346

（三）小鼠骨髓瘤细胞347

（二）B淋巴细胞免疫347

一、B淋巴细胞杂交瘤技术347

（一）细胞融合杂交瘤技术制备McAb的基本原理347

二、单克隆抗体的应用348

（五）杂交瘤细胞的筛选和克隆化348

（四）细胞融合348

（二）在疾病治疗上的应用349

（一）在临床诊断中的应用349

（四）在理论研究上的应用350

（三）在生物工程和生化工程中的应用350

（二）磷酸钙共沉淀法351

（一）显微注射法351

第三节　DNA和染色体介导的基因转移351

一、DNA介导的基因转移351

（一）染色体直接转移技术352

二、染色体介导的基因转移352

（三）载体携带法352

四、基因转移技术的应用353

三、基因转移细胞的筛选353

（二）微细胞技术353

（一）ES和EG细胞培养建系355

一、干细胞的培养建系和基本特性355

第四节　干细胞工程355

（三）发育全能性和分化潜能356

（二）形态学特征和细胞的标志分子356

（一）基本原理357

二、ES/EG细胞体外诱导分化357

（三）ES细胞体外可能被诱导分化的几种细胞358

（二）ES细胞和EG细胞定向诱导分化358

一、概述360

第五节　转基因动物360

（一）显微注射法361

三、基本方法361

二、基本原理361

（四）精子载体法362

（三）逆转录病毒感染法362

（二）DNA导入胚胎干细胞362

（一）蛋白质分子的结构分析363

一、概述363

（五）转基因动物中外源DNA的检测363

第六节　蛋白质工程363

二、蛋白质分子设计及改造364

（四）蛋白质纯化、功能和结构分析364

（二）蛋白质的结构预测364

（三）基因工程364

（一）改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基366

三、胰岛素蛋白质工程368

（三）蛋白质从头设计368

（二）替换蛋白质中一个肽段或者一个特定的结构域368

（一）医用抗体370

一、医用蛋白质370

第七节　细胞工程在医学中的应用370

二、基因工程动物的应用371

（四）生长激素371

（二）组织型纤溶酶原激活因子371

（三）水蛭素371

（二）转基因动物用作人类疾病及基因治疗的实验模型372

（一）转基因动物用于生物医学基础研究372

（三）转基因动物作为生物反应器生产药用蛋白374

三、组织工程375

（三）骨髓与组织工程376

（二）组织工程化骨骼376

（一）组织工程化皮肤376

（二）细胞治疗的临床应用377

（一）概述377

四、细胞治疗377

附录一　英汉名词对照379

附录二　汉英名词对照393

主要参考文献407