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第一章 细胞生物学研究方法1

第一节 显微镜技术1

一、普通荧光显微镜技术1

二、激光扫描共聚焦显微镜技术2

三、活细胞工作站4

四、体视荧光显微镜5

第二节 细胞的分离及体外培养6

一、从组织中分离细胞7

二、利用流式细胞术分选细胞7

三、动物细胞体外培养技术7

第三节 细胞组分的分离与细胞标记技术8

一、细胞组分的分离8

二、细胞标记技术9

第四节 真核基因表达调控研究技术10

一、凝胶阻滞技术10

二、DNase Ⅰ足纹法11

三、Southwestern印迹杂交11

四、DNA-蛋白质亲和层析法11

五、染色质免疫共沉淀11

六、Microarray技术与基因表达谱研究12

七、实时定量PCR技术12

八、基因表达阻断方法13

第五节 蛋白质分析技术14

一、蛋白质间相互作用的研究技术14

二、蛋白质组学的研究技术16

第二章 质膜成分、结构与功能19

第一节 质膜脂质19

一、质膜的脂质成分19

二、膜脂的多型性21

三、膜脂双层的物理性质22

四、人工膜23

五、质膜脂双层的不对称分布及生理意义23

六、膜脂的合成与分解26

七、生物活性脂27

第二节 膜蛋白31

一、膜蛋白种类31

二、膜内在蛋白的三维结构研究31

三、膜蛋白研究现状32

第三节 生物膜的结构模式32

一、脂筏概念的提出32

二、脂筏的分离与提取33

三、关于脂筏的假说33

四、胞膜窖及窖蛋白35

第四节 脂筏／胞膜窖的主要功能36

一、脂筏／胞膜窖的信号转导调节功能37

二、脂筏／胞膜窖与细胞凋亡38

三、脂筏／胞膜窖与细胞的极性及定向迁移39

四、脂筏／胞膜窖与疾病39

第五节 生物膜蛋白质分子之间及蛋白质与膜脂的相互作用39

一、外周蛋白与膜脂的相互作用40

二、脂筏／胞膜窖部位蛋白与膜脂的相互作用40

三、蛋白质结构微区41

四、内在蛋白与脂双层的相互作用42

第三章 物质的跨膜运输44

第一节 膜转运蛋白与物质跨膜运输方式44

一、膜转运蛋白44

二、物质跨膜运输方式45

第二节 载体蛋白介导的运输方式45

一、载体蛋白介导的被动运输45

二、载体蛋白介导的主动运输46

三、载体蛋白介导的协同运输50

第三节 通道蛋白介导的运输方式51

一、离子通道51

二、水通道蛋白51

第四节 胞吞作用52

一、吞噬作用54

二、网格蛋白介导的胞吞作用54

三、非网格蛋白依赖的胞吞作用56

四、胞吞对生命活动的调控作用58

第四章 真核细胞内膜系统62

第一节 内膜系统结构及其功能62

一、内质网的形态特性、功能与生物发生62

二、高尔基体的形态结构与功能67

三、溶酶体的形态结构与功能74

第二节 内膜系统与物质运输77

一、从内质网到高尔基体78

二、从高尔基体到内质网的反向运输过程81

三、从高尔基体到细胞膜和膜外运输82

四、蛋白质运输与疾病86

第五章 线粒体的结构与功能91

第一节 线粒体的结构与组成91

一、线粒体形态与分布91

二、线粒体的超微结构与组成91

第二节 线粒体的功能和氧化磷酸化93

一、氧化磷酸化的分子结构基础94

二、氧化磷酸化的分子机制98

三、氧化磷酸化的其他相关问题102

第三节 线粒体遗传102

一、线粒体DNA的结构与复制103

二、线粒体DNA的表达103

三、线粒体基因组与核基因组的相互作用104

第四节 线粒体蛋白质的定向转运105

一、线粒体蛋白质转运概述105

二、线粒体蛋白质的跨膜转运105

第五节 线粒体与细胞凋亡和疾病108

一、线粒体与细胞凋亡108

二、线粒体与疾病108

三、线粒体分裂和融合动态变化的分子机制及与疾病和细胞凋亡的关系110

第六章 叶绿体与光合作用112

第一节 叶绿体的结构及其化学组成112

一、叶绿体的显微结构与亚显微结构112

二、叶绿体类囊体膜的超微结构113

三、类囊体膜的化学组成113

四、叶绿体的生物发生116

第二节 类囊体膜蛋白超分子复合体的结构与功能116

一、光系统Ⅱ的结构与功能117

二、光系统Ⅰ的结构与功能122

三、细胞色素b6f蛋白复合体的结构与功能124

第三节 光合电子传递与同化力的形成125

一、光合电子传递及其特征125

二、光合磷酸化及其与电子传递的偶联机制126

第四节 光合作用的碳代谢128

一、光合碳同化的途径及其调控128

二、光呼吸及其生理意义131

第五节 叶绿体的遗传系统及其基因转化的研究133

一、叶绿体基因组的结构与进化133

二、叶绿体基因转化的研究136

第六节 光合作用对环境因子的响应与适应136

第七章 细胞骨架139

第一节 微丝139

一、肌动蛋白及其基本特征140

二、微丝结构特征141

三、肌动蛋白聚合的动力学141

四、肌动蛋白结合蛋白142

五、微丝在细胞中的存在形式146

六、微丝特异性药物146

七、微丝的功能147

第二节 微管151

一、微管蛋白及其基本特征151

二、微管的基本结构152

三、微管的装配动态152

四、微管组织中心154

五、微管结合蛋白155

六、微管特异性药物160

七、微管的功能160

第三节 中间丝164

一、中间丝蛋白的类型和结构164

二、中间丝的装配166

三、中间丝结合蛋白167

四、中间丝的功能167

第四节 细胞骨架结合蛋白活性的调节168

第五节 原核细胞中细胞骨架研究现状168

第八章 细胞核及染色体172

第一节 细胞核173

一、细胞核的内外膜173

二、核孔复合体174

三、核纤层177

四、细胞核的骨架系统179

第二节 染色体183

一、DNA、染色体和基因组结构183

二、DNA在细胞核中的有序包装和染色体187

三、染色体的结构与功能分化192

四、染色体组型197

五、染色体的关键DNA序列和人工遗传控制197

第三节 核仁199

一、核仁存在的普遍性及其意义200

二、核仁的结构及其层次分化200

三、核仁的周期变化201

四、核仁的主要功能202

第四节 真核生物的基因表达调控204

一、基因表达调控的水平和真核基因表达调控特点204

二、真核生物基因的转录及其产物加工206

三、基因表达调控的顺式作用元件206

四、基因表达调控的反式作用因子208

五、染色体结构与基因表达调控209

第九章 细胞信号转导213

第一节 G蛋白偶联受体的结构与基本功能213

一、G蛋白偶联受体的基本结构特征213

二、G蛋白偶联受体的配体结合结构域216

三、受体的G蛋白偶联结构域218

四、受体组成型活性与信号转导219

第二节 G蛋白的基本结构与功能221

一、异源三聚体G蛋白的基本特征222

二、异源三聚体G蛋白亚基的结构与功能的相关性227

三、异源三聚体G蛋白信号转导的特异性228

四、Ras蛋白的基本特征230

第三节 钙离子与钙调素在信号转导中的作用233

一、Ca2+的细胞内信使功能233

二、经由IP3受体通道的Ca2+释放235

三、钙调蛋白的基本特性236

四、钙调蛋白对胞内酶活性的调控及其效应238

第四节 蛋白激酶与蛋白磷酸酶的信号转导功能240

一、蛋白激酶的活性调节与信号转导240

二、蛋白激酶对靶蛋白的活性调节243

三、磷酸化对蛋白质之间相互作用的调节245

四、蛋白磷酸酶的活性调节与信号转导246

五、蛋白磷酸酶的亚细胞定位与功能相关性247

第五节 类固醇激素受体介导的信号转导249

一、类固醇激素受体的基本特征249

二、类固醇激素受体的异构体和亚型251

三、配体与类固醇激素受体的作用252

四、辅助因子与类固醇激素受体的作用252

第十章 细胞增殖及其调控255

第一节 细胞周期概述与细胞同步化255

一、细胞周期概述255

二、细胞同步化及其在细胞周期研究中的作用256

第二节 G0期细胞的特点及其调节的分子机制256

第三节 细胞周期不同时相特点及其主要事件257

一、G1期257

二、S期257

三、G2期258

四、M期258

第四节 细胞周期时相进程和运转调节的分子机制258

一、Cdk和周期蛋白258

二、cyclin-Cdk复合物的活性调节262

三、G0→G1→S期进程与运转的调节266

四、G2→M期转换的调节270

五、M期进程及其调节的分子机制271

第五节 细胞周期检控点及其与细胞周期调控281

一、概述281

二、DNA损伤激活细胞周期检控点的信号调节通路及分子基础282

三、纺锤体装配检控点285

四、细胞周期检控点调节在肿瘤发生中的作用287

第六节 生长因子、癌基因和抑癌基因调节网络与细胞增殖调控287

第十一章 细胞衰老290

第一节 细胞衰老的分类、特征及意义290

一、细胞衰老的分类290

二、细胞衰老的特征291

三、细胞衰老的进化意义——肿瘤抑制与整体衰老294

第二节 细胞衰老的分子机制296

一、端粒与端粒酶在细胞衰老中的作用296

二、损伤-应答与细胞衰老298

三、代谢相关的分子信号通路与细胞衰老300

第三节 衰老研究方法及抗衰老药物303

一、衰老主要研究方法及抗衰老药物新靶点303

二、抗衰老药物的研究304

第十二章 细胞死亡307

第一节 细胞凋亡308

一、细胞凋亡的形态特征308

二、细胞凋亡的分子机制308

三、凋亡细胞的清除313

四、凋亡细胞的检测315

五、细胞凋亡的生理和病理意义317

第二节 细胞自噬与死亡318

一、自噬的类型和特征318

二、细胞自噬的分子机制319

三、细胞自噬的检测方法321

四、细胞自噬与凋亡322

五、自噬在病理和生理过程中的作用324

第三节 坏死与坏死程序325

一、细胞坏死与凋亡325

二、细胞坏死的分子机制326

三、细胞坏死的生理和病理意义328

第十三章 细胞社会性332

第一节 细胞表面、细胞识别与细胞黏附332

一、细胞表面332

二、细胞识别与细胞黏附335

第二节 细胞连接与细胞间通讯342

一、闭锁连接342

二、锚定连接344

三、通道连接345

四、信号中继连接347

五、外排体介导的细胞间通讯347

第三节 细胞的极性与上皮-间质变迁348

一、细胞的极性348

二、上皮-间质变迁与间质-上皮变迁349

第四节 细胞外基质及其与细胞间的相互作用350

一、概念与概述350

二、细胞外基质的分子组成351

三、基（底）膜357

四、细胞外基质与细胞之间的相互作用359

五、细胞外基质介导的信号转导362

第十四章 细胞分化与干细胞370

第一节 干细胞的分类及概念370

一、全能干细胞370

二、多功能干细胞370

三、成体干细胞371

第二节 表皮干细胞372

一、表皮的结构与功能372

二、表皮的更新375

三、表皮干细胞与过渡增殖细胞375

四、乳腺的发育与退化周期379

第三节 感觉上皮细胞380

一、嗅神经元380

二、听毛细胞380

三、光受体细胞381

第四节 呼吸及消化道381

一、肺泡上皮382

二、呼吸道上皮382

三、小肠上皮的自我更新及其信号调控382

四、肝细胞与肝功能385

五、胰腺中的胰岛素分泌细胞386

第五节 血管、淋巴管及内皮细胞386

一、内皮细胞衬于所有血管及淋巴管内面387

二、内皮尖端细胞引领血管生成387

第六节 多能干细胞的更新：血细胞形成389

一、血细胞简介389

二、血细胞的产生390

第七节 骨骼肌的发育调节及再生394

一、成肌细胞融合形成新的骨骼肌纤维395

二、肌细胞可以通过改变它们所含有的蛋白亚型而改变特性395

三、骨骼肌纤维分泌筒箭毒碱限制自身生长395

四、有些成肌细胞在成体内以静息干细胞形式存在396

第八节 成纤维细胞及其转化：结缔组织细胞家族396

一、成纤维细胞根据化学信号而改变它们的特征397

二、成骨细胞形成骨基质398

三、脂肪细胞能从成纤维细胞发育而来401

第九节 干细胞工程402

一、健康造血干细胞用于替代患病的血细胞402

二、表皮干细胞用于组织修复402

三、神经干细胞恢复中枢神经系统402

四、成体干细胞的组织特异性403

第十节 肿瘤干细胞404

第十一节 成体细胞基因重编程的研究进展405

一、哺乳类体细胞核移植的克隆405

二、诱导性多功能干细胞的发现及进展405

第十五章 生殖细胞410

第一节 减数分裂410

一、减数分裂前间期412

二、减数分裂过程412

第二节 生殖细胞的增殖发育及受精着床417

一、精子的发生417

二、卵子的发生与发育420

三、受精与着床423

四、人口的控制问题426

第十六章 免疫细胞428

第一节 免疫系统的种系发生428

一、无脊椎动物428

二、脊椎动物428

第二节 免疫系统的组织结构429

一、免疫器官429

二、免疫细胞430

三、免疫分子430

第三节 免疫细胞膜表面分子430

第四节 免疫细胞表面受体分子431

第五节 固有免疫细胞431

一、吞噬细胞431

二、树突状细胞434

三、自然杀伤细胞436

第六节 适应性免疫细胞440

一、T淋巴细胞440

二、B淋巴细胞442

第七节 免疫细胞的发育443

一、造血干细胞的发现444

二、造血干细胞的起源445

三、造血干细胞的表型446

四、造血干细胞的生物学特性448

五、造血干细胞的谱系分化451

第十七章 神经细胞463

第一节 神经细胞的形态和结构463

一、神经细胞的形态463

二、神经元和神经胶质细胞的协同作用464

第二节 神经细胞的生物电活动466

一、静息电位467

二、动作电位468

第三节 神经细胞通讯和信号转导473

一、神经突触473

二、突触的活动475

三、突触活动的调节476

四、神经递质分泌的分子机制479

第四节 神经元的发育和神经可塑性482

一、神经细胞的起源及调节482

二、神经轴突连接和树突形成483

第十八章 肿瘤细胞487

第一节 癌症是一个微进化过程487

一、肿瘤的命名及基本性质487

二、大多数癌症起源于单个异常细胞488

三、癌细胞的产生与体细胞突变有关488

四、癌症的发生需要多个突变489

五、肿瘤发生是一个渐进性过程489

六、肿瘤的形成与细胞死亡和细胞增殖分化调节失控有关490

七、肿瘤干细胞的来源490

八、转移的基本条件是癌细胞在新环境中的存活和增殖490

九、肿瘤的血管形成491

十、恶性肿瘤细胞的基本特征492

第二节 肿瘤病因的可预测性492

一、致癌因子与DNA损伤493

二、肿瘤起始剂与肿瘤促进剂493

三、病毒与其他感染495

四、致癌物识别的重要性及困难495

第三节 寻找癌症关键基因496

一、功能获得突变与功能丧失突变496

二、逆转录病毒可作为癌基因载体497

三、Ras基因497

四、Rb基因与成视网膜细胞瘤498

五、寻找肿瘤关键基因499

第四节 癌细胞行为的分子基础501

一、胚胎发育和基因工程小鼠研究与肿瘤关键基因501

二、肿瘤关键基因与细胞增殖调控501

三、p53基因502

四、DNA错配修复与癌的发生503

五、癌的转移机制与步骤503

第五节 肿瘤的治疗：现状和未来505

第十九章 植物细胞507

第一节 植物细胞的生长与分化507

一、植物细胞的生长与微纤丝507

二、植物顶端与侧生分生区508

三、植物细胞的质体发育509

四、原生质体与细胞壁的形成510

第二节 植物细胞壁512

一、细胞壁的基本成分512

二、细胞壁的结构与形成512

三、细胞生长与细胞壁516

四、细胞分化与细胞壁517

第三节 植物激素与信号转导518

第四节 胞间连丝与物质交换520

第五节 植物细胞与环境522

一、植物与病原体相互作用遗传机制522

二、植物对非生物逆境的反应523

索引527