医学细胞生物学 基础、进展和趋势PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

医学细胞生物学 基础、进展和趋势PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一篇 细胞生物学概论3

第一章 细胞生物学的回顾、现状与展望3

提要3

第一节细胞生物学的基本概念3

一、细胞具有共同起源和若干共性3

二、细胞结构的组装和去组装呈现动态平衡5

三、细胞是一个开放体系7

第二节细胞生物学的历史、现状与展望8

一、细胞生物学的建立始于细胞的发现8

二、细胞生物学研究近年来取得了飞速的进步9

三、理论提升和技术进步是推动细胞生物学发展的动力10

第三节细胞生物学与医学科学12

第二章 细胞的起源和进化14

提要14

第一节细胞的起源14

一、细胞起源始于无机物质14

二、核酸、蛋白质等生物大分子是细胞形成的基础15

三、从进化角度看细胞的起源19

四、从基因组学角度看细胞的起源22

第二节细胞的进化24

一、细胞的进化是从原核细胞到真核细胞24

二、原核细胞进化为真核细胞后出现功能特化26

三、原核细胞具有最基本的细胞结构与功能27

四、真核细胞拥有细胞核、细胞器和骨架系统28

五、原核细胞和真核细胞之间存在着诸多不同29

第三章 医学细胞生物学研究的基本策略与应用31

提要31

第一节细胞生物学研究的基本策略31

一、基于分子示踪技术的研究策略31

二、基于分子生物学技术的研究策略35

三、基于细胞特征分析技术的研究策略41

第二节各种组学研究策略在细胞生物学研究中的应用42

一、基因组学与转录组学在细胞生物学研究中的应用42

二、蛋白质组学在细胞生物学研究中的应用43

第三节医学细胞生物学研究的特点44

第二篇 细胞的基术功能及其与医学的关系49

第四章 小分子物质穿膜运输的机制49

提要49

第一节小分子物质穿膜运输的一般原理49

一、膜和小分子物质的性质决定穿膜运输的形式49

二、绝大多数小分子物质的穿膜运输由膜运输蛋白介导50

三、膜运输蛋白的活性和数目受到调控51

第二节膜运输蛋白的研究手段、进展和展望52

一、膜运输蛋白的研究采用多种技术52

二、研究重点和突破主要在于膜运输蛋白构象、组分和调控53

第三节转运体介导的运输及其调控54

一、转运体介导运输的特点是与所运物质结合并可进行偶联运输54

二、转运体介导运输的原理是构象变化导致与所运物质结合力和暴露方向的变化54

三、单一转运体介导大多数细胞对葡萄糖、氨基酸和其他亲水小分子的被动运输55

四、偶联转运体通过同时运输一对物质实现主动运输56

五、ATP驱动的离子泵通过不同方式保障了大多数离子的跨膜浓度差59

六、ABC蛋白家族具有共同的特征和多样的功能64

七、四种类型的ATP驱动泵在结构、运输原理和对象上具有不同的特征65

八、转运体蛋白遗传缺陷、表达和调控异常与人类疾病相关66

第四节通道介导的运输及其调控67

一、通道介导运输的特点是快速的、被动的、选择性的和门控的68

二、通道介导运输的原理是构象变化导致孔道的开放、失活或关闭68

三、电压和递质门控的离子通道是神经元和肌细胞生理功能的基础69

四、CI-通道具有多种类型和功能74

五、水通道蛋白介导水的穿膜和跨上皮运输75

六、通道蛋白遗传缺陷与人类疾病相关77

第五章 细胞内蛋白质分选与转运79

提要79

第一节蛋自质分选与转运的基本途径79

第二节蛋白质进入线粒体和过氧化物酶体的转运80

一、蛋白质分别进入线粒体的不同区室81

二、胞质合成的蛋白质以折叠形式穿膜进入过氧化物酶体84

第三节新生钛链向内质网腔的转运、折叠及加工86

一、在rER合成的蛋白质多是以共转运的方式进入ER87

二、一次性穿膜蛋白将内部ER信号钛作为穿膜a螺旋结构留在脂质双层中89

三、开始转移信号和停止转移信号的组合决定多次穿膜蛋白的方式90

四、ER腔中存在折叠、加工和质量监控系统91

五、转运与折叠异常引发各种疾病92

第四节从ER向高尔基体的小泡运输93

一、小泡运输多样性决定了分子机制的复杂性93

二、ER到高尔基体的运输是高度有序的双向过程98

第五节蛋白质从高尔基体向溶酶体的转运以及分泌泡的形成105

一、溶酶体是形态多样的消化性细胞器105

二、溶酶体传递物质有多种途径106

三、溶酶体水解酶M-6-P被高效识别和转运106

四、溶酶体（水解酶）遗传缺陷引发的多种疾病108

第六节蛋白质从高尔基体向细胞外的输送109

一、组成性分泌使得很多蛋白和脂质被自动地带向细胞表面109

二、调节性分泌途径让分泌小泡根据需要将内容物释放到细胞外109

三、蛋白质在分泌小泡形成过程中常常被蛋白水解加工110

第六章 细胞运动与骨架系统的高度动态性112

提要112

第一节细胞骨架的组成112

一、细胞骨架主要由微丝、微管和中间纤维组成112

二、特异性药物影响细胞骨架的动态组装过程118

第二节细胞骨架的动态变化与功能121

一、细胞骨架参与细胞迁移运动121

二、细胞骨架参与物质的定向运输124

三、细胞骨架参与肌肉收缩和胞质分裂过程126

第三节疾病与细胞骨架127

一、呼吸系统疾病与细胞骨架相关127

二、神经系统疾病与细胞骨架相关129

三、心血管疾病与细胞骨架相关130

四、肿瘤与细胞骨架相关131

第七章 细胞的能量转换与相关疾病134

提要134

第一节概述134

一、ATP是细胞生命活动的直接能量来源134

二、细胞通过化学渗透偶联途径获取能量134

三、线粒体是细胞的动力工厂136

四、线粒体是半自主性细胞器136

五、线粒体基因组的变异与线粒体遗传病有关136

第二节 线粒体的基本结构和功能137

一、线粒体主要由外膜、内膜、膜间隙和基质四部分组成137

二、线粒体基因组具有多种特点和基因突变类型138

三、线粒体遵循其自身的遗传规律140

四、线粒体的起源有内共生和分化两种假说144

第三节 细胞的能量转换145

一、三羧酸循环在线粒体基质中实现145

二、氧化磷酸化偶联是能量转换的关键146

三、质子梯度驱动能量转化为ATP化学能147

第四节 线粒体在细胞能量转换中的角色150

一、电子传递链是产能过程中的重要环节150

二、呼吸链是由线粒体基因组和核基因组编码的蛋白所组成152

三、通过特定的穿梭机制完成跨线粒体的物质交换155

第五节 线粒体DNA变异与能量转换障碍155

一、某些遗传性疾病与mtDNA突变相关155

二、线粒体与细胞衰老及死亡相关159

三、线粒体异常与人类某些疾病有密切关系159

四、线粒体研究有助于揭示人类的起源161

第八章 细胞核与遗传信息的储存及提取163

提要163

第一节 核膜164

一、核膜是细胞核与细胞质之间的界膜164

二、核孔复合体对核质间的物质交换起着重要作用164

三、核孔复合体还具有其他广泛的功能167

第二节 核纤层169

一、核纤层蛋白是核纤层的主要成分169

二、核纤层与核膜结构间关系密切170

三、核纤层可作为染色质的支架171

四、核纤层参与了DNA复制与转录的调节172

五、核纤层能维持细胞核的刚性172

第三节 染色质172

一、功能性染色质必须具有三个特殊的DNA序列173

二、组蛋白能与染色质DNA结合并影响其功能173

三、染色质的结构可发生高度有序的组装176

四、染色质的结构在基因转录调控中起着关键的作用178

第四节 核仁179

一、核仁结构及功能的基础是rRNA基因179

二、核仁具有合成rRNA和装配核糖体外的更广泛的功能181

第五节核骨架183

一、核骨架为充满整个核空间的三维蛋白网架183

二、核骨架的功能涉及DNA复制、基因表达及细胞核结构的变化184

第六节细胞核与疾病185

一、细胞核结构的变化与肿瘤的发生关系密切185

二、核纤层蛋白基因突变可引起多种遗传性疾病187

三、核纤层蛋白基因突变可引起衰老187

四、细胞核异常引起的其他一些常见疾病188

第三篇 细胞行为的动力学特征及其研究动态193

第九章 细胞周期调控要点193

提要193

第一节细胞周期与细胞周期调控系统193

一、细胞周期由一系列不连续的事件按照一定的顺序循环进行193

二、细胞周期调控系统具有独特的活化特性194

三、细胞周期调控系统的活性受到多种因素的调节197

第二节细胞增殖或生长的决定：限制点和起始检查点199

一、细胞增殖与细胞生长相互偶联199

二、周期蛋白D是新细胞周期开始的点火装置201

三、周期蛋白E启动了新细胞周期的开始203

四、G1期蛋白质降解和CKI共同设定新细胞周期的进程204

第三节有丝分裂与姐妹染色单体分离的精确性205

一、周期蛋白B-Cdk1的开关样活化调控了有丝分裂的进入205

二、姐妹染色单体的黏合、压缩和解散为染色单体的分离做好准备207

三、染色体双极指向附着在有丝分裂纺锤体上209

第四节有丝分裂后半段实现姐妹染色单体的精确分离211

一、有丝分裂后半段事件的调控原则211

二、纺锤体检查点产生后期等待信号212

三、APC介导的蛋白质降解启动姐妹染色单体的精确分离213

四、后期纺锤体的机械力量将染色单体拉动分配到两个子细胞中215

五、有丝分裂的退出是有丝分裂进入的可逆过程216

第五节胞质分裂217

一、胞质分裂相关结构之一：肌动蛋白和肌球蛋白组装成有丝分裂环217

二、胞质分裂相关结构之二：纺锤体微管组装成中间纺锤体219

三、中间纺锤体调控了胞质分裂的进行220

第六节细胞周期缺陷与肿瘤221

一、肿瘤细胞的细胞周期特点221

二、细胞周期调控系统发生与肿瘤相关的突变221

三、DNA损伤修复缺陷造成染色体结构的不稳定性222

四、有丝分裂异常造成染色体数目的不稳定性222

第十章 细胞分化与基因表达的时空调控224

提要224

第一节细胞分化的基本概念224

一、细胞的分化潜能和分化状态与个体发育相适应224

二、细胞分化的本质是基因的差异性表达227

三、细胞分化需要一个决定的过程227

四、细胞分化受多种因素影响228

第二节基因表达的时空调控与细胞分化230

一、基因是一个具有顺式作用元件的转录集合230

二、基因表达的转录水平调控是细胞分化的基础231

三、非编码RNA可在转录和转录后水平调控细胞分化240

四、蛋白质水平修饰在细胞极性形成过程中起重要作用242

五、外部信号通过信号转导过程启动细胞特异性基因的表达243

第三节基因表达的时空调控与多细胞生物的发育244

一、基因表达产物的空间位置差异决定后续的发育进程244

二、同源异形框基因的时空表达确定机体前一后轴结构的分化与发育蓝图247

第四节基因表达的可逆性与细胞重编程249

一、细胞谱系的维持与“转录记忆”密切相关249

二、基因组的活动模式表现出可逆性249

三、细胞重编程可以改变细胞的分化状态250

第五节细胞分化与医学251

一、肿瘤细胞是异常分化的细胞251

二、再生是多潜能未分化细胞的再发育252

第十一章 细胞衰老的特征性变化及其分子机制255

提要255

第一节细胞衰老的基本概念255

一、细胞衰老是细胞生理功能逐渐衰退的变化过程255

二、细胞衰老与机体衰老是有密切联系的两个概念256

第二节细胞衰老的特征性变化256

一、细胞衰老的形态变化表现为各种结构的退行性改变256

二、细胞衰老的生理变化包括功能和代谢的变化258

第三节细胞衰老机制学说259

一、氧自由基学说认为衰老来源于自由基对细胞的伤害259

二、端粒学说提出细胞衰老源于端粒的缩短259

三、DNA损伤衰老学说认为衰老系DNA的损伤积累260

四、细胞衰老受到衰老相关基因的控制260

五、分子间形成的交联可能引致衰老发生260

六、脂褐素蓄积可导致细胞衰老性变化261

七、糖基化反应造成蛋白质交联损伤及衰老发生261

八、差误灾难学说与其他细胞衰老学说261

第四节细胞衰老的分子生物学机制261

一、细胞衰老中P19ARF-P53-P21 WAF1 P53依赖性信号通路具有重要地位262

二、Erk-P38MAPK依赖性信号通路是细胞衰老中重要信号路径264

三、PTENP27途径参与细胞衰老的调控265

四、小窝蛋白-1是细胞衰老进程中起重要作用的信号调节因子266

五、磷脂酰肌醇-3激酶在细胞衰老中具有特殊作用266

第五节研究细胞衰老调控的策略和途径267

一、细胞衰老研究具有越来越重要的意义267

二、细胞衰老研究的一个重点是建立更好的体内外研究模型267

三、需要从多方面探索延缓细胞衰老的新途径268

第六节干细胞衰老与疾病269

一、干细胞并非是“长生不老”的细胞269

二、干细胞衰老与多种疾病关系密切269

第十二章 细胞死亡的类型、机制和生物学意义272

提要272

第一节细胞死亡的类型272

一、非程序性细胞死亡是细胞的被动性死亡272

二、程序性细胞死亡是细胞主动结束生命活动的过程273

第二节程序性细胞死亡的分子机制274

一、凋亡是Caspase依赖的程序性细胞死亡274

二、自噬性程序性细胞死亡是Caspase非依赖的278

第三节程序性细胞死亡与疾病281

一、细胞凋亡异常可导致多种疾病发生281

二、自噬性程序性细胞死亡与疾病发生密切相关282

第十三章 细胞表面特化：连接与粘连286

提要286

第一节细胞连接286

一、紧密连接封闭了上皮细胞之间的间隙286

二、锚定连接介导细胞间细胞骨架的连接288

第二节细胞黏附292

一、整联蛋白是异二聚体细胞黏附受体292

二、钙黏素超家族介导钙离子依赖的细胞间黏附294

三、选择素是与特定糖基结合的细胞黏附分子296

四、免疫球蛋白超家族介导不依赖钙离子的细胞黏附298

第十四章 细胞外基质及其与细胞相互作用的特征301

提要301

第一节细胞外基质的组成成分301

一、氨基聚糖和蛋白聚糖形成水合凝胶是细胞外基质的主要组分302

二、胶原和弹性蛋白是细胞外基质中两类主要的纤维蛋白305

三、非胶原糖蛋白是细胞外基质的组织者310

第二节基膜313

一、基膜主要由四种蛋白成分构成313

二、基膜具有多种功能314

第三节细胞外基质与细胞的相互作用314

一、细胞外基质对细胞生命活动产生多方面影响314

二、细胞对细胞外基质具有决定性作用320

第十五章 细胞信号转导网络的构成和动态调控323

提要323

第一节构成细胞信号网络的基本要素323

一、作用于细胞的信号种类极其丰富323

二、信号参与机体所有重要的生理活动324

三、信号转导系统包含若干个基本要素324

四、信号转导系统具有鲜明的自我特性329

第二节信号网络的运作模式330

一、信号网络的调控具有高度动态性330

二、蛋白质在信号传递过程中经历多种修饰模式334

第三节信号转导异常与疾病339

一、疾病发生可归结为细胞信号转导发生异常339

二、胰岛素抵抗的信号通路在代谢综合征中扮演了关键角色340

三、炎性信号通路在肿瘤发生发展中起了关键作用343

四、信号通路在药物设计中具有巨大的应用价值345

第十六章 细胞力学生物学349

提要349

第一节细胞力学生物学的基本概念349

第二节细胞力学生物学的基本概念与研究模型350

一、应力和应变的基本概念350

二、细胞力学实验的基本模型与技术350

第三节血管细胞力学生物学353

一、内皮细胞具有力学感受器354

二、力学因素调控血管内皮细胞的形态与功能354

三、力学因素调控血管平滑肌细胞的形态与功能357

第四节骨细胞力学生物学359

一、骨组织承受力学载荷360

二、骨细胞具有力学感受器360

三、力学因素在骨重建中具有重要作用361

第五节干细胞力学生物学362

一、细胞外基质和细胞骨架参与干细胞分化363

二、力学加载调控干细胞分化365

第四篇 特殊类型细胞及再生医学基础371

第十七章 生殖细胞发生特点及其生物学意义371

提要371

第一节生殖细胞的起源与发生371

一、原始生殖细胞起源于靠近尿囊基部卵黄囊背侧的外胚层371

二、原始生殖细胞经过细胞分裂、分化形成精子或卵子373

三、生殖细胞有其特殊的形态与结构373

第二节精子的发生、成熟与调控376

一、精子发生受多种生化因子调节376

二、附睾精子获得运动能力受到精密调控377

三、精子在受精前需要经历的过程与获能379

四、生精细胞凋亡维持精子的质量与数量381

第三节卵子的发生、排卵与调控381

一、卵泡组装与发育产生成熟的卵子381

二、卵子成熟受多种因素影响383

三、激素在排卵调控与卵细胞运输中起重要作用385

第四节受精386

一、多种蛋白质参与精子-卵子识别386

二、顶体反应是受精过程中的重要环节387

三、精子与卵子融合形成受精卵388

四、精卵膜融合后卵子被活化391

第五节卵裂及胚泡形成393

一、受精卵经过多次细胞分裂形成胚泡393

二、胚胎发育是一个复杂的过程393

第十八章 干细胞与组织的维持、再生和修复395

提要395

第一节干细胞基础生物学395

一、干细胞是具有自我更新和分化潜能的未分化或低分化细胞395

二、干细胞的不同来源和组织类型决定其独特的生物学特征397

三、干细胞表达特征基因产物并具有增殖和分化潜能397

四、组织干细胞具有分化的可塑性399

五、干细胞微环境是干细胞维持自我更新和分化潜能的重要居所400

六、干细胞研究的发展进程401

第二节干细胞“干性”的调节机制402

一、维持干细胞“干性”的主要调节因子及研究现状402

二、细胞内复杂的协同反馈调控网络有助于维持干细胞的“干性”404

三、细胞外信号分子通过胞内重要的信号途径调控干细胞的“干性”405

四、干细胞的表观遗传和（或）染色体修饰调控干细胞的分化408

第三节细胞重编程及诱导多能干细胞410

一、体细胞重编程为干细胞和再生医学的研究开辟了全新的领域410

二、细胞重编程技术具有重要的理论意义和实用价值410

三、iPS技术是干细胞研究领域的一项重大技术突破412

第四节干细胞与疾病的关系414

一、肿瘤干细胞假说为肿瘤发生机制的认识提供了新的思路414

二、先天发育畸形与干细胞的发育异常密切相关418

三、干细胞的衰老与老年疾病和退行性疾病的发生相关420

第五节干细胞的治疗研究及其临床应用421

一、造血干细胞移植可以治疗多种血液系统疾病421

二、间充质干细胞是目前使用最为广泛的组织干细胞421

三、神经干细胞尝试用于帕金森病、阿尔茨海默病及神经系统损伤的治疗422

四、肝干细胞是终末期肝病细胞移植的重要种子细胞423

五、干细胞移植用于急性心肌梗死、缺血性心肌病的细胞替代治疗423

六、干细胞治疗研究具有广阔的应用前景424

第十九章 神经元和神经网络的细胞生物学基础427

提要427

第一节神经元的基本结构和功能427

一、神经元是高度特化的细胞427

二、神经元突起可进行蛋白质的局部合成429

三、神经元有极性化的物质运输机制431

第二节神经元的突触信号传递433

一、神经信号通过突触进行传递433

二、化学突触是主要的突触形式434

三、突触传递受复杂的细胞和分子机制调控436

第三节神经网络的细胞生物学基础440

一、突触和微环路的信号整合是神经网络调控的基础440

二、突触可塑性表现为突触传递效能的增强或者减弱442

第二十章 免疫应答的细胞生物学基础448

提要448

第一节免疫活性细胞450

一、淋巴细胞主要包括T和B两个亚群450

二、淋巴细胞发育与应答的场所不同450

三、淋巴细胞的表面标志是特定的识别信号451

四、B细胞生成抗体的主要学说是克隆选择理论452

五、多数抗原可以刺激产生不同淋巴细胞克隆452

六、多数淋巴细胞能够持续再循环453

七、克隆选择学说对免疫记忆的合理解释453

第二节免疫球蛋白454

一、B细胞生成抗体的体外实验研究主要使用两种方法454

二、抗体由两条轻链和两条重链构成454

三、抗体以多价形式结合抗原456

四、抗体具有多重生物学效应456

第三节免疫应答过程中的抗原识别与提呈457

一、免疫细胞对“非我”抗原的识别机制458

二、Toll样受体家族可按位置与功能分别分类458

三、免疫应答过程中的“自我”识别机制459

四、抗原提呈细胞是抗原信息处理和提呈的专职细胞461

五、抗原提呈细胞与Th淋巴细胞形成免疫突触462

六、CTL细胞与靶细胞形成免疫突触463

七、Th细胞与B淋巴细胞形成免疫突触463

第四节免疫应答的调节463

一、活化免疫细胞具有自身调控功能463

二、Th1和Th2细胞亚群之间存在精细平衡464

三、调节性T细胞对免疫应答的调节具有重要作用464

第二十一章 癌症的细胞生物学基础466

提要466

第一节肿瘤的基本细胞生物学性质466

一、肿瘤分类的常用方式是组织来源与细胞生物学行为叠联466

二、肿瘤细胞有不同的来源467

三、肿瘤的进展过程是渐进性的469

第二节肿瘤的病因470

一、致癌因子可导致DNA损伤471

二、癌症可起因于肿瘤起始剂和肿瘤促进剂的协同作用472

三、病毒和其他感染可能导致癌症发生473

第三节肿瘤相关基因在肿瘤发生发展过程中的作用474

一、功能获得突变与功能丧失突变有助于癌症发生474

二、联合使用多种新技术搜寻肿瘤关键基因477

第四节肿瘤学基本实验478

一、利用细胞体外转化实验研究细胞的永久性表型改变478

二、细胞分化实验用于研究肿瘤细胞被诱导分化的可能性480

三、药物杀伤实验用于抗癌药物的筛选481

四、用实验性转移模型研究癌细胞转移规律481

五、肿瘤血管形成模型用于研究肿瘤血管形成的机制482

第五节肿瘤研究的现状及未来482

一、肿瘤基础研究将深入到组学综合研究阶段483

二、肿瘤治疗研究的重点将置于联合治疗和个体化治疗484

第二十二章 血液细胞的细胞生物学基础概念和应用前景487

提要487

第一节血细胞的分化、发育与成熟规律487

一、胚胎期造血经历了从卵黄囊、胎肝到骨髓的迁移487

二、血细胞的发育是一个连续的过程489

第二节造血调控493

一、造血微环境是造血细胞赖以生存、增殖与分化的场所493

二、多种细胞因子和受体参与造血调控496

三、造血分化的调控过程涉及多种转录因子500

第三节血液细胞研究的应用前景502

一、血细胞生物学用于白血病淋巴瘤诊断和疗效监测502

二、血细胞生物学应用于造血干细胞移植503

三、血细胞生物学应用于白血病的靶向治疗504

四、血细胞生物学应用于造血干细胞的基因治疗505

五、白血病起源于白血病干细胞505

第二十三章 再生生物学与再生医学的基础概念509

提要509

第一节从生物再生到再生医学509

一、再生医学的研究和应用主要面临三个议题509

二、自然界中动物的不同再生策略给人类以重要启示510

第二节获取干细胞并维持其干性515

一、干细胞的获取是再生医学研究和应用的关键515

二、细胞诱导分化的最新研究显示体细胞重编程的巨大可能性516

第三节引导干细胞形成各种组织器官518

一、皮毛之道：以表皮器官为研究模型探讨再生的规律518

二、微观环境对干细胞的静息与活化具有调控作用519

三、微观环境对器官形状生成具有调控功能520

第四节将干细胞的产物植入患者并整合成其机体的一部分522

一、目前干细胞治疗中需要考虑的若干基础问题522

二、干细胞的活动受到宏观环境的调控523

三、形态发生和组织工程的研究两者相辅相成524