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第一篇 总论1

第一章 绪论1

第一节 细胞生物学的研究任务1

第二节 细胞生物学的发展简史2

一、细胞的发现2

二、细胞学说的创立和细胞学的形成3

三、细胞生物学的兴起5

四、分子细胞生物学的出现6

五、信息细胞生物学的来临6

第三节 现代细胞生物学的进展历程7

Summary9

复习思考题10

第二章 细胞生物学研究方法11

第一节 形态观察11

一、光学显微镜11

二、电子显微镜15

三、扫描隧道显微镜17

四、原子力显微镜17

第二节 生物化学分析19

一、细胞化学和组织化学技术19

二、免疫细胞化学19

三、显微光谱分析技术19

四、放射自显影术20

五、超离心技术20

六、分子杂交技术22

七、PCR技术23

八、电泳23

第三节 细胞生理学技术25

一、膜电位检测技术25

二、膜片钳位记录技术25

三、细胞电泳26

第四节 实验操作技术26

一、细胞培养26

二、显微操作术27

三、细胞融合27

四、染色体分析技术28

五、荧光激活细胞分选技术31

Summary31

复习思考题33

第三章 细胞的基本概念34

第一节 细胞的基本特征34

一、生物的三大域34

二、细胞的形状和大小34

三、细胞的有序性36

四、生命是细胞活动的属性37

第二节 原核细胞和真核细胞38

一、原核细胞38

二、真核细胞39

第三节 非细胞性感染体40

一、病毒40

二、类病毒45

三、蛋白质感染粒45

Summary46

复习思考题46

第二篇 膜系统47

第四章 质膜与细胞表面47

第一节 生物膜的基本结构47

一、生物膜的结构模式47

二、生物膜的化学组成48

三、流动镶嵌模型的实验证明50

第二节 质膜的理化属性52

一、膜脂52

二、膜蛋白55

第三节 细胞外被56

一、外被的形态56

二、外被的作用57

第四节 细胞表面的特化结构57

一、微绒毛57

二、内褶58

三、纤毛和鞭毛59

Summary59

复习思考题59

第五章 质膜与物质进出细胞运输60

第一节 离子和小分子穿膜运输概述60

一、物质属性与穿膜方式60

二、物质穿膜运输的类型61

第二节 膜蛋白介导的物质运输62

一、膜运输蛋白的类型62

二、离子通道62

三、水通道与水分子穿膜64

四、运输体的作用特点65

第三节 主动运输与运输泵66

一、Na+-K+泵66

二、Na+-K+泵的主要作用68

三、钙泵71

第四节 吞噬作用71

一、吞噬作用的功能71

二、吞噬作用的引发机制72

Summary72

复习思考题73

第六章 内质网和蛋白质合成74

第一节 细胞质溶质75

一、化学组成75

二、基本属性75

三、功能76

第二节 内质网77

一、内质网的形态结构77

二、内质网的化学组成78

三、内质网的功能78

第三节 核糖体83

一、核糖体的基本结构与类型83

二、核糖体的化学组成84

三、核糖体的功能85

第四节 蛋白质合成的命运87

一、信号假说87

二、穿膜蛋白的形成88

Summary90

复习思考题91

第七章 高尔基复合体与细胞分泌92

第一节 高尔基复合体的形态结构92

第二节 高尔基复合体的化学组成94

第三节 高尔基复合体的功能95

一、高尔基复合体与细胞分泌活动95

二、蛋白质和脂类的糖基化及其修饰97

三、高尔基复合体对蛋白质的分拣作用98

四、蛋白质的加工改造98

第四节 高尔基复合体与膜泡运输99

一、高尔基复合体参与胞内膜泡运输的类型100

二、膜泡运输的定向102

三、高尔基复合体参与胞内膜泡运输的途径103

四、膜的转化104

五、高尔基复合体与溶酶体的形成104

第五节 植物细胞中的高尔基复合体105

Summary105

复习思考题106

第八章 细胞内的膜泡运输107

第一节 运输泡的形成和转运108

一、成笼蛋白有被小泡的形成机制108

二、COPⅠ有被小泡109

三、COPⅡ有被小泡111

四、运载物蛋白的分拣信号113

第二节 溶酶体113

一、溶酶体的属性113

二、溶酶体水解酶的合成114

三、溶酶体酶的分拣116

四、ATP驱动泵的分类116

五、溶酶体消化底物的来源117

六、溶酶体的功能120

七、植物细胞液泡121

八、溶酶体与疾病122

第三节 过氧化物酶体123

一、过氧化物酶体的性质123

二、乙醛酸循环体124

三、过氧化物酶体的形成126

第四节 转运泡的装配和运送机制127

一、ARF和GGA蛋白的作用127

二、Rab-GTP酶对运输泡停靠靶膜的调控作用127

第五节 受体介导内吞的机制128

第六节 细胞分泌途径130

一、分泌泡的形成130

二、分泌蛋白的水解加工130

三、分泌物的释放130

Summary131

复习思考题132

第九章 间期细胞核和染色体133

第一节 核被膜与核孔复合体134

一、核被膜134

二、核孔复合体135

第二节 染色质和中期染色体139

一、染色质的化学组成139

二、染色质的基本结构单位——核小体141

三、染色质逐级凝缩的结构模型143

四、染色质凝缩的机制144

第三节 中期染色体151

一、中期染色体的形态结构151

二、特殊染色体154

三、大肠杆菌染色体157

第四节 核仁158

一、核仁的超微结构158

二、核仁的功能158

三、核仁周期158

第五节 核质和核体160

一、核质160

二、核体160

三、核基质161

四、核纤层的结构和变化161

Summary163

复习思考题164

第三篇 细胞骨架动态支持系统165

第十章 细胞骨架（一）：微丝和中间丝165

第一节 微丝和细胞运动166

一、肌动蛋白和微丝的结构166

二、肌动蛋白丝的装配方式169

三、肌动蛋白丝构成的细胞结构170

第二节 肌细胞的收缩活动172

一、肌细胞的结构172

二、横纹肌的收缩机制172

三、平滑肌收缩机制178

第三节 非肌细胞肌动蛋白丝的作用180

一、肌动蛋白丝在细胞中的各种结构形式180

二、作用于肌动蛋白丝的特异性药物186

第四节 中间丝187

一、中间丝的类型188

二、中间丝的结构和装配189

三、中间丝的功能190

四、中间丝的动态变化190

Summary190

复习思考题191

第十一章 细胞骨架（二）：微管和微管结构192

第一节 微管的结构和组成192

一、微管的形态结构192

二、微管的化学组成193

三、微管的特性194

四、影响微管的特异性药物194

第二节 微管组织中心引发的微管装配成的各种结构195

一、微管组织中心195

二、MTOC引发的微管组成的各种结构195

三、微管装配的动态变化195

四、微管戴帽蛋白的调节作用197

第三节 微管轨道摩托蛋白199

一、轴突中的细胞器转运199

二、驱动蛋白的运输作用199

三、动力蛋白的作用200

四、动力蛋白和驱动蛋白协同运输细胞器202

第四节 微管的功能203

一、细胞内物质轨道运输203

二、维持胞内细胞器的空间定位分布203

三、支持和维持细胞的形态204

四、细胞运动和迁移204

五、纺锤体与染色体运动204

六、植物细胞壁形成204

七、纤毛和鞭毛运动204

第五节 微管组成的细胞结构204

一、中心体204

二、纤毛和鞭毛206

三、有丝分裂器210

四、轴足210

五、细菌鞭毛211

Summary212

复习思考题212

第四篇 能量代谢系统213

第十二章 能量转换（一）：线粒体与氧化磷酸化213

第一节 线粒体的形态结构213

一、线粒体的形态213

二、线粒体的超微结构213

第二节 氧化磷酸化过程216

一、氧化磷酸化的基本过程216

二、生物氧化的分区216

三、电子传递和氧化磷酸化的结构基础216

第三节ATP的合成220

一、ATP合酶的分子结构220

二、氧化磷酸化的偶联机制221

第四节 线粒体的半自主性224

Summary226

复习思考题226

第十三章 能量转换（二）：叶绿体与光合作用227

第一节 叶绿体的形态和结构228

一、叶绿体的形态228

二、叶绿体的超微结构228

第二节 叶绿体的化学组成230

一、叶绿体被膜230

二、类囊体230

三、电子载体在类囊体膜中的分布232

第三节 光合作用机制233

一、光合作用的基本过程233

二、光合作用4阶段233

三、光能吸收和两个光系统的作用235

四、光合磷酸化235

第四节 碳固定和糖类合成236

一、碳固定的C3途径236

二、碳固定的C…4途径237

第五节 叶绿体的半自主性与基因工程238

一、叶绿体的基因组与表达调控238

二、叶绿体的基因工程239

第六节 叶绿体的发生240

一、进化起源240

二、叶绿体的分化和增殖241

第七节 原核生物的光合作用242

Summary243

复习思考题243

第五篇 细胞信号传递系统244

第十四章 信号传递与细胞的生存244

第一节 信号传递的性质244

一、生物界中信号传递现象的普遍性244

二、信号发送细胞244

第二节 受体和胞内信号传递247

一、细胞表面受体247

二、三类细胞表面受体247

三、同一种配体可引起不同组织细胞的反应248

四、G蛋白偶联受体系统248

五、受体酪氨酸激酶250

六、细胞内受体251

第三节 第二信使的作用253

一、cAMP信号传递途径253

二、细胞内的钙信号255

三、肌醇三磷酸（IP3）途径257

第四节 感官信号传递259

一、光受体细胞的感光机制259

二、听觉信号的传递261

Summary265

复习思考题266

第十五章 细胞内信号传递途径267

第一节 细胞内信号传递的级联反应267

一、信号蛋白的磷酸化267

二、信号蛋白的集团化运作268

三、蛋白质磷酸化与去磷酸化是胞内信号传递的主要调节方式270

第二节 信号转导与细胞运动271

一、细胞迁移的变化顺序271

二、小信号蛋白调控肌动蛋白组建273

第三节 信号传递途径与基因表达274

一、TGFβ受体与Smad转录因子的激活276

二、细胞因子受体和JAK/STAT途径278

三、Ras/MAP激酶信号途径281

四、IP3激酶途径282

Summary286

复习思考题287

第十六章 细胞中遗传信息的传递289

第一节 基因组的复制289

一、原核生物的DNA复制289

二、真核生物的DNA复制293

第二节 转录298

一、转录的基本方式298

二、原核生物的转录298

三、真核生物的转录302

四、转录产物的加工304

第三节 细胞中蛋白质的生物合成307

一、蛋白质合成的基本过程307

二、原核生物（大肠杆菌）蛋白合成309

第四节 新生肽链的加工311

一、新生肽链的剪接311

二、新生多肽链的化学修饰311

三、肽链的折叠311

Summary312

复习思考题313

第十七章 肽信号与蛋白质分选命运314

第一节 蛋白质在细胞内的转运和定位314

一、蛋白质运送的机制和基本途径314

二、引导蛋白质定位运输的信号序列315

三、蛋白质合成后的去向和命运316

四、信号序列在蛋白质分拣中的普遍意义316

第二节 线粒体蛋白质的分拣317

一、基质蛋白317

二、定位于线粒体膜和膜间隙的蛋白质输入318

三、内膜蛋白的输入途径318

四、膜间隙蛋白的输入途径318

五、外膜蛋白质的插入320

第三节 叶绿体蛋白质的输入和分拣320

一、间质蛋白的输入320

二、类囊体蛋白的输入320

三、类囊体膜蛋白的插入321

第四节 过氧化物酶体蛋白质的分拣321

第五节 运载物进出核的途径322

一、核被膜和核孔复合体的基本结构322

二、核孔复合体的功能323

三、运载物进出核的信号324

第六节 穿膜蛋白的定位327

一、内质网膜结合核糖体合成蛋白质的去向327

二、膜整合蛋白的定位机制327

三、进入内质网腔蛋白质的去向327

第七节 蛋白质的降解329

一、蛋白酶体降解蛋白质的机制329

二、蛋白酶体的结构329

Summary330

复习思考题331

第六篇 细胞社会性332

第十八章 细胞增殖与细胞周期332

第一节 原核生物的细胞分裂333

一、原核细胞的DNA复制和胞质分裂333

二、原核细胞分裂的控制333

第二节 真核细胞的分裂334

一、无丝分裂334

二、有丝分裂334

三、植物细胞有丝分裂343

四、减数分裂344

第三节 细胞周期及其调控347

一、细胞周期的分期347

二、细胞周期运行的调控350

三、染色体过客复合物对细胞周期的调节作用357

四、细胞周期运行机制的基本战略361

五、细胞衰老与最高分裂次数363

六、影响细胞分裂的几种因素364

Summary365

复习思考题366

第十九章 细胞分化和干细胞367

第一节 细胞分化的基本特征368

一、形态结构发生差异368

二、差别基因表达368

三、细胞分化方向的限定先于形态差异的出现369

四、细胞分化的有序性369

五、细胞的生理状态随分化程度而有所不同370

第二节 细胞分化潜能与干细胞370

一、个体发育中细胞分化潜能的变化370

二、高度分化的植物体细胞仍具有全能性370

三、高度分化的动物细胞核仍保持全能性371

第三节 干细胞373

一、干细胞与祖细胞373

二、成体干细胞373

三、胚胎干细胞379

四、植物干细胞380

第四节 细胞分化与差别基因表达380

一、细胞分化的转录调节381

二、差别基因表达的转录后调节386

第五节 细胞质在细胞分化中的作用386

一、受精卵细胞质的不均一性386

二、细胞质决定子387

第六节 再生与去分化390

一、去分化与转分化390

二、去分化的调控机制391

三、哺乳动物的再生潜能391

四、植物的极化再生392

五、再生的实践意义392

Summary392

复习思考题393

第二十章 细胞间的结构联系——细胞外基质和细胞连接394

第一节 细胞外基质的化学组成394

一、凝胶样基质多糖分子结构395

二、纤维蛋白398

三、整联蛋白在细胞与细胞外基质相互关系中的作用406

第二节 植物细胞壁408

一、细胞壁的结构和组成408

二、细胞壁的形成410

三、微管对纤维素分子合成的导向作用410

第三节 细菌细胞壁410

第四节 动物细胞连接413

一、紧密连接413

二、隔状连接414

三、黏合连接415

四、桥粒416

五、半桥粒与黏合斑416

六、间隙连接417

七、移动细胞的暂时性黏合419

八、胞间连丝420

Summary421

复习思考题422

第七篇 细胞与个体发育423

第二十一章 个体发育过程中的细胞活动423

第一节 实验胚胎学家对卵子的认识424

一、卵的极性物质分布424

二、胚胎发育命运图424

第二节 果蝇卵子发生和胚胎空间建成426

一、卵子发生426

二、母体因子与胚胎图式形成428

三、早期胚胎发生428

四、果蝇个体发育过程中的几个关键问题431

第三节 母体效应基因与体轴的建立431

一、胚轴的建立与卵轴的关系431

二、dorsal蛋白沿D-V轴调控合子基因表达435

三、确定背部结构图式形成的形态发生素为decapentaplegic蛋白435

第四节 合子基因对早期胚胎图式形成的调控作用436

一、间隔基因沿前后轴将胚胎区分成若干宽带区436

二、对控基因对副节形成的调控作用437

三、体节极性基因与幼虫的体节形成437

第五节 同源异型选择基因与体节发育图式439

一、同源异型选择基因对体节发育的调控439

二、果蝇成虫盘的分化442

第六节 脊椎动物发育的体型形成445

一、脊椎动物的基本发育过程445

二、中胚层诱导信号445

三、体节的形成446

四、Hox基因沿前后轴确定体节的位置特性447

第七节 植物花的发育448

一、花分生组织的产生448

二、花分生组织转化的控制因素449

三、花器官个性形成的调控449

Summary451

复习思考题453

第二十二章 细胞凋亡454

第一节 基本概念454

一、细胞坏死与凋亡的区别454

二、细胞凋亡的生物化学变化456

三、细胞凋亡的普遍性456

第二节 细胞凋亡机制458

一、胱天蛋白酶介导凋亡途径级联反应458

二、细胞凋亡途径459

三、凋亡细胞被吞噬的机制462

四、细胞凋亡的生物学意义462

第三节 线粒体在细胞凋亡中的关键作用464

一、线粒体影响细胞死亡的变化464

二、渗透转变孔的作用464

第四节 程序性细胞死亡的基因调控465

Summary466

复习思考题466

第二十三章 细胞的癌变467

第一节 癌细胞的特性467

一、癌的一般特征467

二、癌细胞的主要特点468

第二节 癌症的发生与致癌剂471

一、致癌剂的性质471

二、肿瘤病毒的发现471

第三节 癌基因学说的创立474

一、反转录酶的发现474

二、癌基因学说的提出474

三、对原癌基因的认识474

四、癌基因产物的转化作用机制476

第四节 抑癌基因477

一、抑癌基因的发现477

二、抑癌基因的类别480

第五节 原癌基因的激活与细胞癌变481

一、原癌基因的激活途径481

二、细胞癌变是多次基因突变的结果483

第六节 癌症干细胞485

Summary488

复习思考题490

第二十四章 生命起源与细胞进化491

第一节 化学进化与生命起源491

第二节 生物大分子进化的可能途径493

一、RNA世界假说493

二、基于磷酰化氨基酸的核酸和蛋白质共起源学说495

第三节 分子构成形态实体495

一、分子团聚物495

二、膜的自然形成497

三、细胞重建498

第四节 原核细胞的出现498

第五节 真核细胞的起源和进化501

一、细胞核的起源501

二、中心粒、过氧化物酶体、线粒体和叶绿体的起源502

三、细胞进化假说的现状506

Summary507

复习思考题509

第二十五章 生物技术与细胞工程510

第一节 植物细胞工程511

一、植物细胞培养511

二、原生质体培养512

三、原生质体融合512

四、染色体工程513

五、植物细胞遗传工程515

六、合成细胞的诞生516

第二节 动物细胞工程516

一、动物细胞培养516

二、杂交瘤技术与单克隆抗体516

三、胚胎工程518

四、转基因技术520

五、细胞拆合521

六、哺乳动物克隆技术522

第三节 干细胞技术523

一、胚胎干细胞523

二、成体干细胞525

第四节 我国在细胞工程研究领域取得的成果526

一、原生质体培养526

二、水稻基因育种技术527

三、单克隆抗体技术527

四、转基因动物技术527

五、胚胎干细胞制作528

六、组织工程角膜制作技术528

Summary529

复习思考题531

主要参考文献532

附录Ⅰ重要名词简释552

附录Ⅱ常用缩略词汇表578

附录Ⅲ氨基酸属性和代称580

索引581