“普通高等教育‘十二五’規劃教材”《醫學細胞生物學》(第一版)自2013年8月出版以來,被國內很多高等院校作為醫學類本科生教材使用,部分院校還將其作為碩士研究生和博士研究生入學考試參考書,深得各院校師生的認可,并于2014年8月被評為云南省高等學校精品教材。
應使用本書的老師和同學們的要求,又恰逢科學出版社“十三五”教材建設規劃啟動,在第一版的基礎上進行修訂。本次修訂,新增了中國科學院上海生命科學研究院、四川大學、云南大學等單位的同行專家,加入到編寫團隊中來。
第二版教材的編寫會于2016年7月在貴州省銅仁市召開,與會專家共同討論、制訂了修訂提綱,并分配了修訂任務。與第一版教材相比,第二版教材將“細胞質基質”和“核糖體”合并為一章;將“細胞連接與細胞外基質”“細胞識別”“細胞信號轉導”等三章獨立成篇,即“第三篇細胞的社會性”;其他篇、章則沿用第一版的框架。本教材借鑒國內外權威教材的優點,融合學科發展的最新成果,力求與時俱進。經過編者修訂、交叉審稿、修改、第一主編二審并修改之后,于2016年12月在云南省騰沖市召開了編審會,與會專家根據教學需求對各章節內容進行了熱烈的討論。會后,編者對所修訂章節進行了仔細修改。2017年3月由主編和副主編對書稿進行了三審修訂,最后由第一主編四審定稿。
本教材的修訂得到昆明醫科大學校領導、教務處和基礎醫學院領導的支持,編寫會得到貴州醫科大學張春林教授的支持與資助,編審會得到騰沖第一中學李瑞和老師的幫助,昆明醫科大學基礎醫學院孫俊院長和阮永華副院長自始至終十分關心和支持修訂工作,在此謹表示誠摯的感謝!
本教材的修訂得到第二軍醫大學胡以平教授和中國科學院上海生命科學研究院丁小燕研究員的幫助,川北醫學院梁素華教授、昆明醫科大學張聞教授、成都醫學院潘克儉教授應邀參加編審會并提出很多寶貴意見,在此表示衷心的感謝!
細胞生物學的發展日新月異。由于受知識和水平的限制,缺點和不足仍在所難免。我們懇請專家、師生和讀者不吝指教,以便使之更臻完善。
第二版前言
第一版前言
第一篇 醫學細胞生物學概論
緒論 002
第一節 細胞生物學概念與研究內容 002
一、細胞生物學的概念 002
二、細胞生物學的研究內容 003
第二節 細胞生物學發展簡史 005
一、細胞的發現 005
二、細胞學說的創立 006
三、經典細胞學階段 006
四、實驗細胞學階段 007
五、細胞生物學的形成和發展 007
第三節 細胞生物學與醫學 008
一、細胞與人體正常生命活動 008
二、細胞與疾病發生的機制 009
三、細胞與疾病的治療 009
第一章 細胞的起源與進化 011
第一節 細胞的起源 011
一、生命的化學進化 011
二、從非細胞到細胞的產生 012
第二節 細胞的進化 012
一、由祖先細胞到原核細胞 012
二、由原核細胞到古核細胞 012
三、由原核細胞到真核細胞 012
四、現代生命的多樣性 013
第二章 細胞的分子基礎 019
第一節 細胞的小分子物質 019
一、水 019
二、無機鹽 019
三、有機小分子 019
第二節 細胞的大分子物質 021
一、蛋白質 021
二、核酸 024
第三節 細胞結構的組裝 028
第三章 細胞生物學的研究技術和方法 030
第一節 形態學觀察技術 030
一、顯微結構觀察 030
二、超微結構觀察 034
第二節 細胞的分離和培養技術 036
一、不同類型細胞的分離 036
二、細胞培養 037
第三節 細胞組分的分離技術 039
一、細胞破碎 039
二、細胞組分的分離純化 040
第四節 細胞組分的檢測技術 041
一、細胞化學法 041
二、熒光細胞化學和免疫熒光鏡檢術 041
三、流式細胞術 042
四、活細胞內分子示蹤技術 042
五、單細胞技術 043
第五節 核酸與蛋白質研究技術 044
一、PCR技術 044
二、核酸分子雜交技術 044
三、基因的克隆與表達技術 045
四、RNA干擾技術 045
五、基因芯片技術 046
六、Western免疫印跡技術 046
七、蛋白質相互作用研究技術 046
八、蛋白質組研究技術 047
第二篇 細胞的結構與功能
第四章 細胞膜的分子結構和特性 050
第一節 細胞膜的化學組成 050
一、膜脂 051
二、膜蛋白 054
三、膜糖類 055
第二節 細胞膜的分子結構模型 057
一、片層結構模型 057
二、單位膜模型 057
三、液態鑲嵌模型 058
四、脂筏模型 058
第三節 細胞膜的特性 059
一、膜的不對稱性 059
二、膜的流動性 060
第四節 細胞膜與醫學 063
一、細胞膜組分異常與細胞癌變 063
二、脂質體在抗腫瘤藥物研究中的應用 063
第五章 細胞膜與物質轉運 065
第一節 小分子和離子的穿膜運輸 065
一、簡單擴散 066
二、離子通道擴散 066
三、易化擴散 069
四、ATP驅動泵 070
五、協同運輸 073
第二節 大分子和顆粒物質的小泡運輸 074
一、胞吞作用 074
二、胞吐作用 077
第三節 膜轉運系統與醫學 078
一、胱氨酸尿癥 078
二、原發性腎性糖尿病 079
三、囊性纖維化 079
四、家族性高膽固醇血癥 079
第六章 細胞質基質與核糖體 081
第一節 細胞質基質 081
一、細胞質基質的化學組成 081
二、細胞質基質的理化特性 081
三、細胞質基質的功能 081
第二節 核糖體 082
一、核糖體的形態結構 082
二、核糖體的化學組成 083
三、核糖體的形成與裝配 084
四、核糖體的功能 084
五、核糖體與醫學 086
第七章 內膜系統 088
第一節 內質網 089
一、內質網的形態結構和類型 089
二、內質網的化學組成 090
三、內質網的功能 090
四、內質網與醫學 094
第二節 高爾基體 094
一、高爾基體的形態結構 094
二、高爾基體的化學組成 095
三、高爾基體的極性 095
四、高爾基體的功能 096
五、高爾基體與醫學 097
第三節 溶酶體 097
一、溶酶體的形態結構和特性 097
二、溶酶體的發生 098
三、溶酶體的類型 099
四、溶酶體的功能 100
五、溶酶體與醫學 101
第四節 過氧化物酶體 101
一、過氧化物酶體的形態結構 101
二、過氧化物酶體的酶 101
三、過氧化物酶體的功能 102
四、過氧化物酶體與醫學 102
第五節 細胞內蛋白質的分選 103
一、分選信號的不同決定了蛋白質去向的差異 103
二、胞內蛋白質的運輸方式 103
第六節 小泡與小泡運輸 104
一、小泡是細胞內物質定向運輸的主要載體 105
二、小泡運輸過程是一個高度有序、嚴格調控的定向物質運輸過程 107
第八章 線粒體 110
第一節 線粒體的形態結構 110
一、線粒體的顯微結構 110
二、線粒體的超微結構 111
第二節 線粒體的化學組成及酶定位 113
一、線粒體的化學組成 113
二、線粒體酶的定位分布 114
第三節 線粒體的功能 114
一、線粒體與有氧氧化 114
二、線粒體的其他功能 119
第四節 線粒體的半自主性 120
一、mtDNA的遺傳特性 120
二、線粒體蛋白質的跨膜定位轉運 121
第五節 線粒體的發生和起源 122
一、線粒體的發生 122
二、線粒體的起源 123
第六節 線粒體與醫學 123
一、mtDNA突變與線粒體病 124
二、線粒體異常與疾病 124
第九章 細胞骨架 126
第一節 微管 127
一、微管的形態結構和化學組成 127
二、微管的組裝和調節 129
三、微管的存在形式 131
四、微管的主要功能 131
第二節 微絲 133
一、微絲的形態結構和化學組成 133
二、微絲的組裝和調節 135
三、微絲的主要功能 136
第三節 中間纖維 138
一、中間纖維的形態結構和化學組成 138
二、中間纖維的組裝和調節 140
三、中間纖維的功能 141
第四節 細胞骨架與醫學 142
一、細胞骨架與腫瘤 142
二、細胞骨架與遺傳性疾病 142
三、細胞骨架與神經系統疾病 142
第十章 細胞核 144
第一節 核膜 144
一、核膜的主要化學成分 144
二、核膜的亞顯微結構 145
三、核膜的功能 148
第二節 核基質 148
一、核基質的組成成分和形態結構 149
二、核基質的功能 149
第三節 染色質與染色體 150
一、染色質與染色體的化學組成 150
二、染色體的組裝 151
三、常染色質與異染色質 152
四、染色體 153
第四節 核仁 156
一、核仁的化學組成 156
二、核仁的超顯微結構 156
三、核仁的周期性變化 157
四、核仁的功能 157
第五節 細胞核的功能 158
第六節 細胞核與醫學 158
一、細胞核形態異常與腫瘤 158
二、基因突變與基因病 159
三、染色體異常與染色體病 159
第三篇 細胞的社會性
第十一章 細胞連接與細胞外基質 162
第一節 細胞連接 162
一、封閉連接 163
二、錨定連接 164
三、通訊連接 166
第二節 細胞外基質 167
一、細胞外基質的主要成分 167
二、細胞外基質的主要功能 171
第十二章 細胞識別 173
第一節 細胞識別的現象 173
第二節 細胞識別的分子基礎 174
一、海綿細胞間識別的分子機制 175
二、巨噬細胞識別清除衰老死亡細胞的分子機制 175
三、精卵識別結合的分子機制 175
第三節 細胞識別與醫學 177
第十三章 細胞信號轉導 179
第一節 細胞外信號 179
第二節 受體 180
一、受體的種類 180
二、受體作用的特點 183
第三節 信號轉導途徑 184
一、離子通道偶聯受體信號轉導途徑 184
二、G蛋白偶聯受體信號轉導途徑 184
三、酶聯受體信號轉導途徑 188
四、其他細胞膜受體介導的信號轉導途徑 192
五、細胞內受體介導的信號轉導途徑 193
第四節 信號轉導異常與醫學 195
一、信號分子異常與醫學 195
二、受體異常與醫學 195
三、G蛋白異常與醫學 196
四、蛋白激酶異常與醫學 196
第四篇 細胞的增殖、分化、衰老與死亡
第十四章 細胞增殖 200
第一節 細胞周期的基本概念 200
一、細胞周期概念和意義 200
二、細胞周期的研究 201
第二節 細胞周期的主要事件 202
一、G1期 202
二、S期 203
三、G2期 203
四、M期 203
第三節 細胞分裂 204
一、無絲分裂 204
二、有絲分裂 204
三、減數分裂 207
第四節 細胞周期的調控 210
一、周期性基因的表達 210
二、周期性蛋白質的磷酸化 212
三、周期性蛋白的降解 215
四、細胞周期的檢查點 215
第五節 細胞周期與醫學 217
一、細胞周期與組織再生 217
二、細胞周期與腫瘤 217
第十五章 細胞分化 219
第一節 細胞分化的基本概念 219
一、細胞分化的概念 219
二、細胞分化的特點 219
三、細胞的分化潛能 221
第二節 細胞分化的分子基礎 223
一、細胞分化與基因選擇性表達 223
二、細胞分化的基因表達調控 223
第三節 細胞分化的影響因素 227
一、胞外信號分子對細胞分化的影響 227
二、細胞記憶與決定對細胞分化的影響 228
三、受精卵細胞質的不均一性對細胞分化的影響 228
四、細胞間的相互作用與位置效應對細胞分化的影響 228
五、環境因素對細胞分化的影響 229
第四節 細胞分化與醫學 229
一、細胞分化異常與腫瘤 229
二、癌細胞的逆轉和誘導分化治療 230
三、脂肪細胞分化異常與2型糖尿病 230
第十六章 細胞衰老與細胞死亡 232
第一節 細胞衰老 232
一、細胞衰老的概念 232
二、細胞衰老的特征 233
三、細胞衰老的學說 234
第二節 細胞死亡 235
一、細胞凋亡 236
二、自噬性細胞死亡 239
三、細胞壞死 240
第五篇 細胞工程