医学分子细胞生物学

医学分子细胞生物学
左伋
复旦大学出版社
2005-01-01
摘要：本书包括了3个部分。第一部分简要地、系统地介绍了细胞生物学发展史上一些重大事件；细胞生物学的基本知识及细胞生物学与医学的关系等，旨为在本科阶段未系统学习过细胞生物学的研究生提供一些必要的基本知识；第二部分专题部分，是本书的重点，内容是依据现代生物学和现代医学的研究热点进行选择的，也是在第一部分基础上的提升；第三部分是细胞生物学的研究技术，重点介绍了现代细胞生物学技术的基本原理、基本操作。
目录：
第一篇人体细胞的基本结构与功能 ----------------15
  第一章绪论 ----------------17
  第一节细胞生物学发展史中的重大事件 ----------------17
  一、细胞的发现 ----------------17
  二、细胞学说的确立 ----------------19
  三、细胞生物学学科的形成 ----------------21
第二节当代细胞生物学的发展趋势 ----------------23
  一、细胞是生命科学研究的平台 ----------------23
  二、细胞生物学研究的数字化 ----------------24
  三、细胞生物学研究的系统化 ----------------25
  四、细胞生物学研究的应用化 ----------------27
  五、细胞生物学研究的人文社会化 ----------------27
第三节历年与细胞研究有关的诺贝尔奖 ----------------27
第二章真核细胞的基本结构 ----------------30
  第一节细胞膜和细胞表面 ----------------30
  一、细胞膜的化学组成 ----------------30
  二、细胞膜的分子结构 ----------------32
  三、细胞膜的特性 ----------------35
  四、细胞表面 ----------------38
  第二节膜性细胞器 ----------------41
  一、内质网 ----------------41
  二、高尔基复合体 ----------------42
  三、溶酶体 ----------------43
  四、过氧化物酶体 ----------------45
  第三节线粒体 ----------------46
  一、线粒体的结构 ----------------46
  二、线粒体的化学组成 ----------------48
  三、线粒体基因组 ----------------48
  第四节核糖体 ----------------48
  一、核糖体的形态、大小 ----------------48
  二、核糖体的化学组成 ----------------49
  三、核糖体的结构 ----------------49
  第五节细胞骨架 ----------------50
  一、微管 ----------------51
  二、微丝 ----------------54
  三、中间丝 ----------------55
  第六节细胞核 ----------------55
  一、核膜 ----------------56
  二、染色质与染色体 ----------------57
  三、核仁 ----------------60
  四、核基质 ----------------61
第三章细胞的基本生命活动 ----------------63
  第一节细胞的遗传 ----------------63
  一、DNA复制 ----------------63
  二、有丝分裂 ----------------64
  三、减数分裂和生殖细胞的发生 ----------------65
  四、基因变异和突变 ----------------67
  第二节物质的跨细胞膜转运 ----------------67
  一、离子和小分子的跨膜运输 ----------------67
  二、大分子和颗粒的膜泡运输 ----------------72
  第三节细胞内蛋白质的分选与转运 ----------------74
  第四节细胞的信号转导 ----------------74
  一、受体 ----------------75
  二、G蛋白 ----------------75
  三、第二信使与蛋白激酶 ----------------75
  第五节细胞的能量转换 ----------------77
  一、细胞能量的获得与转换 ----------------77
  二、细胞内能量的转移 ----------------77
  三、细胞能量转换的机制 ----------------78
  第六节细胞的运动 ----------------79
  一、细胞运动的形式 ----------------79
  二、细胞运动的机制 ----------------80
  第七节遗传信息的流动 ----------------84
  一、基因的结构与遗传密码 ----------------84
  二、转录与转录后加工 ----------------86
  三、翻译 ----------------88
  第八节细胞的增殖 ----------------90
  一、细胞增殖的方式 ----------------90
  二、细胞增殖周期 ----------------90
  三、细胞增殖的调控因素 ----------------92
  四、再生 ----------------93
  第九节细胞的分化 ----------------93
  第十节细胞衰老与死亡 ----------------94
  一、细胞的衰老 ----------------94
  二、细胞的死亡 ----------------94
第四章细胞与医学 ----------------95
  第一节细胞研究是医学研究的基础 ----------------95
  一、生殖细胞生物学 ----------------95
  二、神经细胞生物学 ----------------95
  三、细胞的信号转导 ----------------96
  四、细胞分化 ----------------97
  五、细胞衰老 ----------------97
  六、细胞死亡 ----------------97
  七、细胞工程 ----------------97
  第二节医学在细胞水平的研究 ----------------98
  一、疾病的发病机制 ----------------98
  二、疾病的诊断 ----------------99
  三、疾病的治疗 ----------------100
第二篇医学细胞生物学专论 ----------------103
第五章细胞的信号转导 ----------------105
  第一节胞外信号 ----------------105
  第二节受体 ----------------106
  一、受体的基本概念 ----------------106
  二、膜受体与胞内受体 ----------------107
  第三节G蛋白 ----------------111
  一、G蛋白的组成和类型 ----------------112
  二、G蛋白亚单位的聚合和解聚 ----------------113
  第四节G蛋白耦联受体介导的下游信号体系 ----------------114
  一、G蛋白耦联受体与腺苷酸环化酶 ----------------114
  二、G蛋白耦联受体与离子通道 ----------------116
  三、G蛋白耦联受体与蛋白激酶C ----------------118
  四、G蛋白耦联受体与基因转录 ----------------121
  第五节信号转导引起的细胞生物学效应 ----------------124
  一、引起细胞的运动 ----------------124
  二、增殖细胞新生蛋白质的合成 ----------------124
  三、细胞物质代谢的调节 ----------------124
  四、决定细胞分化的方向 ----------------125
  五、激发细胞凋亡 ----------------125
  第六节信号转导途径的共同特点 ----------------126
  一、蛋白质的磷酸化和去磷酸化 ----------------126
  二、信号转导过程中的级联式反应 ----------------126
  三、信号转导途径的通用性与特异性 ----------------127
  四、胞内信号转导途径的相互交叉 ----------------127
  第七节细胞信号转导联盟及其任务 ----------------127
  第八节信号转导与医学 ----------------128
  一、受体的缺陷 ----------------128
  二、G蛋白功能异常 ----------------129
  三、蛋白激酶功能异常 ----------------129
  四、多个环节细胞信号转导异常 ----------------129
第六章线粒体与细胞的能量转换 ----------------130
  第一节线粒体的基本特征 ----------------130
  一、线粒体的基本结构 ----------------131
  二、线粒体的遗传体系 ----------------132
  三、核编码蛋白质的线粒体转运 ----------------136
  四、线粒体的起源与发生 ----------------140
  第二节线粒体与细胞死亡 ----------------141
  一、线粒体控制细胞死亡的证据 ----------------141
  二、与细胞死亡有关的线粒体机制 ----------------142
  三、线粒体控制细胞死亡的假说 ----------------144
  第三节细胞呼吸与能量转换 ----------------145
  一、细胞呼吸 ----------------145
  二、ATP：细胞能量的转换分子 ----------------145
  第四节细胞的能量转换 ----------------145
  一、葡萄糖在细胞质中进行糖酵解 ----------------146
  二、三羧酸循环在线粒体基质中实现 ----------------147
  三、氧化磷酸化耦联是能量转换的关键 ----------------148
  四、电化学梯度所包含的能量转换成ATP的化学能 ----------------151
  第五节线粒体与医学 ----------------152
  一、疾病过程中的线粒体变化 ----------------153
  二、mtDNA突变导致疾病 ----------------153
  三、主要的线粒体基因病 ----------------156
第七章细胞内蛋白质的转运 ----------------161
  第一节蛋白质转运概述 ----------------161
  一、细胞内蛋白质运输的途径 ----------------161
  二、细胞内蛋白质运输的方式 ----------------162
  三、蛋白质的分选信号 ----------------162
  四、分子伴侣 ----------------162
  第二节蛋白质分拣与转运的信号假说 ----------------163
  一、信号假说的提出 ----------------163
  二、信号假说 ----------------164
  三、穿膜信号 ----------------165
  第三节分子伴侣 ----------------165
  一、蛋白质的折叠 ----------------165
  二、分子伴侣 ----------------166
  第四节蛋白质的门控转运 ----------------170
  一、参与门控转运的蛋白质 ----------------171
  二、核定位信号 ----------------171
  三、门控转运的机制 ----------------171
  第五节跨膜转运 ----------------172
  一、穿过线粒体膜的转运 ----------------172
  二、穿过ER膜的转运 ----------------172
  第六节膜泡转运 ----------------174
  一、从ER到GC的膜泡转运 ----------------174
  二、膜泡转运的其他形式 ----------------176
第八章中间丝的结构、功能与角蛋白疾病 ----------------177
  第一节中间丝蛋白和中间丝结合蛋白 ----------------177
  一、中间丝蛋白的基本结构 ----------------177
  二、几种类型的中间丝蛋白 ----------------178
  三、中间丝结合蛋白 ----------------180
  第二节中间丝蛋白或中间丝的分类 ----------------180
  一、中间丝蛋白的分类 ----------------180
  二、中间丝的分子结构和组装 ----------------180
  第三节角蛋白 ----------------182
  一、角蛋白的特点 ----------------182
  二、角蛋白突变导致的疾病 ----------------183
  第四节表皮松解性掌跖角化症 ----------------184
  一、掌跖角化症和表皮松解性掌跖角化症 ----------------184
  二、角蛋白K9基因(KRT9)的定位、克隆及突变的鉴定 ----------------185
  三、KRT9基因型与EPPK表型的关联 ----------------186
  四、EPPK与DNEPPK及Unna-Thost病的关系 ----------------187
第九章干细胞生物学 ----------------189
  第一节干细胞及其生物特性 ----------------189
  一、干细胞的定义 ----------------189
  二、干细胞的增殖特征 ----------------190
  三、干细胞的分化 ----------------190
  四、干细胞增殖与分化的微环境 ----------------191
  五、干细胞的用途和应用前景 ----------------197
  第二节胚胎干细胞 ----------------199
  一、人ES细胞系的建立 ----------------200
  二、ES细胞的来源 ----------------200
  三、ES细胞系的开发和利用 ----------------201
  第三节成体干细胞 ----------------202
  一、HSC ----------------202
  二、间充质干细胞 ----------------203
  三、神经干细胞 ----------------203
  四、表皮干细胞 ----------------204
  五、肝干细胞 ----------------205
第十章细胞周期的调控 ----------------206
  第一节常用的细胞周期调控研究体系 ----------------206
  一、酵母 ----------------206
  二、蛙卵 ----------------207
  三、海胆卵 ----------------207
  四、哺乳动物体外培养细胞 ----------------207
  第二节细胞周期调控的关键因子 ----------------207
  一、M期促进因子的发现 ----------------207
  二、周期蛋白 ----------------208
  三、周期蛋白依赖性激酶 ----------------208
  第三节细胞周期的调控 ----------------210
  一、周期蛋白与Cdk的作用 ----------------210
  二、磷酸化对Cdk活性的调节 ----------------211
  三、Cdk抑制蛋白对Cdk活性的调节 ----------------212
  第四节细胞周期运转的调控 ----------------212
  一、细胞从G_1期进入S期的调控 ----------------213
  二、细胞在S期的调控 ----------------214
  三、细胞进入M期的调控 ----------------214
  第五节细胞周期的其他调控因素 ----------------215
  一、生长因子与生长因子受体 ----------------215
  二、抑制因子 ----------------216
  三、癌基因和抑癌基因 ----------------216
  四、细胞内信号 ----------------217
第十一章细胞分化 ----------------218
  第一节细胞分化的基本概念 ----------------218
  一、个体发育的一般过程与细胞全能性 ----------------218
  二、细胞决定与分化 ----------------220
  三、细胞转分化与再生 ----------------221
  第二节细胞分化的分子基础 ----------------222
  一、细胞分化是基因选择性表达的结果 ----------------222
  二、组织特异性基因与管家基因 ----------------223
  三、细胞分化基因表达的调控 ----------------223
  第三节影响细胞分化的因素 ----------------229
  一、细胞核和细胞质的相互作用对分化的影响 ----------------229
  二、细胞间相互作用对细胞分化的影响 ----------------230
  三、位置信息对细胞分化的影响 ----------------231
  四、激素对细胞分化的影响 ----------------233
  第四节细胞分化与癌细胞 ----------------233
第十二章细胞衰老与死亡 ----------------235
  第一节细胞衰老 ----------------235
  一、细胞衰老的特征 ----------------235
  二、细胞衰老的学说 ----------------236
  第二节细胞死亡 ----------------238
  一、细胞凋亡的基本概念 ----------------238
  二、细胞凋亡的分子机制 ----------------239
  第三节细胞凋亡的检测技术 ----------------242
  一、细胞凋亡的形态学检测 ----------------242
  二、Annexin V法 ----------------243
  三、线粒体膜势能的检测 ----------------243
  四、DNA梯形电泳图谱检测 ----------------243
  五、TUNEL法 ----------------244
  六、caspase-3活性的检测 ----------------244
第十三章细胞与组织工程 ----------------246
  第一节细胞工程 ----------------246
  一、细胞培养 ----------------246
  二、细胞融合 ----------------248
  三、细胞核移植 ----------------249
  四、基因转移 ----------------250
  五、细胞工程的应用 ----------------251
  第二节组织工程 ----------------251
  一、种子细胞 ----------------252
  二、基质 ----------------253
  三、组织、器官构建 ----------------254
  四、体外重建人体组织的常用培养方式 ----------------256
  五、组织工程面临的问题及展望 ----------------257
第十四章肿瘤细胞 ----------------258
  第一节肿瘤细胞的一般特性 ----------------258
  一、肿瘤概述 ----------------258
  二、肿瘤细胞的主要特性 ----------------259
  第二节癌基因与抑癌基因 ----------------262
  一、癌基因、抑癌基因概述 ----------------262
  二、癌基因活化的机制 ----------------274
  三、抑癌基因的失活机制 ----------------277
  四、癌基因与抑癌基因的功能 ----------------281
  第三节肿瘤发生、发展的表遗传学机制 ----------------289
  一、表遗传学概述 ----------------290
  二、表遗传学修饰机制 ----------------290
  三、表遗传学修饰与畸胎瘤 ----------------297
  第四节肿瘤发生、发展的多阶段性 ----------------298
  一、肿瘤的发生、发展是一个多阶段多因素过程 ----------------298
  二、肿瘤侵袭、浸润与转移的细胞分子生物学 ----------------300
第十五章神经胶质细胞 ----------------305
  第一节神经胶质细胞的一般特征 ----------------305
  一、分类、起源与分化 ----------------305
  二、神经胶质细胞的形态特征 ----------------306
  三、电生理学特性 ----------------310
  第二节神经胶质细胞的功能：传统认识 ----------------310
  一、支持作用 ----------------310
  二、隔离与绝缘作用 ----------------311
  三、引导发育神经元迁移 ----------------311
  四、屏障作用 ----------------311
  五、修复与再生作用 ----------------312
  六、免疫应答 ----------------313
  七、调节神经元的功能 ----------------313
  第三节神经胶质细胞的功能：新的认识 ----------------314
  一、星形胶质细胞对突触的调节作用 ----------------314
  二、保证神经元的正常发育和生存 ----------------319
  三、胶质细胞与神经再生 ----------------319
  四、胶质细胞与神经系统疾病 ----------------320
第十六章生殖细胞 ----------------321
  第一节精子 ----------------321
  一、精子的发生与调控 ----------------321
  二、附睾精子成熟与调控 ----------------324
  三、精子结构 ----------------329
  四、精子运行与获能 ----------------330
  第二节卵子 ----------------332
  一、卵子发生与调控 ----------------332
  二、卵子的结构 ----------------334
  三、透明带 ----------------335
  四、排卵及卵细胞的运输 ----------------338
  第三节受精 ----------------339
  一、精子-卵子识别 ----------------339
  二、顶体反应 ----------------340
  三、精子穿越ZP ----------------343
  四、精子膜与卵子膜融合 ----------------343
  五、卵子活化 ----------------344
  六、精卵核融合 ----------------346
  第四节卵裂及胚泡形成 ----------------347
  第五节人类辅助生殖技术 ----------------348
  一、体外受精与胚胎移植 ----------------348
  二、单精子胞质内注射 ----------------349
  三、胚胎着床前遗传学诊断 ----------------349
  四、精子和卵子的冷冻保存 ----------------350
第十七章肌细胞 ----------------352
  第一节骨骼肌细胞 ----------------352
  一、骨骼肌细胞的结构 ----------------352
  二、骨骼肌细胞收缩的分子机制及调控 ----------------356
  三、骨骼肌细胞的能量代谢 ----------------359
  四、骨骼肌细胞的生长发育 ----------------360
  五、肌肉疾病 ----------------360
  第二节心肌细胞 ----------------364
  一、心肌细胞的结构 ----------------364
  二、心肌纤维的分类 ----------------365
  三、心肌细胞的电生理及特性 ----------------365
  四、心肌疾病 ----------------366
  五、心肌组织工程 ----------------368
  第三节平滑肌细胞 ----------------370
  一、平滑肌细胞的结构特点 ----------------371
  二、平滑肌的收缩机制及调控 ----------------371
  三、平滑肌疾病 ----------------372
第三篇细胞生物学技术 ----------------373
  第十八章细胞形态研究技术 ----------------375
  第一节光学显微镜技术 ----------------375
  一、普通光镜技术 ----------------375
  二、相差和微分干涉显微镜技术 ----------------376
  三、荧光显微镜技术 ----------------376
  四、激光共焦点扫描显微镜技术 ----------------377
  第二节电子显微镜技术 ----------------378
  一、透射电子显微镜 ----------------378
  二、扫描电子显微镜技术 ----------------380
  第三节扫描隧道显微镜 ----------------381
第十九章细胞和细胞器及间质的分离 ----------------383
  第一节细胞的分离 ----------------383
  一、基本原理 ----------------383
  二、操作方法 ----------------383
  第二节亚细胞成分的分离 ----------------384
  一、细胞核的分离 ----------------384
  二、膜蛋白的分离 ----------------385
  三、层粘连蛋白的分离 ----------------388
  四、弹性蛋白的分离 ----------------388
  五、胶原蛋白的分离 ----------------389
  六、线粒体的分离 ----------------389
  七、溶酶体的分离 ----------------390
  八、微粒体的分离 ----------------390
  九、细胞及亚细胞组分的分离 ----------------390
  十、微粒体酶的制备 ----------------392
  十一、染色体的分离 ----------------392
  十二、染色质小分子多肽的提取 ----------------393
  十三、核酸的分离与纯化 ----------------393
  十四、线粒体DNA的快速制备 ----------------395
第二十章细胞培养 ----------------396
  第一节细胞培养概述 ----------------396
  一、细胞培养的历史沿革 ----------------396
  二、细胞培养的基本概念 ----------------396
  三、体外培养细胞的条件模拟 ----------------397
  第二节培养细胞的生物学特性 ----------------401
  一、体外培养细胞的分型 ----------------401
  二、体外培养细胞与体内细胞的差异 ----------------402
  三、培养细胞的生长特点 ----------------402
  四、体外培养细胞的生长过程 ----------------402
  第三节原代培养与传代培养 ----------------404
  一、原代培养 ----------------404
  二、细胞传代培养 ----------------405
  三、培养液的配制 ----------------406
  第四节细胞系或细胞株的建立、鉴定、管理 ----------------406
  一、细胞建系的一般程序 ----------------407
  二、对已建立细胞系的鉴定、管理 ----------------407
  第五节培养细胞的生物学特性检查 ----------------408
  一、培养细胞的常规观察 ----------------408
  二、细胞活力测定 ----------------409
  三、细胞的分裂指数 ----------------410
  四、集落形成实验 ----------------411
  五、细胞生长曲线的绘制 ----------------412
  六、细胞周期的测定 ----------------412
  第六节细胞的冻存与复苏 ----------------413
  一、细胞的冻存 ----------------414
  二、细胞的复苏 ----------------414
第二十一章核酸杂交技术 ----------------416
  第一节核酸探针 ----------------417
  一、核酸探针的概念 ----------------417
  二、探针的种类及选择 ----------------417
  三、探针的标记 ----------------417
  四、探针的纯化 ----------------427
  第二节Southern杂交技术 ----------------428
  一、Southern杂交的概念 ----------------428
  二、Southern杂交的一般程序 ----------------428
  三、Southern杂交的实验步骤 ----------------429
  四、注意事项 ----------------435
  第三节Northern杂交技术 ----------------436
  一、Northern杂交的概念 ----------------436
  二、Northern杂交的一般程序 ----------------436
  三、Northern杂交的实验步骤 ----------------436
  第四节斑点杂交和狭线杂交技术 ----------------440
  一、斑点杂交和狭线杂交的概念 ----------------440
  二、杂交的一般程序 ----------------440
  三、杂交的实验步骤 ----------------441
  第五节荧光原位杂交 ----------------441
  一、荧光原位杂交的概念及其发展史 ----------------441
  二、FISH类型 ----------------442
  三、FISH的一般程序 ----------------444
  四、FISH的应用 ----------------445
  五、FISH实验教学实例 ----------------445
第二十二章基于抗体的分子细胞生物学研究方法 ----------------448
  第一节概述 ----------------448
  一、抗体标记的直接法与间接法 ----------------448
  二、标记物的选择 ----------------448
  第二节免疫组织细胞染色技术 ----------------449
  一、基本概念 ----------------449
  二、组织细胞标本的制备 ----------------450
  三、免疫荧光细胞化学技术 ----------------450
  四、免疫酶细胞化学技术 ----------------453
  五、亲合组织化学 ----------------455
  第三节免疫沉淀与免疫共沉淀 ----------------456
  一、基本概念 ----------------456
  二、抗体的选择 ----------------456
  三、免疫沉淀方法 ----------------457
  第四节染色质免疫沉淀 ----------------458
  一、基本概念 ----------------458
  二、方法学 ----------------459
  第五节免疫印迹 ----------------461
  一、概述 ----------------461
  二、方法学 ----------------461
  第六节流式细胞术 ----------------463
  一、流式细胞仪的细胞分析原理 ----------------463
  二、流式细胞仪的细胞分离原理 ----------------464
  三、免疫荧光标记样品的流式细胞分析 ----------------464
  第七节抗体芯片 ----------------465
  一、蛋白质芯片与抗体芯片 ----------------465
  二、常规抗体芯片制作与检测流程 ----------------466
第二十三章基因及其表达谱研究分析技术 ----------------468
  第一节基因研究方法 ----------------468
  一、PCR技术 ----------------468
  二、单链构象多态性分析 ----------------473
  第二节基因表达谱研究技术 ----------------474
  一、基因表达的系列分析技术 ----------------475
  二、差异显示技术 ----------------478
  三、基因芯片技术 ----------------480
第二十四章模式生物在分子细胞生物学研究中的应用 ----------------485
  第一节酵母 ----------------485
  一、概述 ----------------485
  二、酵母与细胞周期研究 ----------------487
  三、酵母双杂交系统 ----------------487
  四、酵母与基因功能研究 ----------------489
  五、与酵母研究有关的网站 ----------------489
  第二节果蝇 ----------------490
  一、概述 ----------------490
  二、模式生物果蝇的应用 ----------------490
  三、与模式生物果蝇研究有关的网站 ----------------491
  第三节小鼠 ----------------492
  一、概述 ----------------492
  二、小鼠成为模式生物的历程 ----------------492
  三、模式生物小鼠的应用 ----------------494
  四、与模式生物小鼠研究有关的网站 ----------------495
  第四节斑马鱼 ----------------495
  一、概述 ----------------495
  二、斑马鱼成为模式生物的历史 ----------------495
  三、模式生物斑马鱼的应用 ----------------496
  四、与斑马鱼研究有关的网站 ----------------497
  第五节模式生物研究的现状与趋势 ----------------498
  一、模式生物基因组计划与比较基因组学 ----------------498
  二、模式生物研究的趋势 ----------------499
参考书目 ----------------501
参考文献 ----------------502
索引 ----------------504

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