《生命科学核心课程系列教材:细胞生物学》是生命科学核心课程系列教材之一。全书分为11章,分别为概述,细胞生物学研究方法,细胞膜,物质的跨膜运输,细胞核,细胞质及内膜系统,半自主性细胞器,细胞骨架,细胞增殖,细胞的分化、衰老和凋亡,细胞通讯与信号转导。《生命科学核心课程系列教材:细胞生物学》系统介绍了细胞生物学的基本理论、基’本概念和基本方法(基础性),教材体系新颖、结构简洁、重点突出(实用性),结合各章节的内容以知识框的形式穿插相关的最新进展(前瞻性)、经典事件、人物故事和延伸阅读等内容(趣味性),每章都附参考文献和复习题,有助于学生进一步扩展阅读和自我测试。 《生命科学核心课程系列教材:细胞生物学》图文并茂,易教易学,适合作为高等院校生物类专业,包括师范类、医学、农学、林学等相关专业本科生教材,也可作为研究生、相关科研人员和技术人员的参考用书。
《生命科学核心课程系列教材:细胞生物学》内容全面、重点突出、结构合理、条理清晰,反映了该学科的最新进展,在内容编排上从细胞的共性和基本结构切入,逐步转入到以真核细胞为重点的细胞结构、功能、过程及其调控的主体内容,有助于学生对生命本质的认识、学科知识的系统梳理、学生自主学习能力的培养。
前言
第1章 概述
1.1 细胞生物学的产生和发展
1.1.1 细胞的发现和细胞学说的建立
1.1.2 细胞生物学的发展历程
1.2 细胞的基本概念和共性
1.2.1 细胞的基本特征
1.2.2 细胞的结构共性
1.2.3 细胞中的生物分子
1.3 细胞的主要类型
1.3.1 原核细胞
1.3.2 古核细胞
1.3.3 真核细胞
1.4 非细胞的有机体及其与细胞的关系
1.4.1 病毒
1.4.2 类病毒
1.4.3 朊病毒
1.4.4 病毒与细胞在进化中的关系
本章小结
复习题
参考文献
第2章 细胞生物学研究方法
2.1 显微及亚显微结构的观察
2.1.1 光学显微镜
2.1.2 电子显微镜
2.1.3 扫描探针显微镜
2.2 细胞及亚细胞组分的分离
2.2.1 细胞的分选
2.2.2 细胞器及其亚组分的分离
2.3 细胞内特定大分子的显示和鉴定
2.3.1 细胞化学技术
2.3.2 免疫细胞化学技术
2.3.3 原位杂交技术
2.3.4 放射自显影技术
2.3.5 绿色荧光蛋白与活细胞的研究
2.4 现代细胞生物学技术
2.4.1 细胞培养
2.4.2 细胞工程
本章小结
复习题
参考文献
第3章 细胞膜
3.1 细胞膜的组成和结构
3.1.1 细胞膜的化学组成
3.1.2 质膜的结构
3.2 细胞膜的特征和功能
3.2.1 细胞膜的特征
3.2.2 细胞膜的功能
3.3 细胞表面与细胞的社会性
3.3.1 细胞连接
3.3.2 细胞表面的黏着因子
3.3.3 细胞外被与细胞外基质
本章小结
复习题
参考文献
第4章 物质的跨膜运输
4.1 脂双层的特性与膜转运蛋白
4.1.1 脂双层的特性与细胞内环境的稳定
4.1.2 膜转运蛋白
4.2 被动运输
4.2.1 简单扩散
4.2.2 协助扩散
4.3 主动运输
4.3.1 ATP驱动泵
4.3.2 协同转运
4.3.3 光驱动泵
本章小结
复习题
参考文献
第5章 细胞核
5.1 核被膜与核孔复合体
5.1.1 核被膜
5.1.2 核孔复合体
5.2 染色质
5.2.1 染色质DNA与蛋白质
5.2.2 染色质的基本结构单位——核小体
5.2.3 染色质的组装
5.2.4 常染色质和异染色质
5.2.5 染色质结构与基因活化
5.2.6 染色质与表观遗传
5.3 染色体
5.3.1 染色体的形态结构
5.3.2 染色体DNA的三种功能元件
5.3.3 巨大染色体
5.4 核仁
5.4.1 核仁的超微结构
5.4.2 核仁周期
5.4.3 核仁的功能
5.5 核糖体
5.5.1 核糖体的类型与结构
5.5.2 核糖体的功能
5.5.3 RNA与生命起源
本章小结
复习题
参考文献
第6章 细胞质及内膜系统
6.1 细胞质基质
6.1.1 化学组成
6.1.2 功能
6.2 内膜系统
6.2.1 内质网
6.2.2 高尔基复合体
6.2.3 溶酶体
6.2.4 过氧化物酶体
6.3 内膜系统与蛋白质合成、分选和运输
6.3.1 内膜系统与蛋白质分选
6.3.2 膜泡运输
本章小结
复习题
参考文献
第7章 半自主性细胞器
7.1 线粒体和叶绿体的结构与功能
7.1.1 线粒体的结构和功能
7.1.2 叶绿体的结构和功能
7.2 线粒体和叶绿体基因组的特征
7.2.1 线粒体和叶绿体的DNA
7.2.2 线粒体和叶绿体的蛋白质合成
7.2.3 线粒体和叶绿体的蛋白质的运输与装配
7.3 线粒体和叶绿体的增殖和起源
7.3.1 线粒体与叶绿体的增殖
7.3.2 线粒体与叶绿体的起源
本章小结
复习题
参考文献
第8章 细胞骨架
8.1 微丝
8.1.1 微丝的结构
8.1.2 微丝的组装
8.1.3 非肌肉细胞中的微丝结合蛋白
8.1.4 肌肉细胞中的微丝结合蛋白
8.1.5 微丝的功能
8.2 微管
8.2.1 微管的结构
8.2.2 微管的组装
8.2.3 微管结合蛋白
8.2.4 微管马达蛋白
8.2.5 微管的功能
8.3 中间丝
8.3.1 中间丝的类型
8.3.2 中间丝的组装
8.3.3 中间丝的功能
8.4 膜骨架和核骨架
8.4.1 膜骨架
8.4.2 核骨架
本章小结
复习题
参考文献
第9章 细胞增殖
9.1 细胞周期概述
9.1.1 细胞周期及类型
9.1.2 细胞周期各时相的主要特征
9.1.3 细胞周期的研究方法
9.2 细胞增殖的方式
9.2.1 无丝分裂
9.2.2 有丝分裂
9.2.3 减数分裂
9.3 细胞周期的调控
9.3.1 细胞周期调控因子
9.3.2 细胞周期运转调控
9.3.3 细胞周期调控实例
本章小结
复习题
参考文献
第10章 细胞的分化、衰老和凋亡
10.1 细胞分化
10.1.1 细胞分化的基本概念
10.1.2 影响细胞分化的因素
10.1.3 细胞分化与胚胎发育
10.2 细胞衰老
10.2.1 Hayflick界限
10.2.2 细胞在体内条件下的衰老
10.2.3 衰老细胞结构的变化
10.2.4 细胞衰老的分子机制
10.3 细胞死亡
10.3.1 程序性细胞死亡
10.3.2 细胞坏死
10.3.3 细胞自噬
10.4 干细胞
10.4.1 干细胞的概念及特征
10.4.2 干细胞的类型
10.4.3 干细胞重编程技术
10.4.4 干细胞应用前景
10.5 癌细胞
10.5.1 癌细胞的基本特征
10.5.2 癌基因与抑癌基因
10.5.3 肿瘤的发生机制
本章小结
复习题
参考文献
第11章 细胞通讯与信号转导
11.1 细胞通讯类型与信号转导概述
11.1.1 细胞通讯类型
11.1.2 信号分子与受体
11.1.3 信号转导系统组成
11.2 细胞内受体介导的信号通路
11.2.1 核受体及其对基因表达的调控
11.2.2 一氧化氮(NO)气体信号分子与胞内信号转导
11.3 细胞表面受体介导的信号通路
11.3.1 G蛋白偶联受体信号转导通路
11.3.2 酶偶联受体信号转导通路
11.3.3 依赖于受调蛋白水解的信号转导通路
11.4 植物中的信号转导
11.4.1 乙烯受体信号转导通路
11.4.2 植物的光信号转导
11.4.3 植物中的受体丝氨酸/苏氨酸激酶介导的信号转导
11.5 细胞信号通路的特征和调控
11.5.1 信号转导的一般特征
11.5.2 信号转导效应的调控
11.5.3 信号转导途径之间的相互作用
本章小结
复习题
参考文献
附录1962~2011年与细胞生物学相关诺贝尔奖获奖一览表
2)ABC转运蛋白的工作模式
从目前已经解析结构的ABC转运蛋白可以看出,在两个跨膜结构域之间存在一个通道,通过该通道的构象变化来摄取、传输和释放底物,这是一种偶联ATP水解的门控模式。
从膜外向胞内转运底物的基本过程是:当ABC转运蛋白具有膜外结合蛋白时,膜外结合蛋白结合底物并呈送到跨膜结构域,接着信号传递到ATP结构域,ATP结构域则结合并水解ATP,随后ATP结构域构象发生变化并传递到跨膜结构域,引起跨膜结构域的构象发生变化,底物被送到通道中,通道朝向外周质的门随即关闭。这时,朝向胞质的门开放,底物最终被送到胞内。当ABC转运蛋白没有膜外结合蛋白时,则是底物直接结合到跨膜结构域上,其他转运过程基本一致。而从胞内把底物如药物转运到胞外的ABC转运蛋白除了通道内外的门开放的顺序相反外,其他转运过程基本相同。
3)ABC转运蛋白与疾病
在正常生理条件下,ABC蛋白是细菌质膜上糖、氨基酸、磷脂和肽的转运蛋白,是哺乳类细胞质膜上磷脂、亲脂性药物、胆固醇和其他小分子的转运蛋白。ABC蛋白在肝、小肠和肾等器官的细胞质膜上分布丰富,它们能将天然毒物和代谢废物排出体外。
人类ABC转运蛋白P型糖蛋白(P—gp)的过量表达与癌症治疗和微生物感染治疗中广泛存在的多药抗性密切相关,在医学领域中引起了广泛关注,对其转运机制的研究也是一个热点。事实上,在真核细胞得以鉴定的第一个ABC转运蛋白是由于它们能将疏水的药物泵出细胞而发现的,其中之一就是多药耐药蛋白(multidrug resistance protein,MDR)。该蛋白质在各种肿瘤细胞上的过度表达,使细胞对肿瘤化疗中常用的、化学上无关联的多种细胞毒药物同时发生抵抗。使用其中任一药物都会造成过度表达MDR转运蛋白的细胞得到选择(适应而生长),MDR转运蛋白将药物泵出细胞,减轻毒性作用,造成耐药。研究表明,有多达40%的人类癌症可以发生多药耐药,这成为抗癌治疗的一大障碍。在致病真菌中,多向耐药性(pleiotropic drug resistance,PDR)ABC转运蛋白是近年来越来越多的抗真菌药物治疗效果明显下降的最主要原因。另一类似的例子是,引起疟疾的疟原虫中有一种具有对抗疟药氯喹的耐药性,原因是它们能过度表达一种ABC运输蛋白,将氯喹泵出细胞。
一些人类遗传病发生与ABC转运蛋白功能改变有关,如囊性纤维化(cystic fibrosis,CF)。囊性纤维化疾病是白人中最常见的致寿命缩短的遗传性疾病,白人中基因携带者占3%。它是由于位于7号染色体的CF基因突变引起的,属于常染色体隐性遗传病。该基因编码的蛋白质又称囊性纤维化跨膜转运调节蛋白(cystic fibrosis trasmembrance conductance regulator,CFTR),是一种cAMP依赖的氯离子通道蛋白,广泛表达于各组织的上皮细胞,介导Cl一和水分在上皮细胞的分泌与转运。CFTR是ABC超家族的一员,其功能异常时导致细胞外缺水而使得肺部黏稠分泌物堵塞支气管。