医学细胞生物学(第3版)

**篇医学细胞生物学概论
**章细胞、细胞生物学与医学 / 3
**节细胞和细胞研究 / 3 一、 从发现细胞到创立细胞学说经过了一百多年 / 3 二、 细胞学描述细胞形态、结构、活动和化学成分 / 4 三、 细胞生物学从细胞整体、显微、亚显微和分子水平诠释细胞生命活动本质 / 5 第二节细胞的起源、演化和相互关系 / 6 一、 膜包围的原生质团成为原始细胞 / 6 二、 原核细胞演化后出现真核细胞 / 7 三、 真核细胞集合体演变为由不同特化细胞组成的多细胞生物 / 9 四、 多细胞生物与原核生物之间存在密切联系 / 9 第三节人体细胞的基本特征和组织特异性 / 10 一、 细胞是人体结构、功能和生命活动的基本单位 / 10 二、 所有细胞都有共同的基本功能 / 10 三、 不同细胞在化学组成和结构上具有共同的基本特征 / 11 四、 不同组织的细胞在基因表达产物、细胞器结构和功能上具有独特性 / 14 第四节细胞生物学在医学中的作用 / 17 一、 细胞结构功能的异常与疾病的发生、发展密切相关 / 17 二、 细胞生物学知识和技术越来越多地用于疾病的诊断和治疗 / 21
第二章细胞的化学组成和生物大分子 / 23
**节细胞的化学组成 / 24 一、 水提供了细胞内化学反应的基本环境 / 24 二、 主要的有机小分子是生物大分子的构件分子，并可具有独立的功能 / 25 三、 生物大分子是细胞结构、功能和生命活动的物质基础 / 29 四、 代谢过程的产物和速率对细胞有很大影响 / 33 第二节蛋白质 / 34 一、 新生肽链经历修饰加工，折叠成具有立体构象的结构，并可进一步组装 / 34 二、 蛋白质的形状和结构由肽链的氨基酸序列决定，有些蛋白质具有四级结构 / 36 三、 蛋白质的各种功能依赖其特有的结构 / 40 四、 蛋白质家族成员具有序列、结构和功能上的相似性 / 41 第三节核酸 / 42 一、 DNA是一个反向互补平行的双螺旋分子，而RNA分子有多种构象 / 43 二、 原核细胞和真核细胞的核酸分子有很大不同 / 48 三、 基因组、转录组和蛋白质组研究信息揭示细胞的基因及其表达概况 / 49
第三章细胞的研究方法 / 51
**节观察细胞、细胞器和大分子——显微镜技术 / 51 一、 光学显微镜技术始终是细胞研究的主要手段 / 52 二、 电子显微镜技术用于观察细胞超微结构 / 55 三、 冷冻电子显微镜技术以原子水平的分辨率解析大分子结构 / 57 第二节显示细胞内外大分子的定位——细胞化学技术 / 58 一、 免疫细胞化学技术是研究细胞内外蛋白质定位的*简便而强大的手段 / 58 二、 原位杂交技术用于在组织细胞原位观察特异核酸分子的定位和半定量分析 / 59 第三节定量分析细胞和大分子——分析细胞学技术 / 60 一、 流式细胞分析技术能测得单个细胞上特异分子的相对含量和特定的细胞亚群 / 61 二、 图像分析技术常用于大分子的定位和半定量分析 / 62 第四节分离细胞器——离心分离技术 / 63 一、 细胞结构组分在离心时根据不同的大小和密度被分离、沉降和收集 / 63 二、 通过恰当的离心方法，分离获得纯净的细胞结构组分 / 65 第五节研究膜蛋白的多种技术 / 66 一、 用去垢剂分离提取膜蛋白 / 66 二、 利用血影细胞鉴定穿膜蛋白及其分布 / 66 三、 冷冻蚀刻技术鉴定膜蛋白在两个半层的分布 / 67 四、 光漂白后荧光恢复技术分析膜蛋白的移动 / 67 五、 重组DNA技术提示膜蛋白结构与功能的关系 / 67 六、 亲水性图谱预测穿膜区段 / 68 七、 免疫荧光技术和流式细胞术获取膜蛋白在细胞和组织的定位与定量信息 / 68 八、 冷冻电镜技术解析膜蛋白的结构并揭示其功能基础 / 68 第六节分析细胞内分子变化的整体格局——组学 / 68 一、 基因组学技术发现基因组序列的整体改变 / 69 二、 转录组学技术发现细胞或器官基因表达的整体改变 / 69 三、 蛋白质组学技术发现细胞或器官的蛋白质整体改变 / 70 第七节操作细胞及其大分子的多种技术 / 70 一、 培养细胞存在一定的生命期和不同的生长方式 / 71 二、 类器官是体外培养的器官模型 / 72 三、 细胞工程技术可以操作细胞、细胞器、基因和蛋白质 / 72 四、 模式生物用于研究细胞和基因在机体水平的功能和疾病中的角色 / 74 第二篇细胞的基本结构及其功能
第四章细胞核与染色体 / 79
**节核被膜 / 79 一、 核被膜和核孔使细胞核与细胞质之间既有分隔又有沟通 / 80 二、 核被膜使遗传信息的转录和翻译发生在不同的区室 / 82 三、 在细胞有丝分裂时，核膜解聚并重新形成 / 82 第二节染色质和染色体 / 83 一、 染色质和染色体具有相近的化学组成和不同的形态 / 83 二、 DNA分子上排列着遗传信息表达和遗传物质复制所需要的特殊序列 / 84 三、 染色体蛋白质负责DNA分子的包装及复制和转录的调控 / 87 四、 DNA分子经历逐级的有序包装 / 88 五、 DNA分子的包装结构与复制、修复和转录的调控有关 / 91 六、 染色质与染色体的功能是承载细胞的遗传信息 / 95 第三节细胞核的功能 / 95 一、 遗传物质在细胞分裂之前的特定时段发生复制 / 96 二、 DNA损伤修复可以随时进行并与复制和转录相关联 / 100 三、 遗传信息以基因为单位进行表达 / 102 第四节核仁 / 105 一、 核仁具有独特的化学组成和形态结构 / 105 二、 核仁的主要功能是合成、加工核糖体RNA和装配核糖体 / 106 第五节细胞核与疾病 / 108 一、 染色体畸变造成染色体病 / 109 二、 许多遗传性疾病是单一基因突变引起的 / 109 三、 核孔蛋白异常与退行性疾病有关 / 109 四、 核纤层病是核纤层蛋白的基因突变的结果 / 110 五、 核仁形态结构改变与细胞应激、病毒感染、癌变等有关 / 110 六、 细胞核的多种异常与肿瘤有关 / 110
第五章细胞质 / 113
**节核糖体 / 113 一、 核糖体由两个大小不同的核糖核蛋白复合体亚基组成 / 114 二、 蛋白质的生物合成在核糖体上进行 / 115 三、 细胞利用多种方式对蛋白质的翻译过程实施调控 / 121 四、 原核生物的核糖体是抗生素作用的靶点 / 122 第二节蛋白酶体 / 123 一、 泛素蛋白酶体构成细胞内一个重要的蛋白质降解系统 / 123 二、 蛋白酶体对靶蛋白的识别和降解依赖于靶蛋白的多聚泛素化修饰 / 124 三、 蛋白酶体是蛋白酶的区室化结构 / 125 第三节内质网 / 128 一、 内质网由互相连续的扁囊状和管状膜结构组成 / 128 二、 内质网存在一些具有特殊结构和功能的区域 / 129 三、 内质网是一种动态变化的细胞器 / 130 四、 内质网在细胞生物合成功能中起关键作用 / 131 五、 内质网通过膜接触位点与各种细胞器广泛接触并实施对细胞器的调控 / 138 六、 内质网对蛋白质进行质量控制，其效果影响细胞命运 / 141 第四节高尔基体 / 144 一、 高尔基体是由扁平膜囊堆、小泡和大泡组成的复合结构 / 144 二、 高尔基体的主要功能是蛋白质的修饰、加工和分选 / 147 第五节内体和溶酶体 / 151 一、 内体是胞吞途径上递送物质并渐进演变的囊泡 / 152 二、 溶酶体是富含各种酸性水解酶和底物的异质性囊泡 / 154 三、 溶酶体的功能主要是消化作用，并由此参与细胞功能及代谢、生长和死亡的调控 / 158 第六节线粒体 / 163 一、 线粒体是由双层膜围成的细胞器 / 163 二、 线粒体是动物细胞进行有氧呼吸产生ATP的场所 / 167 三、 线粒体参与许多小分子的生物合成 / 173 四、 线粒体与内质网有着直接的接触 / 174 五、 线粒体呼吸链的副产品能调控细胞活动 / 174 六、 线粒体在哺乳动物细胞凋亡过程中起着关键作用 / 175 七、 线粒体是一种半自主性的细胞器 / 176 第七节过氧化物酶体 / 178 一、 过氧化物酶体是一种富含各种氧化酶的异质性囊泡 / 178 二、 过氧化物酶体利用分子氧参与多种物质的氧化代谢 / 179 三、 过氧化物酶体在细胞氧化应激及病原体对抗中起保护性作用 / 181 四、 过氧化物酶体的功能发挥依赖与其他细胞器的相互作用 / 182 五、 过氧化物酶体的数量、形态和活性处于动态变化中 / 183 第八节核糖体、蛋白酶体和膜性细胞器相关疾病 / 185 一、 细胞的蛋白质稳态失常与许多先天性和后天性的疾病相关 / 185 二、 溶酶体功能障碍导致多种先天性和后天性疾病 / 186 三、 线粒体相关的遗传性疾病多由线粒体DNA的改变引起 / 187
第六章细胞骨架 / 192
**节微管 / 193 一、 微管是由微管蛋白二聚体组装而成的管状结构 / 193 二、 微管的主要功能是维持间期细胞形状和细胞器定位，并在分裂期形成纺锤体介导染色体列队和分离 / 197 第二节微丝 / 200 一、 微丝是由肌动蛋白组装而成的细丝状结构 / 200 二、 微丝的主要功能是维持细胞形状和表面结构并介导多种细胞运动 / 205 第三节中间丝 / 208 一、 中间丝是由各种中间丝蛋白构成的绳状结构 / 208 二、 中间丝的主要功能是维持细胞形状和强度 / 210 第四节细胞骨架相关疾病 / 211 一、 微管异常引起多种遗传性疾病，也与退行性病变有关 / 211 二、 微丝相关蛋白质基因缺陷主要表现为肌肉和免疫功能障碍的遗传性疾病 / 212 三、 中间丝相关蛋白质基因缺陷、表达或修饰异常造成组织结构和功能障碍 / 212
第七章质膜 / 214
**节质膜的化学组成和结构 / 214 一、 脂双层构成质膜的骨架 / 216 二、 膜蛋白穿越或联结于脂双层，承担着多种功能角色 / 219 三、 膜糖类位于膜的非胞质一侧，其功能是识别和保护 / 224 四、 脂筏是质膜上富含胆固醇、鞘磷脂、糖脂和特定膜蛋白的动态微区 / 226 第二节质膜的主要功能 / 226 一、 膜运输蛋白介导小分子穿膜运输，而大分子的运输依赖膜泡形成 / 226
二、 膜受体接收和转导细胞外信号 / 227 三、 黏附分子及其表面糖链提供了细胞识别和细胞黏附的基础 / 228 四、 连接蛋白介导细胞连接和组织构建 / 229 第三节膜与疾病 / 229 一、 膜脂成分和含量异常与疾病相关，膜脂也被病原体入侵所利用 / 229 二、 膜蛋白基因突变引发多种疾病，而正常膜蛋白也被病毒入侵所利用 / 230 三、 膜糖类相关遗传性疾病是膜蛋白和膜脂糖基化缺陷造成的，而正常膜糖类也被病原体入侵所利用 / 230
第八章细胞黏附、细胞连接与细胞外基质 / 233
**节细胞外基质 / 234 一、 细胞外基质中有四种主要的纤维蛋白 / 234 二、 细胞外基质中的糖胺聚糖和蛋白聚糖构成凝胶状物质 / 239 三、 基膜是上皮和其他组织的细胞外基质特化结构 / 242 四、 结缔组织含有特别大量的细胞外基质 / 242 五、 细胞外基质与细胞功能和活动有着密切的相互关系 / 243 第二节细胞黏附 / 245 一、 细胞黏附主要基于一对细胞黏附分子间的相互识别和结合 / 245 二、 细胞黏附与细胞连接和细胞迁移相辅相成 / 247 三、 整合素家族是*重要的细胞外基质受体，介导细胞与基质或与其他细胞的黏附或连接 / 248 四、 选择素家族介导血流中异型细胞之间的黏附 / 252 五、 免疫球蛋白超家族黏附分子介导同型或异型细胞之间的黏附或连接 / 253 六、 钙黏素家族是一类依赖Ca2＋的黏附分子，介导同型细胞间的黏附和连接 / 254 第三节细胞连接 / 257 一、 细胞连接可从功能的角度分为紧密连接、锚定连接和通信连接三大类 / 258 二、 锚定连接将细胞骨架与相邻细胞的骨架成分或细胞外基质锚定在一起 / 259 三、 紧密连接封闭了相邻上皮细胞间隙，并将上皮细胞质膜分隔为顶部和底侧部 / 262 四、 通信连接在相邻细胞之间形成信号交流的连接装置 / 264 第四节细胞连接、黏附和细胞外基质相关疾病 / 269 一、 细胞连接蛋白和黏附分子及细胞外基质分子异常可引起多种疾病 / 269 二、 黏附分子亚型改变反映细胞的分化类型，与肿瘤细胞行为相关 / 271 第三篇细胞的物质运输、信号转导与基因表达调控
第九章小分子物质的穿膜运输 / 277
**节穿膜运输的原理 / 277 一、 绝大多数小分子物质的穿膜运输由膜运输蛋白介导 / 277 二、 膜运输蛋白分为转运体和通道两类 / 278 三、 膜运输蛋白的活性和数目受到多种因素调控 / 279 第二节转运体介导的运输 / 280 一、 转运体介导运输的特点是必须与所运物质结合并可进行偶联运输 / 280 二、 单一转运体介导全身细胞对葡萄糖等亲水小分子的被动运输 / 282 三、 偶联转运体同时运输一对物质，以实现葡萄糖、氨基酸等小分子和离子的主动运输 / 283 四、 ATP驱动泵保障大多数离子的跨膜电化学梯度并泵出药物和胆汁等多种物质 / 287 五、 转运体在上皮细胞的不对称分布确保小分子物质的吸收和排出 / 291 第三节通道介导的运输 / 292 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 / 292 二、 钾通道为细胞静息膜电位的形成和维持提供主要保障 / 293 三、 电压和递质门控的阳离子通道是神经元和肌细胞生理功能的基础 / 295 四、 机械门控的离子通道造成机体听觉和触觉等多种感觉的产生 / 298 五、 水通道介导水的穿膜和跨上皮运输 / 300 第四节转运体和通道相关疾病 / 302 一、 膜运输蛋白的基因突变引起各种先天性缺陷 / 302 二、 膜运输蛋白的表达水平或功能改变与多种疾病相关 / 304 三、 特定种类的离子通道和转运体是重要的药物靶点 / 305
第十章细胞内蛋白质的分选和运输 / 307
**节蛋白质的分选信号和在细胞内运输的方式 / 307 一、 蛋白质分选首先是在人工合成的分泌性蛋白质中被发现的 / 307 二、 蛋白质的分选依赖其自身的信号序列和分选受体蛋白质 / 308 三、 蛋白质根据分选信号以四种方式在亚细胞区室间运输 / 309 第二节蛋白质进出细胞核的门控运输 / 311 一、 进出细胞核的蛋白质分别具有核输入信号和核输出信号作为分选信号 / 311 二、 门控运输需要核输入（出）受体对分选信号的识别和与核孔复合体的结合 / 311 三、 Ran GTP酶赋予蛋白质进出细胞核的方向性 / 312 四、 门控运输受到精细的调控 / 313 第三节蛋白质进入细胞器的穿膜运输 / 313 一、 蛋白质穿膜进入线粒体的不同亚区室 / 314 二、 新生肽链以共翻译转运的形式穿膜运输到内质网腔内或内质网膜上 / 316 第四节细胞内蛋白质的小泡运输 / 318 一、 运输小泡是高度特异的，小泡运输是高度靶向性的 / 319 二、 胞吞途径是从细胞表面经由内体到溶酶体的小泡运输途径 / 323 三、 细胞内新合成的蛋白质在内质网、高尔基体和溶酶体之间进行小泡运输 / 326 四、 分泌途径是高尔基体到细胞外的小泡运输途径 / 327 五、 细胞外小泡的运输、生成和分泌可能介导细胞间的物质交流 / 328 第五节蛋白质通过自噬小体进入溶酶体的包裹运输 / 329 一、 包裹运输或自噬的起始是运输物质招募双层膜和被包裹的过程 / 329 二、 双层包裹膜的延伸和闭合将货物包围在自噬小体中 / 330 三、 自噬小体与晚期内体或溶酶体融合，货物被溶酶体酶水解 / 331
第十一章细胞通信与信号转导 / 333
**节细胞通信与信号转导的原理 / 333 一、 细胞信号转导是细胞通信中一方细胞接收信号并对信号作出应答的过程 / 333 二、 细胞信号转导系统主要由一系列蛋白质及其复合物构成 / 336 第二节一些主要的细胞信号转导通路 / 341 一、 G蛋白偶联受体信号转导通路可引起广泛的细胞效应 / 341 二、 受体酪氨酸激酶信号转导通路主要介导生长因子促进细胞存活和增殖的作用 / 346 三、 酪氨酸激酶偶联受体信号转导通路主要介导细胞因子调控免疫和造血 / 351 四、 有些信号转导依赖潜在基因调节蛋白的降解 / 352 五、 核受体可作为转录因子直接调控基因表达 / 354 第三节细胞信号转导的特点和调节 / 355 一、 细胞信号转导有一些重要特性 / 355 二、 细胞信号转导需要正性和负性调节 / 356 第四节细胞信号转导通路异常与疾病 / 357 一、 信号分子的改变与疾病密切相关，或可以是疾病的原因 / 358 二、 受体异常是常见的疾病原因和干预靶标 / 358 三、 信号转导分子改变也与疾病相关 / 359
第十二章细胞的基因表达调控 / 361
**节基因表达调控概述 / 361 一、 相同DNA在不同类型细胞中产生不同RNA组和蛋白质组 / 361 二、 从DNA到RNA再到蛋白质的基因表达过程中存在多步调控 / 362 第二节转录调控 / 363 一、 转录调控蛋白通过结合到调控序列而控制转录 / 363 二、 原核细胞通过转录调控应答环境变化 / 364 三、 真核细胞的转录调控更为复杂 / 366 第三节转录后调控 / 369 一、 mRNA的构象、加工、运输和定位可以成为调控点 / 370 二、 RNA降解是重要的调控点 / 372 三、 RNA修饰也是一种调控方式 / 373 第四节翻译和翻译后调控 / 374 一、 翻译起始受到起始因子的调控和非翻译区的影响 / 374 二、 微小RNA与mRNA结合是真核细胞抑制翻译的重要机制 / 375 三、 翻译后的加工及降解可以对蛋白质水平和活性进行调控 / 376 第五节基因表达调控的细胞生物学意义 / 377 一、 细胞通过调控基因表达来应答外界信号变化 / 377 二、 细胞通过调控基因表达从而分化为不同类型细胞并维持其分化类型 / 378 第六节基因表达调控相关疾病 / 378 第四篇细胞分裂、分化与死亡
第十三章细胞分裂 / 383
**节细胞周期 / 383 一、 细胞周期由四个阶段组成 / 384 二、 M期由六个阶段组成 / 385 三、 减数分裂是生殖细胞特有的有丝分裂形式 / 388 第二节细胞周期的运转和调控 / 389 一、 细胞周期的驱动力是周期蛋白周期蛋白依赖性激酶复合物 / 390 二、 细胞外的各种信号通过影响cyclin和CDK的合成而控制细胞周期进程 / 392 三、 多种cyclinCdk复合物依次活化和失活，推动细胞周期运转 / 393 四、 细胞周期检查点机制通过监控细胞状态阻止细胞周期进程 / 397 第三节细胞增殖的生物学意义 / 399 一、 细胞增殖贯穿于胚胎和生后的发育过程 / 399 二、 成体组织的更新和自稳有赖于组织干细胞的定期分裂 / 400 三、 细胞增殖在组织和器官的损伤修复中不可或缺 / 400 第四节细胞增殖与相关疾病 / 400 一、 促进细胞增殖有利于组织再生 / 401 二、 抑制细胞增殖可以治疗肿瘤 / 401
第十四章细胞分化 / 404
**节细胞的分化能力 / 404 一、 细胞分化的潜能随分化进程逐渐受限 / 404 二、 成体中已分化细胞的分化状态仍可以改变 / 405 三、 干细胞是能进行自我更新并具有分化潜能的一类细胞 / 406 第二节细胞分化的调控 / 406 一、 细胞分化是基因差异性表达的结果 / 407 二、 细胞质成分可影响细胞分化过程中基因组的选择性表达 / 408 三、 细胞外的环境因素可调节核内特定基因的表达 / 409 第三节细胞分化的生物学意义 / 410 一、 胚胎发育是受精卵细胞连续分化的结果 / 411 二、 成体干细胞的分化是组织更新的基础 / 411 第四节细胞分化与疾病 / 416 一、 细胞分化与肿瘤发生和治疗相关 / 416 二、 干细胞及其分化细胞可被用于治疗 / 417
第十五章细胞死亡 / 420
**节细胞凋亡 / 420 一、 细胞凋亡具有显著的形态学特征 / 421 二、 细胞凋亡具有Caspase激活等生物化学特征 / 422 三、 细胞凋亡可通过死亡受体途径或线粒体途径而触发 / 424 四、 细胞凋亡的生物学意义体现在个体发育、组织更新和损伤修复中 / 427 第二节几种调节性细胞死亡 / 429 一、 程序性坏死是以RIPK3和MLKL磷酸化为特征的调节性细胞死亡 / 430 二、 细胞焦亡是以GSDMD剪切和膜打孔为特征的调节性细胞死亡 / 431 三、 铁死亡是依赖铁离子和脂质过氧化的调节性细胞死亡 / 432 第三节调节性细胞死亡与疾病 / 434 一、 细胞凋亡过多或过少均导致疾病 / 434 二、 程序性坏死在疾病的发生和发展中扮演复杂的角色 / 436 三、 细胞焦亡与炎症和肿瘤密切相关 / 436 四、 铁死亡具有广泛的病理意义 / 436
术语汉英对照与索引 / 440