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第1章　细胞生物学研究手段1

显微镜技术：细胞生物学家最早期的工具之一5

荧光显微镜技术7

免疫标记技术9

基因标签技术14

电子显微镜技术15

透射电镜技术15

扫描电镜技术18

原子力显微镜技术18

细胞生物学其他手段19

细胞培养19

流式细胞仪技术22

亚细胞组分离心分离23

蛋白组学和基因组学讨论见后续章节25

小结25

第2章　细胞膜27

膜脂29

人类和动物生物膜的脂质成分包括磷脂、胆固醇和糖脂29

膜脂不断更新30

膜脂持续发生运动33

膜蛋白与膜脂的相互作用是膜功能的重要介导者36

固有膜蛋白和周围膜蛋白在结构和功能上都不同36

膜蛋白的构架38

显微镜和流式细胞仪之类的光学技术给膜研究带来革命性变化38

镰刀型细胞病中膜磷脂发生了重要变化41

细胞膜是选择性的通透屏障，维持了细胞内外环境的差异43

水根据渗透压发生跨膜移动44

多南氏效应及其与水流的关系46

易化运输47

主动运输48

次级主动运输48

离子通道与膜电位49

膜电位是由质膜两侧电荷差异引起的52

动作电位在轴丘处向外播散54

小结56

第3章　细胞骨架59

微丝59

基于肌动蛋白的骨架结构先是在肌肉组织中得到描述59

骨骼肌是由肌纤维束构成的60

骨骼肌的功能单位是肌节60

细肌丝是由肌动蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白和原肌球调节蛋白等蛋白质构成的60

粗肌丝是由肌球蛋白组成的64

附属蛋白负责维持肌原纤维的构造64

肌肉收缩涉及肌节内粗、细肌丝的相向滑动66

ATP水解是细肌丝互相桥接所必需67

钙对骨骼肌收缩的调控是由肌钙蛋白和原肌球蛋白介导的68

骨骼肌中的细胞内钙是由特化的膜区室肌质网调控的69

存在三种肌肉组织70

平滑肌的收缩装置含有肌动蛋白和肌球蛋白73

平滑肌收缩是通过基于肌球蛋白的钙离子调控机制发生的74

平滑肌收缩受到多个层次的影响75

肌动蛋白-肌球蛋白收缩结构也见于非肌肉细胞75

肌球蛋白超基因家族负责细胞质内膜泡和其他装载物沿着肌动蛋白轨道的移动77

纤维型肌动蛋白束形成上皮细胞微绒毛的结构支撑78

肌动蛋白的动态变化控制了细胞质皮层区呈凝胶或是溶液状态78

细胞移动需要肌动蛋白动态的协调变化79

肌动蛋白相关功能的抑制物81

肌动蛋白的结合蛋白81

ERM家族介导了肌动蛋白末端与质膜胞质面的联接81

血影蛋白的膜骨架82

红细胞上血影蛋白膜骨架的结构与功能已得到透彻的了解82

血影蛋白在非红细胞也普遍存在85

血影蛋白Ⅰ和Ⅱ、α-辅肌动蛋白和肌营养不良蛋白形成了血影蛋白超基因家族86

肌动蛋白动力学的调控88

中间丝89

一组异质的蛋白质在不同细胞里形成了中间丝89

如此异质的蛋白质为何都能够形成中间丝？90

微管91

微管是微管蛋白的多聚物91

微管经受快速的组装和去组装91

中心体是微管组织中心，为微管的负端戴帽92

胞质微管的行为可被调控94

微管涉及细胞内膜泡和细胞器的运输95

纤毛和鞭毛是微管组成的特化细胞器95

轴突微管很稳定97

微管滑动造成轴突移动97

微管和马达蛋白负责有丝分裂纺锤体的功能98

小结100

第4章　细胞器的结构与功能101

核103

内质网104

滑面内质网104

糙面内质网107

离开内质网：膜泡运输的天地118

膜泡出芽、定向运输和融合概览118

内质网到高尔基体的膜泡运输与COPII衣被小泡121

高尔基体121

蛋白质在高尔基体中的糖基化和共价修饰122

经高尔基体的逆向运输123

经高尔基体的前向运输125

离开高尔基体125

固有分泌和受调分泌125

溶酶体酶通过甘露糖-6-磷酸（M6P）信号而定向运输126

胞吞、内体和溶酶体128

网格蛋白依赖性胞吞128

受体介导的低密度脂蛋白和转铁蛋白的胞吞129

多泡内体131

溶酶体132

泛素-蛋白酶体系统负责非溶酶体的蛋白降解132

线粒体134

ATP通过氧化磷酸化产生134

线粒体遗传体系140

线粒体功能缺陷可以致病140

线粒体蛋白质大多数从胞质溶胶输入143

过氧化物酶体145

小结147

第5章　基因表达调控149

细胞核149

核结构149

核功能155

DNA的复制和修复是核的关键功能156

DNA复制发生于细胞周期的S期156

DNA修复是保障细胞存活的关键活动159

基因表达调控165

基因组学和蛋白组学165

限制性核酸内切酶是在特异的核苷酸序列剪切DNA的酶165

基因克隆可以大量产生任何DNA序列167

基因的一级结构可以用DNA测序快速鉴定167

基因组的特异区段可以用多聚酶链式反应（PCR）得到扩增168

生物信息学：基因组学和蛋白组学为个体化医学提供潜在可能170

转基因小鼠提供了遗传性疾病的特异模型172

基因表达：从DNA到蛋白质的信息传递174

基因治疗189

开发有效的基因治疗尚有许多障碍189

基于基因的治疗可以采用多种策略189

小结190

第6章　细胞黏附和细胞外基质191

细胞黏附192

大多数细胞黏附分子属于四个基因家族之一192

钙黏素是依赖钙的细胞-细胞黏附分子192

免疫球蛋白家族含有许多重要的细胞黏附分子193

选择素是糖结合的黏附受体194

整合素是细胞-细胞以及细胞-基质黏附的二聚体受体195

细胞间连接195

紧密连接调控细胞周围的通透性和细胞极性196

黏附连接对细胞-细胞黏附很重要198

桥粒维持组织完整性200

间隙连接是细胞之间通讯的渠道203

半桥粒维持细胞-基质黏附203

点状接触是培养细胞与培养基表面形成的黏附206

细胞黏附对于组织的功能有多种重要作用207

细胞连接维持了上皮的屏障功能和极性207

白细胞必须黏附和迁移才能迎战感染和损伤209

血小板要黏附才能形成血栓210

胚胎发育涉及许多依赖黏附的事件212

细胞黏附受体转导调控细胞行为的信号213

细胞生长和存活是依赖黏附的214

细胞黏附调控细胞分化215

细胞外基质215

胶原是细胞外基质中含量最丰富的蛋白质216

糖胺聚糖和蛋白聚糖吸收水分和抵抗挤压218

弹力蛋白和原纤蛋白为组织提供弹性220

纤黏连蛋白对细胞黏附很重要220

层黏连蛋白是基底膜的关键成分220

基底膜是为细胞贴附而特化的基质薄层221

血纤蛋白形成血凝块的基质，在针刺后迅速组装222

正常和异常凝血中的von Willebrand因子223

小结224

第7章　细胞间信号转导227

细胞间信号转导的一般模式227

细胞间信号分子作为配体发挥作用227

细胞对信号分子作出不同应答227

细胞间信号分子通过多种机制发挥作用228

激素228

亲脂性激素激活细胞质受体228

亲脂性激素的受体是核受体超家族成员231

肽类激素激活膜结合受体231

下丘脑-垂体轴233

生长因子234

神经生长因子235

生长因子家族235

生长因子的合成和释放236

生长因子受体是酶连接受体236

生长因子是旁分泌和自分泌的信号236

有些生长因子可以远程作用237

有些生长因子可以与细胞外基质成分相互作用237

组胺237

组胺受体亚型238

肥大细胞组胺释放与过敏反应238

气体：氧化氮和一氧化碳238

Eicosanoid239

神经递质241

电化学突触241

特化的神经突触：神经肌接头243

神经递质的特性、合成和代谢245

神经递质受体246

神经递质功能的多样性和转化性246

时空综合效应246

小结247

第8章　细胞信号转导事件249

信号转导经常由细胞表面受体介导249

受体酪氨酸激酶与RAS依赖的信号转导250

成纤维细胞生长因子250

神经调节蛋白250

催化性受体-丝氨酸／酪氨酸激酶的信号转导253

骨形成蛋白254

结节蛋白（Nodal）255

非激酶受体的信号转导256

Wnt257

Hedgehog257

Notch260

类固醇激素受体的信号转导需要与配体在细胞质或核内发生相互作用262

G蛋白耦联受体的信号转导涉及GTP剪切成为GDP265

肾素-血管紧张素-醛固酮系统的信号转导266

Jak/STAT途径的信号转导267

钙／钙调蛋白的信号转导267

Calcineurin/NFAT的信号转导268

离子受体的信号转导268

心肌萎缩中的信号转导270

小结270

第9章　细胞周期和癌症273

细胞周期：历史273

细胞周期受到周期蛋白和相关蛋白的调控275

周期蛋白275

周期蛋白依赖性激酶275

周期蛋白依赖性激酶的抑制物276

Cdc25磷酸酶276

p53276

pRb276

有丝分裂278

什么是有丝分裂？278

间期和有丝分裂期278

有丝分裂阶段278

细胞周期检查点279

DNA损伤检查点的分子组成280

减数分裂280

损伤感受分子能识别DNA损伤的位点282

ATM与ATR282

中介物同时联接损伤感受分子和信号转导分子283

信号转导分子CHEK1和CHEK2是调控细胞周期的激酶284

效应分子p53和Cdc25磷酸酶是调控细胞周期的重要效应蛋白284

G1/S检查点285

S期内检查点285

G2/M检查点286

细胞周期改变与癌症286

癌症中调控G1-S转变的异常286

癌症中的pRb途径287

癌症中的ATM287

癌症中的p53288

检查点激酶和癌症288

CHEK1与癌症288

CHEK2与癌症289

小结289

第10章　程序性细胞死亡291

程序性细胞死亡的独特形式292

自然发生的坏死性死亡是由其他细胞提供的因子调控的292

神经营养因子受体295

凋亡受细胞内基因程序的调控296

胱冬肽酶296

胱冬肽酶抑制物299

Bcl-2蛋白300

凋亡细胞被吞噬302

促进细胞存活的信号通路302

磷脂酰肌醇3激酶／AKT信号途径302

Raf/MEK/ERK信号途径303

凋亡与人类疾病305

小结306

索引309