细胞生物学9787030725653

陈坤明：西北农林科技大学教授、博士生导师、细胞生物学学科负责人，第五届中国农业转基因生物安全委员会委员、陕西省细胞生物学会理事，人选教育部新世纪优秀人才，主要从事植物抗逆细胞分子机制和农业生物安全与环境修复方面的研究工作，主持或参与国家及省部级科研项目20余项，在国内外重要学术期刊发表论文70余篇。

曾文先：陕西理工大学特聘教授、博士生导师、日本广岛大学客座教授。中国细胞生物学学会常务理事。陕西省特聘专家，入选陕西省高层次人才引进计划“创新人才长期项目”。主要从事生殖生物学和干细胞生物学研究。先后参与及主持973计划、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目等20余项科研课题，在国内外重要学术期刊发表论文100余篇。

赵立群：河北师范大学教授、博士生导师。兰州大学博士，先后赴日本和美国的大学和科研机构留学和从事合作研究。主要从事植物分子细胞生物学研究工作，致力于植物逆境适应及其信号转导研究，先后参与及主持973计划、转基因重大专项、国家自然科学基金面上项目等10余项科研课题，发表研究论文30余篇。

第Ⅰ篇 细胞概论与方法

章 绪论 1

节 细胞生物学概念 1

第二节 细胞生物学的主要研究内容 3

第三节 细胞生物学的发展历程 5

第四节 细胞生物学与医学及农林科学 8

思考题 10

本章知识脉络导图 11

第二章 细胞的特征与类型 12

节 细胞的基本特征 12

第二节 细胞物质组成与代谢区室化 15

第三节 细胞的类型 18

第四节 病毒、类病毒与朊病毒 28

思考题 33

本章知识脉络导图 34

第三章 细胞生物学研究方法 35

节 细胞形态与结构研究方法 35

第二节 细胞及其组分的分离与分析方法 47

第三节 细胞及生物大分子的动态研究方法 51

第四节 模式生物与功能基因的研究方法 55

思考题 59

本章知识脉络导图 60

第Ⅱ篇 细胞形态结构与功能

第四章 细胞膜与跨膜运输 61

节 细胞膜的成分与结构 61

第二节 细胞膜的生物学特性 68

第三节 物质的跨膜运输 73

思考题 86

本章知识脉络导图 87

第五章 细胞质基质与内膜系统 88

节 细胞质基质 89

第二节 内质网 94

第三节 高尔基体 102

第四节 溶酶体 108

第五节 过氧化物酶体 114

思考题 119

本章知识脉络导图 120

第六章 细胞能量转换——线粒体与叶绿体 121

节 线粒体的结构与功能 121

第二节 叶绿体的结构与功能 128

第三节 线粒体与叶绿体的分裂增殖与调控 133

第四节 线粒体和叶绿体的半自主性及细胞内核质信号 138

思考题 142

本章知识脉络导图 143

第七章 细胞骨架 144

节 微丝 145

第二节 微管 152

第三节 中间纤维 162

思考题 166

本章知识脉络导图 167

第八章 核糖体 168

节 核糖体的结构与功能 168

第二节 核糖体的组装 175

第三节 核糖体与疾病 178

思考题 182

本章知识脉络导图 182

第九章 细胞核 183

节 核被膜 183

第二节 染色质 190

第三节 染色体与核型分析 199

第四节 核基质、核仁与核体 206

思考题 209

本章知识脉络导图 210

第十章 细胞社会联系与胞外基质 211

节 细胞连接 211

第二节 细胞黏着 218

第三节 细胞外基质 223

第四节 细胞壁 231

思考题 233

本章知识脉络导图 234

第Ⅲ篇 细胞活动与机制调控

第十一章 蛋白质分选及其转运机制 235

节 细胞蛋白质分选概述 235

第二节 信号假说与蛋白质的翻译共转运分选 237

第三节 蛋白质的翻译后转运分选 242

第四节 膜泡运输及其机制 247

思考题 256

本章知识脉络导图 257

第十二章 细胞信号转导 258

节 细胞通信及其主要参与分子 258

第二节 细胞内受体介导的信号传递 265

第三节 细胞表面受体介导的信号转导 268

第四节 植物中的信号转导 288

第五节 细胞信号转导的网络整合与调控 294

思考题 295

本章知识脉络导图 296

第十三章 细胞分裂与增殖调控 297

节 细胞分裂 297

第二节 细胞周期 309

第三节 细胞周期调控 315

第四节 癌细胞 324

思考题 328

本章知识脉络导图 329

第十四章 细胞分化与干细胞 330

节 细胞分化的基本概念、潜能与影响因素 330

第二节 细胞分化的分子基础 333

第三节 干细胞 343

思考题 349

本章知识脉络导图 350

第十五章 细胞衰老与死亡 351

节 细胞衰老 351

第二节 细胞死亡 354

思考题 374

本章知识脉络导图 375

第Ⅳ篇 细胞与环境互作及细胞工程

第十六章 细胞与环境 376

节 细胞应激 376

第二节 内质网应激 383

第三节 细胞免疫 390

思考题 400

本章知识脉络导图 401

第十七章 细胞工程与组织重建 402

节 细胞培养 402

第二节 细胞工程 406

第三节 细胞重编程 411

第四节 组织重建 415

思考题 418

本章知识脉络导图 419

主要参考文献 420

第一章绪论

“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案”，这是20世纪初美国动物学、遗传学领域的先驱威尔逊(Edmund Beecher Wilson)在1925年就生命科学发展趋势发表的总结观点。近100年后，反思生命科学波澜壮阔的探索历史、回顾现代生命科学的发展过程并展望其光明的未来前景，我们才深深体会到这句话的深刻内涵和反映出的超前眼光。无论是动物、植物，还是真菌、细菌，无论是单细胞生物还是多细胞生物，每个新生命个体从诞生、成长、繁衍，到衰老、死亡，其所经历的一切都是由细胞承载的。细胞是全部生命活动规律的枢纽，神奇的细胞内部之旅视频见【二维码】。本章将带领学习者了解细胞生物学概念、主要研究内容及发展历程等，以此帮助生命科学领域的学习者打开认识细胞世界的大门，从学科发展历史的角度，瞻仰科学大师在细胞生物学发展历史中立下的基石、铺垫的发展路径，并展望未来的发展方向。细胞生物学概念第一节生命科学在物质和精神方面推动了人类文明的发展，一方面为人类生存繁衍提供物质基础，另一方面细胞学说、进化论等科学理论的建立极大地改变了人类对世界的认识。近年来生命科学更是在农业、医学、食品、环保、能源等方面产生了巨大的社会效益。一般认为，现代生命科学体系有三大基础与带头学科：生物化学与分子生物学、细胞生物学和遗传学。细胞生物学是以细胞为研究对象，以动态、系统、唯物辩证的观点，研究细胞的结构与生命活动规律的一门科学。这门学科从细胞的显微、亚显微、分子等多个层面上把结构和功能结合起来，阐述生命体与细胞的生长、发育、免疫、分裂、分化、增殖、信号转导、运动、遗传、变异、衰老和死亡等基本生物学过程。从农业到医学，从细菌繁殖到人类大脑活动，生物的生老病死及生命科学中各种应用与前沿领域，都离不开细胞生物学的研究方法和手段。地球上千百万不同物种，小到人类肉眼无法见到的病毒与细菌，大到巨杉与鲸鱼，不同物种在整体结构上千差万别，但是绝大多数生命的基本结构单位都是细胞。尽管病毒没有细胞结构，但其繁衍增殖等生命活动都离不开细胞。细胞

是所有生命活动的功能单位，许多生物学问题的本质都要在细胞层面加以解析。

细胞生物学是研究和解释细胞基本结构与生命活动规律的科学，这门学科既是现代生命科学许多研究内容的出发点，又是生命科学微观和宏观的汇聚点。以医学为例，人类众多疾病的治疗需要通过病理机制的研究寻找最佳治疗方案，而在细胞层面研究病理规律是天然的着力点。在艾滋病的治疗中，人们通过研究人类免疫缺陷病毒（HIV）在免疫细胞中的生活史，开发出了针对病毒侵入、逆转录等过程的靶点药物，延长了患者的生存年限。人们在追求“长生不老”这个梦想时，在漫漫历史长河中留下了众多虚无缥缈的传说与服用丹药而导致诡谲悲惨结局的历史记载，然而早老症、长寿人群的发现，开启了人们对长寿的科学研究之路。诺贝尔奖获得者卡雷尔（Alexis Carel）早先通过细胞培养实验，提出了细胞可以不死的观点。后来海弗利克（Leonard Hayfick）通过设计精巧的细胞混合培养试验推翻了这一假说，找到了细胞衰老不可逆的科学证据，建立了细胞分裂次数有限的科学理论。正是人类从器官水平转向细胞层面开展衰老与死亡的研究，才真正发现了许