醫學分子細胞生物學

為了適應研究生教學的特點(自學能力強、具有一定的思考能力、本科階段課程的交叉)，《醫學分子細胞生物學》包括了3個部分。第一部分簡要地、系統地介紹了細胞生物學發展史上一些重大事件；細胞生物學的基本知識及細胞生物學與醫學的關係等，旨為在本科階段未系統學習過細胞生物學的研究生提供一些必要的基本知識；第二部分專題部分，是《醫學分子細胞生物學》的重點，內容是依據現代生物學和現代醫學的研究熱點進行選擇的，也是在第一部分基礎上的提升；第三部分是細胞生物學的研究技術，重點介紹了現代細胞生物學技術的基本原理、基本操作。這既可滿足本課程實驗教學的需要，也可作為研究生今後研究工作的參考。

左 伋 復旦大學上海醫學院細胞與遺傳醫學系主任、教授、博士生導師。1992年12月～1995年1 1月在美國加州大學舊金山分校做訪問研究。現任中國細胞生物學會常務委員、中國細胞生物學會醫學細胞生物學專業委員會副主任委員、《中國優生與遺傳雜誌》副主編、首版衛生部八年制規劃教材《細胞生物學》副主編、歐洲，Journal 0f Cellular and Molecular Medicine編委等職。長期從事細胞生物學的教學工作和“細胞損傷的遺傳控制及分子機制”的研究工作，在國內外發表論文近120篇；先後獲得5項研究成果，其中2項獲衛生部科技進步三等獎，1項獲上海市科技進步二等獎和1項上海市高等教育教學成果二等獎。

第一篇 人體細胞的基本結構與功能

第一章 緒論

第一節 細胞生物學發展史中的重大事件

一、細胞的發現

二、細胞學說的確立

三、細胞生物學學科的形成

第二節 當代細胞生物學的發展趨勢

一、細胞是生命科學研究的平台

二、細胞生物學研究的數字化

三、細胞生物學研究的系統化

四、細胞生物學研究的應用化

五、細胞生物學研究的人文社會化

第三節 歷年與細胞研究有關的諾貝爾獎

第二章 真核細胞的基本結構

第一節 細胞膜和細胞表面

一、細胞膜的化學組成

二、細胞膜的分子結構

三、細胞膜的特性

四、細胞表面

第二節 膜性細胞器

一、內質網

二、高爾基複合體

三、溶酶體

四、過氧化物酶體

第三節 線粒體

一、線粒體的結構

二、線粒體的化學組成

三、線粒體基因組

第四節 核糖體

一、核糖體的形態、大小

二、核糖體的化學組成

三、核糖體的結構

第五節 細胞骨架

一、微管

二、微絲

三、中間絲

第六節 細胞核

一、核膜

二、染色質與染色體

三、核仁

四、核基質

第三章 細胞的基本生命活動

第一節 細胞的遺傳

一、DNA複製

二、有絲分裂

三、減數分裂和生殖細胞的發生

四、基因變異和突變

第二節 物質的跨細胞膜轉運

一、離子和小分子的跨膜運輸

二、大分子和顆粒的膜泡運輸

第三節 細胞內蛋白質的分選與轉運

第四節 細胞的信號轉導

一、受體

二、G蛋白

三、第二信使與蛋白激酶

第五節 細胞的能量轉換

一、細胞能量的獲得與轉換

二、細胞內能量的轉移

三、細胞能量轉換的機制

第六節 細胞的運動

一、細胞運動的形式

二、細胞運動的機制

第七節 遺傳信息的流動

一、基因的結構與遺傳密碼

二、轉錄與轉錄后加工

三、翻譯

第八節 細胞的增殖

一、細胞增殖的方式

二、細胞增殖周期

三、細胞增殖的調控因素

四、再生

第九節 細胞的分化

第十節 細胞衰老與死亡

一、細胞的衰老

二、細胞的死亡

第四章 細胞與醫學

第一節 細胞研究是醫學研究的基礎

一、生殖細胞生物學

二、神經細胞生物學

三、細胞的信號轉導

四、細胞分化

五、細胞衰老

六、細胞死亡

七、細胞工程

第二節 醫學在細胞水平的研究

一、疾病的發病機制

二、疾病的診斷

三、疾病的治療

第二篇 醫學細胞生物學專論

第五章 細胞的信號轉導

第一節 胞外信號

第二節 受體

一、受體的基本概念

二、膜受體與胞內受體

第三節 G蛋白

一、G蛋白的組成和類型

二、G蛋白亞單位的聚合和解聚

第四節 G蛋白耦聯受體介導的下游信號體系

一、G蛋白耦聯受體與腺苷酸環化酶

二、G蛋白耦聯受體與離子通道

三、G蛋白耦聯受體與蛋白激酶C

四、G蛋白耦聯受體與基因轉錄

第五節 信號轉導引起的細胞生物學效應

一、引起細胞的運動

二、增殖細胞新生蛋白質的合成

三、細胞物質代謝的調節

四、決定細胞分化的方向

五、激發細胞凋亡

第六節 信號轉導途徑的共同特點

一、蛋白質的磷酸化和去磷酸化

二、信號轉導過程中的級聯式反應

三、信號轉導途徑的通用性與特異性

四、胞內信號轉導途徑的相互交叉

第七節 細胞信號轉導聯盟及其任務

第八節 信號轉導與醫學

一、受體的缺陷

二、G蛋白功能異常

三、蛋白激酶功能異常

四、多個環節細胞信號轉導異常

第六章 線粒體與細胞的能量轉換

第一節 線粒體的基本特徵

一、線粒體的基本結構

二、線粒體的遺傳體系

三、核編碼蛋白質的線粒體轉運

四、線粒體的起源與發生

第二節 線粒體與細胞死亡

一、線粒體控制細胞死亡的證據

二、與細胞死亡有關的線粒體機制

三、線粒體控制細胞死亡的假說

第三節 細胞呼吸與能量轉換

一、細胞呼吸

二、ATP:細胞能量的轉換分子

第四節 細胞的能量轉換

一、葡萄糖在細胞質中進行糖酵解

二、三羧酸循環在線粒體基質中實現

三、氧化磷酸化耦聯是能量轉換的關鍵

四、電化學梯度所包含的能量轉換成ATP的化學能

第五節 線粒體與醫學

一、疾病過程中的線粒體變化

二、mtDNA突變導致疾病

三、主要的線粒體基因病

第七章 細胞內蛋白質的轉運

第一節 蛋白質轉運概述

一、細胞內蛋白質運輸的途徑

二、細胞內蛋白質運輸的方式

三、蛋白質的分選信號

四、分子伴侶

第二節 蛋白質分揀與轉運的信號假說

一、信號假說的提出

二、信號假說

三、穿膜信號

第三節 分子伴侶

一、蛋白質的摺疊

二、分子伴侶

第四節 蛋白質的門控轉運

一、參與門控轉運的蛋白質

二、核定位信號

三、門控轉運的機制

第五節 跨膜轉運

一、穿過線粒體膜的轉運

二、穿過ER膜的轉運

第六節 膜泡轉運

一、從ER到GC的膜泡轉運

二、膜泡轉運的其他形式

第八章 中間絲的結構、功能與角蛋白疾病

第一節 中間絲蛋白和中間絲結合蛋白

一、中間絲蛋白的基本結構

二、幾種類型的中間絲蛋白

三、中間絲結合蛋白

第二節 中間絲蛋白或中間絲的分類

一、中間絲蛋白的分類

二、中間絲的分子結構和組裝

第三節 角蛋白

一、角蛋白的特點

二、角蛋白突變導致的疾病

第四節 表皮鬆解性掌跖角化症

一、掌跖角化症和表皮鬆解性掌跖角化症

二、角蛋白K9基因（KRT9）的定位、克隆及突變的鑒定

三、KRT9基因型與EPPK表型的關聯

四、EPPK與DNEPPK及UnnaˉThost病的關係

第九章 幹細胞生物學

第一節 幹細胞及其生物特性

一、幹細胞的定義

二、幹細胞的增殖特徵

三、幹細胞的分化

四、幹細胞增殖與分化的微環境

五、幹細胞的用途和應用前景

第二節 胚胎幹細胞

一、人ES細胞系的建立

二、ES細胞的來源

三、ES細胞系的開發和利用

第三節 成體幹細胞

一、HSC

二、間充質幹細胞

三、神經幹細胞

四、表皮幹細胞

五、肝幹細胞

第十章 細胞周期的調控

第一節 常用的細胞周期調控研究體系

一、酵母

二、蛙卵

三、海膽卵

四、哺乳動物體外培養細胞

第二節 細胞周期調控的關鍵因子

一、M期促進因子的發現

二、周期蛋白

三、周期蛋白依賴性激酶

第三節 細胞周期的調控

一、周期蛋白與Cdk的作用

二、磷酸化對Cdk活性的調節

三、Cdk抑制蛋白對Cdk活性的調節

第四節 細胞周期運轉的調控

一、細胞從G1 期進入S期的調控

二、細胞在S期的調控

三、細胞進入M期的調控

第五節 細胞周期的其他調控因素

一、生長因子與生長因子受體

二、抑制因子

三、癌基因和抑癌基因

四、細胞內信號

第十一章 細胞分化

第一節 細胞分化的基本概念

一、個體發育的一般過程與細胞全能性

二、細胞決定與分化

三、細胞轉分化與再生

第二節 細胞分化的分子基礎

一、細胞分化是基因選擇性表達的結果

二、組織特異性基因與管家基因

三、細胞分化基因表達的調控

第三節 影響細胞分化的因素

一、細胞核和細胞質的相互作用對分化的影響

二、細胞間相互作用對細胞分化的影響

三、位置信息對細胞分化的影響

四、激素對細胞分化的影響

第四節 細胞分化與癌細胞

第十二章 細胞衰老與死亡

第一節 細胞衰老

一、細胞衰老的特徵

二、細胞衰老的學說

第二節 細胞死亡

一、細胞凋亡的基本概念

二、細胞凋亡的分子機制

第三節 細胞凋亡的檢測技術

一、細胞凋亡的形態學檢測

二、Annexin V法

三、線粒體膜勢能的檢測

四、DNA梯形電泳圖譜檢測

五、TUNEL法

六、caspaseˉ3活性的檢測

第十三章 細胞與組織工程

第一節 細胞工程

一、細胞培養

二、細胞融合

三、細胞核移植

四、基因轉移

五、細胞工程的應用

第二節 組織工程

一、種子細胞

二、基質

三、組織、器官構建

四、體外重建人體組織的常用培養方式

五、組織工程面臨的問題及展望

第十四章 腫瘤細胞

第一節 腫瘤細胞的一般特性

一、腫瘤概述

二、腫瘤細胞的主要特性

第二節 癌基因與抑癌基因

一、癌基因、抑癌基因概述

二、癌基因活化的機制

三、抑癌基因的失活機制

四、癌基因與抑癌基因的功能

第三節 腫瘤發生、發展的表遺傳學機制

一、表遺傳學概述

二、表遺傳學修飾機制

三、表遺傳學修飾與畸胎瘤

第四節 腫瘤發生、發展的多階段性

一、腫瘤的發生、發展是一個多階段多因素過程

二、腫瘤侵襲、浸潤與轉移的細胞分子生物學

第十五章 神經膠質細胞

第一節 神經膠質細胞的一般特徵

一、分類、起源與分化

二、神經膠質細胞的形態特徵

三、電生理學特性

第二節 神經膠質細胞的功能：傳統認識

一、支持作用

二、隔離與絕緣作用

三、引導發育神經元遷移

四、屏障作用

五、修復與再生作用

六、免疫應答

七、調節神經元的功能

第三節 神經膠質細胞的功能：新的認識

一、星形膠質細胞對突觸的調節作用

二、保證神經元的正常發育和生存

三、膠質細胞與神經再生

四、膠質細胞與神經系統疾病

第十六章 生殖細胞

第一節 精子

一、精子的發生與調控

二、附睾精子成熟與調控

三、精子結構

四、精子運行與獲能

第二節 卵子

一、卵子發生與調控

二、卵子的結構

三、透明帶

四、排卵及卵細胞的運輸

第三節 受精

一、精子ˉ卵子識別

二、頂體反應

三、精子穿越ZP

四、精子膜與卵子膜融合

五、卵子活化

六、精卵核融合

第四節 卵裂及胚泡形成

第五節 人類輔助生殖技術

一、體外受精與胚胎移植

二、單精子胞質內注射

三、胚胎著床前遺傳學診斷

四、精子和卵子的冷凍保存

第十七章 肌細胞

第一節 骨骼肌細胞

一、骨骼肌細胞的結構

二、骨骼肌細胞收縮的分子機制及調控

三、骨骼肌細胞的能量代謝

四、骨骼肌細胞的生長發育

五、肌肉疾病

第二節 心肌細胞

一、心肌細胞的結構

二、心肌纖維的分類

三、心肌細胞的電生理及特性

四、心肌疾病

五、心肌組織工程

第三節 平滑肌細胞

一、平滑肌細胞的結構特點

二、平滑肌的收縮機制及調控

三、平滑肌疾病

第三篇 細胞生物學技術

第十八章 細胞形態研究技術

第一節 光學顯微鏡技術

一、普通光鏡技術

二、相差和微分干涉顯微鏡技術

三、熒光顯微鏡技術

四、激光共焦點掃描顯微鏡技術

第二節 電子顯微鏡技術

一、透射電子顯微鏡

二、掃描電子顯微鏡技術

第三節 掃描隧道顯微鏡

第十九章 細胞和細胞器及間質的分離

第一節 細胞的分離

一、基本原理

二、操作方法

第二節 亞細胞成分的分離

一、細胞核的分離

二、膜蛋白的分離

三、層粘連蛋白的分離

四、彈性蛋白的分離

五、膠原蛋白的分離

六、線粒體的分離

七、溶酶體的分離

八、微粒體的分離

九、細胞及亞細胞組分的分離

十、微粒體酶的製備

十一、染色體的分離

十二、染色質小分子多肽的提取

十三、核酸的分離與純化

十四、線粒體DNA的快速製備

第二十章 細胞培養

第一節 細胞培養概述

一、細胞培養的歷史沿革

二、細胞培養的基本概念

三、體外培養細胞的條件模擬

第二節 培養細胞的生物學特性

一、體外培養細胞的分型

二、體外培養細胞與體內細胞的差異

三、培養細胞的生長特點

四、體外培養細胞的生長過程

第三節 原代培養與傳代培養

一、原代培養

二、細胞傳代培養

三、培養液的配製

第四節 細胞系或細胞株的建立、鑒定、管理

一、細胞建系的一般程序

二、對已建立細胞系的鑒定、管理

第五節 培養細胞的生物學特性檢查

一、培養細胞的常規觀察

二、細胞活力測定

三、細胞的分裂指數

四、集落形成實驗

五、細胞生長曲線的繪製

六、細胞周期的測定

第六節 細胞的凍存與復甦

一、細胞的凍存

二、細胞的復甦

第二十一章 核酸雜交技術

第一節 核酸探針

一、核酸探針的概念

二、探針的種類及選擇

三、探針的標記

四、探針的純化

第二節 Southern雜交技術

一、Southern雜交的概念

二、Southern雜交的一般程序

三、Southern雜交的實驗步驟

四、注意事項

第三節 Northern雜交技術

一、Northern雜交的概念

二、Northern雜交的一般程序

三、Northern雜交的實驗步驟

第四節 斑點雜交和狹線雜交技術

一、斑點雜交和狹線雜交的概念

二、雜交的一般程序

三、雜交的實驗步驟

第五節 熒光原位雜交

一、熒光原位雜交的概念及其發展史

二、FISH類型

三、FISH的一般程序

四、FISH的應用

五、FISH實驗教學實例

第二十二章 基於抗體的分子細胞生物學研究方法

第一節 概述

一、抗體標記的直接法與間接法

二、標記物的選擇

第二節 免疫組織細胞染色技術

一、基本概念

二、組織細胞標本的製備

三、免疫熒光細胞化學技術

四、免疫酶細胞化學技術

五、親合組織化學

第三節 免疫沉澱與免疫共沉澱

一、基本概念

二、抗體的選擇

三、免疫沉澱方法

第四節 染色質免疫沉澱

一、基本概念

二、方法學

第五節 免疫印跡

一、概述

二、方法學

第六節 流式細胞術

一、流式細胞儀的細胞分析原理

二、流式細胞儀的細胞分離原理

三、免疫熒游標記樣品的流式細胞分析

第七節 抗體晶元

一、蛋白質晶元與抗體晶元

二、常規抗體晶元製作與檢測流程

第二十三章 基因及其表達譜研究分析技術

第一節 基因研究方法

一、PCR技術

二、單鏈構象多態性分析

第二節 基因表達譜研究技術

一、基因表達的系列分析技術

二、差異顯示技術

三、基因晶元技術

第二十四章 模式生物在分子細胞生物學研究中的應用

第一節 酵母

一、概述

二、酵母與細胞周期研究

三、酵母雙雜交系統

四、酵母與基因功能研究

五、與酵母研究有關的網站

第二節 果蠅

一、概述

二、模式生物果蠅的應用

三、與模式生物果蠅研究有關的網站

第三節 小鼠

一、概述

二、小鼠成為模式生物的歷程

三、模式生物小鼠的應用

四、與模式生物小鼠研究有關的網站

第四節 斑馬魚

一、概述

二、斑馬魚成為模式生物的歷史

三、模式生物斑馬魚的應用

四、與斑馬魚研究有關的網站

第五節 模式生物研究的現狀與趨勢

一、模式生物基因組計劃與比較基因組學

二、模式生物研究的趨勢

參考書目

參考文獻

索引

我國的許多醫學院校都已經在為研究生開設細胞生物學理論與技術或其他相關的課程，但由於各種原因，多數學校還沒有特定的教材或教學用書。2004年，復旦大學研究生院和復旦大學出版社選擇一批研究生課程，資助出版相應的研究生教學用書，作為向復旦大學百年校慶（2005年）的獻禮教材，《醫學分子細胞生物學》就是其中的一本。

為了做好教學用書的編寫工作，我們邀請了西安交通大學、蘭州大學、吉林大學、浙江大學、大連醫科大學的部分從事研究生細胞生物學教學的教授、專家，結合細胞生物學學科發展特點以及我國本科生及研究生細胞生物學課程的現狀，確定了編寫的基本原則。如研究生的教學以專題為主，但由於我國本科教育中細胞生物學教學尚不平衡，所以還需要一些基本內容介紹，以及兼顧理論教學和實驗教學等等。在編寫過程中貫徹了這些原則。