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1简介细胞暨分子生物学研究1

1.1细胞的发现2

1.2细胞的基本性质3

细胞为高度复杂和组织化3

细胞拥有基因程式和执行程式之方法3

细胞具有繁衍后代的能力5

细胞需要并利用能量5

细胞进行多种化学反应5

细胞从事多种机械活动5

细胞受刺激而反应5

细胞能够自我调节6

1.3细胞的两种基本分类7

区别原核细胞和真核细胞的特征7

原核细胞的种类12

不同类型的真核细胞：细胞特化14

人类远景：替换损坏的细胞和器官17

细胞的大小与内容物20

1.4病毒22

类病毒25

实验路径：真核细胞的起源25

2生命的化学基础32

2.1共价键33

极性与非极性分子34

离子化34

人类远景：自由基引起老化35

2.2非共价键36

离子键：带电原子之间的吸引力36

氢键36

厌水作用和凡得瓦力37

水分维持生命的性质38

2.3酸，硷，和缓冲物质39

2.4生物分子的特性41

官能基42

生物分子依据功能分类42

2.5四种生物分子43

醣类43

脂质49

蛋白质51

人类远景：蛋白质摺叠错乱导致死亡的结果67

核酸71

2.6复合性巨分子结构的形成74

烟草镶嵌病毒颗粒和核糖体次单元的组合方式74

实验路径：保护子：协助蛋白质成为正确的摺叠状态75

3生物能量学，酶，和代谢83

3.1生物能量学84

热力学定律与熵的观念84

自由能87

3.2酶作为生物催化剂92

酶的性质93

克服活化能障碍94

活化位置与分子专一性95

酶催化作用的机制96

酶动力学100

人类远景：抗生素抗药性逐渐形成的问题104

3.3代谢105

综观代谢作用106

氧化与还原：电子事件106

能量的获得与利用107

代谢调节112

实验路径：测定溶菌酶作用的机制115

4细胞膜的结构与功能122

4.1细胞膜功能概要123

4.2细胞膜结构研究之简史124

4.3细胞膜的化学结构127

膜脂肪127

膜的碳水化合物131

4.4细胞膜蛋白质的结构与功能132

镶嵌膜蛋白133

研究镶嵌蛋白质的结构与特性134

周边膜蛋白138

附脂膜蛋白139

4.5细胞膜脂质与细胞膜流动性140

细胞膜流动性的重要性141

维持细胞膜的流动性141

膜脂肪的不对称性142

4.6细胞膜的动态性143

细胞融合后膜蛋白扩散143

蛋白质运动的模式144

红血球细胞：细胞膜结构的范例147

4.7横跨细胞膜物质的运动150

溶质运动的能量学150

物质通过细胞膜扩散151

促进性扩散157

主动运输158

人类远景：因遗传疾病所造成的铁离子通道缺失162

4.8膜电位与神经脉冲165

静止电166

动作电位167

动作电位成为冲动时的进程168

神经传导：跳跃突触裂缝170

实验路径：乙醯胆硷接受器173

5有氧呼吸与粒线体183

5.1粒线体的构造与功能184

粒线体的膜185

粒线体的基质186

5.2粒线体内的氧化代谢反应187

三羧酸循环189

还原态辅酶在形成ATP过程中的重要性189

5.3粒线体在ATP形成所扮演的角色192

氧化还原的能阶192

人类远景：有氧代谢与无氧代谢在运动中所扮演的角色193

电子传递195

电子载体的种类195

5.4质子的转移和质子动能力的产生202

5.5 ATP形成的机转203

ATP合成酶的结构204

根据“交换键结机转”形成ATP的基础205

质子动能力除了合成ATP之外所扮演的角色210

5.6过氧化氢小体211

人类远景：粒线体或过氧化氢小体功能异常造成的疾病212

6光合作用与叶绿体218

6.1叶绿体的结构与功能219

6.2光合作用代谢总览221

6.3光的吸收222

光合作用色素分子223

6.4光合作用的单元与反应中心224

氧的形成：整合两个不同光合作用系统的动作225

抑制电子传递将促使种子死亡231

6.5光磷酸化作用233

非循环与循环的光磷酸化作用233

6.6二氧化碳固定作用与碳水化合物的合成234

在C3植物中的碳水化合物合成234

C4植物里的碳水化合物合成237

CAM植物里的碳水化合物合成238

光抑制作用239

过氧化体与光呼吸作用239

7细胞与环境间的交互作用243

7.1细胞外的空间244

细胞外基质244

7.2细胞与非细胞物质间的交互作用252

整合素252

焦点黏附与单侧细胞间桥小体：将细胞固著在其基质上255

7.3细胞与细胞间的交互作用257

选择素258

免疫球蛋白与整合素259

钙调素260

将细胞与其他细胞连结在一起：突触，黏著接合点与细胞间桥小体261

人类远景：在发炎与癌细胞转移中细胞黏附力的角色264

细胞黏附接受体在讯号传递上的角色266

7.4紧密连结：封锁细胞间隙268

7.5缝隙连结与胞间连丝：中介细胞间的沟通270

胞间连丝272

7.6细胞壁273

8细胞质内的膜系统：结构、功能以及膜的交换279

8.1内膜系统概论280

8.2一些研究细胞膜的方法281

得自放射自动显影术的了解282

得自使用绿萤光蛋白的了解283

得自次细胞小单位生化分析的了解284

得自无细胞系统的了解286

得自基因突变的了解286

8.3内质网288

平滑内质网288

粗糙内质网的功能289

从ER到高基氏体：小泡运输的第一步298

8.4高基氏体299

高基氏体里的糖基化作用301

物质在高基氏体里的移动302

8.5小泡运输的型式与功能303

COPII-外套小泡：将货物从ER运送到高基氏体304

COPI-外套小泡：将脱逸的蛋白质送回ER305

网格蛋白-外套小泡：在TG N收集溶小体蛋白307

将小泡标定目标到特定的隔间309

8.6溶小体311

8.7植物细胞液泡313

8.8细胞摄入微粒与巨分子314

吞噬作用314

人类远景：溶小体功能异常所产生的疾病315

内吞作用317

8.9过氧化物酶体、粒线体与叶绿体摄入转译后的蛋白质323

将蛋白质摄入过氧化物体323

将蛋白质摄入粒腺体323

将蛋白质摄入叶绿体325

实验路径：接受体中介之内吞作用326

9细胞骨架与细胞运动性333

9.1细胞骨架主要功能概论334

9.2细胞骨架的研究335

萤光显微镜的使用335

视讯显微镜与聚焦雷射光束使用在体外运动性分析336

遗传工程改造过的细胞之使用337

9.3微小管338

结构与组成物338

与微小管黏附的蛋白质339

微小管作为结构的支持者与组织者340

微小管作为细胞内运动的经理人342

游走於微小管细胞骨架的马达蛋白质342

微小管组织中心347

微小管的动态特质350

纤毛与鞭毛：构造与功能354

纤毛与鞭毛的结构355

9.4中间丝363

中间丝的组合与拆解364

中间丝的类型与功能364

9.5微丝366

微纤维的组合与拆解368

肌凝蛋白：肌动蛋白纤维的分子马达368

9.6肌肉收缩372

肌肉收缩的滑动纤维模型375

人类远景：肌肉萎缩的分子基础380

9.7非肌肉的运动382

肌动蛋白结合蛋白质382

非肌肉性运动与收缩的例子384

10基因和基因体的性质397

10.1基因为遗传单位的观念398

10.2染色体：基因的携带者399

染色体的发现399

染色体是遗传讯息的携带者400

果蝇的遗传分析401

基因互换和重组401

诱变和巨大染色体403

10.3基因的化学性质404

DNA的结构404

Watson-Crick的假设406

10.4基因体的结构411

基因体的复杂性411

人类远景：三核苷酸重复增加所引起的疾病418

10.5基因体的稳定性420

DNA序列的复制和修饰420

可移动遗传单元422

10.6基因体的分子图谱426

限制内核酸酶427

人类远景：解开人类基因体的DNA序列430

实验路径：基因的化学性质431

11遗传讯息的表现：从转录作用到转译作用439

11.1基因与蛋白质的关系440

综观细胞中讯息的流动441

12.1转录作用：基本的过程442

原核生物的转录作用445

11.3真核生物的转录作用与RNA的加工处理447

核糖体RNAs447

移转RNAs453

信使RNA454

分散基因和RNA剪接的演化意义468

在实验室中制造新的核酶470

11.4遗传讯息的转码471

遗传密码的特性471

人类远景：核酶与反义寡核苷酸的临床应用472

11.5解码：移转RNA的角色474

tRNA的结构475

11.6转译基因讯息479

起始作用479

延长作用482

终止作用484

实验路径：RNA作为催化酵素487

12细胞核及基因表现的调控494

12.1真核细胞的细胞核495

核膜495

染色体501

人类远景：染色体异常513

细胞核是一个有组织的胞器515

12.2原核细胞基因表现的调控517

细菌的操作基因组517

12.3真核细胞基因表现的调控521

转录层次调控522

加工层次调控540

转译层次调控540

12.4后转译调控：决定蛋白质的稳定度545

13 DNA复制及修补551

13.1 DNA复制552

半保留复制552

细菌细胞的复制554

DNA聚合酶的结构与功能561

真核细胞的复制565

13.2 DNA修补572

核苷酸切除修补572

硷基切除修补573

错误配对修补574

双股断裂修补574

13.3复制和修补575

人类远景：DNA修补缺陷的结果576

14细胞复制580

14.1细胞周期581

体内的细胞周期582

细胞周期的调控582

14.2 M期：有丝分裂和细胞质分裂590

前期590

前中期596

中期598

后期600

末期602

在有丝分裂运动时所需要的力量602

细胞质分裂604

14.3减数分裂609

减数分裂的时期610

减数分裂中所进行的基因重组615

人类远景：减数分裂中的不分离现象及其影响616

实验路径：MPF的发现及其特性619

15细胞讯息传递：细胞与环境之间以沟通628

15.1细胞讯息传递系统的基本特征629

15.2二级信使及G蛋白质偶合接受器631

二级信使：环腺嘌吟核苷单磷酸的发现631

葡萄糖调动：cAM P所引发的反应范例其一632

G蛋白质偶合接受器的结构与功能635

人类远景：与G蛋白质偶合接受器相关的失调症639

由脂肪衍生的二级信使641

15.3钙离子作为细胞内传递者的角色644

在植物细胞内调节钙离子浓度646

15.4接受器酪氨酸激酶：第二种主要细胞传递路径的型式648

胰导素作用的机制：藉由RTK传递648

RTK在其他细胞活动中所扮演的角色651

15.5细胞表面及其下层基质之间接触所产生的讯息654

焦点黏附聚集的控制657

15.6在不同讯息传递路径中的会合、分离及交叉传递658

在讯息传递路径中，会合、分离及交叉传递的例子658

15.7其他的讯息传递660

一氧化氮扮演细胞内讯息传递者的角色660

磷酸酶在细胞讯息传递的角色662

导致细胞死亡的路径662

植物的讯息传递路径665

16癌症671

16.1癌症生物学672

癌细胞的表现型672

16.2癌症的成因675

16.3癌症遗传学676

抑癌基因与致癌基因：煞车与油门679

16.4对抗癌症的新策略691

免疫疗法692

基因疗法692

抑制促进癌细胞生长之蛋白质的活性693

抑制新血管的形成693

实验路径：致癌基因的发现695

17免疫反应703

17.1免疫反应概论704

先天免疫反应704

后天免疫反应706

17.2纯系选择理论在B细胞的适用性707

疫苗709

17.3 T淋巴球：活化及作用机制710

17.4一些关於免疫的细胞和分子基础的论题712

抗体的单元结构712

B和T细胞抗原接受器基因的DNA重组716

细胞膜上的抗原接受器复合体719

主要组织相容性复合物719

分辨自我和非自我724

淋巴球是由细胞表面的讯息加以活化725

淋巴球活化所使用的讯息传递727

人类远景：自体免疫疾病728

实验路径：主要组织相容复合物在抗原呈现上所扮演的脚色730

18细胞与分子生物学的技术737

18.1光学显微镜738

解析度738

能见度739

相位差显微镜学740

萤光显微镜741

偏光光学显微镜学742

摄影显微镜与影像处理743

共轭焦点扫描式显微镜学743

光学显微镜样本的制备744

18.2穿透式电子显微镜744

电子显微镜样本的制备747

18.3扫描式电子显微镜751

18.4放射线同位素的使用752

自动射线照相术754

18.5细胞培养754

18.6以差异离心分离细胞内容物757

18.7蛋白质的隔离、纯化和分离758

选择性沈淀758

液相管柱层析法759

聚丙烯醯胺凝胶电泳762

18.8以X光绕射分析判定蛋白质结构764

18.9核酸的纯化与分离765

以凝胶电泳分离DNA765

18.10以分光光度计测量蛋白质和核酸的浓度766

18.11高速离心767

核酸的沈淀作用767

18.12核酸杂交法769

18.13重组DNA技术770

DNA纯系化771

化学合成与基因定位突变776

基因转移到真核细胞与哺乳动物胚胎777

藉由PCR以酵素放大DNA781

DNA定序781

18.14抗体的用途783