急急急！！！细胞生物学在生产实践中的应用？？？~~~·

细胞生物学 应用~

经历了近两年的艰苦努力，《药学细胞生物学》一书终于完稿待印。在欣慰之余，编写组的

全体人员期待着借此书同读者进行学术的交流与沟通。

细胞生物学是最活跃的生物学科之一，其知识结构更新迅速，而药学版细胞生物学书籍国内

外尚无先例可借鉴。为适应学科发展的实际需要，改变国内药学院校细胞生物学课程一直只

能选用《细胞生物学》或《医学细胞生物学》教材而与药学专业有一定偏离的被动局面，我

们竭尽所能，编写了此书。

鉴于本书主要为药学本科专业的生物学基础教材，在编写过程中，既着重考虑了教材所要求

的基础性与系统性，又充分注意到将内容的新颖性与知识结构的合理性相结合。本书的主线

是根据当前细胞生物学与药学两门学科交叉发展的特点与趋势，从细胞、超微结构和分子水

平的不同层次，阐述细胞在生命活动中的规律和本质，特别强调细胞生物学与药学学科的紧

密联系，并提供了一定篇幅的药学示例，以有助于药学专业读者对细胞生物学学科的理解与

把握。本书力求使读者既掌握细胞生物学的基本理论与知识，又增强对药学知识的理解和应

用。

本书虽是应实际所需而编写，但毕竟是初次尝试，编者深感自己的知识水平与能力有限，在

取材范围和编写深度上难免有不当、疏漏甚至错误之处，恳请读者批评指正，以便再版时努

力完善与修正。



编者

2005年9月
作者简介：目录：第一章绪论(1)

内容提要(1)

第一节细胞生物学概述(1)

一、细胞生物学的研究内容(1)

二、细胞生物学发展简史(5)

三、细胞生物学与诺贝尔奖(9)

第二节细胞生物学与现代药学(11)

一、细胞生物学是现代药学的基础理论(11)

二、细胞生物学研究成果与技术在药学领域中的应用(12

)

三、药学细胞生物学的涵义(19)

思考题(20)

参考文献(20)

第二章细胞概述(22)

内容提要(22)

第一节细胞的基本生物学意义(22)

一、细胞是生物有机体的基本结构单位(22)

二、细胞是生物有机体代谢与功能的基本单位(23)

三、细胞是生物有机体生长与发育的基本单位(23)

四、细胞是遗传的基本单位(23)

第二节细胞的化学组成(23)

第三节细胞的形态与大小(24)

一、细胞的形态(24)

二、细胞的大小(25)

三、细胞的计量单位(25)

第四节原核细胞与真核细胞(26)

一、原核细胞的结构特点(26)

二、真核细胞的结构特点(27)

三、原核细胞与真核细胞基本特征的比较(29

)

第五节细胞与药物作用靶标(31)

一、药物作用靶标的概念(31)

二、细胞的药物作用靶标(31)

三、靶标药物在抗肿瘤研究中的应用现状(33)



思考题(33)

参考文献(33)

第三章细胞生物学研究方法与技术(35)



内容提要(35)

第一节细胞形态显微观察技术(35)

一、显微镜的发展简史(35)

二、显微镜的分类(37)

三、显微技术的基本概念与成像原理(38)

四、常用的光学显微镜(44)

五、电子显微镜(48)

六、显微技术在药学领域的应用(58)

第二节细胞化学技术(63)

一、酶细胞化学原理与方法(64)

二、免疫细胞化学原理与方法(65)

三、放射自显影术(67)

四、原位杂交技术(69)

五、问题与展望(69)

第三节细胞及其组分的分级分离与分析(70)

一、细胞的分离与纯化(70)

二、细胞组分的分级分离(73)

三、细胞分离与纯化技术的整合应用(77)

四、细胞组分的显色分析(78)

五、流式细胞计量术及其应用(79)

第四节细胞培养与细胞制药工程(85)

一、细胞培养概述(85)

二、动物细胞培养与Caco-2细胞模型(88)

三、细胞工程制药的主要技术与发展(93)

第五节功能基因组学及其重要研究技术(97)

一、功能基因组学的定义和内涵(97)

二、功能基因组的重要研究技术(98)

思考题(101)

参考文献(102)

第四章细胞膜(103)

内容提要(103)

第一节生物膜的化学组成与结构特征(104)

一、生物膜的化学组成(104)

二、细胞膜的分子结构模型(110)

三、细胞膜的基本特性(112)

第二节物质的跨膜运输(116)

一、小分子物质和离子的穿膜运输(117)

二、大分子物质的膜泡运输(124)

第三节膜表面受体与介导的主要信号转导(129

)

一、离子通道受体(131)

二、G蛋白偶联受体与其介导的信号转导(134)



三、酶偶联受体(142)

四、受体理论与临床用药(147)

第四节细胞膜异常与疾病(148)

一、细胞膜转运系统异常(149)

二、细胞膜受体异常(149)

三、细胞膜与肿瘤(150)

四、细胞膜损伤(151)

第五节细胞膜在药学领域中的研究和应用(152

)

一、药物与细胞膜的相互作用(152)

二、细胞膜研究热点内容(158)

三、细胞膜技术及其在药学研究中的应用(158

)

思考题(164)

参考文献(164)

第五章细胞内膜系统(166)

内容提要(166)

第一节研究细胞内膜系统的方法学(167)

一、放射自显影术(168)

二、荧光蛋白技术(168)

三、亚细胞组分的生化分析(168)

四、无细胞系统(168)

五、遗传菌株突变技术(169)

第二节内质网(169)

一、内质网的基本结构特征(170)

二、内质网的化学组成(171)

三、内质网的类型(172)

四、内质网的功能(174)

五、内质网与疾病(183)

六、分子伴侣及其应用(185)

七、内质网研究展望(188)

第三节高尔基体(188)

一、高尔基体的基本特征(190)

二、高尔基体的功能(194)

三、高尔基体的病理状态(203)

四、高尔基体与药学研究的相互促进(204)

第四节溶酶体(205)

一、溶酶体的基本结构特征与分类(205)

二、溶酶体的功能(207)

三、溶酶体的形成(210)

四、溶酶体与疾病(212)

五、溶酶体的相关药学应用(213)

第五节微粒体与药物代谢(217)

一、微粒体与细胞色素P450酶系(218)

二、药物代谢研究的基本概念与方法(221)

三、重要的CYP氧化代谢酶举例(229)

思考题(234)

参考文献(235)

第六章线粒体(237)

内容提要(237)

第一节线粒体的生物学特征(237)

一、线粒体的形态与结构(238)

二、线粒体的化学组成与酶定位(240)

三、线粒体的增殖方式(242)

四、线粒体的半自主性(243)

第二节线粒体的主要功能(246)

一、真核细胞中的氧化作用(247)

二、氧化磷酸化是代谢能量转换的主要环节(249)

第三节线粒体与医药学(256)

一、病理过程中的线粒体变化及线粒体病的诊断(256

)

二、药物与毒物对线粒体的影响(257)

三、线粒体靶标药物制剂技术(262)

四、线粒体与糖尿病(264)

五、线粒体与细胞凋亡(264)

思考题(265)

参考文献(265)

第七章细胞核(267)

内容提要(267)

第一节细胞核的超微结构与功能(268)

一、核被膜的超微结构与功能(268)

二、染色质的结构与染色体的构建(272)

三、核仁的超微结构与功能(284)

四、细胞核基质(核骨架)(288)

五、细胞核的功能(289)

第二节细胞核异常相关疾病及其治疗(291)

一、遗传性疾病(291)

二、恶性肿瘤(294)

思考题(294)

参考文献(295)

第八章核糖体(296)

内容提要(296)

第一节核糖体的形态结构与存在类型(297)

一、核糖体的形态结构(297)

二、核糖体的存在类型(297)

第二节核糖体的理化性质(298)

第三节核糖体的自组装(299)

第四节核糖体的功能(300)

一、合成蛋白质的类型(301)

二、蛋白质的生物合成(302)

第五节异常情况下核糖体的变化(308)

第六节影响蛋白质合成的药物(308)

一、血红素对血红蛋白合成的调节(309)

二、干扰素对蛋白质合成的调节(309)

三、抗生素对蛋白质生物合成的影响(309)

思考题(310)

参考文献(310)

第九章细胞骨架(311)

内容提要(311)

第一节细胞骨架概述(311)

一、细胞骨架的概念与主要功能(311)

二、细胞骨架的遗传学研究方法(313)

第二节微丝(314)

一、微丝的分子结构(314)

二、微丝结合蛋白(316)

三、肌肉收缩系统(319)

四、微丝的功能(322)

五、研究微丝的遗传学新方法(324)

第三节微管(324)

一、微管的分子结构(324)

二、微管结合蛋白(326)

三、微管组织中心(327)

四、微管的功能(329)

第四节中间纤维(332)

一、中间纤维的类型(332)

二、中间纤维的分子结构(334)

三、中间纤维结合蛋白(335)

四、中间纤维的功能(335)

五、三种细胞骨架的比较(336)

第五节细胞骨架蛋白与疾病及新药开发(336)



一、细胞骨架蛋白异常表达与疾病的举例(336

)

二、微管抑制剂作为抗肿瘤药物的研究与开发(338)

三、功能基因组学为细胞骨架研究提供了新机遇

(347)

思考题(348)

参考文献(348)

第十章细胞增殖(350)

内容提要(350)

第一节细胞周期的基本概念(351)

一、什么是细胞周期(351)

二、细胞同步化(353)

第二节有丝分裂(354)

一、细胞分裂的类型(354)

二、有丝分裂的基本过程(354)

第三节减数分裂(363)

一、间期(365)

二、分裂期(365)

第四节细胞周期调控(369)

一、细胞周期调控的研究背景概述(369)

二、细胞周期的主要调控因子及其调控方式(374)

三、DNA复制的调控(381)

四、细胞周期关卡的调控(382)

五、生长因子的调控(384)

六、蛋白质合成对细胞增殖的影响(384)

第五节酵母细胞周期调控的功能基因组学研究实例(385

)

一、寻找周期性表达的基因(385)

二、M和G1期转录水平达到峰值的基因(386)



三、S期和G2期转录水平达到峰值的基因(386)

四、周期性表达基因的转录调控(386)

五、细胞周期调控的基因表达的保守性(387)



第六节基于细胞周期相关机制的新药开发(389

)

一、细胞周期研究在抗肿瘤新药开发中的应用(389)

二、细胞周期研究在抗病毒与抗真菌药物开发中的应用(

395)

三、利用细胞周期标记分子研究药物作用的机制与筛选新药(395)

思考题(396)

参考文献(397)

第十一章细胞分化(398)

内容提要(398)

第一节细胞分化的概念与胚胎发育过程中细胞分化的潜能变化(398)

一、细胞分化的概念与特点(399)

二、细胞分化的主要标志与研究方法(408)

三、胚胎发育过程中细胞分化的潜能变化(410

)

第二节细胞分化的分子机制与基因表达的调控(414)

一、细胞分化的分子机制(414)

二、细胞分化基因表达的调控(415)

第三节影响细胞分化的因素(419)

一、细胞内部组分对细胞分化的影响(421)

二、位置信息对分化的影响(422)

三、外部信号等对细胞分化的诱导和抑制(423

)

第四节细胞分化及其相关技术在肿瘤研究中的应用(426

)

一、细胞分化与肿瘤(426)

二、干细胞研究的应用价值与肿瘤(433)

三、肿瘤与诱导分化(439)

四、应用蛋白质组学技术研究肿瘤诱导分化的药物靶标(

442)

思考题(445)

参考文献(445)

第十二章细胞凋亡与衰老(446)

内容提要(446)

第一节细胞凋亡的特征与分子机制(447)

一、细胞凋亡的形态学与生物化学特征(447)



二、细胞凋亡与坏死的区别(452)

三、细胞凋亡发生的四个阶段(453)

四、影响细胞凋亡的因素(459)

五、细胞凋亡检测技术(460)

第二节细胞凋亡在药物开发中的应用远景(463

)

一、细胞凋亡异常与疾病(463)

二、细胞凋亡药物的应用远景(464)

第三节细胞衰老(470)

一、细胞衰老的机制(471)

二、抗衰老药物(476)

思考题(480)

参考文献(480)详细介绍：
《药学细胞生物学》为国内第一部将细胞生物学与药学学科有机结合，面向全国高等药学院

校各专业本科生的生物学基础教材。本书以细胞生物学理论、原理和技术为基础，

研究其在新药研发、药学研究以及药品生产等方面的应用。全书共12章，涵盖药学细胞生物

学所涉及的基本理论和一些研究热点，包括绪论、细胞概述、研究方法、细胞膜、细胞内膜

系统、线粒体、细胞核、核糖体、细胞骨架，细胞增殖、细胞分化、细胞衰老与凋亡，并在

各章中融入了相关的药学知识与应用。相信本书的出版将对读者有所启迪，使其更加易于理

解细胞生物学与药学学科的相关知识和技术。

从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即：显微水平、超微水平和分子水平。从时间纵轴来看细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：

第一阶段：从16世纪后期到19世纪30年代，是细胞发现和细胞知识的积累阶段。通过对大量动植物的观察，人们逐渐意识到不同的生物都是由形形色色的细胞构成的。

第二阶段：从19世纪30年代到20世纪初期，细胞学说形成后，开辟了一个新的研究领域，在显微水平研究细胞的结构与功能是这一时期的主要特点。形态学、胚胎学和染色体知识的积累，使人们认识了细胞在生命活动中的重要作用。1893年Hertwig的专著《细胞与组织》（Die Zelle und die Gewebe）出版，标志着细胞学的诞生。其后1896年哥伦比亚大学Wilson编著的The Cell in Development and Heredity、1920年墨尔本大学Agar编著的Cytology 都是这一领域最早的教科书。

第三阶段：从20世纪30年代到70年代，电子显微镜技术出现后，把细胞学带入了第三大发展时期，这短短40年间不仅发现了细胞的各类超微结构，而且也认识了细胞膜、线粒体、叶绿体等不同结构的功能，使细胞学发展为细胞生物学。De Robertis等人1924出版的普通细胞学（General Cytology）在1965年第四版的时候定名为细胞生物学（Cell Biology），这是最早的细胞生物学教材之一 。

第四阶段：从20世纪70年代基因重组技术的出现到当前，细胞生物学与分子生物学的结合愈来愈紧密，研究细胞的分子结构及其在生命活动中的作用成为主要任务，基因调控、信号转导、肿瘤生物学、细胞分化和凋亡是当代的研究热点

由其发展历程你可以看到细胞生物学所应用的技术是很多的。现在最最时髦的就是分子生物学技术。

更多内容请看：http://baike.baidu.com/view/15372.html?wtp=tt

一、推动产业革命，创造新的经济生长点。生物产业的比重将逐步提高，目前药品中有15%基于生物技术，这一数字据估计到2010年会增加到40 %。生物芯片[5]（图1-4）已广泛应用于科研、医疗、农业、食品、环境保护、司法鉴定等领域，将会成为与微电子芯片一样重要的产业。转基因动植物的市场前景广阔，2004 年全球转基因作物的种植面积已经达到8100万公顷。
二、推动医学革命，延长人类寿命。20世纪初人类平均寿命约为40多岁左右，抗生素和疫苗的应用、医疗技术的提高和公共卫生观念的提出使人类摆脱了传染病的威胁，人类平均寿命逐渐提高，20世纪末人类平均寿命达到70多岁。但是心血管病、癌症和各类遗传病或遗传相关的疾病仍然是威胁人类健康的主凶。21世纪生物技术将推动新一轮医学革命，从疾病预防、疾病诊断、药物研制、组织工程、基因治疗、器官移植、抗衰老等方面，延长人类寿命。1990 美国国立卫生研究院（NIH）进行了世界首例基因治疗，给一名患有先天性重度联合免疫缺陷病的4岁女孩实施了基因治疗。这种疾病是因为缺乏正常的腺苷脱氨酶（ADA）基因而引起的。专家们以病毒作为载体，将ADA基因导入从患者血液中分离出来的淋巴细胞，在体外培养后再输回病人体内，使这位女孩体内ADA酶的含量升高，免疫功能有所恢复，能正常活动而无副作用。这是世界首例基因治疗成功的病人，在此之后，全世界掀起基因治疗的热潮。
三、推动绿色革命，解决食品危机。20世纪60年代以来，杂交玉米、杂交小麦和杂交水稻等农作物优质品种的栽培，标志着传统植物育种理论和各种农业措施在作物改良中的应用达到了高峰，对农业产生了深远的影响，被誉为第一次绿色革命。而二十一世纪转基因动植物、组织培养、胚胎移植、动物克隆等一系列新技术将再一次改变农业的面貌，新技术群将更有利于人们创造新品种、生产人类所急需的粮食、药物和工业用品，推动第二次绿色革命。
四、创造生物新品种，改善生态环境。植物抗旱、抗盐基因的发现与应用，将有可能彻底改变10亿亩干旱地区的生态环境，使5亿亩不毛之地、盐碱地变为良田。用于废气、废水、废渣处理的基因工程极端微生物的应用，可降解生物塑料产品的产业化推广，将会解决工业排放、白色垃圾等环保难题，有效改善生态环境。
五、发展绿色能源，解决能源危机。煤、石油等化石能源的枯竭指日可待，替代能源的开发具有十分重要的战略意义。全球生物质能的储量为18000亿吨，相当于640亿吨石油。生物能源将会使作物秸秆等废弃的有机物成为能源，缓解化石能源不足的危机，为石油短缺国家解决能源危机问题找到一个较为经济的途径。利用“绿金”代替“黑金”，开发生物乙醇、生物柴油、生物发电、生物氢等替代部分化石能源，已经成为许多国家的能源战略。除此之外，植物光合作用机理研究取得重大突破，人工光解水产生的氢气将成为继化石燃料之后主要的能源。
六、生物安全关系到国家安全。必须认识到生物技术是一柄双刃剑，生物工程武器将彻底改变传统战争的方式与后果，没有对生物战剂、生物恐怖和外来入侵物种的防御与应对能力，就不能从根本上保障国家安全。
七、是冲击传统伦理观念。转基因动植物、动物克隆、胚胎干细胞、组织工程、器官移植技术的应用，将对人传统伦理观念产生强烈冲击。
可以预见，在未来的时代细胞生物学仍然是生命科学的领头学科，是支撑生物技术发展的基础科学。尽管发现细胞已经300多年了，但人类目前对细胞在整体层次上（哪怕是“简单的”细菌）的工作机理并未获得一个完整清晰的认识。细胞生物学在如下领域内的发现将为生物技术带来新的发展动力。①对干细胞生长和分化的控制机制的认识或许会带来治疗应用方面的重大突破；②对遗传基因和生化途径调控机制的认识将催生更先进的遗传修饰方法；③理解细胞感知环境的机理会有助于研发具有广泛应用前景的生物传感器；④了解细胞骨架和分子马达的协同工作机制将很可能在下半个世纪中引领纳米技术的生物应用。

包括两方面:
植物细胞工程:1.微型繁殖2.作物脱毒3.神奇的人工种子4.单倍体育种5.突变体的利用6.细胞产物的工厂化生产
动物细胞工程:1.生产许多有重要价值的生物制品2.为基因工程提供受体细胞3.检测有毒物质4.用于生理,病理,药理等方面的研究5.人造皮肤6.加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育7.增加濒危物种的数量8.利用生物反应器生产珍贵医用蛋白9.克隆器官作为器官移植的供体10.使人们更深入地了解胚胎发育及衰老过程,研究治疗疾病.

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