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为顺应教育部教学改革潮流和改进现有的教学模式，适应目前高等医学院校的教育现状，提高医学教学质量，培养具有创新精神和创新能力的医学人才，科学出版社在充分调研的基础上，引进国外先进的教学模式，独创案例与教学内容相结合的编写形式，组织编写了国内首套引领医学教育发展趋势的案例版教材。案例教学在医学教育中，是培养高素质、创新型和实用型医学人才的有效途径。
案例版教材版权所有，其内容和引用案例的编写模式受法律保护，一切抄袭、模仿和盗版等侵权行为及不正当竞争行为，将被追究法律责任。
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| 內容簡介： |
为顺应教育部教学改革潮流和改进现有的教学模式，适应目前高等医学院校的教育现状，提高医学教学质量，培养具有创新精神和创新能力的医学人才，科学出版社在充分调研的基础上，引进国外先进的教学模式，独创案例与教学内容相结合的编写形式，组织编写了国内首套引领医学教育发展趋势的案例版教材。案例教学在医学教育中，是培养高素质、创新型和实用型医学人才的有效途径。
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| 關於作者： |
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蔡绍京、霍正浩、高殿帅、单长民、肖桂芝、侯威
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| 目錄：
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第一章 绪论
第一节 细胞与细胞生物学
第二节 细胞生物学的发展
第三节 细胞生物学与医学
第二章 细胞生物学研究方法
第一节 细胞形态结构的观察方法
第二节 细胞组分的分析方法
第三节 细胞培养
第三章 细胞概述
第一节 细胞是生命活动的基本单位
第二节 细胞的化学组成
第三节 细胞的形态、大小和数量
第四节 原核细胞与真核细胞
第四章 质膜和细胞表面
第一节 质膜的化学成分
第二节 质膜的分子结构
第三节 质膜的特性
第四节 细胞表面及其特化结构
第五节 质膜与细胞的物质运输
第五章 细胞通信和信号转导
第一节 细胞通信和信号转导系统
第二节 信号转导的主要途径
第三节 信号转导的共同特点
第六章 细胞连接与细胞外基质
第一节 细胞连接
第二节 细胞外基质
第七章 内膜系统和核糖体
第一节 核糖体
第二节 内质网
第三节 高尔基体
第四节 溶酶体
第五节 过氧化物酶体
第六节 内膜系统与小泡运输
第八章 线粒体
第一节 线粒体的形态结构和化学组成
第二节 细胞呼吸
第三节 线粒体的半自主性
第四节 线粒体的增殖与起源
第九章 细胞骨架
第一节 微管
第二节 微丝
第三节 中间丝
第十章 细胞核
第一节 核被膜
第二节 染色质与染色体
第三节 核仁
第四节 核骨架
第五节 核遗传信息的储存和传递
第十一章 细胞增殖和细胞周期
第一节 细胞分裂
第二节 细胞周期
第三节 细胞周期的调控
第四节 细胞周期调控的遗传基础
第十二章 细胞分化
第一节 细胞分化的概念
第二节 细胞分化的机制
第三节 细胞分化的影响因素
第四节 干细胞
第五节 细胞分化与肿瘤
第十三章 细胞衰老与细胞凋亡
第一节 细胞衰老
第二节 细胞凋亡
第十四章 细胞工程
第一节 细胞工程相关技术
第二节 细胞工程的应用
参考文献
索引
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| 內容試閱：
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第一节 细胞与细胞生物学
自然界中存在着成千上万种千姿百态的生物，小至细菌，大到花草树木、鸟兽鱼虫，直至人类，用肉眼观察很难找出它们结构上的共同之处，但在显微镜下，它们的基本结构相同，都由细胞构成。细胞（cell）是生物体结构和功能的基本单位，要认识生物生命活动的规律，必须从“细胞”入手。
1665年，英国科学家RobertHooke发现细胞，至今已有300多年的历史。在光学显微镜水平，研究细胞的化学组成、形态结构及功能的学科，称为细胞学（cytolo-gy）。随着科学的发展，人们对细胞的研究逐渐深入，已远远超出了光学显微镜可见的形态结构，也不再局限于对细胞功能变化的简单描述。传统的细胞学逐渐发展成为现代的细胞生物学（cellbiology）。细胞生物学对细胞的研究，已从细胞的整体和显微水平深入到亚显微和分子水平，将多个层次有机结合，以动态观点考察细胞的结构和功能，探索细胞的基本生命活动，包括细胞的代谢、繁殖、生长、发育、遗传和变异、分化、运动以及衰老和死亡等生命现象。细胞生物学已不再孤立地研究某个细胞、细胞器、生物大分子或某个生命活动的现象，而是研究细胞的变化发展过程、细胞之间的相互关系以及细胞与环境之间的相互关系。简言之，细胞生物学是应用现代物理、化学技术和分子生物学方法，从细胞整体、显微、亚显微和分子等水平上研究细胞结构、功能及生命活动规律的学科。细胞生物学的研究内容包括：质膜、细胞质和细胞核的结构、功能及其相互关系，细胞总体和动态的功能活动（细胞生长、分裂、发育分化、遗传变异等）以及这些相互关系和功能活动的分子基础。
细胞生物学的兴起与分子生物学的发展密不可分，分子生物学（molecularbiology）的研究成果对细胞生物学的发展有重大影响。近50多年来，分子生物学研究领域的重大进展，如DNA双螺旋结构模型的提出、基因序列分析、DNA重组技术和酶分子活性基团的定位等都推动细胞生物学向更深层次迅速发展。细胞生物学介于分子生物学和个体生物学之间，与分子生物学和个体生物学相互衔接、相互渗透。因此，细胞生物学是一门承上启下的学科。细胞生物学与分子生物学一样，都是生命科学的重要支柱和核心学科，也是21世纪生命科学前沿活跃的具有良好发展前景和辐射力的学科。
医学细胞生物学（medicalcellbiology）是应用细胞生物学的理论和方法，研究人体细胞的形态结构与功能等生命活动规律和人类疾病发生、发展及其防治的科学。因此，本书在介绍细胞生物学基础知识的同时，还将讨论细胞病变与人类疾病发生的关系、疾病发生的细胞生物学基础，应用细胞生物学的方法，诊断、治疗疾病的前景等。
第二节 细胞生物学的发展
科学的发展依赖于研究技术的进步，细胞生物学的形成和发展与显微技术和实验技术的进步密不可分，其发展历程包括5个阶段。
一、细胞生物学的萌芽
细胞的发现与显微镜的发明是分不开的。1590年，荷兰眼镜制造商Z.Janssen兄弟试制出第一台复式显微镜；1665年，英国科学家RobertHooke制造了第一台对科学研究有价值的显微镜，用其对软木及其他植物组织薄片观察时，发现了许多蜂窝状的小室，当时将这种小室称为cell（小室之意，由拉丁文cellulae演变而来）。实际上，他所见到的仅仅是植物死细胞纤维质的细胞壁。
真正观察到活细胞的是荷兰科学家AntonvanLeeuwenhoek（图1-1），他相继于1673年和1677年，使用能放大300倍的显微镜观察到了原生动物纤毛虫、细菌和哺乳动物的精子，1674年观察到了鲑鱼红细胞及其细胞核。同一时期，意大利的Malpighi与英国的Grew注意到了植物细胞的细胞壁与细胞质的区别。
视窗1-1 自学成才的光辉典范――Leeuwenhoek
Leeuwenhoek（1632―1723）只上过中学，当过布商的学徒工，靠卖衣布和纽扣为生，直到1671年（39岁）才开始科学研究。他当初磨制透镜的目的是为了检测布匹的质量。他一生亲手磨制了550个透镜，组装了247架显微镜。据对他所磨制的至今仍收藏在荷兰乌德勒支博物馆的显微镜检测，其放大倍数为270倍、分辨率为2.7μm；而根据他当初的记录分析判断，他使用过的显微镜的放大倍数应为500倍、分辨率为1.0μm，这样高的水平，在当时是十分惊人的。
在40多年的科学生涯中，他观察了大量动植物的活细胞，看到了鲑鱼的细胞核，在牙垢中发现了细菌，并且对一些细胞的大小也进行了测量，他测得的红细胞直径7.2μm、细菌直径3μm，与现代测量的数值十分相近。因此，Leeuwenhoek作为细胞的发现者，当之无愧。鉴于在生物学上的卓越贡献，Leeuwenhoek于1680年当选为英国皇家学会外籍会员；1699年获得巴黎科学院通讯院士荣誉称号。Leeuwenhoek一生刻苦奋斗，孜孜以求，由一个布店学徒工成长为出类拔萃的学者，为后人树立了自学成才的光辉典范。
从显微镜发明到19世纪初的200多年中，由于显微技术未得到根本改进，故细胞的研究没有突破性进展，这一时期可以认为是细胞生物学的萌芽阶段。
二、细胞学说的建立
19世纪初到中叶，德国植物学家M.JSchleiden（1838）和动物学家T.Schwann（1839），根据前人的研究成果，结合自己的工作，总结并提出了著名的“细胞学说”（celltheory），即“一切生物，从单细胞生物到高等动物和植物都是由细胞组成的；细胞是生物形态结构和功能活动的基本单位”（图1-2）。
图1-2 细胞学说的建立者
1858年，德国细胞病理学家R.Virchow提出“一切细胞只能来自原来的细胞”的观点，并把细胞理论应用于病理学研究，说明“机体的一切病理表现都基于细胞的损伤”，他的这些观点是对细胞学说的重要补充。
细胞学说的要点是：①所有生物体都是由细胞组成的，细胞是组成多细胞生物体的基本单位；②细胞是生物体结构与功能的单位；③细胞来源于已经存在的细胞，即由细胞分裂而来。
细胞学说阐明了生物界的统一性和共同起源，对生命科学的许多领域的研究和发展起到了积极的推动作用，奠定了现代生物学发展的重要基石。恩格斯高度评价细胞学说，将其与进化论、能量守恒定律共同列为19世纪自然科学的三大发现。
三、经典细胞学阶段
细胞学说的创立，有力推动了细胞的研究，并逐渐形成了一门新的学科――细胞学。19世纪中叶到20世纪初期，可以认为是经典细胞学阶段。这一时期，细胞学研究的主要成果是提出了原生质学说，发现了受精和细胞分裂现象，观察到了细胞中的一些细胞器等。
根据原生质学说（1861，MaxSchultze；1880，Hanstein），细胞是由质膜（plasmamembrane）包围的一团原生质（protoplasm），包括细胞核内的核质（kar-yoplasm）和核外的细胞质（cytoplasm）。在细胞分裂研究中，先后发现了无丝分裂（amitosis）（1841，Re-mark）、有丝分裂（mitosis）（1880，W.Flemming）和减数分裂（meiosis）（1883，vanBeneden；1886，E.Strasburger）现象。在细胞质研究方面，随着显微镜分辨力的提高，石蜡切片方法、保存细胞结构的固定液和染色技术的应用，细胞内几种重要细胞器，即中心体（centrosome）、线粒体（mitochondrion）和高尔基体（Golgibody）等相继被发现，人们对细胞结构的认识达到了新的水平。
四、实验细胞学阶段
从20世纪初期到中叶，细胞的研究逐渐从形态学观察深入到对细胞化学成分、生理功能以及细胞与胚胎发育和遗传关系的研究，研究方法也从单纯使用显微镜发展到采用多种实验手段。因此，这一时期被称为实验细胞学时期。不同实验技术和方法的应用，以及与相邻学科的密切结合、相互渗透，促进了实验细胞学的分支学科相继形成。
1902年，Boveri和W.Sutton把染色体的行为同孟德尔的遗传因子联系起来，提出了“染色体遗传理论”；同年，W.Cannon认为遗传因子位于染色体上，提出了“遗传的染色体学说”；1909年，W.Johannsen把遗传因子改称为gene（基因）；1910年，T.Morgan在大量实验工作的基础上，建立了“基因学说”。由此，细胞学和遗传学的结合形成了细胞遗传学（cyto-genetics）。
1909年，R.Harrison建立了组织培养技术，直接观察和分析细胞的形态和生理活动；1943年，A.Claude应用高速离心法从活细胞中分离出细胞核和多种细胞器，如线粒体、叶绿体和微粒体（内质网的碎片），然后再进一步研究它们的生理功能、化学组成和各种酶类在细胞器中的定位等。这样，细胞学与生理学融合形成了细胞生理学（cytophysiology）。
1921年，R.Feulgen首创测定细胞核内DNA的Feulgen染色法；1940年，J.Brachet建立了应用甲基绿、派洛宁检测细胞中RNA的Unna染色技术；与此同时，Casperson采用紫外显微分光光度法检测细胞中的DNA含量。这些对细胞内大分子的分布、定性及定量的实验研究称为细胞化学（cytochemistry）。
实验细胞学的进展极大丰富了细胞学内容，也为细胞生物学的形成奠定了基础。
五、细胞生物学的形成
受分辨率和放大倍数的限制，无法应用光学显微镜对细胞进行更深入的研究。20世纪30年代电子显微镜的诞生及20世纪50年代分子生物学的兴起，使细胞的研究深入到亚显微水平和分子水平。
自20世纪50年代开始，人们应用电子显微镜观察到了细胞的各种超微结构，包括质膜、内质网、叶绿体、高尔基体、溶酶体、线粒体、核糖体等；20世纪70年代的超高压电子显微镜的出现，使人们观察到了细胞质、细胞核中网状分布的细胞骨架；20世纪80年代扫描隧道显微镜和原子力显微镜的发明，使细胞的结构研究深入到大分子层次――可研究DNA和蛋白质等生物大分子的立体结构。
这一时期，在分子水平研究细胞的形态结构和生理功能，揭示细胞生命活动机制，取得了许多成就，形成了分子生物学。例如，1953年，J.Watson和F.Crick提出DNA双螺旋结构模型；1958年，M.Meselson和F.Stahl提出遗传信息的流向是DNA
→RNA→蛋白质；1955年，G.Grick提出三联体密码假说；1961年，M.Nirenberg和Mathaei根据核糖核酸实验确定了每一种氨基酸的“密码”。这些研究成果及后来建立的DNA重组技术（1968，P.Berg）、DNA序列分析技术（1975，F.Sanger和W.Gilbert）和PCR技术（1986，K.Mulis等）等分子生物学研究技术，不断渗透到细胞学各领域，使细胞的形态结构和功能研究深入到了分子水平。由此可见，从20世纪60年代开始，逐渐形成了从细胞整体、显微、亚显微和分子等不同水平研究细胞结构、功能及生命活动规律的学科，即细胞生物学。
分子生物学以核酸和蛋白质为研究对象，细胞生物学以细胞为研究对象，细胞生物学与分子生物学有着内在的、不可分割的联系，两者之间相互渗透、相得益彰。分子水平的细胞生物学研究，聚焦于细胞生命活动与亚细胞成分生物分子变化的关系，是当代细胞生物学研究的重点，它将细胞生物学引向一个更高的阶段――分子细胞生物学（molecularcellbiology）。分子细胞生物学的兴起是细胞生物学研究重点转移的反映，是现代细胞生物学的基本特征，是21世纪生物学的又一次革命。
第三节 细胞生物学与医学
细胞生物学与医学的关系十分密切。基础医学各学科，如组织学与胚胎学、病理学、微生物学、生理学、生物化学、分子生物学、遗传学、免疫学等，都要求从细胞水平阐明各自研究领域生命现象的机制，这些学科同细胞生物学相互渗透、相互交叉。生命科学的各分支学科的交叉汇合是21世纪生命科学的发展趋势，每一分支学科都要到细胞中探索生命现象的奥秘。例如，神经冲动的传导、肌肉收缩、活细胞内物质分子参与化学反应、药物与机体的作用等生理学、生物化学、药理学的研究，均需以细胞生物学理论为基础。细胞生物学的新概念、新理论、新技术已渗透到医学研究的各个领域。
人体由细胞组成，细胞既是人体正常结构和功能的基本单位，也是疾病发生的基本单位；细胞正常结构和功能损伤，必然导致细胞结构的破坏和功能的紊乱，最终导致疾病，即细胞结构和功能的异常是疾病发生的根源和基础。正如1858年德国病理学家Vir-chow所说，“一切病理现象都来自细胞的损伤”。细胞生物学对细胞生命活动规律及细胞病理的研究成果极大地推动了医学的发展和进步。
细胞生物学在细胞分化、细胞凋亡、癌基因等方面的研究，使人们对疾病病因、病理、及发病机制有了全新的认识；以细胞生物学的原理、方法探索疾病的病因、诊断、治疗是医学研究的重要手段。
随着细胞生物学的发展，细胞化学、免疫组化、电镜技术、原位杂交、核型分析等新的细胞生物学技术，为疾病的诊断提供了新的手段。近年来，分子细胞生物学的研究进展为疾病治疗开辟了新的途径，有力推动了细胞治疗、基因治疗、肿瘤生物治疗及组织工程等一系列新的治疗方法的发展。
细胞生物学是现代医学的基础和支柱学科，是医学教育中一门重要的基础课程。作为医学生，学习细胞生物学的基本理论，掌握细胞生物学研究的基本技能，将为学习其他基础医学和临床医学课程打下坚实的基础。现就细胞生物学与医学的关系，举例简述如下。
一、疾病发生的细胞学基础
质膜结构改变将影响细胞的功能。磷脂是质膜的重要成分之一，肺泡细胞质膜鞘磷脂和卵磷脂比值若超过正常范围，细胞就会凹陷和破裂，导致通气障碍。膜蛋白异常可导致膜转运载体蛋白病和膜受体病。例如，胱氨酸尿症是由于患者基因突变，引起肾小管上皮细胞质膜转运胱氨酸的载体蛋白功能下降或丧失所致。患者原尿中大量胱氨酸不被重吸收，可形成胱氨酸结石。家族性高胆固醇血症是由于患者LDL受体蛋白基因缺陷，导致质膜上LDL受体先天缺失或减少所致。
溶酶体与细胞吞噬物的消化分解有关，被称为“清道夫”。进入细胞的有害物质如不能被及时清除，可导致严重后果。肝细胞受肝炎病毒、酒精、四氯化碳等有害物质作用，可致内质网肿胀，镜下的肝脏病理切片上可见到典型气球样改变。
人体由200多种细胞组成，这些细胞的结构和功能差异是细胞分化的结果。细胞分化（celldifferenti-ation）是指在个体发育过程中，由单个受精卵（未分化细胞）产生的细胞在形态结构、生化组成和功能等方面形成明显的稳定性差异的过程。
癌细胞来自高度分化的体细胞，主要特征之一是恶性生长和无休止分裂，其在性质上又转变为类似未分化的原始细胞，失去了专一性，这种现象称为细胞的去分化（dedifferentiation）。癌细胞不仅失去了原有细胞具有的正常功能，而且还获得了未分化细胞所没有的破坏能力；它失去了细胞间接触抑制的特性，不断分裂、四处扩散；在不受控制的分裂、生长过程中，夺取机体营养、释放毒素、侵袭正常组织，最终使机体消耗殆尽、枯竭而死。如果人们对正常细胞的分化和癌细胞的去分化机制有所了解，并能在分子水平上弄清其规律，就有可能找到使癌细胞逆转为正常分化细胞的方法。因此，细胞生长、分裂和分化的研究是与肿瘤防治密切相关的重要课题。
机体大量细胞在一定发育时期出现的正常死亡，称为程序性细胞死亡（programmedcelldeath），也称为细胞凋亡（apoptosis）。细胞凋亡异常是某些疾病的病因。在T细胞、B细胞分化成熟过程中，由于免疫系统的选择作用，95%的前T细胞、前B细胞均要死亡，并且成熟的淋巴细胞寿命也只有一天。这样，细胞死一批，再生一批，相互交替，严格有序。若这种程序性细胞死亡过程异常，细胞只生不死，就会导致淋巴细胞堆积，形成白血病；该死的细胞不死，还将导致自身免疫病。
在肿瘤研究中，人们发现，肿瘤的发生不仅与肿瘤细胞生长速度有关，而且也与肿瘤细胞死亡速度有关。研究表明，细胞凋亡异常是肿瘤发生发展的重要因素。哺乳动物的癌基因参与细胞凋亡的调控，原癌基因c-myc的过表达可致细胞凋亡，而原癌基因bcl-2的过表达，则可抑制c-myc诱导细胞凋亡的作用。抗癌基因p53在诱导细胞凋亡中也起重要作用。辐射或化疗引起淋巴细胞DNA损伤时，p53基因产物P53蛋白大量增加，同时出现细胞凋亡；进一步分析发现，淋巴细胞DNA损伤引起细胞凋亡必需P53蛋白的存在，当p53基因失活或P53蛋白被其他癌基因产物抑制时，突变细胞得以继续存活，并发展为癌细胞。这说明p53基因产物诱导细胞凋亡可提供一种防御机制，使DNA损伤的突变细胞不能存活并演变为癌细胞。
二、细胞生物学与疾病的诊治
细胞工程（cellengineering）是运用细胞生物学、分子生物学的方法和工程学的原理，在细胞水平，按照人的需要，对细胞的遗传性状进行人为修饰，以获得有利用价值的细胞或细胞相关产品的综合技术体系。细胞工程技术在医学研究和实验中的应用日益广泛，在许多疾病的诊断和治疗中发挥着越来越重要的作用。
1.单克隆抗体 运用B淋巴细胞杂交瘤技术制备的单克隆抗体，简称单抗（monoclonalantibody），在细胞工程中占有重要的地位。单抗主要用作体外诊断试剂，目前已研制出几百种体外诊断试剂盒。另外，单抗作为靶向药物的载体有广阔的应用前景。单抗具有与其对应抗原特异结合的特性，如果在载体分子上连接适当的治疗用药物（弹头），那么，这种结合型的单抗就有可能将治疗药物定向传递到药物作用的靶细胞，使治疗药物直接作用于病灶局部，发挥最大的治疗作用，同时避免该药物对其他组织器官的损害。这种药物与单抗偶联制成的“抗体――药物”结合物称为靶向抗肿瘤药物，也称为“生物导弹”。
2.肿瘤疫苗 应用细胞生物学实验技术，通过病毒将动物的正常细胞和癌细胞融合，或将癌细胞的核移植到去核的卵细胞内，发育一段时间以减轻毒性；然后再将其制成肿瘤疫苗。研究表明，肿瘤疫苗注入患有肿瘤的动物体内，具有抑癌作用。目前，这项研究引起广大学者的普遍关注，有可能成为治疗人类肿瘤的新途径。
3.人工细胞 人工细胞是为避免生物体的排他性及对进入机体药物的破坏作用，利用质膜的结构特点制成的具有细胞功能的微囊。人工细胞对某些疾病可起到很好的治疗作用。例如，利用微囊包封过氧化氢酶治疗小鼠遗传性过氧化氢酶缺乏症；在微囊中封入大鼠胰岛细胞移植到大鼠腹腔，治疗大鼠糖尿病；含吸附剂和解毒剂的人工细胞作用于血液，用以治疗肝性脑病，这种人工细胞也称为人工肝。
4.其他细胞产品 通过诱导突变或转基因方法定向改变细胞的遗传组成，使之获得新的遗传性状，再通过体外细胞培养，从而使细胞产生具有治疗作用的细胞产品。例如，由重组哺乳动物细胞规模化生产的医用蛋白“组织型纤溶酶原激活剂（tPA）”，作为溶血栓的药物，可用于脑卒中、心肌梗死等血栓疾病的溶栓治疗。
细胞治疗（celltherapy）是将体外培养的具有正常功能的细胞植入患者体内，或直接导入病变部位，以代偿病变细胞所丧失的功能。干细胞是具有多分化潜能和自我复制功能的未分化细胞，胚胎干细胞具有分化为胚胎或成体的全部组织细胞的能力，成体干细胞可分化为一种或几种子代组织细胞。将干细胞分离并使它们向特定方向分化，就可以用健康的组织细胞取代患者体内病变的组织细胞。
帕金森病是大脑黑质多巴胺分泌神经元退化引起的疾病，神经干细胞具有被诱导分化为多巴胺神经元的潜能，将体外扩增的人神经干细胞移植至帕金森病模型大鼠，能在大鼠体内分化为成熟的多巴胺神经元，并可建立突触连接，可有效改善模型大鼠的帕金森病症状。
糖尿病是机体不能分泌或分泌不足或不能有效利用胰岛素所致。2001年，美国科学家在体外将小鼠胚胎干细胞诱导为可分泌胰岛素的细胞，将其注入糖尿病小鼠的脾脏内，24小时后发现，小鼠体内产生了胰岛素，血糖水平也恢复正常。以色列学者证明，人胚胎干细胞也可诱导为分泌胰岛素的细胞，为糖尿病干细胞移植提供了细胞源泉，此研究成果为糖尿病患者带来了根治疾病的希望。
另外，还可诱导干细胞分化为心肌细胞修复心脏，分化为软骨细胞修复关节；移植骨髓造血干细胞治疗白血病、再生障碍性贫血等。肿瘤放疗或化疗对造血系统的损伤，也可通过骨髓移植恢复造血功能。
组织工程（tissueengineering）是通过体外构建组织器官，用于替代人体受损或缺失的组织器官的治疗方法。传统的组织工程是将组织特异的种子细胞种植在生物支架材料上，在体外培养构建组织器官。干细胞的多向分化潜能为组织工程提供了很好的种子细胞来源，特别是利用患者自身干细胞构建组织器官用于移植，可解决移植组织的免疫排斥问题。目前用上皮干细胞制备人工皮肤用作皮肤移植物、用骨髓间质干细胞等制备组织工程化骨和软骨用于修复组织缺损等已获得成功。
思考题
1.细胞学与细胞生物学有何不同？2.细胞生物学与医学有何关系？医学生为何要学习细胞生物学？
（蔡绍京 杨 琳）
动物细胞的直径大多为10～20μm，相当于人眼睛的分辨率的五分之一，况且细胞内还有精细复杂的内部结构和生理活动，所以，观察并研究细胞的形态、结构、组成及其功能活动必须借助仪器设备和相关的实验方法。细胞生物学的研究内容非常广泛，涉及的研究方法也很多，本章仅简要介绍常用的技术方法。
第一节 细胞形态结构的观察方法
分辨率（resolution）是指能清楚分辨物体细微
结构最小间隔的能力，即相邻两个物点间最小距离的能力。人眼睛的分辨率只有0.2mm，很难直接观察细胞及其精细、复杂的内部结构。显微镜的应用扩大了人们的视野，普通光学显微镜的分辨率为0.2μm，最大放大倍数为1000倍；电子显微镜的最大分辨率为0.2nm，放大倍数可达150万倍（图2-1）。
一、显微结构的观察
显微结构（microscopicstructure）是指在过光学显微镜所能观察到的细胞结构。光学显微镜（lightmicroscope）是细胞生物学研究中最常用的工具，种类繁多，常用的有以下几种。
普通光学显微镜由3部分构成，即：①照明系统，包括光源和聚光器；②光学放大系统，由两组玻璃透镜――物镜和目镜组成，是显微镜的主体；③机械系统，用于固定标本和照明、光学放大系统的准确调控。
显微镜下观察的物像是否清晰不仅取决于放大倍数，还与显微镜的分辨率有关。分辨率的大小取决于光的波长、镜口率和介质的折射率，用公式表示为：
R ＝ 0.61λ nsinα其中，n表示聚光镜和物镜之间介质的折射率，空气的n为1，香柏油的n为1.5；α表示样品对物镜角孔径的
半角；λ表示照明光源的波长，可见光λ为0.5μm。
一般来说，一定波长的光源不能用以探查比它本身波长短的结构细节，这是显微镜的基本限度。因此，光学显微镜的分辨限度（limitresolution）受可见光波长（0.4～0.7μm）的限制。细菌和线粒体的长径约0.5μm大小，是光学显微镜能够观察到的最小结构。光镜能观察到的细胞结构有线粒体、中心体、高尔基体、核仁等。
利用光的衍射和干涉现象，将透过标本的光线程度差或相位差转换成肉眼可分辨的振幅差的显微镜称为相差显微镜（phasecontrastmicroscope）。相差显微镜能够将标本对光的衍射差异转变成明、暗差异，因此可看到普通光学显微镜难以观察的未经染色的标本及活细胞的形态结构。与普通显微镜相反，倒置相差显微镜（invertedphasecontrastmicroscope）的光源和聚光器装在载物台下方，便于观察培养瓶中贴壁生长细胞的结构和活动；如再装配上影像设备，则可在镜下拍摄体外培养细胞的生长状态或功能活动，如细胞分裂、细胞迁移运动及细胞内部结构或组分在
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