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出版者:

作者:Tuan, Rocky S. (EDT)/ Lo, Cecilia W. (EDT)

出品人:

页数:548

译者:

出版时间:2000-1

价格:$ 224.87

装帧:

isbn号码:9780896038547

丛书系列:

图书标签:

• Developmental Biology
• Protocols
• Molecular Biology
• Cell Biology
• Genetics
• Embryology
• Animal Development
• Model Organisms
• Experimental Design
• Lab Techniques

细胞与发育：从分子机制到复杂形态的构建 本书聚焦于生物体生命早期阶段，即从受精卵到完整多细胞形态形成的复杂过程。它深入探讨了发育生物学这一迷人领域的核心原理、关键分子事件以及它们如何协同作用，精确地指导细胞的命运抉择、组织的分化与器官的形成。本书旨在为对生命起源、组织再生以及疾病发生背后的基本机制感兴趣的研究人员、高级本科生和研究生提供一个全面且深入的参考。 --- 第一部分：发育的基石——细胞命运的编程与信号转导 本部分奠定了理解发育过程所需的理论框架，着重阐述了遗传信息如何被精确调控以驱动细胞从一个未分化状态转变为具有特定功能的细胞。 第一章：生殖细胞的建立与体外受精的挑战 本章首先回顾了配子发生（Gametogenesis）的独特机制，包括减数分裂的精确调控以及配子细胞质的结构极性（如在卵子中的建立）。重点讨论了物种间的受精机制差异，从体外受精（IVF）技术在模式生物和人类生殖医学中的应用，到确保受精后染色体组正确重组的分子检查点。此外，还详细分析了早期胚胎发育中，母源因子（Maternal Factors）如何暂时接管发育进程，直到胚胎基因组激活（Zygotic Genome Activation, ZGA）的临界点。我们将探讨ZGA的启动时机、涉及的关键转录因子以及细胞如何协调这一重大过渡，避免发育停滞。 第二章：早期细胞分裂与不对称分配 在受精卵分裂为多细胞胚胎的过程中，细胞周期控制和空间布局至关重要。本章深入研究了卵裂期（Cleavage）的独特特征，特别是细胞周期缩短和缺乏G1/G2期的现象。核心内容在于不对称细胞分裂（Asymmetric Cell Division）：细胞如何利用细胞骨架的重排和细胞质中特定分子的空间定位，确保子代细胞接收到不同的“启动包”（如特定mRNA或信号分子），从而导致不同的细胞命运。我们将分析极性蛋白（如PAR复合物）在建立细胞轴性以及引导细胞内容物分配中的核心作用。 第三章：细胞身份的建立：转录调控网络 细胞身份的最终确立依赖于特定的基因表达模式。本章聚焦于核心的转录调控网络（Transcriptional Regulatory Networks）。我们详细阐述了发育过程中关键的“主调控因子”（Master Regulators），如同源异形盒基因（Hox Genes）家族。Hox基因如何通过染色质重塑、增强子特异性结合和复杂的基因调控回路，确定身体的纵轴模式（Anteroposterior axis）。此外，还探讨了表观遗传修饰（如DNA甲基化和组蛋白修饰）如何在细胞分化过程中锁定基因表达状态，确保细胞身份的稳定继承。 第四章：信号转导在模式形成中的作用 发育是一个高度依赖细胞间通讯的过程。本章系统梳理了主要的细胞信号通路，及其在形态发生中的应用。我们将详细解析Wnt、Hedgehog (Hh)、TGF- $eta$ (包括BMPs) 和 Notch信号通路。每一通路如何通过浓度梯度（Morphogen Gradients）来确定细胞的位置信息（Positional Information）是本章的重点。例如，Hh信号如何在体轴的建立和肢芽的发育中产生浓度依赖性的效应。同时，探讨细胞如何“感知”这些梯度，并通过下游的信号转导分子（如Smads, $eta$-catenin）将外部信号转化为核内的基因调控指令。 --- 第二部分：形态发生学：组织与器官的构建 在建立了细胞身份和信号基础之后，本部分将目光转向宏观的组织和器官形成，即形态发生学（Morphogenesis）的物理和生物学原理。 第五章：细胞运动与黏附：塑造组织的物理力量 形态发生过程的实现，有赖于细胞自身的移动和相互作用。本章深入探讨了细胞黏附分子（Cell Adhesion Molecules），特别是钙依赖性的钙粘蛋白（Cadherins）。我们将分析E-cadherin和N-cadherin在组织内聚和组织间边界形成中的关键作用。随后，本章详细讲解了上皮-间充质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）和间充质-上皮转化（MET）这两个细胞形态重塑的关键过程，它们是肢芽形成、神经嵴迁移和癌症转移的基础。此外，我们还将考察细胞骨架（肌动蛋白和微管）如何提供驱动细胞迁移和产生形态变化所需的张力。 第六章：胚层分化与轴的建立 本章聚焦于原肠运动（Gastrulation）——这是所有后口动物（Deuterostomes）发育中的决定性事件。我们将以模式生物（如非洲爪蟾和斑马鱼）为例，详述三胚层（外胚层、中胚层、内胚层）是如何起源和定位的。重点分析组织诱导（Tissue Induction）的经典实验，如Spemann-Mangold实验，揭示“组织者”（Organizer）——特别是原条和其衍生物——如何通过释放信号分子来指导相邻细胞（如外胚层）分化为神经系统或表皮。 第七章：神经系统的发生：从神经板到神经网络 神经系统的发育是发育生物学中最精细的领域之一。本章从神经板的形成开始，详细阐述了神经管的闭合过程，这涉及细胞形态的协同变化。随后，我们深入探讨了神经元分化：神经干细胞如何通过细胞周期调控和侧向抑制机制产生不同类型的神经元。在神经元形成之后，本章转向轴突生长和突触形成。我们将分析生长锥（Growth Cones）如何感知来自周围环境（如基质分子和生长因子）的化学线索，实现精确的靶向定位，以及突触的精确修剪和可塑性如何定义最终的功能性神经网络。 第八章：肢体与器官的精确构建 本章以肢体发育为例，展示了多个信号系统和形态发生机制如何集成。我们将研究顶端外胚层脊（Apical Ectodermal Ridge, AER）和结构间充质（Progress Zone）之间的互馈信号（如FGFs和BMPs），解释它们如何协同控制肢体的近远端（Proximal-Distal）延长。随后，分析细胞凋亡（Apoptosis）在塑造最终形态中的负向作用，例如指间膜的去除。此外，本章还将涉及器官发生的芽生（Budding）、空腔化（Cavitation）和管腔化（Tubulogenesis）等通用模式，并简要介绍心脏和肺等复杂器官的形成过程。 --- 第三部分：发育的调控与失调 最后一部分将视野扩展到发育过程的弹性、可塑性以及其与疾病状态的联系。 第九章：发育的可塑性与环境影响 生命发育并非完全由基因组预设。本章探讨了可塑性（Plasticity）的分子基础。我们研究了关键的转录因子在响应环境变化时如何进行“开关”或“重编程”。内容包括关键环境因子（如温度、营养物质）如何通过表观遗传机制影响后代的发育轨迹。特别关注命运决定（Fate Determination）的临界点：何时细胞的决定是“可撤销的”（Reversible）以及何时它们被“锁死”（Committed）。 第十章：再生医学与发育过程的重新激活 理解正常发育的机制，为再生医学提供了蓝图。本章讨论了如何利用发育生物学的原理来促进组织修复和再生。重点分析多能性（Pluripotency）的维持与诱导，包括诱导性多能干细胞（iPSCs）的技术基础及其在建模人类疾病中的应用。此外，我们将考察损伤后器官的再生能力差异，并讨论如何通过激活内源性的发育信号通路来促进受损组织的修复，例如在肝脏和脊髓损伤中的研究进展。 第十一章：发育异常与疾病的分子基础 本章将发育生物学的知识应用于理解人类疾病，特别是先天性出生缺陷和癌症。许多先天性缺陷是由于信号通路关键组分的轻微失调造成的，我们将分析Hh或Notch通路异常在神经管闭合缺陷或心脏隔膜形成障碍中的作用。在癌症部分，我们将对比肿瘤发生与正常发育之间的相似性（如细胞增殖失控、侵袭性迁移），讨论癌基因和抑癌基因在发育过程中的“滥用”如何导致恶性转化。 --- 总结 本书通过整合分子生物学、细胞生物学、遗传学和生物物理学的最新发现，提供了一个跨尺度的视角来理解生命如何从单细胞构建出高度有序的复杂生命体。它不仅是对经典发育生物学理论的详尽梳理，更是对当前研究热点和未来方向的深入探讨。

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