王金发细胞各章节摘要.doc

细胞生物学摘要
第一章 细胞概述
细胞是生物体结构和功能的基本单位，也是生命活动的基本单位，由膜包围着含有细胞核或拟核的原生质所组成。
1665年胡克首先发现细胞（《显微图谱》），1838年，德国植物学家施莱登创立了植物细胞学说；1939年，德国动物学家施旺创立了动物细胞学说。1965年，Derobtis将其编著的《普通细胞学》改为《细胞生物学》标志着细胞生物学的诞生，研究细胞及其生物学功能的科学称为细胞生物学。
作为生命活动的结构和功能的基本单位，细胞有着各种形态，但又有一系列的共同点：细胞都具有选择性的膜结构、遗传物质和核糖体，都能进行自我增殖，都有新陈代谢和运动性。组成细胞的化合物有水、无机盐、小分子有机物（糖、脂、核苷酸及氨基酸等），以及核酸、蛋白质、多糖等生物大分子。
细胞分原核细胞和真核细胞两大类。原核细胞没有核膜，缺乏多种细胞器，但有核糖体；真核细胞分生物膜体系、遗传信息表达体系、细胞骨架体系。病毒不具细胞结构，只含核酸和蛋白质，是非细胞的生命体。

第二章 细胞生物学研究方法
显微成像包括直接成像和间接成像。显微技术是生物学中最基本的研究技术，包括光学显微技术和电子显微技术。显微镜是利用透镜的成像原理制成的，主要参数有透镜分辨率、放大率。光学显微镜因受可见光波长的限制，，最小只能分辨0.2μm的细微结构，电子束的波长比光波长小得多，因此电子显微镜的使用可使分辨率大提高。
常见的光学显微镜有普通双筒显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、暗视野显微镜、倒置显微镜。电子显微镜是研究亚显微结构的主要工具，包括透射电镜和扫描电镜。
细胞化学技术包括酶细胞化学技术、免疫细胞化学技术等。流式细胞分选技术是细胞生物学和现代生物技术中的重要技术，可用于分选细胞和染色体。
细胞工程技术是细胞生物学与遗传学的交叉学科，主要利用细胞生物学的原理和方法，结合工程学的技术手段，按照人们预先的设计改变或创造细胞遗传性的技术，主要内容有：细胞融合、细胞生物反应器、染色体转移、细胞器移植、基因转移、细胞及组织培养。
分离技术是一大类技术的总称，包括细胞组分的分离和生物大分子的分离，常见内容有离心分离技术、层析分离技术。

第三章 细胞质膜与跨膜运输
细胞质膜是细胞的基本结构。细胞膜的主要功能有：界膜和区室化、调节运输、功能定位和组织化、信号检测与传递、能量转换等功能。
红细胞结构简单，是研究膜结构的最好材料。经过低渗处理的红细胞会形成血影，可以较容易地分离出膜蛋白。红细胞质膜内侧的膜蛋白有血影蛋白、血型糖蛋白、带3蛋白、肌动蛋白、锚定蛋白等，它们和纤维蛋白一起组成膜骨架。
膜的主要成分是膜脂、膜蛋白、膜糖三大类。磷脂、鞘脂、胆固醇是主要的膜脂，具有双亲媒性。根据膜蛋白的存在方式可分为整合蛋白、外周蛋白、脂锚定蛋白，细胞质膜的生物学功能主要由膜蛋白完成。可用离子型和非离子型的去垢剂来分离膜蛋白。膜糖一般以糖蛋白或糖脂的形式存在，主要存在于质膜外侧。
流动镶嵌模型是目前普遍接受的细胞质膜结构模型，它强调了膜的不对称性和流动性。膜脂、膜蛋白、膜糖是不对称分布的，这就导致膜功能的不对称性，从而保证生命活动的高度有序性。膜的流动性包括膜脂的侧向扩散、旋转运动、翻转运动和膜蛋白的随机移动、定向运动、局部扩散等。膜的流动性与细胞质膜的酶活性、物质运输、信号转导、能量转换、细胞周期、发育及衰老等过程有很大关系。可以通过人鼠细胞融合实验、淋巴细胞的成斑成帽反应、光脱色荧光恢复技术、电子自旋共振谱技术研究膜的流动性。温度、脂肪酸链长度、不饱和度、胆固醇含量、卵磷脂与鞘磷脂的比值以及影响膜蛋白运动的因素都能影响膜的流动性。
物质跨膜运输是细胞质膜的基本功能，分为被动运输和主动运输。被动运输不消耗能量，且顺浓度梯度，分为简单扩散和促进扩散，后者需要载体蛋白或通道蛋白的帮助。通道蛋白有电位闸门通道、配体闸门通道、机械闸门通道等。水可以通过简单通道跨膜，也可通过水通道蛋白协助跨膜。
主动运输的4个基本特点是：逆浓度运输、依靠膜运输蛋白、需要消耗能量、具有选择性和特异性。参与主动运输的ATPase可分为P型泵、V型泵、F型泵和ABC运输蛋白，Na+/K+ 泵和Ca+泵均属于典型的P型离子泵。
细菌的主动运输有磷酸化运输、细菌视紫红质质子泵ABC运输蛋白等。

第四章 细胞环境与互作
多细胞生命有机体中，细胞组成不同的组织，它们通过细胞相互间以及细胞与细胞外环境相互作用调节细胞的迁移、生长以及组织的三维结构。
动物是由多种类型的细胞组成的有机体，不同类型的细胞通常组成不同的组织。在多数组织中，细胞要向细胞外分泌一群大分子，它们在细胞间交织连接成网状结构，将这种结构称为细胞外基质。
细胞外基质的组成可分为三大类：a、蛋白聚糖，它们能够形成水性的胶状物；b、结构蛋白，如胶原和弹性蛋白，它们赋予细胞外基质一定的强度和韧性；c、黏着蛋白，如纤连蛋白和层黏着蛋白，它们促使细胞同基质结合。
细胞识别，指细胞对同种或一种细胞同源或异源细胞以及对自己和异己物质分子的认识和鉴别。细胞黏着则是指相邻细胞或细胞与细胞外基质以某种方式黏合在一起，组成组织或与其他组织分开，这种黏合的方式比较松散。另外从事件发生的次序来说，细胞识别在先，细胞黏着在后，识别是黏着的基础。
细胞在识别和黏着的基础上进行细胞连接。细胞连接有三种方式：紧密连接、斑块连接、通讯连接。比较复杂的是斑块连接，它又分为同肌动蛋白纤维相连的黏着连接（涉及相邻两细胞的黏着带和涉及细胞同细胞外基质的粘着斑）和同中间纤维相连的桥粒连接（涉及相邻两细胞的桥粒和涉及细胞同细胞外基质的半桥粒）。

第五章 细胞通讯
细胞通讯是指多细胞生物细胞间或细胞内通过高度精确和高度有效的接受信息的通讯机制并通过放大引起快速的细胞生理反应，或者引起基因活动，从而发生一系列的细胞活动来协调各组织行动，使之成为统一的生命整体并对外界环境变化做出综合应答。
细胞有三种“谈心”方式：通过信号分子、相邻细胞表面分子的相互作用、细胞与细胞外基质的作用。
信号分子可分为水溶性和脂溶性两种，按信号传导方式可分为三种类型：激素、局部介质、神经递质。
受体分为细胞表面受体和细胞内受体两种。表面受体分为单次跨膜、7次跨膜和多亚基跨膜3个家族，主要有离子通道耦联受体、G-蛋白耦联受体、酶联受体等3种类型。受体与配体相互作用具有特异性、高亲和力、饱和性、可逆性等特点，并可引发生理反应。研究受体与配体的相互作用常采用单克隆抗体标记法、亲和标记法等。
PKA系统是以cAMP作为第二信使激活蛋白激酶A（PKA）进行信号放大，包括激活型和抑制型两种类型。在激活型中，G蛋白偶联受体与信号分子结合后，G蛋白被激活，活性α亚基与其他两个亚基分离并激活腺苷酸环化酶（AC），产生第二信使cAMP，cAMP激活PKA，PKA再作用于靶蛋白，产生细胞应答。在抑制型中，激活的Ｇ蛋白则抑制AC的活性。通过对ｃAMP的降解可解除PKA系统的信号作用。
PKC系统是以三磷酸肌醇（IP3）二酰甘油（DAG）为第二信使，并通过蛋白激酶C（PKC）引起级联反应。PKC系统中，磷脂酶Cβ相当于PKA系统的AC，经G蛋白激活后的磷脂酶水解质膜上的4，5-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2），产生IP3和DAG。IP3 的作用是释放出内质网中的Ca2+，DAG和Ca2+ 共同作用激活PKC，PKC参与多种生化反应的催化。DAG和IP3 的信号解除都可以通过水解和磷酸化来完成，Ca2+ 的信号解除则需要通过IP3 磷酸化生成的IP4 与质膜、内质网膜上的Ca2+ -ATP酶的共同作用。
酶联受体信号转导系统有以cGMP作为第二信使激活蛋白激酶G的系统以及受体酪氨酸激酶/Ras途径。胰岛素受体信号转到调节和表皮生长因子受体信号转导途径是典型的受体酪氨酸激酶途径。Ras蛋白活性受到GAP和GEE的控制，其激活亦涉及Grb2蛋白和Sos蛋白。
整联蛋白介导的黏着斑的装配、黏着斑的信号转导也是细胞表面受体介导的信号转导的重要方式。
细胞信号转导系统具有趋同、趋异于窜扰等现象。信号的终止通过信号分子水解、受体钝化、受体减量调节以及磷酸酶的作用来实现。

第六章 核糖体与核酶
核糖体是细胞内一种核糖核蛋白颗粒，含有rRNA和r蛋白质。核糖体可分为真核生物核糖体和原核生物核糖体，前者有细胞质核糖体、线粒体核糖体和叶绿体核糖体3种类型。核糖体均由大小两个亚基组成，进行蛋白质合成时才结合在一起。原核生物核糖体沉降系数为70S，由50S大亚基（含33种不同的蛋白质以及23S和5SrRNA）和30S小亚基（含21种蛋白质以及16SrRNA）组成；真核生物核糖体沉降系数为80S，由60S大亚基（含大约49种蛋白质以及28S、5S和5.8SrRNA）和40S小亚基（含大约33种蛋白质以及18SrRNA）组成。
核糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA的合成、核糖体亚基的组装等。真核生物的18S、5.8S、28SrRNA基因组成一个转录单位，转录成一个45S的前体。原核生物的16S、23S、5S3种rRNA基因组成一个转录单位。真核生物核糖体亚基在核仁中装配，原核生物核糖体亚基在细胞质中装配。
核糖体的功能是进行蛋白质多肽链的合成。核糖体中有一个mRNA结合位点和3个tRNA结合位点：A位点、P位点、E位点。原核生物mRNA通过5’端的SD序列与核糖体16SrRNA结合，真核生物则依赖于mRNA5’端甲基化帽子结构将mRNA与核糖体小亚基结合。多肽链的合成分为起始、延伸和终止3个不同过程。蛋白质合成过程中可以形成多聚核糖体。
小分子RNA可分为snRNA和scRNA，前者存在于细胞核中，后者存在于细胞质中。反义RNA是与mRNA或其他RNA互补的RNA分子，来源于反向转录的产物或是不同基因的产物。可分为Ι类、Ⅱ类、Ш类反义RNA。
核酶是具有催化活性的RNA，分为RNA和蛋白质复合物、小分子的RNA和Ι、Ⅱ组内含子三种类型。核剪接涉及核酶的作用，具有GU-AG规则、装配成剪接体、形成套索结构等3个特点。Ι、Ⅱ组内含子的剪接机制完全不同。
RNA编辑是指mRNA水平上改变遗传信息过程，涉及指导RNA的作用。

第七章 线粒体与过氧化物酶体
线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的主要场所，是细胞的“动力工厂”。
线粒体有内外两层膜，外膜含有孔蛋白，通透性高。内膜通透性较低，通常向基质折褶形成嵴，嵴上有许多规则排列的基粒。内膜上有许多参与运输、合成、电子传递和ATP合成的酶类。
线粒体中绝大多数蛋白质由核基因编码，在细胞质游离核糖体上合成后通过转运肽运输到线粒体中，转运过程需要受体、消耗能量以及分子伴侣的帮助等。
线粒体是真核生物氧化代谢的部位。糖酵解生成的丙酮酸进入线粒体基质，经过三羧酸循环生成FADH2和NADH，再进入呼吸链进行氧化磷酸化，最后生成ATP和水。呼吸链上的电子载体有黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q。主呼吸链由复合物Ι、Ⅱ、Ш、Ⅳ构成，传递氧化NADH释放的电子，次呼吸链由复合物Ⅱ、Ш、Ⅳ构成，传递氧化FADH2释放的电子。呼吸链通过3个氧化磷酸化偶联位点即复合物Ⅱ、Ш、Ⅳ建立质子动力势，驱动ATP合酶合成ATP。英国生化学家Mitchell于1961年提出化学渗透假说，合理解释了线粒体氧化磷酸化的机制。
线粒体是一种半自主性的细胞器，具有有限的遗传物质以及蛋白质合成系统等。线粒体通过二裂法进行增殖。关于线粒体的起源有内共生学说和非内共生学说两种假说。
过氧化物酶体是由一层单位膜包裹的囊泡，含40余种酶类，主要是氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶。过氧化物酶体具有解毒、调节氧浓度、氧化脂肪酸、进行含氮物质代谢等功能。过氧化物酶体也是通过二裂法进行增殖，其酶类和蛋白质均为核基因编码并于细胞质游离核糖体上合成后转运而来。

第八章 叶绿体与光合作用
叶绿体由叶绿体被膜、类囊体和基质组成。类囊体分基粒类囊体和基质类囊体，是光合作用反应的场所。
叶绿体的主要功能是进行光合作用，分两个阶段进行。光合作用的第一阶段是光反应，包括光能的吸收、电子的传递、光合磷酸化3个主要过程。
进行光吸收的功能单位是光系统，它由捕光复合物和光反应中心复合物组成，被吸收的光能在色素分子之间传递。
光反应的第二步是电子传递。这一过程中，H2O是原初电子供体，NADPH+是最终电子受体。电子载体位于类囊体膜上，包括细胞色素、铁氧还蛋白、NADPH+还原酶、质体蓝素、NADPH+、细胞色素b/f复合物等。
电子传递复合物包括光系统Ⅰ、光系统Ⅱ和细胞色素b/f复合物。其中光系统Ⅱ又由捕光复合物Ⅱ、PSⅡ反应中心复合物和水裂解放氧复合物组成，光系统Ⅰ由捕光复合物Ⅰ和PSⅠ反应中心复合物组成。电子传递有环式和非环式两种途径。
叶绿体光合磷酸化的机制与线粒体的氧化磷酸化相似。在电子传递过程中，类囊体膜两侧建立质子动力势。光合磷酸化分为循环式光合磷酸化和非环式光合磷酸化。
光合作用的第二阶段是CO2的固定，即暗反应，在叶绿体基质中进行。光呼吸是一种依靠光来消耗O2，释放CO2的作用。光呼吸作用的结果是降低了光合作用的效率。
叶绿体是半自主细胞器，其基因组为环状，编码部分叶绿体所需的蛋白质和RNA，大多数蛋白质由核基因编码并通过信号序列转运而来。
叶绿体是由原生质体分化来，并通过分裂而增殖。

第九章 内膜系统与蛋白质分选和膜运输
内膜系统主要是指内质网、高尔基体、溶酶体、液泡和细胞核膜这些膜结构是相互流动的，处于动态平衡，在功能上也是相互协同的。
蛋白质分选是细胞对新蛋白质的识别、挑选，并通过特殊方式运送靶位点的过程。内膜系统是蛋白质分选的主要系统。
内质网是由一层单位膜所形成的囊状、泡状和管状的结构，并形成一个连续的网膜系统。它可分为糙面内质网和光面内质网。光面内质网的功能有：糖原分解释放葡萄糖、类固醇激素的合成、脂的合成与运转、解毒和调节钙离子浓度等。
糙面内质网的功能主要是参与蛋白质的合成与运输。实验证明，信号肽对于蛋白质合成的分选具有决定作用。信号肽长度一般为15～35个氨基酸，没有特异性。信号肽通过与信号识别颗粒、依靠蛋白的相互作用将新合成的蛋白质引导到内质网上，新生肽进入内质网腔后除了要进行正确的折叠外，还要经过蛋白质N－端糖基化和形成脂锚定蛋白。
高尔基体是蛋白质的分选站，它由内侧网络、中间囊膜和外侧网络3部分功能区室组成。
高尔基体的功能主要是蛋白质和脂运输、蛋白质的糖基化、蛋白聚糖的合成、蛋白原的水解和蛋白质的分选。
溶酶体是动物细胞中一种单层膜包被的膜结合细胞器。溶酶体可分为初级溶酶体、次级溶酶体和后溶酶体，次级溶酶体又可分为自噬性、异噬性和混合性溶酶体。
溶酶体的功能有吞噬作用、自噬作用、自溶作用和细胞外的消化作用等。
细胞的分泌活动涉及内质网、高尔基体和细胞质膜，可分为组成型和调节型两种。前者不需任何信号触发，后者则相反分泌活动的过程主要包括蛋白质的合成、分选、加工和胞吐作用。
胞吐作用的相反过程是内吞作用，它可分为吞噬作用、吞饮作用和受体介导的内吞作用。受体介导的内吞作用的典型例子是低密度脂蛋白和转铁蛋白结合铁离子的内吞运输。还有一种特殊的内吞作用就是转胞吞作用。
根据外被蛋白质的不同，将膜泡分为：披网格蛋白小泡、COPⅡ被膜小泡和COPⅠ被膜小泡。披网格蛋白小泡的形成需网格蛋白、衔接蛋白和发动蛋白的参与。COPⅠ被膜小泡的形成需装配反应因子（ARF）和外被体蛋白质Ⅰ的参与。
分泌小泡寻靶可用SNARE假说解释。Rab蛋白可调节小泡运输与融合。
膜的合成是通过不断地将脂和蛋白插入已有的膜。磷脂的插入是通过磷脂转运蛋白，或通过出芽和膜融合。而膜融合蛋白则来源于糙面内质网，细胞内侧的外周蛋白则是由游离核糖体合成的。

第十章 细胞骨架与细胞运动
细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的网络结构，包括微管、微丝和中间纤维，具有多种功能。
微管主要分布在核周围，它由微管蛋白异源二聚体组成。微管有单管、二联管和三联管，其中单管不稳定，二联管和三联管稳定。微管的体外组装分为成核和延长两个过程，其中成核是限速步骤。微管有（＋）和（－）端，因此微管具有极性。影响微管体外装配稳定性的因素有GTP浓度、压力、温度、pH、微管蛋白临界浓度、药物等。细胞内的微管处于动态不稳定状态。微管通过与微管结合蛋白（MAP）结合扩展其功能。
微管的功能有：支架作用、细胞内物质运输的轨道、纤毛和鞭毛的构件、参与细胞的有丝分裂和减数分裂等。
微丝又称肌动蛋白纤维，由肌动蛋白组成。微丝的装配分三个阶段：成核、快速延长和稳定，其中需ATP的参与。这一过程受G－肌动蛋白临界浓度和一些离子浓度的影响。肌动蛋白也有踏车现象。微丝的稳定性受细胞松驰素和鬼笔环肽的影响。
分子发动机是一类利用ATP供能，产生推动力，进行细胞内物质的运输或运动的蛋白。分子发动机有肌球蛋白家族。驱动蛋白家族和动力蛋白家族等。其中驱动蛋白和动力蛋白是以微管作为运行的轨道，而肌球蛋白则是以微丝作为运行的轨道。分子发动机的运输是单方向的逐步进行的。驱动蛋白在神经细胞中的功能是将物质从神经细胞的胞体运向轴突末端，并沿微管的（－）端向（＋）端移动。细胞质动力蛋白的移动方向则相反，它是有丝分裂中染色体运动的力的来源，也参与小泡和膜结合细胞器的运输。
肌球蛋白是一种肌动蛋白纤维的分子发动机，研究得较为清楚的有肌球蛋白Ⅰ、肌球蛋白Ⅱ和肌球蛋白Ⅴ。肌球蛋白Ⅱ为肌收缩和细胞质分裂提供动力，肌球蛋白Ⅰ和肌球蛋白Ⅴ则涉及细胞骨架与膜间的相互作用。
中间纤维是三种骨架纤维中最复杂的一种，它的装配分三个过程：由单体形成二聚体，再由二聚体形成四聚体，然后由8个四聚体组成原丝。中间纤维的功能有：为细胞提供机械强度支持、参与细胞连接、是核骨架的主要成分并维持细胞核膜稳定。

第十一章 细胞核与染色体
细胞核是细胞的遗传机构，主要有两个功能：一是通过遗传物质的复制和细胞分裂保持细胞世代间的连续性；二是通过基因的选择性表达，控制细胞活动。
真核生物的细胞核有双层的核被膜包裹着，核被膜由外核膜、内核膜、核周腔、核孔复合体和核纤层等5个部分组成。核孔复合体具有选择性运输作用，核蛋白进入细胞核须由核定位信号（NLS）引导，并且要有一种小GTP结合蛋白的帮助。
分子伴侣是细胞内的一类蛋白质，它们介导其它蛋白质的正确装配，但自己不成为最后功能结构中的组分。第一个被发现的分子伴侣是核质蛋白，它介导核小体组装。分子伴侣的功能有：帮助蛋白质折叠和装配、帮助蛋白质的转运和定位、参与细胞器和细胞结构的发生、参与应激反应、参与信号转导等。
染色质是细胞间期细胞核内能被碱性染料染色的物质，由DNA和蛋白质组成。染色体是由染色质压缩包装而成的棒状结构，是中期染色质的表现形式。组蛋白是真核生物染色体的基本结构组分，有H1、H2A、H2B、H3、H4等五种类型。它们带正电荷，能与DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用。其中， H2A、H2B、H3、H4为核小体核心组蛋白； H1在构建核小体时起连接作用。级蛋白的某些氨基酸侧链常会被磷酸化、乙酰化或甲基化以及ADP的核糖化等修饰，这些修饰对保护、稳定和调控遗传物质的功能起重要作用。
非组蛋白是指细胞核中不参与核小体组成和一在蛋白质，它们有多种功能：包括染色体的构建、调控基因的表达等。
根据染色质染色反应不同，分为异染色质和常染色质，异染色质通常没有转录活性。
核小体又称核体、核粒。由146个碱基对的DNA在八聚体的组蛋白外绕了1.75圈，H1位于核小体DNA的进出口处。两相邻核小体DNA之间以连接DNA相连。在DNA复制和转录时，核小体不会完全解体。有多种模型推测核小体与转录的关系。
DNA经过4步包装形成染色体，从DNA到染色体共压缩了8400倍。
着丝粒又称主缢痕，动粒是装配在着丝粒外侧的2层蛋白质结构，细胞分裂时提供了与纺锤体微管结合的位点。而次缢痕则是核仁组织区。
某些生物在发育过程中，某些组织的细胞会出现巨型染色体，包括多线染色体和灯刷染色体。
核仁由核纤维区、颗粒区、核仁染色质、基质等四部分组成。它是一种动态结构。核仁的主要功能是合成rRNA、装配核糖体，也在一定程度上控制蛋白质合成的速度。

第十二章 细胞周期与细胞分裂
生长和生殖是生物的基本特性，通常将通过细胞分裂产生的新细胞的生长开始到下一次分裂形成子细胞结束为止所经历的过程称为细胞周期。在这一过程中，细胞的遗传物质复制并均等地分配给两个子细胞。
将细胞周期分为两个主要阶段：分裂期（M期）的分裂间期。M期所持续的时间较短，一般为30～60min，分裂间期的时间较长，根据细胞的类型和所处的条件不同而不同，有几小时、几天、几周或更长。
根据新细胞从开始生长到分裂前止的分裂间隔期中的生理和生化变化，可将分裂期分为：G1期、S期、G2期。
细胞周期的调控机制最早是从酵母中获得突破，发现了细胞周期蛋白和周期蛋白依赖性蛋白激酶，它们控制着细胞周期的进程。细胞周期中有两个主要的关卡，一个是在G1期，另一个在G2期。
有丝分裂是细胞周期的分裂期（M期）进行的分裂活动。在这个时期，通过纺锤体的形成和运动，将在S期已经复制好了的DNA平均分配到两个子细胞，以保证遗传的连续性和稳定性。这一时期的主要特征是出现纺锤体。有丝分裂包括核分裂的胞质分裂两个过程，一般在核分裂之后随之发生胞质分裂。M期持续的时间很短，但形态变化很大，根据形态变化的特征，通常将分裂期分为前期、早中期、中期、后期和末期。
减数分裂是生殖细胞产生配子的分裂，包括两次连续的分裂，形成4个单倍体子细胞。相继的两次分裂分别称为减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。由于细胞核分裂了两次，而染色体只是在第一次减数分裂前的间期复制了一次，所以细胞经过减数分裂导致染色体数目减少一半。
第一次减数分裂可分为前期Ⅰ，中期Ⅰ，后期Ⅰ，末期。第二次减数分裂可分为前期Ⅱ，中期Ⅱ后期Ⅱ，末期Ⅱ。减数分裂是遗传重组产生的主要原因，重组的两个事件分别发生在前期Ⅰ和中期Ⅰ。

第十三章 胚胎发育与细胞分化
动物和植物的雌配子通常称为卵，而将雄配子称为精子。配子形成的过程称为配子发生。在配子发生过程中，二倍体的原始生殖细胞要通过减数分裂和分化才能转化成单倍体的卵或精子
在大多数动物中，卵子形成（即卵子发生）发生在卵巢，并且有一个增殖期。雄性的精子发生与卵子发生过程有很大不同，它是在睾丸中通过精子发生过程产生的。
精子与卵子的融合，即受精作用。受精作用所涉及的反应包括：顶体反应、皮层反应、原核融合等。
受精后胚胎的早期发育主要包括卵裂、胚泡形成的宫内植入三个阶段。
细胞分化是胚胎细胞分裂后未定型的细胞在形态和生化组成上向专一性或特异性方向发展，或由原来较简单具有可塑性的状态向异样化稳定状态发展的过程。细胞分化时的主要特征是细胞出现不同的形态结构和合成组织特异性蛋白质，演变成特定表型的细胞类型。其结果是，在空间上，细胞之间出现差异；在时间上同一细胞和它以前的状态有所不同，从本质上说，细胞分化是从化学分化到形态、功能分化的过程。
由于分化和形态建成是非常复杂的过程，影响的因素多，包括：细胞粘合分子在胚胎发育中的作用、激素对形态分化和建成的影响、分化抑制作用、细胞分化中的核质关系的影响等。
细胞质不仅在细胞分化中具有重要作用，在成熟个体的组织中，细胞质对细胞核仍然具有影响。
从分子水平看，分化细胞间的主要差别是合成蛋白质种类不同，即表达的基因不同，细胞分化的分子基础在于基因表达的控制。基因表达的调控发生在各种水平，包括DNA水平、转录水平、转录后加工水平、翻译水平等，受多种因素的影响。如果蝇的发育就是在母体基因、合子基因和同源框基因等的调节控制下进行的。
干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。胚胎干细胞的分化和增殖构成动物发育的基础，成体干细胞的进一步分化则是成年动物体内组织和器官修复再生的基础。干细胞在细胞工程和组织工程中有许多重要的应用。

第十四章 细胞衰老、死亡与癌变
衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现，是不可逆的生命过程。细胞衰老是客观存在的，同新陈代谢一样，细胞衰老是细胞生命活动的客观规律。
体外培养的细胞具有一定的寿限，可分为3类：①接近于动物的整体寿命；②缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短；③快速更新的细胞。
细胞衰老过程是细胞生理与生化反应发生变化的过程，主要表现是细胞对环境变化适应能力和维持细胞内环境恒定能力的降低。细胞衰老反映在细胞形态结构和功能上有很多变化，包括细胞内水分减少、色素生成和色素颗粒沉积、细胞质膜的流动性降低、磷脂含量降低、线粒体数量减少、蛋白质合成发生变化等。有关衰老的学说很多，包括遗传程序说、体细胞突变论、自由基理论等。
细胞死亡有两种形式，一种为坏死性死亡，是由外部化学、物理或生物因素的侵袭而造成的细胞崩溃裂解；另一种为程序性细胞死亡，是细胞在一定的生理或病理条件下按照自身的程序结束其生存。
程序性细胞死亡与细胞坏死有3个根本的区别：①引起死亡的原因不同；②死亡的过程不同；③细胞坏死常引起炎症反应，而程序性死亡则不会引起炎症。
通过对秀丽隐杆线虫程序性死亡的研究揭示程序性死亡是由一系列的基因控制的，并发现所有的动物细胞中蛋白酶解级联系统介导了程序性细胞死亡。
程序性细胞死亡具有重要的生物学意义：参与形态建成、调节细胞的数量和质量。
癌细胞是一种突变的体细胞，这种突变体脱离了细胞社会关于增殖和存活的控制，因此可以无限增殖产生肿瘤。引起细胞癌变的因素很多，包括化学、辐射、病毒和遗传等。
从遗传上看，癌的发生涉及两类基因：肿瘤抑制基因和癌基因。肿瘤抑制基因编码的蛋白质抑制细胞生长，并阻止细胞癌变；癌基因编码的蛋白质使细胞生长不受控制，并促进细胞癌变。