Cell Biology（細胞生物學）

引用

Pollard, T. D., Earnshaw, W. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). Cell Biology (3rd ed.). Elsevier.

章節概要

第三版共四十六章，分為十個部分。Elsevier 稱它涵蓋細胞功能的關鍵原理，並用這些原理解釋分子缺陷如何導致細胞功能失調和人類疾病；書中對分子過程採取“機制式”的講法，文字簡練，插圖豐富，並涉及一些細胞生理學內容。下面的概要沿用出版社目錄中的部分結構和確切章名。

第1部分，第1–2章：Introduction to Cell Biology（細胞生物學導論）

“Introduction to Cells”（細胞導論）和“Evolution of Life on Earth”（地球上生命的演化）在引入任何分子細節之前，先把細胞放進演化的框架中。

第2部分，第3–6章：Chemical and Physical Background（化學與物理背景）

“Molecules: Structures and Dynamics”（分子：結構與動力學）、“Biophysical Principles”（生物物理原理）、“Macromolecular Assembly”（大分子組裝）和“Research Strategies”（研究策略）。這一部分彙集了全書其餘部分所預設的化學、物理和方法內容。書中設有生物物理一章和組裝一章，反映了作者所強調的機制取向。

第3部分，第7–9章：Chromatin, Chromosomes, and the Cell Nucleus（染色質、染色體與細胞核）

“Chromosome Organization”（染色體的組織）、“DNA Packaging in Chromatin and Chromosomes”（染色質與染色體中的 DNA 包裝）和“Nuclear Structure and Dynamics”（細胞核的結構與動態）。

第4部分，第10–12章：Central Dogma: From Gene to Protein（中心法則：從基因到蛋白質）

“Gene Expression”（基因表達）、“Eukaryotic RNA Processing”（真核生物 RNA 加工）和“Protein Synthesis and Folding”（蛋白質合成與摺疊）。

第5部分，第13–17章：Membrane Structure and Function（膜的結構與功能）

先是“Membrane Structure and Dynamics”（膜的結構與動態），隨後三章按轉運機制劃分：“Membrane Pumps”（膜泵）、“Membrane Carriers”（膜載體）和“Membrane Channels”（膜通道），最後是“Membrane Physiology”（膜生理學），出版社提到的生理學內容就在這裡。

第6部分，第18–23章：Cellular Organelles and Membrane Trafficking（細胞器與膜運輸）

“Posttranslational Targeting of Proteins”（蛋白質的翻譯後靶向）；“Mitochondria, Chloroplasts, Peroxisomes”（線粒體、葉綠體、過氧化物酶體）；“Endoplasmic Reticulum”（內質網）；“Secretory Membrane System and Golgi Apparatus”（分泌膜系統與高爾基體）；“Endocytosis and the Endosomal Membrane”（內吞作用與內體膜）；以及“Processing and Degradation of Cellular Components”（細胞組分的加工與降解）。

第7部分，第24–27章：Signaling Mechanisms（訊號機制）

“Plasma Membrane Receptors”（質膜受體）、“Protein Hardware for Signaling”（訊號傳導的蛋白質硬體）、“Second Messengers”（第二信使）和“Integration of Signals”（訊號的整合）。從章名看，內容由表面的受體推進到蛋白質元件，再到多種訊號的組合。

第8部分，第28–32章：Cellular Adhesion and the Extracellular Matrix（細胞黏附與細胞外基質）

“Cells of the Extracellular Matrix and Immune System”（細胞外基質與免疫系統的細胞）、“Extracellular Matrix Molecules”（細胞外基質分子）、“Cellular Adhesion”（細胞黏附）、“Intercellular Junctions”（細胞間連線）和“Connective Tissues”（結締組織）。

第9部分，第33–39章：Cytoskeleton and Cellular Motility（細胞骨架與細胞運動）

分別講“Actin and Actin-Binding Proteins”（肌動蛋白及其結合蛋白）、“Microtubules and Centrosomes”（微管與中心體）和“Intermediate Filaments”（中間絲），然後是“Motor Proteins”（馬達蛋白）、“Intracellular Motility”（胞內運動）、“Cellular Motility”（細胞運動）和“Muscles”（肌肉）。據出版社的作者介紹，Pollard 本人的研究方向是肌動蛋白絲和肌球蛋白馬達，因此這一部分最接近第一作者的專長。

第10部分，第40–46章：Cell Cycle（細胞週期）

“Introduction to the Cell Cycle”（細胞週期導論）、“G1 Phase and Regulation of Cell Proliferation”（G1 期與細胞增殖的調控）、“S Phase and DNA Replication”（S 期與 DNA 複製）、“G2 Phase and Control of Entry into Mitosis”（G2 期與進入有絲分裂的控制）、“Mitosis and Cytokinesis”（有絲分裂與胞質分裂）、“Meiosis”（減數分裂）和“Programmed Cell Death”（程式性細胞死亡）。

核心概念

第1–2部分

• 細胞的演化背景：第2章的主題。
• 生物物理原理與大分子組裝：分子機制的物理基礎，見第4章和第5章。

第3–6部分

• 染色體的組織與染色質包裝：第7–8章。
• 基因表達、RNA 加工與蛋白質摺疊：中心法則各章，第10–12章。
• 泵、載體與通道：第14–16章中的膜轉運類別。
• 膜運輸：靶向、分泌、內吞與降解，第18–23章。

第7–10部分

• 訊號整合：受體、蛋白質硬體與第二信使如何結合，第24–27章。
• 細胞黏附與細胞外基質：第29–31章。
• 細胞骨架纖維與馬達蛋白：第33–36章。
• 細胞週期調控與程式性細胞死亡：第40–46章。

評析

優點

• 按機制組織。 各部分的順序從化學和物理出發，經過基因、膜、細胞器、訊號、黏附、細胞骨架，直到細胞週期，按機器的功能歸類章節。膜轉運被分為泵、載體和通道，是按機制來處理轉運蛋白的。
• 作者具備專門的深度。 按 Elsevier 的介紹，四位作者的研究領域（肌動蛋白與肌球蛋白的運動、染色體動態、活細胞成像和分子視覺化）直接涉及書中好幾個部分。
• 與醫學和生理學相關。 出版社稱本書與研究和臨床實踐相關，並把細胞生物學與病理生理學聯絡起來；出版社還列出細胞生理學內容，體現在“Membrane Physiology”一章中。
• 重視視覺表達。 作者之一是醫學插畫師，出版社也強調插圖；習慣通過圖示學習的學生會覺得有用。

侷限

• 篇幅與密度。 四十六章使本書既是教材又是參考書；一學期的課程必須從中取捨。
• 關於深度的依據僅限於目錄和出版社介紹。 出版社頁面沒有給出章節層面的細節、習題資訊或明確的先修要求，因此無法在此確認前置資訊中所說的原子結構插圖和定量測量。

在課程中的定位

本課程中的其他細胞生物學書籍涵蓋不同層次。Allen 與 Cowling 的 The Cell: A Very Short Introduction 是簡短的非技術性概覽；Essential Cell Biology 為第一門課程而寫；Hardin 與 Lodolce 的 Becker's World of the Cell 是以紮實生物化學為基礎、附有資料分析題的一學期本科教材；Karp 的 Cell and Molecular Biology 圍繞確立各主題的實驗來組織內容；Alberts 等人的 Molecular Biology of the Cell 則是全面的參考書。

Pollard 等人的書與後兩者同屬詳盡論述，相比 Karp 以實驗為主線的做法，更偏重物理與機制，生物物理、組裝和運動各章即是例證。它最好在 Essential Cell Biology 或 Becker's World of the Cell 這樣的第一門課程之後使用；對馬達、膜或細胞週期感興趣的讀者，也可以把它作為與 Molecular Biology of the Cell 並列的第二本詳盡教材。

如何使用本書

本書適合已修完細胞或分子生物學第一門課程和生物化學入門課的高年級本科生與研究生（與前置資訊一致），也適合醫學和生物醫學專業中想了解臨床課題背後機制的讀者。

實用的閱讀安排：

• 核心： 第2部分（作為背景）、第3–4部分以及第5–6部分，建立分子與膜的基礎。
• 按興趣選讀： 第7部分講訊號，第9部分講細胞骨架與運動，第10部分講細胞週期；各部分基本自成一體，可按課程需要的順序閱讀。
• 備查： 第8部分（黏附與細胞外基質）和導論各章可在需要時查閱。
• 搭配： 先用篇幅較短的教材建立整體印象，再把本書當作查詢某一主題背後機制的地方。