Essential Cell Biology（細胞生物學入門）

引用

Alberts, B., Heald, R., Hopkin, K., Johnson, A., Morgan, D., Roberts, K., & Walter, P. (2023). Essential Cell Biology (6th ed.). W. W. Norton & Company.

第7版（2027年）已經公布，章節編號與部分內容可能有所不同。

章節概要

第六版共二十章。出版社把本書定位為細胞生物學入門課程的教材，稱其把"生動、清晰的文字"與豐富的插圖結合在一起，並指出這一版在各處都吸收了新的研究成果，包括 COVID-19 等新興研究領域。目錄可以分為幾個清楚的板塊：細胞的化學與蛋白質（第1—4章）、基因與基因組（第5—10章）、膜與能量（第11—14章）、細胞內部的組織與訊號傳導（第15—17章），以及細胞分裂、生殖與組織（第18—20章）。公開的只有章標題，因此下面的概要描述的是各章標題所劃定的範圍，而不是各章的細節。

第1章：細胞：生命的基本單位

開篇一章把細胞作為生物的基本單位來介紹，討論細胞的統一性和多樣性，以及人們如何研究細胞。

第2—4章：細胞的化學組分；能量、催化與生物合成；蛋白質的結構與功能

化學基礎：構成細胞的小分子和大分子，細胞如何獲取能量並透過催化推動反應，以及蛋白質的結構如何支撐其多種功能。

第5—7章：DNA 與染色體；DNA 的複製與修復；從 DNA 到蛋白質：細胞如何讀取基因組

分子遺傳學的核心：DNA 如何組織成染色體，DNA 如何複製、損傷如何修復，以及遺傳資訊如何經轉錄和翻譯成為蛋白質。

第8—10章：基因表達的調控；基因和基因組如何演化；分析基因的結構與功能

細胞如何開啟和關閉基因；基因和基因組在演化時間中如何變化；以及研究基因及其功能的實驗方法。

第11—12章：膜的結構；跨細胞膜的運輸

脂質雙層及其膜蛋白的結構，然後是離子和分子穿過膜的機制。

第13—14章：細胞如何從食物中獲取能量；線粒體和葉綠體中的能量產生

食物分子的分解，然後是線粒體和葉綠體中的能量產生。

第15—17章：細胞內區室與蛋白質運輸；細胞訊號傳導；細胞骨架

真核細胞的組織：由膜包圍的各個區室以及蛋白質在其間的分選，細胞接收並響應訊號的方式，以及賦予細胞形狀並在細胞內運送物質的蛋白質纖維。

第18—20章：細胞週期；有性生殖與遺傳學；細胞群體：組織、幹細胞與癌症

細胞分裂的調控；減數分裂與遺傳學原理；最後是多細胞生物中的細胞：組織、幹細胞和癌症。

核心概念

第1—4章：細胞及其化學

• 作為生命基本單位的細胞：一切生物都由具有共同化學基礎的細胞構成。
• 能量、催化與生物合成：細胞如何利用能量並藉助催化劑合成所需的分子。
• 蛋白質的結構與功能：蛋白質摺疊後的形狀決定了它的功能。

第5—10章：基因與基因組

• 染色體：DNA 與蛋白質包裝在一起，形成可以複製和分配的結構。
• 複製與修復：DNA 的精確複製和損傷的修正。
• 基因表達及其調控：轉錄與翻譯，以及造成細胞類型差異的調控。
• 基因組演化：基因和基因組如何變化和多樣化。

第11—17章：膜、能量與組織

• 膜運輸：脂質雙層和轉運蛋白如何控制物質跨膜。
• 線粒體和葉綠體中的能量產生：細胞把來自食物和光的能量轉化為可用形式的細胞器。
• 細胞內區室：由膜包圍的細胞器以及蛋白質的分選。
• 細胞訊號傳導：接收外部訊號並將其轉化為細胞反應。
• 細胞骨架：用於維持形狀、運動和細胞內運輸的蛋白質纖維系統。

第18—20章：分裂與多細胞性

• 細胞週期的調控：細胞複製並分裂所經歷的受調控的一系列事件。
• 減數分裂與遺傳學：作為遺傳基礎的有性生殖。
• 幹細胞與癌症：組織的更新，以及細胞逃脫正常調控時這種更新的失靈。

評析

優點

• 為入門課程而作。 出版社稱本書是為細胞生物學入門課程編寫的，目錄也體現出精心安排的順序：先講化學和蛋白質，再講基因，然後是膜和能量，最後是整個細胞和組織的組織與行為。學生總是在打好基礎之後才接觸每個主題。
• 細胞生物學與分子生物學並重。 二十章中有六章討論 DNA、基因表達、基因組演化和基因分析方法，因此本書既是細胞生物學導論，也可作為分子生物學導論。
• 插圖與多媒體。 出版社強調了書中的插圖，以及 Norton Illumine 電子書中的 Dynamic Figures 和150多個影片與動畫、帶有針對性答案回饋的 Check Your Understanding 題目和 Smartwork 線上習題。
• 內容新近。 第六版在各處加入了新的研究成果，並以 COVID-19 為例。

局限

• 不是最新版本。 出版社的美國網站現已列出第七版：二十章的章標題相同，新增兩位合著者（Ramanujan Hegde 和 Gaël McGill），第1章新增一節討論科學是如何進行的以及如何區分科學與偽科學，並新增互動式的分子"Explorations"。採用第七版的課程會發現章節順序沒有變化。
• 依賴數位工具。 出版社強調的許多學習設計（Dynamic Figures、影片、Check Your Understanding 的回饋、Smartwork）都在數位資源包中。只使用紙本書或二手書的讀者無法利用。
• 入門層次的深度。 作為"精要"版，本書為入門課程而設計。需要實驗細節和研究文獻的讀者需要一本更完整的教材。

在課程中的定位

在本課程的細胞生物學書目中，《Essential Cell Biology》是入門性的一本，也是自然的第一本教材。艾倫和考林的《The Cell: A Very Short Introduction》是一本簡短的非專業概述，可以先讀來建立整體印象。《Becker's World of the Cell》和《Karp's Cell and Molecular Biology》是內容更完整的本科教材：前者生物化學基礎更強，後者圍繞確立各個主題的實驗來組織內容。二者都適合第二門課程，或者適合在本書中初次接觸某個主題、想獲得更多實驗深度的學生。

艾伯茨等人的《Molecular Biology of the Cell》是同一作者團隊所著、篇幅更大的"兄弟"教材，是高年級大學部學生和研究生的綜合性參考書，從《Essential Cell Biology》過渡到它十分順暢。波拉德等人的《Cell Biology》從分子結構和生物物理機制解釋細胞過程，適合走向結構細胞生物學或定量細胞生物學的學生。

如何使用本書

本書寫給修讀第一門細胞生物學課程的大學部學生，通常在普通生物學之後。第2—3章需要一些化學知識；開頭幾章提供了全書其餘部分所依賴的化學基礎。

一學期課程的建議計畫：

• 基礎： 第1—4章。不要跳過第3—4章；能量、催化和蛋白質結構幾乎在後面每一章都會用到。
• 基因： 第5—8章是分子部分的核心。在以細胞為重點的課程中，第9—10章（基因組演化與研究方法）可以讀得輕一些，但第10章在做任何實驗之前都很有用。
• 運轉中的細胞： 按順序讀第11—17章；討論能量的第13—14章屬於最難的部分，仔細研讀圖示會很有幫助。
• 分裂與組織： 第18—20章。第19章複習遺傳學，可能與單獨的遺傳學課程重疊；第20章把本書與幹細胞和癌症連結起來。

要像學習正文一樣從圖中學習：憑記憶重畫關鍵示意圖（膜、複製叉、電子傳遞鏈、細胞週期），再與書中對照。如果你的書附有電子書，每節之後做 Check Your Understanding 題，並藉助影片和動畫理解物質運輸、馬達蛋白等動態過程。如果課程使用第七版，同樣的章節計畫也適用。