Karp's Cell and Molecular Biology（卡普細胞與分子生物學）

引用

Karp, G., Iwasa, J., & Marshall, W. (2020). Karp's Cell and Molecular Biology (9th ed.). Wiley.

章節概要

第9版共18章，約944頁。除正文外，目錄中還列出三類反覆出現的專欄：「Human Perspective」把某一主題與疾病連結起來，「Experimental Pathways」回溯某項發現是如何確立的，而本版新增的「Green Cells」（植物細胞生物學）與「Engineering Linkage」（生物工程）兩類小節，則出現在第1至第17章的每一章中。出版社把這兩類新增小節（各自附有評量題）作為本版的主要新增內容加以介紹。

第1–2章：細胞與分子生物學研究導論；生命的化學基礎

第1章從細胞的發現及其基本特性談起，進入兩大類根本不同的細胞（原核細胞與真核細胞），隨後討論病毒與類病毒。第2章涵蓋共價鍵與非共價鍵、酸、鹼與緩衝液，以及四類生物分子（醣類、脂質、蛋白質和核酸）。四類生物分子一節從第53頁延續到第95頁，占了本章的大部分，先談蛋白質的結構與摺疊，本章最後以複雜巨分子結構的形成收尾。

第3章：生物能量學、酶與代謝

先談熱力學與生物能量學，再談作為生物催化劑的酶（包括催化機制），最後概述代謝及其調節。

第4章：質膜的結構與功能

討論膜的化學組成、膜蛋白與膜脂質、流動性與質膜的動態特性、物質的跨膜移動，以及膜電位與神經衝動。

第5–6章：有氧呼吸與粒線體；光合作用與葉綠體

兩個能量轉換章節在結構上彼此對應。第5章涵蓋粒線體的結構、有氧代謝、質子動力與ATP形成的機器，另有一節談過氧化體。第6章涵蓋光合作用的起源、葉綠體結構、光的吸收、反應中心、光磷酸化與二氧化碳固定。

第7章：細胞與其環境的交互作用

討論細胞外物質、細胞間黏附、緊密連接、細胞間通訊與細胞壁，把細胞視為組織的一部分來考察。

第8章：細胞質膜系統：結構、功能與膜運輸

先概述內膜系統及其研究方法，然後依序談內質網、高基氏體、囊泡運輸、溶小體與內噬作用途徑。本章最後談過氧化體、粒線體與葉綠體對蛋白質的轉譯後攝取。

第9章：細胞骨架與細胞運動

涵蓋微管、動力蛋白質（馬達蛋白）、微管組織中心、纖毛與鞭毛、中間絲、肌動蛋白與肌凝蛋白、肌肉收縮、肌動蛋白結合蛋白、細胞運動，以及細菌的細胞骨架。

第10–11章：基因與基因體的本質；中心法則：從DNA到RNA再到蛋白質

分子遺傳學從這裡開始。第10章循著基因概念的發展展開，從染色體是遺傳資訊的載體，談到基因的化學本質，再談基因體的複雜性、穩定性與定序。第11章涵蓋原核與真核細胞中的轉錄，核糖體RNA、轉運RNA與傳訊RNA的加工，小型調控RNA，CRISPR及其他非編碼RNA，以及遺傳密碼與轉譯。

第12–13章：基因表現的調控；DNA複製與修復

第12章涵蓋細菌中的調控、核膜、染色體與染色質、有組織的細胞核，以及轉錄、RNA加工、轉譯與轉譯後各層次的調控。第13章涵蓋細菌、病毒與真核細胞中的複製、DNA聚合酶與DNA修復。

第14–15章：細胞分裂；細胞訊號與訊號傳遞

第14章談細胞週期、有絲分裂與細胞質分裂，以及減數分裂。第15章談訊號系統的基本要素、G蛋白耦合受體與第二傳訊者、蛋白質酪胺酸磷酸化、作為細胞內傳訊者的鈣與一氧化氮、不同訊號路徑之間的交叉對話，以及細胞凋亡。

第16–17章：癌症；免疫反應

第16章涵蓋癌細胞的基本特性與成因、作為遺傳疾病的癌症，以及對抗癌症的策略。第17章涵蓋選殖選擇學說、B淋巴球與T淋巴球、免疫的細胞與分子基礎中的若干專題，以及淋巴球活化中的訊號傳遞路徑。

第18章：細胞與分子生物學技術

全書末尾的方法章：光學顯微鏡、電子顯微鏡與原子力顯微鏡、放射性同位素、細胞培養、離心分離、蛋白質與核酸的分離純化、雜交、重組DNA、PCR、DNA定序、基因庫、基因轉移、基因編輯與靜默，以及抗體的使用。

核心概念

第1–9章：細胞、能量、膜與細胞骨架

• 原核細胞與真核細胞：第1章比較的兩大類根本不同的細胞。
• 質子動力：第5章用來解釋ATP形成機器如何運作的梯度。
• 內膜系統：第8章當作一個相互連通的系統來討論的膜區室與囊泡運輸。
• 動力蛋白質（馬達蛋白）：第9章中的驅動蛋白與動力蛋白，以及肌肉收縮中的肌凝蛋白。

第10–15章：基因、基因表現與訊號

• 中心法則：從DNA到RNA再到蛋白質的資訊流，是第11章的組織概念。
• 染色質：染色體的結構及其在第12章基因表現調控中的作用。
• 訊號傳遞：第15章的受體、第二傳訊者與蛋白質磷酸化。
• 細胞凋亡：程序性細胞死亡，位於第15章末尾。

第16–18章：癌症、免疫與方法

• 作為遺傳疾病的癌症：第16.3節，前面有一節談癌症的成因。
• 選殖選擇學說：第17.3節將其應用於B細胞。
• 重組DNA技術與PCR：第18章中核心的分子技術。

評析

優點

• 明確的實驗取向。 出版社把本書描述為幫助學生把關鍵概念與實驗連結起來，從而理解「我們是怎麼知道的」。這一點在目錄中清楚可見：列出了13個「Experimental Pathways」專欄，其中包括真核細胞的起源、基因的化學本質、RNA作為催化劑的作用、MPF的發現與特性研究，以及致癌基因的發現。
• 篇幅適中，附加內容可取捨。 出版社把本書定位為篇幅適中、行文親切，並把各特色小節描述為供教師按需選用的選項，適合想要側重某些分支學科的教師。讀者可以以正文為主線，把各個專欄當作可選內容。
• 涵蓋標準課程的廣度。 一本書涵蓋細胞的化學、生物能量學、膜、運輸、細胞骨架、基因表現、訊號傳遞、癌症與免疫，書末還有專門的技術章。

局限

• 許多新內容在設計上是可選的。 「Green Cells」與「Engineering Linkage」小節是本版新增的，出現在第1至第17章，依所列頁碼範圍來看，通常各占一兩頁。不談植物生物學或生物工程的課程會略過它們，因此不應算作必讀內容。
• 技術集中在書末。 第18章把方法（從顯微鏡到基因編輯與抗體）集中在一處，排在依賴這些方法的主題之後。讀者在前面章節遇到不熟悉的方法時，可能需要先翻到第18章。
• 範圍廣意味著需要取捨。 18章涵蓋化學、能量轉換、膜、細胞骨架、基因表現、訊號傳遞、癌症與免疫，超出多數單一課程能夠完整使用的量，因此教師或讀者需要選擇哪些章節作為核心。

在課程中的定位

Karp是標準的二年級細胞生物學課程的主教材。在本課程的其他書中，Becker's World of the Cell 是最接近的替代選擇：兩者都是單冊的大學部教材。Karp在每個主題上為實驗歷史留出更多篇幅，並把基因表現、細胞分裂、癌症與免疫反應分別放在獨立章節中。Becker共26章，糖解與發酵、有氧呼吸與光合作用各有單獨的章，還有關於神經元訊號的章，但目錄中沒有免疫章。

Essential Cell Biology 是為入門課程而寫的，對初學者來說起點更平緩。Molecular Biology of the Cell 是想了解Karp之外更多細節時可參考的更全面的著作，而Pollard的 Cell Biology 由把分子結構與物理機制放在解釋核心的研究者撰寫，適合希望了解該學科物理一面的讀者。The Cell: A Very Short Introduction 是非技術性的概覽，可以先讀。

如何使用本書

本書適合已有入門生物學與普通化學基礎、正在修讀細胞生物學核心課程的生物學、生物化學與生物醫學科系二年級學生。它也適合不久將接觸原始文獻的學生，因為「Experimental Pathways」專欄展示了結論是如何得出的。

一個實用的讀法：如果熟悉化學，可以快速讀完第1–3章，然後依序讀第4–9章作為結構方面的核心（膜、粒線體、葉綠體、細胞外環境、運輸與細胞骨架）。第10–13章構成關於基因與基因表現的相對獨立的一塊，可與遺傳學或分子生物學課程配合。第14–17章（細胞分裂、訊號傳遞、癌症與免疫）可以依課程大綱調整順序。第18章可以在前面章節出現某種方法時，作為參考來查閱。

在選擇附加內容時，對強調實驗的課程來說「Experimental Pathways」專欄最有用；「Human Perspective」專欄適合有醫學志向的讀者；當課程涉及植物生物學或生物工程時，值得閱讀「Green Cells」與「Engineering Linkage」。出版社表示，每章的「Green Cells」與「Engineering Linkage」小節都附有各自的評量題，如果課程使用線上教材，可以留意一下。