二、细胞生物学的主要研究内容

细胞生物学研究的内容十分广泛，从其发展的历程来看，各个不同时期都有它的研究重点，并与医学有着密切的关系。当今细胞生物学研究的内容，大致归纳为以下研究领域。

（一）细胞核、染色体以及基因表达

细胞核是遗传物质储存、复制和转录的场所，是细胞生命活动的控制中心。染色体（chromosome）位于细胞核内，由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成，是遗传物质的载体。遗传信息由DNA→mRNA→蛋白质传递过程中，在细胞核内转录、在细胞质中翻译，真核细胞多基因表达调控的环节赋予细胞更为复杂的功能。目前，真核基因表达转录前、转录、转录后水平和翻译、翻译后水平调控的研究正方兴未艾，将有助于深入解释生命的本质。

（二）细胞膜与细胞器

细胞膜（cell membrane）使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行的物质能量交换及信息传递过程中也起着决定作用。细胞器是细胞内具有一定形态的功能性结构，包括线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体和液泡等膜相结构以及核糖体、中心体和细胞骨架等非膜相结构。生命科学中的许多重大问题都与细胞膜和细胞器有着重要关系，近年来细胞器结构、功能间的关联机制以及膜蛋白、分泌蛋白在膜性细胞器与细胞膜间的传递机制成为细胞生物学研究的热点问题。

（三）细胞骨架体系

细胞骨架体系是由蛋白质分子搭建起的骨架网络结构体系，包括细胞质骨架和细胞核骨架。细胞骨架在时间和空间上受细胞内外因素的调控，并随细胞的各种生理活动状态而发生动态改变。细胞骨架不仅具有保持细胞形态、维持细胞内各结构成分有序性排列的作用，而且还与细胞的多种生命活动如细胞运动、细胞增殖分裂、细胞分化、细胞的物质运输、细胞信息传递、能量转换、基因表达等密切相关。

（四）细胞增殖及其调控

细胞正常的增殖、分化与衰老维持着有机体自身的稳定，细胞周期的异常会导致这一系列过程的紊乱。细胞增殖是通过细胞周期来实现的，所以研究细胞增殖的基本规律及细胞周期的调控机制，是控制机体生长和发育的基础。目前已经发现三类细胞周期调控因子，如细胞周期蛋白、细胞周期蛋白依赖性激酶和细胞周期蛋白依赖性激酶抑制物，它们之间的相互作用调节着细胞周期的进程。随着研究的不断深入，将会发现更多的调控因子，并对调控机制有更深入的了解，这对促进生物生长与发育、抑制肿瘤发生及发展具有重大的理论意义。

（五）细胞的生长和分化

细胞生长主要指细胞体积的增大，表现为细胞干重、蛋白质及核酸含量的增加，细胞间质的增加也是细胞生长的一种形式。细胞生长受到细胞表面积与体积比、细胞核质比等因素的限制。细胞分化完成后并不是所有的细胞都有生长的过程，大多数组织器官都是通过不断地细胞分裂以增加细胞数量的方式实现器官的生长，少数细胞（如神经元细胞）是通过增大细胞体积的方式来实现生长，特别是神经元细胞轴突部分的不断伸长。

细胞分化是细胞在信号介导下引发组织特异性基因表达的过程，即同一来源的细胞逐渐分化成具有特有形态结构、生理功能和生化特征细胞群的过程，是从化学分化到形态、功能分化的过程。

（六）细胞的衰老和凋亡

细胞衰老的研究是研究生物体寿命的基础，但细胞的衰老与机体的衰老是两个相关但又不同的概念。目前有关衰老的研究已进入分子水平，如探索衰老相关基因（senescence associated gene）、癌基因或抑癌基因与细胞衰老的关系，染色体端粒与细胞衰老的关系等。通过对细胞衰老机制的研究，可望了解生物体衰老的规律，对治疗恶性肿瘤、机体早衰等疾病具有重要意义。

细胞凋亡（apoptosis）是由一系列基因控制并受复杂信号调控的细胞自然死亡现象，是生物体正常生理发育与病理过程的重要平衡因素。细胞凋亡与个体生长、发育以及疾病的发生与防治密切相关。

（七）细胞通讯和细胞信号转导

细胞信号转导是指细胞外因子通过与受体（膜受体或核受体）结合，引发细胞内一系列生物化学反应，并通过复杂的网络调控机制引起细胞各种生物学效应的过程。细胞内存在着十分复杂的信号转导网络调控系统，蛋白质与蛋白质之间的相互作用是信号网络调控的基础。因此，阐明细胞信号转导的机制对了解有机体生命活动具有极其重要的意义。

（八）干细胞及其应用

干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞，在一定条件下可以分化成各类细胞。干细胞分为胚胎干细胞和成体干细胞两类，前者为全能干细胞，后者为多能干细胞或单能干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前，人类胚胎干细胞已可以在体外培养，成体干细胞也可诱导分化为多种其他类型的细胞和组织，为干细胞的广泛应用提供了基础。尽管出于社会伦理学方面的原因，人类胚胎干细胞的研究工作在全世界范围内引起了很大的争议，但人类胚胎干细胞的研究是当前生物工程领域的核心问题之一，在医学基础研究或临床应用等方面，均具有重要的意义。

（九）细胞工程

细胞工程是细胞生物学与发育生物学和遗传学的交叉领域，也是生物工程的重要组成部分。利用细胞融合、核质移植、染色体或基因移植等技术，按照人们的设计蓝图改造细胞的某些生物学特性，并实现大规模的细胞和组织培养。利用哺乳动物体细胞克隆技术获得无性繁殖的胚胎与个体，是细胞工程最具有创新性的工作之一。