《细胞生物学》课程教学大纲.docx
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《细胞生物学》课程教学大纲
《细胞生物学》课程教学大纲
先修课及后续课：
先修主要课程有:
有机化学、生物化学、微生物学；后续课程有:
基因工程、细胞工程、酶工程、生物制药工艺学、免疫学。
一、说明部分
1．课程性质
本课程属于生物技术专业必修专业课，授课对象为该专业本科学生。
细胞生物学是研究细胞基础生命活动规律的科学，它在不同层次上以研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信息传递，真核细胞基因表达与调控，细胞起源与进化等作为主要内容。
它是现代生命科学的重要基础学科。
2．教学目标及意义
通过学习本课程，了解细胞的基本知识和细胞生物学的研究方法,以真核细胞结构、功能和生活史为主要内容，强调细胞是生命活动的基本单位，突出生物膜，细胞信号转导，细胞增殖调控，细胞分化、衰老与凋亡，肿瘤生物学等热点问题，使学生通过本课程的学习，了解和掌握真核细胞的结构与功能，并深入理解彼此之间的相关性和一致性，从显微水平、超微水平和分子水平等三个层次认识细胞生命活动的本质和基本规律。
通过本课程学习，为今后专业课的学习打下良好的基础。
3．教学内容及教学要求
教学内容包括绪论、细胞的基本结构与生物大分子、细胞膜及其表面结构、细胞内膜系统、细胞骨架系统、核糖体、线粒体、细胞核、细胞增生周期和生殖细胞的发生与受精、细胞基因组的结构、复制与表达、细胞蛋白质组、细胞信号系统、细胞的整体性、细胞的分化、衰老与死亡、生物工程原理及其医学应用。
在教学工作中，采用多媒体课件和国内外最新的教学参考书、教案，灵活运用多种教学方法，因材施教，把发展学生“独立学习、独立思考、独立判断和独立工作”的能力放在首位，努力调动学生的兴趣和积极性，使学生在牢固掌握基础知识和基本概念的同时，得到科学研究、科学思维和科学方法的良好训练，为其他专业基础课和专业课的学习及日后的研究工作打下坚实的基础。
要求学生通过学习本课程掌握细胞分子生物学基础内容与概念。
4．教学重点、难点
1）生物膜的结构功能：
质膜的结构、物质跨膜运输、内膜系统构成的各类细胞器的结构功能、蛋白质的分选与定向转运。
2）细胞的纤维网络结构：
包括细胞连接、细胞粘附分子、细胞骨架、细胞外基质的组成、功能、相互关系，在细胞分化、迁移、癌变等方面的意义。
3）细胞核、染色体、基因的结构、功能及调控机制：
鉴于本系《分子生物学》课程中已经对基因调控有详细的讲解，本课程主要偏重于对细胞核结构和细胞通讯的分子机理的讲解。
4）细胞生活史：
包括细胞周期及其调控机理、细胞的分化、衰老、程序化死亡及肿瘤细胞生物学。
5．教学方法及手段
采用多媒体双语和网络互动式教学为主，结合实验教学.
6．教材及主要参考书
教材：
翟中和，《细胞生物学》（面向21世纪课程教材），高等教育出版社，2000
主要参考书：
[1] BruceAlbertsetal.MolecularBiologyoftheCell4th.GarlandScience,2002.
[2] HarveyLodishetal.MolecularCellBiology4th.W.H.FreemanandCompany,1999.
[3] GeraldKarp.CellandMolecularBiology:
ConceptsandExperiments3rd.Wiley&Sons,2002.
[4] 陈诗书.医学细胞与分子生物学.上海医科大学出版社,1999.
[5] 高文和.医学细胞生物学.天津大学.社出版2000.
[6] 郭葆玉.细胞分子生物学实验操作指南.安徽科学技术出版社,1998.
[7]韩贻仁.分子细胞生物学.科学出版社,2001.
[8] 姜招峰等译.全美经典学习指导系列,分子和细胞生物学.科学出版社,2002.
[9] 凌诒萍.细胞生物学.人民卫生出版社,2001.
[10] 刘鼎新.细胞生物学研究方法与技术（第二版）.北医、协和医大联合出版社,1997.
[11] 罗深秋.医用细胞生物学.军事医学科学出版社,1998.
[12] 牛富文.医用分子细胞生物学.河南医科大学出版社,1997.
[13] 隋森芳.膜分子生物学.高等教育出版社,2003.
[14] 汪德耀.细胞生物学超微结构图谱.高等教育出版社,1989.
[15] 汪堃仁.细胞生物学（第二版）.北京师范大学出版社,1998.
[16] 王金发.细胞生物学.科学出版社,2003.
[17] 辛华.细胞生物学实验.科学出版社,2001.
[18] 杨汉民.细胞生物学实验（第二版）.高等教育出版社,1997.
[19] 印莉萍,刘祥林.分子细胞生物学实验技术.首都师范大学出版社,2001.
[20] 余从年.医学细胞生物学导论.科学出版社,2000.
[21] 翟中和.细胞生物学.高等教育出版社,1995.
[22] 翟中和.细胞生物学.高等教育出版社,2000.
[23] 翟中和.细胞生物学动态.第二卷.北京师范大学出版社,1998.
[24] 翟中和.细胞生物学动态-第三卷.北京师范大学出版社,1999.
[25] 翟中和.细胞生物学动态-第一卷.北京师范大学出版社,1997.
[26] 赵刚,刘建中.医学细胞生物学实验与习题.科学出版社,2002.
[27] 郑国锠.细胞生物学（第二版）.编著.高等教育出版社,1992.
[28] 周建明.医学细胞与分子生物学.上海医科大学出版社,1997.
[29] 章静波.细胞生物学实用方法与技术.北医、协和医大出版社,1995.
[30] 左及.医学细胞生物学.上海医科大学出版社,1999.
７.其它
二、正文部分
第一章绪论
一、教学要求
掌握细胞学与细胞生物学发展的历史，细胞学说的建立及其所起的承前启后的重要作用。
细胞学与细胞生物学发展的历史大致可以划分为以下几个阶段：
（1）细胞的发现；
（2）细胞学说的建立；（3）细胞学的经典时期；（4）实验细胞学时期；（5）细胞生物学学科的形成与发展。
分析了细胞生物学学科形成的基础与条件。
当前细胞生物学主要发展方向是细胞分子生物学，它是以细胞作为一切有机体进行生命活动的基本单位这一概念为出发点，在各层次上（主要在分子水平上）研究细胞生命活动基本规律的学科。
细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的学科，它是现代生命科学的基础学科之一。
热点问题：
（1）细胞核、染色体以及基因表达的研究；
（2）生物膜与细胞器的研究；（3）细胞骨架体系的研究；（4）细胞增殖及其调控；（5）细胞分化及其调控；（6）细胞的衰老与程序性死亡（凋亡）；（7）细胞的起源与进化；（8）细胞工程。
二教学内容
第一节细胞生物学研究的内容与现状
知识要点：
1、细胞生物学是现代生命科学的重要基础学科
2、细胞生物学的重要研究内容
3、当前细胞生物学研究的总趋势与重点领域
第二节细胞学与细胞生物学发展简史
知识要点：
1、细胞的发现
2、细胞学说的建立及其意义
3、细胞学的经典时期
4、实验细胞学与细胞学的分支及其发展
5、细胞生物学学科的形成与发展
6、细胞生物学的主要学术组织、学术刊物与教科书
三、本章学时数
2学时
第二章细胞基本知识概要
一、教学要求
掌握真核细胞、原核细胞的结构特征及进化上的关系；病毒与宿主细胞相互作用的分子机制；细胞生命活动的基本含义。
原核细胞的两个重要代表：
细菌与蓝藻。
真核细胞的可能祖先：
古细菌的结构和遗传学特征。
动植物细胞在结构上的差异。
真核细胞的结构可以概括为三大体系：
（1）生物膜体系以及以生物膜为基础构建的各种独立的细胞器；
（2）遗传信息表达的结构体系；（3）细胞骨架体系。
二教学内容
第一节细胞的基本概念
知识要点：
1、细胞是生命活动的基本单位
2、细胞概念的一些新思考
3、细胞的基本共性
第二节非细胞形态的生命体——病毒及其与细胞的关系
知识要点：
1、病毒的基本知识
2、病毒在细胞内的增殖（复制）
3、病毒与细胞在起源和进化中的关系
第三节原核细胞与古核细胞
知识要点：
1、最小、最简单的细胞——支原体
2、原核细胞的两个代表——细菌和蓝藻
3、原核细胞与真核细胞的比较
4、古核细胞（古细菌）
第四节真核细胞基本知识概要
知识要点：
1、真核细胞的基本结构体系
2、细胞的大小及其分析
3、细胞形态结构与功能的关系
4、植物细胞与动物细胞的比较
三、本章学时数
4学时
第三章细胞生物学研究方法（自学）
一、教学要求：
了解和掌握细胞生物学研究领域所使用的实验技术的基本原理和应用。
1．显微镜技术
（1）光学显微镜技术：
普通复式显微镜技术，荧光显微镜技术与现代图像处理技术，激光共焦点扫描显微镜技术，相差和微分干涉显微镜技术，录像增差显微镜技术。
（2）电子显微镜技术：
原理与基本知识，样品制备技术，扫描电镜技术，冷冻蚀刻技术。
（3）扫描隧道显微镜技术：
特点与优越性。
2．细胞组分的分析方法。
（1）超速离心技术。
（2）细胞内大分子的显示方法。
（3）细胞内特异蛋白抗原和核酸序列的定位与定性：
免疫荧光技术，免疫电镜技术和原位杂交技术。
（4）细胞内生物大分子的合成动态：
同位素标记技术结合放射自显影。
（5）定量细胞化学分析技术：
显微分光光度测定技术，流式细胞仪技术。
3．细胞培养技术，细胞融合与细胞杂交技术，单克隆抗体技术，细胞拆合与显微操作技术。
4．分子生物学技术。
二教学内容
第一节细胞形态结构的观察方法
1、掌握并理解光学显微镜技术
2、掌握并理解电子显微镜技术
3、了解扫描隧道显微镜
第二节细胞组分的分析方法
1、理解用超速离心技术分离细胞器与生物大分子及其复合物
2、了解细胞内核酸、蛋白质、酶、糖类与脂质等的显示方法
3、理解并掌握特异蛋白抗原的定位与定性
4、了解细胞内特异核酸序列的定位与定性
5、理解并掌握利用放射性标记技术研究生物大分子在细胞内的合成动态
6、了解定量细胞化学分析技术
第三节细胞培养、细胞工程与显微操作技术
1、掌握细胞培养类型和方法
2、掌握细胞工程的主要成就
三、本章学时数
自学
第四章细胞膜与细胞表面
一、教学要求：
掌握生物膜的结构模型、组成与功能等基本知识。
膜蛋白。
细胞膜与细胞表面特化结构：
细胞质膜的结构模型，组成成分，生理生化基本特性，膜的主要生物功能，以及膜骨架的结构与功能。
细胞社会学。
细胞间连接的基本概念：
封闭连接、锚定连接和通讯连接的组织分布、结构特征及其功能机制。
细胞表面粘着分子的类型及其细胞间的相互作用。
细胞外被和胞外基质的生化组成及其参与的生命活动。
植物细胞细胞壁的组成与生理功能。
二教学内容
第一节细胞膜与细胞表面特化结构
知识要点：
1、细胞膜的结构模型
2、膜脂的种类
3、膜蛋白种类及跨膜方式
4、膜的流动性
5、膜的不对称性
6、细胞膜的功能
7、骨架与细胞表面的特化结构
第二节细胞连接
知识要点：
1、封闭连接功能与作用
2、锚定连接类型与作用
3、通讯连接种类与功能
4、细胞表面的粘着因子
第三节细胞外被与细胞外基质
知识要点：
1、胶原合成动态与功能
2、糖胺聚糖与蛋白聚糖的功能
3、层粘连蛋白和纤连蛋白的功能
4、弹性蛋白的作用
5、植物细胞壁组成成分与功能
三、本章学时数
6学时
第五章物质的跨膜运输与信号传递
一教学要求：
掌握物质跨膜运输与信号传递的不同方式和生物学意义，以及参与运输活动的蛋白分子之间相互作用的模式。
物质跨膜运输的三种主要方式，及其各自的运输方向、跨膜动力、能量消耗等特征。
（1）被动运输：
包括简单扩散和载体介导的协助扩散；负责物质跨膜转运的两类蛋白：
载体蛋白和通道蛋白，各自的结构与功能特点。
（2）主动运输：
由ATP直接提供能量（Na+-K+泵，Ca+泵和质子泵），由ATP间接提供能量（协同运输）以及光能驱动三种基本类型；细胞膜电位的产生机理及生物学意义。
（3）胞吞作用与胞吐作用。
两类胞吞作用：
胞饮作用和吞噬作用的过程及异同；两类胞吐作用：
组成型外排与调节型外排的过程及异同；膜融合与膜泡运输的基本过程模式。
细胞通讯的基本概念和基本作用方式，细胞识别和细胞信号通路的基本概念，细胞信号分子的分类，第二信使与分子开关的概念与生理功能。
细胞受体的分类：
细胞内受体和细胞表面受体。
细胞内受体的成分、结构组成及作用机理；细胞表面受体三大家族：
离子通道偶联的受体、G-蛋白偶联的受体和与酶连接的受体各自参与的信号通路一般特征。
二教学内容
第一节物质的跨膜运输
知识要点：
1、被动运输特点
2、主动运输类型及其与被动运输的差异
3、胞吞作用与胞吐作用概念、过程和特点
第二节细胞通信与信号传递
知识要点：
1、细胞通信与细胞识别
2、通过细胞内受体介导的信号传递
3、通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递
4、由细胞表面整连蛋白介导的信号传递
5、细胞信号传递的基本特征与蛋白激酶的网络整合信息
三、本章学时数
6学时
第六章细胞质基质与细胞内膜系统
一教学要求：
掌握细胞质基质的组成、特点与主要功能，细胞内膜系统的组成、动态结构特征与功能。
内质网的形态结构与两种基本类型：
粗面内质网和光面内质网的成分与结构特征，分别参与的重大生命活动。
高尔基体的标志反应、结构特征及其主要功能，有关高尔基体发生的几个问题。
溶酶体与过氧化物酶体的异同比较：
组成成分、膜结构特征、生理功能及发生过程。
分泌蛋白合成的模型：
信号假说。
细胞内蛋白质分选的基本途径（共转移与后转移）与四种基本类型。
参与膜泡运输的三种小泡类型：
（1）网格蛋白有被小泡，
（2）COPⅡ有被小泡和（3）COPⅡ有被小泡，及各自作用机制。
细胞结构体系的不同装配方式及装配的生物学意义。
细胞结构和生物大分子分布的不对称性。
二、教学内容
第一节细胞质基质
知识要点：
1、细胞质基质的涵义
2、细胞质基质的功能
3、细胞质基质与胞质溶胶概念
第二节内质网
知识要点：
1、内质网的两种基本类型
2、内质网的功能
3、内质网与基因表达的调控
第三节高尔基复合体
知识要点：
1、高尔基体的形态结构和高尔基体的极性特征
2、高尔基体的功能以及它和内质网在功能上关系
3、高尔基体与细胞内的膜泡运输
4、内膜系统在结构、功能上的相互关系
第四节溶酶体与过氧化物酶体
知识要点：
1、溶酶体的结构类型
2、溶酶体的功能
3、溶酶体的发生
4、溶酶体与疾病
5、溶酶体与过氧化物酶体的差异以及后者的功能发生
第五节细胞内蛋白质的分选与细胞结构的装配
知识要点：
1、信号假说与蛋白质分选信号
2、蛋白质分选的基本途径与类型
3、膜泡运输类型和特点
4、细胞结构体系的装配
三、本章学时数
8学时
第七章细胞的能量转换----线粒体和叶绿体
一、教学要求：
掌握真核细胞内两种重要的产能细胞器——线粒体和叶绿体的基本结构特征与功能机制。
线粒体的形态结构，生化特征，相关疾病及其主要功能：
氧化磷酸化的分子基础、偶联机制（化学渗透假说）和ATP合成酶的作用机制（结合变化机制）。
叶绿体的形态结构，化学组成及其主要功能：
光合作用的反应过程（光反应和暗反应）。
线粒体和叶绿体遗传特性（半自主性细胞器），蛋白质的合成、运送和装配，增殖方式，线粒体及叶绿体的起源。
二、教学内容
第一节线粒体与氧化磷酸化
知识要点：
1、线粒体的形态结构
2、线粒体的化学组成及酶的定位
3、线粒体的功能
4、线粒体与疾病
第二节叶绿体与光合作用
知识要点：
1、叶绿体的形态、大小和数目
2、叶绿体的结构和化学组成
3、叶绿体的主要功能——光合作用
第三节线粒体和叶绿体是半自主性细胞器
知识要点：
1、线粒体和叶绿体的DNA
2、线粒体和叶绿体的蛋白质合成
3、线粒体和叶绿体蛋白质的运送与装配
第四节线粒体和叶绿体的增殖与起源
知识要点：
1、线粒体和叶绿体的增殖
2、线粒体和叶绿体的起源
三、本章学时数
6学时
第八章细胞核与染色体
一教学要求：
掌握细胞核的结构组成及其生理功能。
核被膜的组成，周期性解体与重建。
核孔复合体的结构模型（核质面与胞质面的不对称性分布）与功能（双向选择性亲水通道）。
蛋白通过核孔复合体的主动运输（NLS与NES）。
染色质的概念；染色质蛋白质——组蛋白与非组蛋白的分类、功能和结构模式；
染色质基本结构单位——核小体的结构特征；染色质包装的两种结构模型：
多级螺旋模型和放射环结构模型；常染色质与异染色质的定义与划分。
染色体的概念；中期染色体的形态分类和各部分主要结构；染色体DNA的三种功能元件：
DNA复制起点、着丝粒和端粒的特征和功能；核型的涵义与染色体显带技术；特殊发育阶段的两类巨大染色体：
多线染色体和灯刷染色体的超微结构与基因转录活性。
核仁的超微结构：
纤维中心（FC）、致密纤维组分（DFC）和颗粒组分（GC）各自的特征；核仁的主要功能：
核糖体的生物发生（包括rRNA的合成、加工和核糖体亚单位的装配）；核仁的周期（包括rDNA转录以及细胞周期依赖性）。
活性染色质与非活性染色质的结构与基因转录特征。
核基质与核体的基本概念。
核基质与DNA复制、基因表达和染色体包装与构建相关；而在细胞的各种事件中，核体可能代表不同核组分的分子货仓。
二、教学内容
第一节核被膜与核孔复合体
知识要点：
1、核被膜形态结构
2、核孔复合体功能
第二节染色质
知识要点：
1、染色质的概念及化学组成
2、染色质的基本结构单位——核小体
3、染色质包装的结构模型
4、常染色质和异染色质
第三节染色体
知识要点：
1、中期染色体的形态结构
2、染色体DNA的三种功能元件
3、核型与染色体显带
4、巨大染色体的形成原因和作用
第四节核仁
知识要点：
1、核仁的超微结构
2、核仁的功能
3、核仁的周期
第五节染色质的结构和基因转录
知识要点：
1、活性染色质的主要特征
2、染色质结构与基因转录
第六节核基质与核体（自学）
知识要点：
1、核基质
2、核体
三、本章学时数
8学时
第九章核糖体
一、教学要求：
核糖体的结构特征和功能。
蛋白质的生物合成和多聚核糖体的概念。
两种基本类型的核糖体：
70S的核糖体，主要存在于原核细胞中；80S核糖体，存在于所有真核细胞中（线粒体和叶绿体除外）。
核糖体的组装是一个自我装配的过程。
研究表明，不同细胞中的核糖体可能来源于一个共同的祖先，在进化上是非常保守的。
生命是自我复制的体系，在生命起源的早期演化阶段，早期的生命分子应是既具有信息载体功能又具有酶的催化功能，因此，RNA可能是生命起源中最早的生物大分子。
二、教学内容
第一节核糖体的类型与结构
知识要点：
1、核糖体的基本类型与成分
2、核糖体的结构
3、核糖体蛋白质与rRNA的功能
第二节多聚核糖体与蛋白质的合成
知识要点：
1、多聚核糖体
2、蛋白质的合成（略）
3、RNA在生命起源中的地位
三、本章学时数
4学时
第十章细胞骨架
一、教学要求：
掌握各种细胞骨架的动态结构和功能特征。
细胞骨架的广义涵义（包括细胞质骨架、细胞核骨架、细胞膜骨架和细胞外基质）和狭义涵义（仅指细胞质骨架）。
细胞质骨架三大成分：
微丝，微管与中间纤维。
微丝的结构成分（G-actin），装配（极性），结合蛋白（myosin，Tm，Tn等），微丝性细胞骨架的功能（参与肌肉收缩、变形运动、胞质分裂等活动）。
微管的结构成分（α和β微管蛋白），装配（微管组织中心）。
微管相关蛋白（MAP，tau等）与细胞内微管网络结构。
kinesin和dynein与细胞内膜泡运输，蛋白质分选。
微管功能（参与细胞形态的维持、细胞运输、运动和细胞分裂）。
中间纤维的成分（组织特异性分布），装配特性，中间纤维结合蛋白（IFAP），中间纤维的推测功能。
二、教学内容
第一节细胞质骨架
知识要点：
1、微丝装配动态性和微丝结合蛋白类型与作用
2、微丝功能与细胞运动间的关系
3、肌肉收缩的分子机制
4、微管装配动态性和微管结合蛋白、马达蛋白
5、微管的功能和微管与细胞、细胞器运动、定位间关系知识点六、掌握中间纤维结构，了解中间纤维功能
第二节细胞核骨架
知识要点：
1、核基质的概念
2、染色体支架
3、核纤层的主要功能
三、本章学时数
6学时
第十一章细胞增殖及其调控
一教学要求：
掌握细胞周期的动态过程及其调控的分子机制。
细胞分裂与细胞分化、细胞衰老的关系。
细胞周期的定义，四个时期（G1期、S期、G2期和M期）的特点及其主要事件。
了解细胞周期长短的测定方法和细胞周期同步化的方法。
有丝分裂的过程，6个时期（人为地划分为前期、前中期、中期、后期、末期和胞质分裂等几个时期）中一系列有序的变化，与有丝分裂直接相关的亚细胞结构（中心体、动粒与着丝粒、纺锤体），以及染色体运动的动力机制。
减数分裂的主要特点，过程，以及减数分裂相关的特殊结构变化情况。
细胞周期调控系统及其主要作用。
细胞周期蛋白（cyclin）、周期蛋白依赖性激酶（CDK）的结构特点、相互作用及功能，细胞周期检验点的定义。
细胞周期的调控（运转与阻遏）机理与过程。
细胞周期运行过程中蛋白质与蛋白质之间的相互作用，蛋白质网络调控。
二、教学内容
第一节细胞周期与细胞分裂
知识要点：
1、细胞周期概念和周期时相事件
2、细胞周期同步化的方法原理
3、有丝分裂各时期的主要事件和特征
4、减数分裂过程以及减数分裂意义
第二节细胞周期调控
知识要点：
1、MPF的发现及其作用
2、P34cdc2激酶的发现及其与MPF的关系
3、周期蛋白的作用
4、CDK激酶和CDK激酶抑制物
5、细胞周期如何正常有序的运转及调控
6、其他内在和外在因素在细胞周期调控中的作用
三、本章学时数
6学时
第十二章细胞分化与基因表达调控
一教学要求：
掌握基因差异表达与细胞分化，肿瘤的发生机制，以及真核细胞基因表达的调控过程。
细胞分化的基本概念（管家基因，组织特异性基因）和实质，影响和调节因素，及与发育过程的关系。
癌细胞的基本特征，癌基因与抑癌基因，肿瘤发生的起因与过程。
真核细胞基因表达的三个彼此相对独立的调控水平：
转录水平的调控；加工水平的调控；翻译水平的调控。
各调控系统的特征及生物学作用。
二、教学内容
第一节细胞分化
知识要点：
1、细胞分化的基本概念以及去分化和再生
2、影响细胞分化的因素
3、细胞全能性、干细胞
4、细胞分化和胚胎发育
第二节癌细胞
知识要点：
1、癌细胞的基本特征
2、癌基因与抑癌基因和癌症的关系
3、肿瘤的发生是基因突变逐渐积累的结果
4、癌症的治疗途径
第三节真核细胞基因表达的调控
知识要点：
1、转录水平的调控
2、加工水平的调控
3、翻译水平调控
三、本章学时数
4学时
第十三章细胞衰老与凋亡
一教学要求：
了解和掌握细胞衰老和凋亡过程的基本概念，生物学特征和可能分子机制。
细胞衰老的认识（Hayflick界限
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