分子和细胞生物力学——Molecular and Cellular Biomechanics

 

作者:Bradley E. Layton(编者)

出版:Pan Stanford Publishing

索书号:Q27/M718/ 2015/ Y

ISBN: 978-981-4316-83-5

藏书地点: 武大外教中心

 

生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等),从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。 生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。

细胞作为生命体的基本单元,始终处在各种不同的力学环境中。细胞结构和物理特性对力学刺激的响应规律是细胞发挥其生物学功能的重要方面,其相应机理研究是理解细胞生物学功能的基本问题。存在于细胞表面及细胞内外的生物大分子是完成细胞生物化学作用的物质基础,其相互作用与组装动力学及作用力调控规律是执行其生物学功能的前提。因此,外力如何作用于细胞以及细胞如何感应外力刺激并调控其生物学行为、分子结构如何决定其功能以及分子间相互作用怎样调控细胞粘附与聚集等动力学行为构成了细胞-分子生物力学领域关注的主要问题。

细胞层面力学生物学耦合规律是细胞生物力学研究的核心。主要包括在不同力学环境下细胞发育、生长、增殖、分化、凋亡以及黏附和聚集,细胞对作用力的感受、响应及其与周围环境(细胞、基质和界面等)的相互作用,细胞的主动运动、力学行为与其生物学关联,细胞生物学图式的形成等生物学过程规律。显而易见,力学刺激下细胞的运动与变形,细胞间的黏附和聚集,细胞内外力学信号的传导均需要生物大分子参与。细胞层次的力学生物学耦合与分子层次的力学化学耦合密切相关。因此,一方面对细胞生物力学行为的分子调控机理探索带动了分子生物力学的发展,另一方面大量蛋白质结构的解析也对其结构功能关系的研究提出了新的需求。分子层面力学化学耦合规律是分子生物力学研究的核心。主要包括生物大分子力学行为及其与生物化学过程的关联和耦合,生物大分子折叠、构象变化以及力学化学信号转导,不同力学环境下生物大分子间特异性相互作用的定量测定和物理描述,生物大分子结合与解离的反应动力学规律,分子马达分子灯塔的调控规律等。

机体所有的组织都受到由细胞自身和细胞外环境所产生的生物机械力的作用。生物机械力既可诱导细胞增殖,亦可诱导细胞死亡。而生理学水平的生物机械力是器官的结构与功能发育和维持的必要条件之一,提高生物机械力则可导致细胞死亡,引发机体一系列病理学变化。力学刺激因子首先必需被细胞感知,并通过细胞内的信号转导途径传送到细胞核。在生物体生长发育的很多重要的进程中,如发育,分化,成熟和衰老,细胞核的形状和结构组成均会发生变化。在这些进程中,细胞通过改变细胞核内基因表达,实现对生物机械力的应答反应。然而,细胞核自身如何感知力学信号并对其发生应答反应,仍不清楚。除了外部机械力的作用,细胞核内染色质结构的后天性修饰也会改变核的物理性质。最近,一些新的研究手段为系统地研究细胞核的力学生物学性质提供了保障,为一类组织特异性疾病-核膜病的发病机制提供了重要的新见解。

《分子和细胞生物力学》一书于2015年由Pan Stanford Publishing出版,作者为Bradley E. Layton

《分子和细胞生物力学》一书,作者展现了分子和细胞生物力学领域中的一些最新研究,讨论的主题主要包括单分子和单个蛋白的力学,细胞核力学,纳米级成像技术用于细胞内结构成像,细胞底物互作,轴突运输与微观力学,分子和细胞生物力学对疾病的影响。

《分子和细胞生物力学》一书作为生物物理和分子细胞生物学专业研究读物,内容饱满详实、语言浅显易懂,除此之外,还包括一些其他的特点:

1.本书采用通俗易懂的语言,简单介绍了细胞和分子力学的相关概念与术语,在生命科学和物理科学之间架起了桥梁。它提供了原子力显微镜的几个案例研究,并介绍了活细胞和细胞外基质之间的物理关系,让读者对该研究领域有一个宏观的认识。

2.本书汇集了相关领域的权威的专家,保证了本书的专业性和权威性。

3.本书图表丰富,读者能够结合清晰的图表更加清楚的理解相关的知识。此外,还提供了供读者深入了解的参考书目。

总的说来,《分子和细胞生物力学》一书为想要了解分子和细胞生物力学的人员提供了清晰的导读路径,作为生物物理与分子细胞生物学领域的一本前沿研究图书,是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。

 

本书目录:

致谢

前言

1. 介绍

Bradley Layton and Kayla Nagle

2. 单分子和单个蛋白的力学

Alan Hunt, Blake Charlebois, and Seth McCubbin

3. 细胞核力学

Kris Noel Dahl and Markus J. Buehler

4. 纳米级成像技术与模型

Bradley E. Layton, M.Brent Boyd, and Kathleen B. Allen

5. 细胞底物互作

Rebecca Lownes Urbano and Alisa Morss Clyne

6. 轴突运输与微观力学

Sameer B. Shah, Joshua Chetta, and Brian G. Bober

7. 对疾病的影响:瓣膜纤维化和肌成纤维细胞

Mark C. Blaser and Craig A. Simmons

参考文献

索引