Molecular Description of Biological Membranes by Computer Aided Conformational Analysis VolumeⅠ
作者：Robert Brasseur
出版：CRC PRESS
索书号：Q73/M718(a)/V.1/ 2019/Y
ISBN: 978-0-367-26160-3
藏书地点：武大外教中心
在细胞中,除了质膜外,细胞内还有丰富的膜性结构。由于这些膜与质膜在化学组成、分子结构和功能运作上具有很多共性,把质膜和细胞内各种膜相结构的膜统称为生物膜。生物膜的分子结构与膜中分子间的作用力密切有关。膜中分子之间的作用力基本上有三种类型:疏水力、非键合的分子引力和静电力。疏水力在维持生物大分子本身的结构和膜结构都具有十分重要的作用。疏水力依赖水的存在，倾向于使非极性物质不与水接触，例如使脂质的碳氢链和蛋白质分子的疏水部分不与水接触而排列于膜的内部；而脂质的极性一端和蛋白质分子的极性部分因有与水接触的强烈倾向性而定位于膜的两侧表面。因此，疏水力就成为决定膜的总体结构的主要因素。膜结构表现为二维连续体乃是由于这些大分子的双性，即一端亲水，一端疏水所决定的。非键合的分子力存在于所有分子之间。原子和分子在短距离内倾向于相互吸引，而在非常近时则又强烈地相互排斥。非键合力比较微弱，但是由于它们存在于所有原子对之间，因而非键合力的总量则是很大的。这些力倾向于使膜中所有分子尽可能彼此靠近。因而，非键合力在膜结构中也是十分重要的，它和疏水力有相互补充的作用。静电力存在于分子的一切极性和带电荷基团之间，互相吸引或排斥。它们包括电荷-电荷、电荷-偶极子、偶极子-偶极子之间的相互作用。在膜的两侧表面分布有大量的电荷基团。一对两性离子之间的静电作用，像一对偶极子一样，它们之间是吸引还是排斥与其几何定向有关。在膜中面向两侧的脂质或蛋白质的亲水部位或基团互相以静电力吸引，可形成很稳定的结构。静电力在膜蛋白之间的相互作用中也很重要。膜中疏水区的介电常数较低，它可使蛋白质分子的极性部分之间形成强烈的静电力。此外，氢键力和形成金属离子桥的力等也具有一定的重要性。关于生物膜的分子结构，科学家曾提出了各种模型，主要的有以下几种。
Davson-Danielli-Robertson模型 Davson和Danielli在1935年提出生物膜结构的模型，并于1952年作了修改。他们认为，连续的磷脂双分子层构成生物膜的主体。磷脂的脂肪酸烃链向膜中心，其极性端则面向膜两侧水相。单层蛋白质覆盖两侧从而形成“蛋白质-磷脂-蛋白质”三夹板式的片层结构。50年代末期，Robertson应用电子显微镜观察到膜的三层结构，即在两侧呈现电子密度高，中间电子密度低的现象。Robertson进一步发现,除细胞质膜外，其他如内质网、线粒体、叶绿体、高尔基体等膜样品在电镜下也都具有相似的三层结构。这样在Davson-Daniell模型的基础上，1964年Rober-tson提出了单位膜模型，或称Davson-Danielli-Rober-tson模型，其中脂质双分子层两侧蛋白质大多以β折叠形式存在。
“亚基膜"模型60年代以后，证明膜蛋白和脂的结合主要是疏水性质，膜脂双分子层中心部分有球形结构的蛋白颗粒。这些事实都与“单位膜”的许多基本概念不符，因此提出了“亚基膜”模型，认为蛋白质与蛋白质或蛋白质与脂质形成的复合体(亚基)构成膜结构的重复单位。但实验未能证明生物膜中有成为膜单位的固定亚基的存在。
“流体镶嵌”模型由于新技术的应用，使膜结构的研究有了明显的进步，在此基础上1972年美国Singer和Nicolson提出“流体镶嵌”模型。这个模型认为，膜是由脂质和蛋白质分子按二维排列的流体。它既突出了膜的流动性，流态的脂质双分子层构成膜的连续体，又显示了膜蛋白质分布的不对称性。有的蛋白质“镶”在脂质双分子层表面，有的则部分或全部嵌入其内部，有的则横跨膜层。
脂类的亲水头部代表一个甘油骨架，疏水链和亲水部分连接在它上面。饱和疏水链分子内相互作用的一个广泛使用的近似值是高分子材料科学中的旋转异构模型。考虑到的脂质扁平单层由这类饱和烃链组成。链和基团之间相互作用，但不与水基质发生作用。因此，可以假设脂质单分子层的疏水核心是由独立的单一疏水链组成的。即使是最简单的疏水链(CH2)n-1 CH3也有很多自由度。由脂质分子构成的单分子层的性质，是由分子的亲水性和疏水性部分与液体基质之间的相互作用以及头-头、头-链和链-链这些相互作用决定的。
《用计算机辅助构象分析对生物膜的分子结构描述 卷Ⅰ》一书于2019年由CRC PRESS出版，作者是Robert Brasseur。
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2、每个部分都分为很多的小章节，每个章节都是由相关领域的专业人士所撰写，因此，本书讲解既详细又专业，我们能够从中了解到生物膜分子结构的计算机模拟研究方法以及最新的前沿进展。
3、书中第二部分给出了质膜分子构象的实验数据，供读者分析与理解。
总的说来，《用计算机辅助构象分析对生物膜的分子结构描述 卷Ⅰ》一书为想要了解生物膜组织与分子结构的研究人员提供了清晰的导读路径，作为生物化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：
第1部分 脂质结构和组织
第1.A.1章 脂质膜协同现象的计算机模拟
Ole
G. Mouritsen
第1.A.2章 脂质单层疏水性核心的计算机辅助研究
Isak
Bivas, B. Lemaire, P. Bothorel
第1.A.3章 模拟生物膜和胶束中脂链堆积的计算机辅助研究方法
H. L.
Scott
第1.A.4章 生物膜的计算机模拟
David
A. Pink
第1.A.5章 用布朗动力学模拟确定膜内部的链构象
Richard
W. Pastor
第1.A.6章 膜分子组织的理论分析
Robert
Brasseur
第1.A.7章 佛波酯在模拟的脂/水界面中的分子构象
Michel
Deleers, J.-M. Ruysschaert, Robert Brasseur
第1.A.8章 磷脂或肽介导的脂/水界面的变形
J.-M.
Ruysschaert, Robert Brasseur
第1B部分 实验数据
第1.B.1章 膜脂的X射线衍射分析
Thomas
J. McIntosh
第1.B.2章 磷脂中甘油二酰基部分的首选构象
H.
Hauser, I. Pascher, S. Sundell
第1.B.3章 极化衰减全反射红外光谱作为研究膜组分的构象和方向的工具
E.
Goormaghtigh, J.-M. Ruysschaert
索引
胡萌欣 武汉大学生命科学学院 博士