细胞生物物理学导论：从膜转运到神经信号
Introduction
to Cellular Biophysics Part One：From Membrane Transport to neural signalling
作者：Armin Kargol
出版社：Morgan & Claypool Publication
索书号：Q25/K18 V.2 /2019/Y
ISBN：9781643277530
藏书地点：武大外教中心
细胞膜有重要的生理功能，它既使细胞维持稳定代谢的胞内环境，又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜通过胞饮作用（pinocytosis）、吞噬作用（phagocytosis）或胞吐作用（exocytosis）吸收、消化和外排细胞膜外、内的物质。在细胞识别、信号传递、纤维素合成和微纤丝的组装等方面，质膜也发挥重要作用。有些细胞间的信息交流并不是靠细胞膜上的受体来实现的，比如某些细胞分泌的甾醇类物质，这些物质可以作为信号，与其他细胞进行信息交流，但是这些物质并不是和细胞膜上的受体结合的，而是穿过细胞膜，与细胞核内或细胞质内的某些受体相结合，从而介导两个细胞间的信息交流的。
分析膜转运的常规方法是基于经典的静电定律（泊松方程）和流体动力学（纳维-斯托克斯方程）的特定模型以及 Fick 扩散方程。Nernst-Planck 方程用于带电粒子在电场中的转运。特定的 Fick 或 Nernst-Planck 方程将所有流动视为独立的，要求流动性受到静电和化学势梯度的影响，这可能无法满足，尤其是在浓溶液中。然而，相互作用（耦合）是膜运输中的常见现象。这种分析的趋势之一是线性非平衡的方法热力学和唯象方程将耦合现象纳入膜转运。由于渗透物和膜之间的相互作用可能很复杂，因此用现象学方法描述问题可能很有用，而无需详细检查运输和相互作用的机制。非平衡热力学方法确定了可能的途径和相互作用，例如物质流动和反应之间的耦合，或两种流动之间的耦合。细胞内稳态是指细胞通过与内外部刺激相互作用而继续正常有效地发挥作用的趋势。理想的细胞内稳态要求细胞在自身内部保持和谐，尽管环境不断变化。大多数情况下，细胞都能做到这一点，虽然没有一种细胞功能是绝对完美的。如果这是真的，生物就不会有遗传畸形、疾病或营养缺乏。然而，任何一种相对健康的有机体通常被定义为能够保持良好的细胞内稳态。
神经元即神经元细胞，是神经系统最基本的结构和功能单位。分为细胞体和突起两部分。细胞体由细胞核、细胞膜、细胞质组成，具有联络和整合输入信息并传出信息的作用。突起有树突和轴突两种。树突短而分枝多，直接由细胞体扩张突出，形成树枝状，其作用是接受其他神经元轴突传来的冲动并传给细胞体。轴突长而分枝少，为粗细均匀的细长突起，常起于轴丘，其作用是接受外来刺激，再由细胞体传出。轴突除分出侧枝外，其末端形成树枝样的神经末梢。末梢分布于某些组织器官内，形成各种神经末梢装置。感觉神经末梢形成各种感受器；运动神经末梢分布于骨骼肌肉，形成运动终极。
神经系统由大量的神经元构成。这些神经元之间在结构上并没有原生质相连，仅互相接触，其接触的部位称为突触。在电镜下观察到，突触部位有两层膜，分别称为突触前膜和突触后膜，两膜之间为突触间隙。所以，一个突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分构成。前膜和后膜的厚度一般只7nm左右，间隙为20nm左右。在靠近前膜的轴浆内含有线粒体和突触小泡，小泡的直径为30～60nm，其中含有化学递质。由于接触部位的不同，突触主要可分为三类：①轴突-胞体式突触；②轴突-树突式突触；③轴突-轴突式突触。一个神经元的轴突末梢反复分支，末端膨大呈杯状或球状，称为突触小体，与突触后神经元的胞体或突起相接触。一个突触前神经元可与许多突触后神经元形成突触，一个突触后神经元也可与许多突触前神经元的轴突末梢形成突触。一个脊髓前角运动神经元的胞体和树突表面就有1800个左右的突触小体覆盖着。
在前膜的内侧有致密突起和网格形成的囊泡栏栅，其空隙处正好容纳一个突触小泡，它可能有引导突触小泡与前膜接触的作用，促进突触小泡内递质的释放。当突触前神经元传来的冲动到达突触小体时，小泡内的递质即从前膜释放出来，进入突触间隙，并作用于突触后膜；如果这种作用足够大时，即可引起突触后神经元发生兴奋或抑制反应。单胺类递质的神经元的突触传递另有一种方式。这类神经元的轴突末梢有许多分支，在分支上有大量的结节状曲张体。曲张体内含有大量的小泡，是递质释放的部位。但是，曲张体并不与突触后神经元或效应细胞直接接触，而是处在它们的附近。当神经冲动抵达曲张体时，递质从曲张体释放出来，通过弥散作用到突触后细胞膜的受体，产生传递效应。这种传递方式，在中枢神经系统内和交感神经节后纤维上都存在。
本书概述了细胞膜的转运功能，内容专业详实，语言浅显易懂，除此之外还有以下特点：
1、本书不仅介绍了细胞膜传输转运的专业知识，还结合具体实例的应用，如上皮细胞的内稳态与转运，以及神经元和突触传递，使读者能够更加全面的了解细胞膜转运领域的专业知识。
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本书目录
1. 介绍
2. 细胞稳态
3. 上皮细胞的稳态和转运
4. 神经元的电特性
5. 神经元兴奋性
6. 突触传递
兰天 武汉大学生命科学学院 博士研究生