动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》以肌纤维和胶原纤维为主要研究对象，采用原子力显微镜高分辨成像和纳米压痕技术，研究了牛骨骼肌、心肌纤维、昆虫飞行肌纤维、鼠尾肌腱胶原蛋白纤维在不同生理状态的表面超微结构、压弹性和黏弹性，尝试建立肌纤维和胶原蛋白纤维的超微结构、力学特性和生理状态之间的内在联系。
　　《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》可供高等院校畜牧学、兽医学、生理病理学、药理毒理学、生物物理学和生物力学专业的高年级本科生、研究生，以及从事相关领域研究的教师和科研人员参考。

内页插图

目录

《博士后文库》序言
作者简介
前言
缩略词
第1章 绪论
1．1 原子力显微镜的成像原理与工作模式
1．2 原子力显微镜的力学测量原理
1．3 原子力显微镜在分子与细胞生物力学测量中的应用
1．4 心肌与胶原纤维超微结构与力学特性研究的意义
1．5 本研究的主要内容

第2章 探针污染物对纤维成像和力学测量的影响
2．1 肌纤维与胶原蛋白纤维的制备
2．2 蛋白纤维的AFM成像和力学测量
2．3 AFM探针的清洗
2．4 污染物对纤维表面结构测量的影响
2．5 探针污染物对纤维力学测量的影响
2．6 小结

第3章 去膜心肌纤维的表面精细结构与压弹性研究
3．1 去膜心肌纤维的制备
3．2 心肌纤维表面结构的AFM研究
3．3 心肌纤维压弹性测量
3．4 肌节长度测量和粗糙度分析
3．5 心肌纤维的压弹性系数
3．6 肌纤维的杨氏模量
3．7 小结

第4章 钙离子浓度对肌节超微结构与弹性的影响
4．1 飞行肌纤维的制备
4．2 飞行肌纤维的超微结构测量
4．3 飞行肌纤维的压弹性测量
4．4 钙离子浓度对肌节周期性超微结构的影响
4．5 钙离子浓度对蛋白纤维间距常数和横桥周期的影响
4．6 钙离子浓度对肌节弹性系数和杨氏模量的影响
4．7 小结

第5章 免疫金标记法检测抗I型胶原蛋白抗体的结合位点
5．1 免疫金颗粒标记胶原纤维样品的制备
5．2 胶原纤维的超微结构测量
5．3 天然I型胶原纤维的表面超微结构
5．4 抗I型胶原蛋白抗体标记的胶原纤维的表面超微结构
5．5 小结

第6章 I型胶原蛋白纤维的超微生物力学特性
6．1 天然和抗体标记I型胶原纤维的制备
6．2 AFM探针的抗I型胶原蛋白抗体修饰
6．3 胶原纤维的成像定位与力学测量
6．4 天然和抗体标记I型胶原纤维的表面结构
6．5 天然和抗体标记I型胶原纤维的压弹性和黏附力
6．6 抗I型胶原蛋白抗体与胶原纤维的特异性结合
6．7 小结

第7章 肌肉和胶原纤维结构与力学特性研究的前景
7．1 主要创新点
7．2 存在的问题与不足之处
7．3 进一步研究的方向
参考文献

附录
附录1 Letmard．Jones势能公式
附录2 范德瓦耳斯方程
附录3 DLNO理论
附录4 接触力学简介
后记
编后记

前言/序言

动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性 图书简介 本书深入探讨了动物体内两种至关重要的组织——骨骼肌和胶原纤维——在微观层面的精细结构及其宏观生物力学行为。全书内容聚焦于生命科学、生物医学工程以及材料科学交叉领域的前沿研究，旨在为读者提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考框架。 第一部分：骨骼肌的超微结构解析 本部分将对骨骼肌的组织学、细胞生物学和分子生物学层面进行细致入微的剖析，重点关注其功能性结构单元——肌纤维和肌节。 第一章：骨骼肌的组织分级与形态学 本章首先概述了骨骼肌从宏观（器官）到微观（细胞）的完整解剖层级。详细描述了肌束膜、肌周膜和肌内膜的组织学特征，以及肌纤维膜（肌膜）的特殊性。重点阐述了肌膜在信号传导和结构完整性维持中的作用。引入了跨膜蛋白复合体，如肌醇三磷酸受体（IP3R）和兰尼碱受体（RyR），解析它们如何耦合兴奋性信号与钙离子释放。 第二章：肌节的分子构筑与动态变化 肌节是肌肉收缩的基本功能单位。本章将聚焦于肌节内部的精细结构，包括Z盘、M线、暗带（A带）和明带（I带）的构成。 肌丝理论的深化： 详尽描述了粗肌丝（肌球蛋白，Myosin）和细肌丝（肌动蛋白，Actin）的分子结构、ATP酶活性位点及其在收缩循环中的周期性结合与脱离过程。引入了肌球蛋白重链（MHC）的亚型分类及其对收缩速度的影响。 调控蛋白网络： 深入解析了原肌球蛋白（Tropomyosin）和肌钙蛋白（Troponin）复合体（TnT, TnI, TnC）在钙离子介导的收缩调控中的精确机制，阐明了兴奋-收缩耦联的化学动力学基础。 细胞骨架的支撑作用： 讨论了肌节与肌膜之间的连接结构，如肌联蛋白（Titin）在维持肌节弹性、设定静息张力中的关键作用，以及其他连接蛋白如α-辅肌动蛋白和桥连蛋白（Obscurin）对结构稳定性的贡献。 第三章：肌肉的能代谢与疲劳机制 肌肉的持续工作依赖于高效的能量供应和废物清除。本章探讨了线粒体的形态、密度与肌肉纤维类型（I型、IIa型、IIx型）的关系。详细分析了磷酸肌酸系统、糖酵解和氧化磷酸化在不同收缩强度下的能量分配。同时，深入探讨了运动诱发的疲劳机制，包括代谢物积累（如无机磷酸盐、H+）、钙离子处理障碍以及肌浆网（SR）功能的下降等。 第二部分：胶原纤维的结构、生物合成与力学功能 胶原蛋白是动物体内含量最丰富的蛋白质，构成了结缔组织的主要支架。本部分专注于I型、II型等主要胶原纤维的微观世界。 第四章：胶原蛋白的分子生物学与纤维形成 本章追溯了胶原蛋白从基因表达到成熟纤维形成的完整路径。 前体合成与修饰： 描述了原胶原蛋白（Procollagen）在内质网和高尔基体内经过羟基化、糖基化等关键翻译后修饰的过程，这些修饰对三螺旋结构的稳定性和后续的纤维组装至关重要。 酶促加工与交联： 重点介绍赖氨酸羟化酶和赖氨酸氧化酶（LOD）在细胞外基质中的关键作用，解释了醛胺交联（Aldimine Cross-links）和成熟交联（Mature Cross-links）如何赋予胶原纤维出色的抗拉伸强度和韧性。 超螺旋结构与微纤维： 详细阐述了胶原分子如何自组装成具有特定周期性条纹的微纤维（Fibril），以及微纤维如何进一步聚合成宏观可见的纤维束（Fiber），讨论了D-周期（D-periodicity）的结构意义。 第五章：胶原纤维的组织学多样性与环境适应性 不同组织中的胶原纤维表现出结构和功能的巨大差异。本章对比了腱、韧带、皮肤和软骨中胶原纤维的排布方式和力学特性。 平行束结构： 以肌腱为例，分析了高度平行排列的I型胶原纤维如何最大化地承受单向张力，以及弹性蛋白在其中起到的缓冲作用。 网状结构： 在器官被膜或皮肤真皮层中，胶原纤维形成多层交织的网状结构，探讨了这种结构如何提供多向的抗撕裂能力。 胶原与细胞外基质的相互作用： 讨论了纤维连接蛋白（Fibronectin）和层粘连蛋白（Laminin）等粘附分子如何介导胶原网络与成纤维细胞（Fibroblast）之间的信号反馈。 第三部分：结构与力学的耦合：生物力学特性分析 本书的核心在于连接微观结构与宏观机械响应。本部分运用固体力学原理来量化和解释肌肉和胶原纤维的生物力学性能。 第六章：肌肉组织的粘弹性与应力-应变关系 肌肉并非纯弹性材料，而是具有显著的粘弹性（Viscoelasticity）和塑性（Plasticity）。 主动收缩力与被动张力： 区分了肌球蛋白相互作用产生的主动张力与肌联蛋白、结缔组织产生的被动张力。通过Hill模型的应用，量化了肌肉的力-速度关系和力-长度关系。 粘弹性模型的应用： 采用Voigt模型或Maxwell模型来模拟肌肉在蠕变（Creep）和应力松弛（Stress Relaxation）实验中的时间依赖性行为，解释了肌肉在长时间拉伸或压缩下的能量耗散机制。 第七章：胶原纤维的非线性力学响应 胶原纤维的力学行为是非线性和各向异性的，这反映了其独特的层级结构。 应力-应变曲线的阶段性分析： 详细分析了单根胶原纤维或腱组织在拉伸过程中经历的“松弛期”（分子间水分子脱水、初级交联断裂）、“弹性区”（分子链重定向）和“屈服/断裂区”（共价交联失效）。 各向异性与方向依赖性： 探讨了纤维取向角对整体组织刚度的影响。利用小角度X射线散射（SAXS）技术获得的结构数据，解释了胶原纤维在应力作用下发生的“波浪状褶皱解开”（Unwaviness）现象如何导致应变曲线的早期软化。 第八章：结构退化与生物力学衰变 本章将结构改变与功能下降联系起来，关注衰老、疾病和损伤对肌肉与胶原纤维的影响。 肌肉的肌少症模型： 分析了年龄相关的肌纤维萎缩、线粒体功能障碍以及肌内脂肪浸润如何改变肌肉的力学性能，导致力量和耐力下降。 胶原蛋白的病理学改变： 讨论了糖尿病、硬皮病和肌腱炎中胶原交联密度异常（过度交联或交联不足）如何影响组织的刚度、脆性或顺应性，并探讨了生物材料学中利用酶（如凝血酶、胶原酶）进行靶向修复的潜力。 本书结构严谨，内容详实，适合高等院校的生物力学、生物工程、组织工程、运动生理学以及生物材料学专业的本科生、研究生和科研人员作为专业参考书目。书中穿插了大量的显微图像、力学测试曲线和分子模型图，以增强读者的直观理解。