動物肌肉與膠原縴維的超微結構及生物力學特性 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《動物肌肉與膠原縴維的超微結構及生物力學特性》以肌縴維和膠原縴維為主要研究對象，采用原子力顯微鏡高分辨成像和納米壓痕技術，研究瞭牛骨骼肌、心肌縴維、昆蟲飛行肌縴維、鼠尾肌腱膠原蛋白縴維在不同生理狀態的錶麵超微結構、壓彈性和黏彈性，嘗試建立肌縴維和膠原蛋白縴維的超微結構、力學特性和生理狀態之間的內在聯係。
　　《動物肌肉與膠原縴維的超微結構及生物力學特性》可供高等院校畜牧學、獸醫學、生理病理學、藥理毒理學、生物物理學和生物力學專業的高年級本科生、研究生，以及從事相關領域研究的教師和科研人員參考。

內頁插圖

目錄

《博士後文庫》序言
作者簡介
前言
縮略詞
第1章 緒論
1．1 原子力顯微鏡的成像原理與工作模式
1．2 原子力顯微鏡的力學測量原理
1．3 原子力顯微鏡在分子與細胞生物力學測量中的應用
1．4 心肌與膠原縴維超微結構與力學特性研究的意義
1．5 本研究的主要內容

第2章 探針汙染物對縴維成像和力學測量的影響
2．1 肌縴維與膠原蛋白縴維的製備
2．2 蛋白縴維的AFM成像和力學測量
2．3 AFM探針的清洗
2．4 汙染物對縴維錶麵結構測量的影響
2．5 探針汙染物對縴維力學測量的影響
2．6 小結

第3章 去膜心肌縴維的錶麵精細結構與壓彈性研究
3．1 去膜心肌縴維的製備
3．2 心肌縴維錶麵結構的AFM研究
3．3 心肌縴維壓彈性測量
3．4 肌節長度測量和粗糙度分析
3．5 心肌縴維的壓彈性係數
3．6 肌縴維的楊氏模量
3．7 小結

第4章 鈣離子濃度對肌節超微結構與彈性的影響
4．1 飛行肌縴維的製備
4．2 飛行肌縴維的超微結構測量
4．3 飛行肌縴維的壓彈性測量
4．4 鈣離子濃度對肌節周期性超微結構的影響
4．5 鈣離子濃度對蛋白縴維間距常數和橫橋周期的影響
4．6 鈣離子濃度對肌節彈性係數和楊氏模量的影響
4．7 小結

第5章 免疫金標記法檢測抗I型膠原蛋白抗體的結閤位點
5．1 免疫金顆粒標記膠原縴維樣品的製備
5．2 膠原縴維的超微結構測量
5．3 天然I型膠原縴維的錶麵超微結構
5．4 抗I型膠原蛋白抗體標記的膠原縴維的錶麵超微結構
5．5 小結

第6章 I型膠原蛋白縴維的超微生物力學特性
6．1 天然和抗體標記I型膠原縴維的製備
6．2 AFM探針的抗I型膠原蛋白抗體修飾
6．3 膠原縴維的成像定位與力學測量
6．4 天然和抗體標記I型膠原縴維的錶麵結構
6．5 天然和抗體標記I型膠原縴維的壓彈性和黏附力
6．6 抗I型膠原蛋白抗體與膠原縴維的特異性結閤
6．7 小結

第7章 肌肉和膠原縴維結構與力學特性研究的前景
7．1 主要創新點
7．2 存在的問題與不足之處
7．3 進一步研究的方嚮
參考文獻

附錄
附錄1 Letmard．Jones勢能公式
附錄2 範德瓦耳斯方程
附錄3 DLNO理論
附錄4 接觸力學簡介
後記
編後記

前言/序言

動物肌肉與膠原縴維的超微結構及生物力學特性 圖書簡介 本書深入探討瞭動物體內兩種至關重要的組織——骨骼肌和膠原縴維——在微觀層麵的精細結構及其宏觀生物力學行為。全書內容聚焦於生命科學、生物醫學工程以及材料科學交叉領域的前沿研究，旨在為讀者提供一個全麵、深入且具有實踐指導意義的參考框架。 第一部分：骨骼肌的超微結構解析 本部分將對骨骼肌的組織學、細胞生物學和分子生物學層麵進行細緻入微的剖析，重點關注其功能性結構單元——肌縴維和肌節。 第一章：骨骼肌的組織分級與形態學 本章首先概述瞭骨骼肌從宏觀（器官）到微觀（細胞）的完整解剖層級。詳細描述瞭肌束膜、肌周膜和肌內膜的組織學特徵，以及肌縴維膜（肌膜）的特殊性。重點闡述瞭肌膜在信號傳導和結構完整性維持中的作用。引入瞭跨膜蛋白復閤體，如肌醇三磷酸受體（IP3R）和蘭尼堿受體（RyR），解析它們如何耦閤興奮性信號與鈣離子釋放。 第二章：肌節的分子構築與動態變化 肌節是肌肉收縮的基本功能單位。本章將聚焦於肌節內部的精細結構，包括Z盤、M綫、暗帶（A帶）和明帶（I帶）的構成。 肌絲理論的深化： 詳盡描述瞭粗肌絲（肌球蛋白，Myosin）和細肌絲（肌動蛋白，Actin）的分子結構、ATP酶活性位點及其在收縮循環中的周期性結閤與脫離過程。引入瞭肌球蛋白重鏈（MHC）的亞型分類及其對收縮速度的影響。 調控蛋白網絡： 深入解析瞭原肌球蛋白（Tropomyosin）和肌鈣蛋白（Troponin）復閤體（TnT, TnI, TnC）在鈣離子介導的收縮調控中的精確機製，闡明瞭興奮-收縮耦聯的化學動力學基礎。 細胞骨架的支撐作用： 討論瞭肌節與肌膜之間的連接結構，如肌聯蛋白（Titin）在維持肌節彈性、設定靜息張力中的關鍵作用，以及其他連接蛋白如α-輔肌動蛋白和橋連蛋白（Obscurin）對結構穩定性的貢獻。 第三章：肌肉的能代謝與疲勞機製 肌肉的持續工作依賴於高效的能量供應和廢物清除。本章探討瞭綫粒體的形態、密度與肌肉縴維類型（I型、IIa型、IIx型）的關係。詳細分析瞭磷酸肌酸係統、糖酵解和氧化磷酸化在不同收縮強度下的能量分配。同時，深入探討瞭運動誘發的疲勞機製，包括代謝物積纍（如無機磷酸鹽、H+）、鈣離子處理障礙以及肌漿網（SR）功能的下降等。 第二部分：膠原縴維的結構、生物閤成與力學功能 膠原蛋白是動物體內含量最豐富的蛋白質，構成瞭結締組織的主要支架。本部分專注於I型、II型等主要膠原縴維的微觀世界。 第四章：膠原蛋白的分子生物學與縴維形成 本章追溯瞭膠原蛋白從基因錶達到成熟縴維形成的完整路徑。 前體閤成與修飾： 描述瞭原膠原蛋白（Procollagen）在內質網和高爾基體內經過羥基化、糖基化等關鍵翻譯後修飾的過程，這些修飾對三螺鏇結構的穩定性和後續的縴維組裝至關重要。 酶促加工與交聯： 重點介紹賴氨酸羥化酶和賴氨酸氧化酶（LOD）在細胞外基質中的關鍵作用，解釋瞭醛胺交聯（Aldimine Cross-links）和成熟交聯（Mature Cross-links）如何賦予膠原縴維齣色的抗拉伸強度和韌性。 超螺鏇結構與微縴維： 詳細闡述瞭膠原分子如何自組裝成具有特定周期性條紋的微縴維（Fibril），以及微縴維如何進一步聚閤成宏觀可見的縴維束（Fiber），討論瞭D-周期（D-periodicity）的結構意義。 第五章：膠原縴維的組織學多樣性與環境適應性 不同組織中的膠原縴維錶現齣結構和功能的巨大差異。本章對比瞭腱、韌帶、皮膚和軟骨中膠原縴維的排布方式和力學特性。 平行束結構： 以肌腱為例，分析瞭高度平行排列的I型膠原縴維如何最大化地承受單嚮張力，以及彈性蛋白在其中起到的緩衝作用。 網狀結構： 在器官被膜或皮膚真皮層中，膠原縴維形成多層交織的網狀結構，探討瞭這種結構如何提供多嚮的抗撕裂能力。 膠原與細胞外基質的相互作用： 討論瞭縴維連接蛋白（Fibronectin）和層粘連蛋白（Laminin）等粘附分子如何介導膠原網絡與成縴維細胞（Fibroblast）之間的信號反饋。 第三部分：結構與力學的耦閤：生物力學特性分析 本書的核心在於連接微觀結構與宏觀機械響應。本部分運用固體力學原理來量化和解釋肌肉和膠原縴維的生物力學性能。 第六章：肌肉組織的粘彈性與應力-應變關係 肌肉並非純彈性材料，而是具有顯著的粘彈性（Viscoelasticity）和塑性（Plasticity）。 主動收縮力與被動張力： 區分瞭肌球蛋白相互作用産生的主動張力與肌聯蛋白、結締組織産生的被動張力。通過Hill模型的應用，量化瞭肌肉的力-速度關係和力-長度關係。 粘彈性模型的應用： 采用Voigt模型或Maxwell模型來模擬肌肉在蠕變（Creep）和應力鬆弛（Stress Relaxation）實驗中的時間依賴性行為，解釋瞭肌肉在長時間拉伸或壓縮下的能量耗散機製。 第七章：膠原縴維的非綫性力學響應 膠原縴維的力學行為是非綫性和各嚮異性的，這反映瞭其獨特的層級結構。 應力-應變麯綫的階段性分析： 詳細分析瞭單根膠原縴維或腱組織在拉伸過程中經曆的“鬆弛期”（分子間水分子脫水、初級交聯斷裂）、“彈性區”（分子鏈重定嚮）和“屈服/斷裂區”（共價交聯失效）。 各嚮異性與方嚮依賴性： 探討瞭縴維取嚮角對整體組織剛度的影響。利用小角度X射綫散射（SAXS）技術獲得的結構數據，解釋瞭膠原縴維在應力作用下發生的“波浪狀褶皺解開”（Unwaviness）現象如何導緻應變麯綫的早期軟化。 第八章：結構退化與生物力學衰變 本章將結構改變與功能下降聯係起來，關注衰老、疾病和損傷對肌肉與膠原縴維的影響。 肌肉的肌少癥模型： 分析瞭年齡相關的肌縴維萎縮、綫粒體功能障礙以及肌內脂肪浸潤如何改變肌肉的力學性能，導緻力量和耐力下降。 膠原蛋白的病理學改變： 討論瞭糖尿病、硬皮病和肌腱炎中膠原交聯密度異常（過度交聯或交聯不足）如何影響組織的剛度、脆性或順應性，並探討瞭生物材料學中利用酶（如凝血酶、膠原酶）進行靶嚮修復的潛力。 本書結構嚴謹，內容詳實，適閤高等院校的生物力學、生物工程、組織工程、運動生理學以及生物材料學專業的本科生、研究生和科研人員作為專業參考書目。書中穿插瞭大量的顯微圖像、力學測試麯綫和分子模型圖，以增強讀者的直觀理解。