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 2025

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朱杰 著

图书标签:

• 动物肌肉
• 胶原纤维
• 超微结构
• 生物力学
• 组织学
• 生物材料
• 肌肉生理学
• 力学性能
• 显微镜
• 生物工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030480309

版次：1

商品编码：11917258

包装：平装

丛书名： 中国博士后文丛

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

页数：101

字数：132000

正文语种：中文

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。

评分☆☆☆☆☆

我一直对生物体是如何运动的这个问题非常着迷，尤其是动物。最近看到一本叫做《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》的书，它听起来就非常专业和硬核。我猜这本书可能不会有很多关于宏观的动物行为的描述，更多的是关于微观层面的解析。比如，肌肉里面是不是有很多不同类型的纤维，它们的组成和功能有什么区别？书里会不会详细介绍这些纤维是如何通过蛋白质的相互作用来产生力的？还有，胶原纤维，我只知道它是构成皮肤和骨骼的重要成分，但它在肌肉里扮演什么角色呢？是不是像钢筋一样支撑着肌肉的结构？我特别好奇，不同动物，比如陆地上的跑得快的和水里游得快的，它们的肌肉和胶原纤维的微观结构会有什么不同？这种微观的差异又是如何导致它们在宏观运动能力上的巨大区别的？会不会涉及到一些力学公式或者模型来解释这些现象？这本书的标题给我一种感觉，它会深入到细胞和分子层面，去揭示动物运动的根本原因。我希望它能提供一些严谨的科学解释，让我对动物的运动能力有一个更深刻、更本质的认识。

评分☆☆☆☆☆

我一直对运动科学和生物材料领域有着强烈的关注，当我在书店看到《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》这本书时，我的目光就被深深吸引了。我设想，这本书或许会深入到生物体的最基本构成单元，详细解析动物肌肉纤维的精巧设计，包括肌原纤维的组成、排列方式，以及它们如何通过微观的收缩机制产生巨大的力量。同时，我推测书中还会对胶原纤维这一至关重要的生物大分子进行细致的描绘，探讨其在不同组织中的形态、结构以及其所赋予的独特的力学性能，例如抗拉强度和弹性。这让我好奇，这本书是否会通过对比研究不同动物，比如具有惊人跳跃能力的袋鼠，或者能够进行长时间迁徙的候鸟，来揭示它们在肌肉和胶原纤维超微结构上的独特性，以及这些特性是如何协同作用，支持它们完成如此非凡的运动的。我更是对“生物力学特性”这一部分充满了期待，它可能不仅仅是描述结构，更是会深入分析这些结构在承受、传递和吸收外力时的表现，从而解释动物在运动过程中的效率和适应性。我希望能从中获得一些关于如何借鉴自然界智慧，来设计更优越的生物力学系统或者高性能生物材料的灵感。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对生物工程领域充满好奇的爱好者，我最近偶然瞥见了《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》这本书的标题，它立刻激起了我对其中可能包含内容的强烈兴趣。我脑海中浮现出，这本书或许会以一种高度专业和细致的方式，深入探讨动物体内那些微观世界的构造。我想象着，它可能会详细阐述构成肌肉的基本单位——肌细胞，其内部的肌原纤维是如何有序排列，以及肌动蛋白和肌球蛋白的精妙交互如何产生令人惊叹的收缩力。同时，我也猜测书中会着重描绘胶原纤维的复杂三维网络结构，分析其在连接不同组织、维持身体形态稳定以及传递力学负荷方面的关键作用。这本书的“生物力学特性”这一部分，更是让我联想到，它可能会解释不同动物在运动过程中所承受的应力与应变，以及肌肉和胶原纤维如何协同作用以适应这些力学挑战。比如，高空飞行的鸟类，它们的翅膀肌肉和羽毛连接处的胶原纤维，是否拥有特殊的弹性和强度？或者，深海中缓慢移动的巨型生物，它们的身体结构又隐藏着怎样的力学智慧？我甚至期待书中能够提供一些关于如何通过模拟这些自然设计的思路，来启发我们在工程领域创造更坚固、更轻便的材料，或者设计更高效的仿生机器人。

评分☆☆☆☆☆

我一直对生物力学和动物科学有着浓厚的兴趣，偶然间在书店看到了这本书，书名《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》立刻吸引了我。我并没有对书的内容有过深入了解，只是被它的标题所吸引，感觉它可能蕴含着许多关于动物运动和强度的奥秘。想象一下，这本书或许能为我们揭示动物肌肉是如何通过精密的微观结构来产生强大的力量，又是如何支撑它们完成各种复杂动作的。比如，那些奔跑中的猎豹，它们那惊人的速度和爆发力，是否就与肌肉纤维的某种特殊排列方式有关？又比如，那些长期在严酷环境中生存的动物，它们的骨骼和肌腱又需要具备怎样的超微结构才能承受巨大的压力？我尤其好奇书里是否会提到不同动物种类在肌肉和胶原纤维方面的差异，例如，鸟类的飞行动力学和鱼类的水下运动，它们在微观结构上是否有着截然不同的设计？胶原纤维作为重要的结缔组织成分，它在动物身体中的作用一定非常关键，书里会不会详细描述它在组织中的分布、形成以及如何协同肌肉发挥功能？我甚至会联想到，通过了解这些超微结构，是否能为我们改进运动训练方法、甚至研发新型生物材料提供一些启发。总而言之，这本书的标题充满了科学的严谨和探索的魅力，让我对动物世界的运动机制产生了无限的遐想，迫不及待地想翻开它，探寻其中的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

最近迷上了研究动物的身体构造，尤其是那些能够展现出惊人耐力和力量的动物。我看到一本叫做《动物肌肉与胶原纤维的超微结构及生物力学特性》的书，单看书名，就觉得里面一定藏着许多有趣的知识。我猜这本书大概会从非常细微的层面去讲解动物的肌肉和胶原纤维，可能还会涉及一些电子显微镜下的图像。比如，肌肉纤维的横纹是怎么形成的？肌原纤维里面的肌动蛋白和肌球蛋白是怎么相互作用来产生收缩的？而胶原纤维，我知道它是一种很重要的蛋白质，但是它在不同的组织里，它的结构会有什么不同呢？书中会不会对比研究不同动物的肌肉，比如说哺乳动物和爬行动物，它们在微观结构上有什么显著的差异？我非常想知道，为什么有些动物能够长时间奔跑，而有些动物爆发力超群，这其中是否与它们的肌纤维类型比例有关？还有，胶原纤维在韧带、肌腱中的作用，会不会影响到动物的运动能力，比如跳跃高度或者抓握力量？这本书的标题让我想到了很多关于动物运动的科学问题，我非常希望它能提供一些科学的解释，让我对这些问题有更深入的理解。