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涂展春 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030335166

商品编码：27467179552

包装：平装

出版时间：2015-12-01

基本信息

书名：细胞的物理生物学

定价：158.0元

作者：涂展春

出版社：科学出版社

出版日期：2015-12-01

ISBN：9787030335166

字数：1242250

页码：

版次：31

装帧：平装

开本：16

商品重量：1.407kg

编辑推荐

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导语_点评_推荐词

内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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序言

机械、力学与生命形态的交响：《活体物质的形塑与响应》 导言：超越化学定义的生命疆域 生命现象的理解，长期以来被化学反应的精妙所主导。然而，一个日益清晰的图景正浮现：生命体的构建、运动、适应乃至疾病的发生，都深刻地依赖于物质世界的基本法则——物理学。从单细胞的微观运动到宏大器官的结构稳定，机械力、形变、张力与弹性构成了生命形态的“骨架”与“肌肉”。 本书《活体物质的形塑与响应》（暂定名），并非聚焦于细胞内部的生化信号通路，而是深入探讨生物组织和器官在力学环境下的动态行为、结构演变及其对外界物理刺激的感应机制。我们试图构建一座桥梁，连接生物学的复杂性与物理学的精确性，揭示生命体如何“感知”和“塑造”它们所处的物理世界。 --- 第一部分：生物力学的基石——从分子到组织的应力解析 本部分奠定理解活体物质力学特性的基础，聚焦于生命体结构材料的本构关系。 第一章：生物高分子与软物质的粘弹性 传统材料科学中的刚性模型在描述胶原蛋白、弹性蛋白和细胞骨架时显得苍白无力。本章详尽分析了生物大分子网络（如细胞外基质ECM）的粘弹性和流变学特性。我们将探讨时间依赖性对组织硬度的影响，例如，如何在短时间尺度上观察到类液体的行为，而在长时间尺度上展现出接近固体的弹性。重点解析了F-actin、微管和中间纤维等细胞骨架组件的应力-应变曲线，以及它们如何通过动态组装和解聚来快速适应外部载荷。 第二章：组织结构的张力拓扑与预应力状态 活体组织并非处于零应力状态。本章深入探讨了生物系统中普遍存在的预应力（Pre-stress）。以血管壁和心肌为例，分析这些组织如何通过主动收缩和被动拉伸形成内禀的张力分布。我们将介绍先进的力学成像技术（如双光子张力显微镜），用于在活细胞和组织切片中可视化张力纤维束的走向和节点，理解这些拓扑结构如何决定组织的机械稳定性与信号传导效率。 第三章：细胞-基质界面：粘附与牵张力的传递 细胞如何感知和响应其所附着的基质？本章重点研究整合素（Integrin）介导的细胞粘附复合体作为机械传感器和传导器的角色。我们详细分析了焦点粘附（Focal Adhesions）在拉伸或压缩载荷下发生的结构重组和分子聚集现象。理解细胞如何通过整合素将外部的皮牛顿力转化为内部的生化信号，是理解组织形态发生和修复的关键。 --- 第二部分：宏观形态的生成与维持——形态发生中的力学驱动 本部分转向更宏观的层面，探讨物理力量在器官发育、组织重塑和创伤愈合中的决定性作用。 第四章：组织折叠与器官成形：几何约束与力驱动 胚胎发育是一个由化学信号引导，但最终由物理力精确执行的过程。本章分析了非均匀收缩、层间剪切力以及弯曲刚度差异如何驱动复杂的三维结构形成，例如神经管的闭合和内胚层的分化。重点介绍Turing机制的力学扩展版本，解释形态发生中扩散-张力反馈环的作用，以及细胞团块的收缩能如何驱动皱褶和褶皱的形成。 第五章：生物流体的动力学与组织代谢交换 血液、淋巴液和细胞间液的流动（生物流体力学）对营养物质的运输和废物清除至关重要。本章侧重于剪切应力（Shear Stress）对内皮细胞的影响。我们将解析血流速度的变化如何改变细胞的形态和基因表达谱，特别是其对炎症反应和血管重塑的调控。此外，探讨组织渗透压梯度在液体跨膜运输中的物理机制。 第六章：细胞迁移的物理机制：爬行、收缩与粘附的动态平衡 细胞的迁移能力是伤口愈合和免疫反应的核心。本章抛弃纯粹的化学趋向性模型，转而关注推进力和阻力之间的力学博弈。分析细胞如何通过形成前缘丝足（Lamellipodia）施加推力，通过后部收缩（肌动蛋白-肌球蛋白马达）和粘附点的动态断裂-形成循环来实现有效移动。研究不同基质刚度如何精确调控迁移速度和路径选择。 --- 第三部分：物理失衡与疾病的机械表征 本部分关注当生物系统的物理平衡被打破时，如何导致病理状态的出现和发展。 第七章：机械信号转导的错误与病理学 许多慢性疾病，如纤维化、动脉粥样硬化和骨质疏松，都伴随着组织机械属性的异常改变。本章聚焦于机械信号转导（Mechanotransduction）的失调。例如，在肿瘤微环境中，基质硬化（Stiffness）如何通过增强YAP/TAZ等核转录因子的激活，驱动癌细胞的增殖和侵袭。分析组织弹性降低如何导致关节退变和韧带松弛。 第八章：骨骼与软组织修复中的机械载荷调控 骨骼组织以其卓越的固塑性（Plasticity）著称，其形态和密度直接响应于机械应力。本章详述Wolff定律的现代生物物理学阐释，探讨机械刺激如何精确调节破骨细胞和成骨细胞的活性。同时，应用于软组织工程，分析在组织替代物中施加适宜的动态负荷对于诱导功能性组织再生的重要性。 第九章：生物体的物理衰老：刚度积累与力学衰退 衰老过程不仅是分子损伤的累积，也是机械性能退化的表现。本章探讨胶原交联的增加（如晚期糖基化终末产物AGEs的形成）如何导致血管、皮肤和关节的硬化，从而降低组织的适应性和功能。同时，分析细胞骨架的去极化和马达蛋白效率的下降如何降低细胞应对机械应力的能力，从而加速组织功能衰退。 --- 结论：面向未来的活体物质工程 《活体物质的形塑与响应》旨在为读者提供一个强健的物理学框架，用以解析生命的动态复杂性。未来的生物医学工程，尤其是在组织工程、再生医学和精准诊断领域，将越来越依赖于对活体物质的力学指纹的精确测量和主动调控。本书的最终目标是激发对生命系统中“力”这一基本驱动力的更深层次认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，拿到手里的时候，我就被它的封面设计吸引住了。那种深邃的蓝色调，配上精细的细胞结构图，一下子就把我的好奇心勾了起来。我原本以为这会是一本枯燥的教科书，但翻开第一页，我就发现我错了。作者的叙事方式非常生动，他没有一上来就抛出一堆晦涩难懂的专业术语，而是像一位经验丰富的向导，带着我们一步步深入探索细胞的微观世界。特别是关于细胞膜的流动镶嵌模型的讲解，他用了很多日常生活的类比，让复杂的概念变得异常清晰易懂。我记得有一章专门讲了细胞骨架的动态变化，作者用了非常形象的语言来描述那些微管和微丝如何像施工现场的脚手架一样，不断地搭建、拆除、重组，以适应细胞的不同需求。那种画面感极强，让我仿佛能“看”到细胞内部那场永不停歇的“建筑工程”。这本书的深度和广度都拿捏得恰到好处，既能满足那些对生命科学有初步了解的爱好者，也能让专业人士找到新的视角。读完之后，我对生命体最基本的构成单位——细胞，有了一种全新的、更具立体感的认识。它不再是一个静止的、被简单描绘的结构图，而是一个充满活力、不断运动、时刻在“思考”和“行动”的微型工厂。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我平时涉猎的生物学书籍大多集中在基因和遗传学领域，对细胞内部的“机械原理”了解得比较零碎。这本读物，彻底弥补了我在细胞生物力学和运动机制方面的知识空白。书中关于细胞迁移的章节，我简直是爱不释手。作者没有停留于描述细胞如何“移动”，而是深入探讨了驱动这种移动的物理学基础——那些肌动蛋白丝的聚合与解聚，以及它们如何产生推力和拉力，最终实现细胞体的整体位移。他引用了很多物理学中的概念，比如应力、张力、粘附力，并将这些抽象的力学概念与活生生的细胞行为完美地结合起来。特别是对癌细胞转移过程中，细胞如何“重塑”自身以适应不同环境的描述，读起来令人感到既震撼又有一丝不安。这种跨学科的融合，让原本看似遥远的生物学问题，突然之间拥有了可量化、可预测的物理基础。这本书的图示也极为出色，那些三维重建的细胞骨架图，清晰地展示了力是如何在细胞内部传递的，对于我这种视觉学习者来说，简直是福音。它让我深刻理解到，生命活动，归根结底，也是遵循着物理定律的精妙展现。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排极其精妙，读起来完全没有那种知识点堆砌的疲惫感。它的逻辑脉络非常清晰，从宏观的细胞结构介绍，逐步深入到分子层面的相互作用。我尤其欣赏作者在处理“信号转导”这一复杂主题时所采用的叙事策略。他没有简单罗列那些激酶和受体的名字，而是构建了一个个引人入胜的“信息传递链条”的故事。比如，书中对G蛋白偶联受体（GPCRs）的描述，简直就像在讲述一个高度组织化的跨国企业内部的层级汇报系统，每一个环节都精确无误，稍有偏差就可能导致整个系统的瘫痪。更让我印象深刻的是，作者在阐述这些生物学机制时，总是能巧妙地穿插一些历史背景和科学发现的曲折过程。读到某个关键实验是如何设计、如何被证伪，最终如何被证实的那一段时，那种代入感，让我感觉自己不是在阅读，而是在亲历那段科学探索的历程。这极大地激发了我对科学研究本身的兴趣，不仅仅是对结果的好奇，更是对探究过程的尊重和向往。这本书的文字功底非常扎实，句子节奏感强，偶尔出现的幽默感也让阅读过程轻松愉快。

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我感到惊喜的是，它超越了标准的教科书范畴，融入了大量的最新研究进展，尤其是在细胞凋亡和自噬这两个与衰老和疾病密切相关的课题上。作者没有回避这些略显“沉重”的主题，而是以一种非常审慎、科学的态度去解析这些过程。他详细阐述了线粒体在细胞死亡信号通路中的核心地位，描述了凋亡小体的形成过程，仿佛在描绘一场精心策划的“程序性解体”。但最精彩的是，作者并没有把这些过程描绘成纯粹的“破坏”，而是强调了它们在维持组织稳态中的必要性——一种必要的“自我清理”机制。这种辩证的看待方式，让我对生命的循环和更新有了更深层次的理解。阅读过程中，我多次停下来，反复思考作者提出的那些关于“控制失调”的后果。这本书的语言风格在这里变得更加严肃和富有哲理，它不仅仅是在解释“是什么”，更是在引导读者思考“为什么会这样”，以及“这对我们的健康意味着什么”。它成功地将基础科学与临床应用的前沿思考无缝对接。

评分☆☆☆☆☆

这本书的整体阅读体验，就像是获得了一副高清的、实时的细胞内部直播权限。它不是那种让你读完后合上书本就忘记大半内容的“速食读物”。相反，它在我的脑海中建立了一个稳定、多维度的细胞模型框架。我发现自己开始不自觉地将书中学到的知识应用到对日常现象的观察中去。比如，看到植物的生长方向，我会联想到向性应力对细胞壁合成的影响；看到伤口的愈合过程，我也会自动去想象成纤维细胞如何通过整合素与细胞外基质进行交流和拉拽。作者在每一章末尾设置的“思考题”——虽然没有给出标准答案——但其引导性极强，它迫使读者真正动脑去整合所学知识，而不是被动接受信息。这种互动式的学习体验，是很多传统教材所缺乏的。这本书的价值在于，它真正做到了“授人以渔”，它教授的不仅仅是知识点，而是一套观察和解析生命现象的科学思维方法。对于任何一个对生命科学怀有真诚热忱的人来说，这本书无疑是一次值得投入时间的深度遨游。