Mechanisms of Morphogenesis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Academic Press

作者:Jamie Davies

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2005-11-07

价格:USD 125.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780122046513

丛书系列:

图书标签:

发育生物学
形态发生
细胞生物学
分子生物学
胚胎学
生物力学
模式形成
细胞信号传导
干细胞
组织工程

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具体描述

Morphogenesis is the set of processes that generate shape and form in the embryo - an important area within developmental biology. An exciting and up to the minute account of the very latest research into the factors that create biological form, "Mechanisms of Morphogenesis" is a text reference on the mechanisms of cell and tissue morphogenesis in a diverse array of organisms including prokaryotes, animals, plants and fungi. By combining hard data with computer modelling, this book will equip readers with a much broader understanding of the scope of modern research than is otherwise available. The book focuses on the ways in which the genetic programme is translated to generate cell shape, to direct cell migration, and to produce the shape, form and rates of growth of the various tissues. Each topic is illustrated with experimental data from real systems, with particular reference to gaps in current knowledge and pointers to future research. It includes over 200 four-color figures. It offers an integrated view of theoretical developmental biology and computer modelling with laboratory-based discoveries. It covers experimental techniques as a guide to the reader. It is organized around principles and mechanisms, using them to integrate discoveries from a range of organisms and systems.

《细胞的力量：生命形态构建的精微原理》一部探索生命体形塑奥秘的深度力作在浩瀚的生命世界中，从单个受精卵到复杂多样的生物形态，这一令人惊叹的转变过程是如何发生的？《细胞的力量：生命形态构建的精微原理》并非关注形态发生的具体机制或分子调控，而是将视角提升至更宏观、更具基础性的层面，深入剖析构成所有生物体形态的基石——细胞的内在属性、群体行为及其对物理环境的响应。本书汇集了生物物理学、软物质科学、细胞生物学以及发育生物学中跨学科的洞见，旨在揭示在不同尺度上，驱动细胞如何组织、如何相互作用，并最终塑造出具有特定功能和结构的宏观器官与系统的基本物理和化学法则。我们关注的不是特定的信号通路或基因表达，而是那些普适性的、独立于物种的“设计原则”。第一部分：细胞的物理实在——作为活性物质的细胞生物体的形态并非凭空产生，它源于构成它的基本单元——细胞——的物理特性。本部分将细胞视为一种独特的“活性物质”（Active Matter），其行为模式超越了传统的惰性材料范畴。第一章：细胞骨架的机械张力与内部动力学本章首先聚焦于细胞内部的动态骨架系统，即肌动蛋白网络、微管和中间纤维。我们不探讨它们如何响应外部信号，而是分析它们作为自驱动、产生力的结构所扮演的角色。通过流变学和力学模型的视角，探讨肌动蛋白收缩环如何产生内应力，以及这些应力如何塑造细胞核的形状和细胞的刚度。深入分析跨膜黏附蛋白（如整合素）如何将内部的张力传递至细胞外基质（ECM），形成一个持续张力平衡的系统。本章的核心在于量化细胞的粘弹性特征，理解细胞如何通过自身力学活动来感知和响应环境的刚度。第二章：细胞膜的拓扑与流体动力学细胞膜是生命的边界，但它不仅仅是一个被动的屏障。本章将从物理化学角度审视细胞膜的拓扑结构和脂质双层所展现出的复杂流体行为。讨论膜曲率如何影响蛋白的募集和囊泡的运输，以及细胞如何利用膜的张力梯度来驱动定向迁移。重点分析膜脂的动力学扩散、膜与细胞骨架的耦合机制，以及这些耦合如何决定细胞表面的微结构（如微绒毛和褶皱）的形成与动态变化。第三章：细胞核的机械特性与染色质的组织细胞核作为细胞内体积最大的细胞器，其刚度和形态对细胞的命运至关重要。本章将细胞核视为一个包含高分子聚合物（染色质）的粘弹性球体。探讨核纤层蛋白（Lamin）的网络结构如何赋予核膜特定的机械强度，以及染色质包被的缠结状态如何影响核的整体刚度。我们将分析细胞核如何通过机械形变来响应外部的压迫力，以及这种形变是否可能反过来调控基因组的宏观组织。第二部分：细胞群落的组织与相变单个细胞的物理特性是基础，但真正的形态发生发生在细胞群体层面。本章群落行为的物理学原理，即细胞如何通过相互作用，从无序集合转变为有序结构。第四章：细胞间的黏附力与界面张力细胞之间的连接——无论是紧密连接、桥粒还是细胞间连接——是构建组织结构的关键。本章侧重于黏附分子（如钙粘蛋白）在分子水平上产生的可调控黏附力。运用界面物理的概念，分析不同细胞类型之间界面张力如何决定细胞团块的分层和边界的稳定性。讨论“相分离”的概念如何适用于细胞群体，解释为何某些细胞倾向于聚集在一起形成特定组织，而另一些则保持分散。第五章：群体迁移与集体运动的物理学许多发育过程涉及大片细胞的集体重排，例如胚层形成或伤口愈合。本章将集体迁移视为一种非平衡态的动力学过程。研究细胞群落如何表现出类似于流体或固体的特性，探讨驱动群体运动的局部接触力、摩擦力和化学信号梯度之间的复杂反馈机制。分析“领头细胞”的产生并非依赖于特定的分子标识，而是群体动力学中自发产生的模式。第六章：组织形态的几何约束与优化形态的最终表现形式往往受到几何法则的严格约束。本章探讨拓扑学和最小能量原理在组织结构中的体现。例如，为何上皮细胞倾向于形成六边形排列？讨论诸如“泰勒定律”（Tessellation Laws）等几何优化准则如何被细胞集群所遵循，以最小化组织内的应变能或表面积。分析弯曲和折叠的形成（如神经管的闭合），如何是细胞层内部应力差在几何约束下的必然物理结果。第三部分：环境互动与机械信号的传递生命形态的构建不是一个封闭的过程，而是与周围的物理和生化环境持续进行对话的结果。本章关注外部环境如何通过机械方式影响细胞的结构和命运。第七章：细胞外基质（ECM）的力学反馈 ECM不仅是细胞的脚手架，也是一个动态、可塑的“机械微环境”。本章将ECM视为一个具有可变刚度、粘弹性和各向异性特性的非线性介质。探讨细胞如何分泌、重塑和降解ECM，以调节其所处的局部机械刚度。分析“机械信号放大效应”：微小的细胞拉力如何通过ECM的远距离传导，影响到相距遥远的细胞行为。第八章：机械转导：从力到化学的桥梁本章是理解形态形成的关键。我们探讨细胞如何将外部或内部的机械刺激（拉伸、压缩、剪切应力）转化为可被细胞核识别的生化信号。重点分析涉及细胞骨架-核膜-染色质通路的物理机制，探讨机械应力如何直接影响离子通道的开放、信号蛋白的激活位点暴露，以及染色质的可及性。这部分着重于物理学如何成为生命信息解读的通用语言。第九章：器官级别的力学稳定性与自修复当细胞和组织达到成熟形态后，它们必须在外部载荷下保持其结构完整性。本章讨论成熟器官（如皮肤、软骨或血管）的宏观力学稳定性。分析在损伤发生时，组织如何利用其原有的力学网络和流体动力学特性，快速进行自组装或自修复，恢复到其预定的平衡态或预应力状态。这部分强调了形态的稳健性，即结构抵抗外部扰动的能力。 --- 《细胞的力量：生命形态构建的精微原理》为读者提供了一个去符号化、重物理的视角，审视生命形态的起源与维持。它将形态发生学的复杂性简化为对基本物理定律的深刻理解，是发育生物学家、生物物理学家以及任何对生命结构之美着迷的研究者不可或缺的参考。本书坚信，理解“如何做到”比理解“为什么这样做”的分子细节更为基础和普适。