1绪论&龙勉

1.1细胞分子力学发展概况

1.1.1国际细胞分子力学发展简况

1.1.2国内细胞分子力学发展概况

1.2细胞力学与研究方法

1.2.1单细胞力学性质

1.2.2细胞与细胞、细胞与基底间相互作用

1.2.3力学环境对细胞生物学功能的影响

1.2.4亚细胞组元的动力学过程

1.3分子力学与研究方法

1.3.1单分子或单个复合物力学行为

1.3.2分子间反应动力学

1.3.3分子间相互作用的结构基础

1.4分子与细胞的力学-化学-生物学耦合

1.4.1细胞力学-生物学耦合

1.4.2力学-生物学耦合研究方法

1.4.3分子的力学-化学耦合

1.4.4力学-化学耦合研究方法

1.5力学组学

1.5.1力学生物学与转录组学和蛋白组学

1.5.2力学组学的进展与未来趋势

1.6总结

参考文献

2细胞、亚细胞、生物大分子&李宁 龙勉

2.1细胞

2.1.1原核细胞与真核细胞

2.1.2细胞多样性

2.1.3病毒

2.2亚细胞

2.2.1细胞质膜

2.2.2内膜系统

2.2.3细胞核

2.2.4细胞骨架

2.2.5线粒体

2.2.6叶绿体

2.2.7核糖体

2.3生物大分子

2.3.1核酸

2.3.2蛋白质

2.3.3多糖和脂类

参考文献

3分子力学理论基础&林蒋国 方颖

3.1细胞黏附的理论研究

3.1.1分子反应动力学

3.1.2分子键的力学-化学耦合

3.1.3黏附动力学

3.2二维反应动力学参数测量的理论基础

3.2.1小系统概率动力学模型

3.2.2负反应速率的测量

3.2.3正反应速率的测量

3.3分子物理特性测量的理论基础

3.3.1分子长度的测量及其理论基础

3.3.2分子弹性的测量及其理论基础

3.3.3分子弯曲刚度的测量及其理论基础

3.4总结

参考文献

4分子反应动力学及其力学调控&龙勉

4.1二维受体-配体结合与解离的反应动力学

4.1.1受体-配体键介导的细胞聚集与黏附的理论模拟

4.1.2受体-配体相互作用的反应动力学

4.2力致受体-配体键的解离

4.2.1选择素-配体键

4.2.2整合素-配体键

4.3二维反应动力学的拓展与应用

4.3.1拓展商业化分子反应动力学测量的方法与技术

4.3.2提升抗体药物候选物的有效筛选

4.3.3实现细胞表面分子的微流控检测

参考文献

5蛋白质力学-化学耦合&娄继忠

5.1受体-配体相互作用的力学调控

5.2选择素与配体相互作用的力学-化学耦合

5.2.1选择素的生物功能

5.2.2选择素和它们的配体

5.2.3选择素与配体相互作用的结构和功能特性

5.2.4机械力对选择素与配体解离的调控作用

5.3 GPlb α与配体相互作用的力学-化学耦合

5.3.1血小板与内皮下层的相互作用

5.3.2血液流动促进GPIbα与vWF-A1的结合

5.3.3血液流动抑制GPIbα与vWF-A1的解离

5.4整合素与配体相互作用的力学-化学耦合

5.4.1整合素介导了细胞间及细胞与胞外基质的相互作用

5.4.2整合素与配体相互作用的力学特性

5.5踝蛋白激活过程中的力学-化学耦合

5.5.1踝蛋白的功能及结构特征

5.5.2踝蛋白自抑制状态的力学调控

5.6细胞微丝骨架结聚过程的力学-化学耦合

5.6.1微丝与细胞骨架

5.6.2机械力导致微丝强度增加

5.7总结

参考文献

6 DNA和RNA力学&肖波涛

6.1双螺旋结构——半柔性的聚合物

6.1.1结构

6.1.2 DNA弯曲

6.1.3 DNA的拉伸

6.2链的分离

6.2.1链分离的自由能模型

6.2.2拉伸单链核酸

6.2.3拉开双螺旋结构

6.3 DNA的拓扑结构

6.3.1 DNA超螺旋

6.3.2在拉力下扭转DNA

6.3.3力和转矩可以驱动双螺旋结构的大结构重组

6.3.4 DNA打结

6.4 RNA力学

6.4.1 RNA折叠：构象统计与折叠动力学

6.4.2单分子力谱方法的进展

6.4.3复杂系统：RNA及细胞过程中折叠的相互作用

6.5总结

参考文献

7分子动力学模拟与应用&吕守芹

7.1分子动力学模拟基本原理

7.2分子动力学模拟基本流程

7.2.1模拟系统构建

7.2.2模拟参数选取

7.2.3分子动力学模拟

7.2.4模拟结果分析

7.3分子动力学模拟发展与应用

7.3.1调控分子动力学（SMD）

7.3.2靶标分子动力学（TMD）

7.3.3量子-分子耦合动力学模拟

7.3.4粗粒化分子动力学模拟（CG-MD）

7.3.5加速分子动力学模拟（AMD）

7.4分子动力学模拟的典型应用

7.4.1细胞黏附分子选择素、整合素的分子动力学模拟

7.4.2水、离子通道蛋白的分子动力学模拟

参考文献

8分子力学实验技术&章燕

8.1分子力学探针

8.1.1原子力显微技术

8.1.2光镊操控技术

8.1.3微管吸吮技术

8.1.4平行平板流动腔技术

8.1.5磁镊技术

8.2分子力荧光探针

8.2.1高分辨率荧光显微观测技术

8.2.2荧光蛋白及荧光共振能量转移技术

8.2.3分子力荧光探针

8.3力谱-荧光谱耦合技术

参考文献

9分子生物力学与免疫反应&安宸毅 陈伟

9.1 T细胞的运动

9.1.1 T细胞的生命周期概述

9.1.2 T细胞在血液循环中的转运

9.1.3 T细胞的迁移

9.1.4免疫突触和Kinapse

9.2 T细胞的力学感知

9.3 TCR的动力学调控

9.3.1 TCR抗原识别的分子力调控

9.3.2机械力触发TCR的激活

9.4 T细胞整合素的力学调控

9.4.1整合素的结构与功能

9.4.2整合素的逆锁键

9.4.3力引起的整合素构象变化

9.5 T细胞肌动蛋白骨架动力学的机械力调控

9.6总结

参考文献

10细胞膜特性及胞吞&李龙 王九令 施兴华 宋凡

10.1细胞膜的基本特性

10.1.1细胞膜的结构

10.1.2细胞质膜的基本物理性质

10.1.3细胞的跨膜输运

10.2细胞膜的波动力

10.2.1细胞膜间的相互作用力

10.2.2波动力

10.2.3波动力的理论研究

10.3细胞膜与颗粒间的相互作用

10.3.1细胞摄取一维纳米材料

10.3.2细胞摄取二维纳米材料

10.3.3细胞摄取多个纳米颗粒

10.3.4细胞摄取不同刚度纳米颗粒

参考文献

11细胞骨架力学&董臣令 陈彬

11.1构成细胞骨架的纤维及常见细胞骨架结构

11.1.1细胞骨架纤维

11.1.2亚细胞结构

11.2细胞骨架纤维组装与解聚

11.2.1组装速率和解聚速率

11.2.2肌动蛋白丝的动力学行为

11.2.3微管的动力学行为

11.3细胞骨架纤维力学

11.4由细胞骨架纤维形成的复杂结构的力学

11.4.1细胞骨架纤维的交联结构

11.4.2应力纤维

11.4.3纤毛

11.4.4骨骼肌纤维

11.5分子马达

11.5.1肌球蛋白

11.5.2驱动蛋白

11.5.3动力蛋白

11.6总结

参考文献

12钙火花的生物力学&陈熹 谭文长

12.1钙火花的生理机理

12.1.1钙火花定义

12.1.2钙火花的时空动力学特征

12.2钙火花的实验研究

12.3钙火花的力学模型与数值模拟

12.3.1钙火花的反常扩散模型

12.3.2钙火花的数值模拟

12.3.3钙火花的生理参数敏感性分析

12.4钙波的生物力学研究

12.4.1随机钙波的生物力学模型

12.4.2局部钙波的性质

12.4.3钙波相撞的多样性

12.5总结

参考文献

13细胞黏附的力学机理与理论建模&季葆华 和世杰 李德昌

13.1细胞-基底间和细胞间黏附概述

13.2分子尺度的细胞力敏感机理

13.3亚细胞尺度的细胞力敏感机理

13.3.1黏附斑的力敏感理论

13.3.2应力纤维的力敏感理论

13.4细胞尺度的细胞力敏感机理

13.4.1细胞-基底间作用模型

13.4.2周期性载荷作用下细胞转向的力敏感理论

13.4.3多细胞极化和排列的力敏感理论

13.5总结

参考文献

14细胞迁移的力学理论与建模&姜洪源

14.1细胞迁移概述

14.2细胞在受限空间内的迁移机制：渗透压引擎模型

14.2.1基本思想

14.2.2水分子的动力学行为

14.2.3离子的动力学行为

14.2.4细胞质的流动

14.2.5力学平衡与细胞皮层的本构关系

14.2.6离子在细胞内的扩散

14.2.7细胞的迁移速度

14.3细胞在受限空间内的迁移机制：理论预测与实验验证

14.3.1水通道和离子通道的重要作用

14.3.2在受限空间内迁移需要细胞的极化

14.3.3渗透压冲击可以改变细胞迁移方向

14.3.4细胞体积变化

14.3.5细胞迁移速度与细胞体积的关系

14.3.6细胞迁移速度与微通道几何形状的关系

14.3.7其他机制的可能性

14.4总结

参考文献

15细胞力学实验技术&熊春阳 黄建永 林峰 滕瑶

15.1主动（操纵）技术

15.1.1机械牵张

15.1.2流动剪切

15.1.3微管吸吮

15.1.4原子力显微镜

15.1.5光学技术

15.1.6磁力

15.1.7微流控

15.2被动方法

15.2.1弹性基质

15.2.2微柱阵列

15.2.3微液滴

15.3牵引力显微镜

15.3.1牵引力显微镜实验

15.3.2牵引力显微镜数据处理

15.3.3牵引力显微镜应用

15.3.4牵引力显微镜新进展

15.4总结

参考文献

16细胞的弹性感知力学信号转导通路&杨春

16.1细胞的命运受到细胞外基质的力学刺激调控

16.1.1细胞外基质刚度对干细胞的影响

16.1.2细胞外基质刚度对分化终末细胞的影响

16.1.3细胞外基质刚度对肿瘤细胞的影响

16.2力学刺激通过力传感（导）器和效应器影响细胞

16.3整合素参与了细胞对胞外基质弹性的感知

16.4较软的ECM能够促进整合素内吞

16.4.1β1整合素的结构与活化β1整合素的检测

16.4.2生物素示踪试验方法

16.5小窝蛋白可介导较软ECM诱发的整合素内吞

16.6 ECM弹性影响了α2β1整合素与配体复合物的寿命

16.7整合素内吞影响BMP-SMAD信号通路的改变

16.8细胞通过整合素上的加载速率感知ECM弹性

16.9细胞膜上的整合素启动β-链蛋白/Wnt正反馈调节环

16.10总结

参考文献

17力学微环境与干细胞干性和分化&吕东媛

17.1干细胞生长的力学微环境

17.1.1力及力学信号在发育中的作用

17.1.2干细胞存在于力学环境中

17.1.3干细胞生长的力学微环境

17.2力学微环境对干细胞命运的影响

17.2.1干细胞生长的力学微环境对其分化的影响

17.2.2干细胞生长的力学微环境对其干性的影响

17.3力学微环境与干细胞的肝向诱导分化

17.3.1 ESC肝向分化意义及进展

17.3.2 ESC肝向分化的方法及存在的问题

17.3.3基底硬度影响肝细胞的生长

17.3.4基底微拓扑结构对肝细胞生长的影响

17.3.5基底硬度耦合拓扑结构影响ESC肝向分化

参考文献

18气道平滑肌细胞生物力学行为及其生理病理意义&邓林红

18.1呼吸过程中各级肺组织所处的力学环境

18.2气道平滑肌细胞的收缩结构

18.3气道平滑肌细胞的长度适应性

18.4应力与应变对气道平滑肌细胞骨架的影响

18.5气道平滑肌细胞骨架的软玻态动力学行为

18.6气道平滑肌细胞受一次短暂拉伸后发生流态化行为

18.7气道平滑肌细胞生物力学行为受内外环境的影响

18.8总结

参考文献

19肿瘤细胞力学与信号转导&刘贻尧 李顺

19.1肿瘤细胞的生物学特性及其信号通路调控

19.1.1肿瘤细胞的生物学特性

19.1.2 Notch信号转导与肿瘤转移

19.1.3趋化因子MCP-1信号转导与肿瘤转移

19.2肿瘤微环境在肿瘤侵袭转移过程中的影响机制

19.2.1低氧微环境调控EMT诱导肿瘤转移

19.2.2酸性微环境调控肿瘤细胞迁移的分子机制

19.2.3肿瘤微环境中的炎性与肿瘤转移

19.3肿瘤细胞力学主要研究方法

19.4肿瘤生物力学与力学生物学

19.4.1整合素α、β3和GP Ⅱb/Ⅲa在切应力调控肿瘤细胞血源性转移中作用

19.4.2小窝蛋白-1/小窝在低切应力诱导乳腺癌细胞转移过程的力学调控机制

19.4.3肿瘤细胞血源性转移中抗失巢凋亡的生物力学调控

19.4.4胞外基质官能团对乳腺癌增殖与凋亡的影响

19.4.5基质刚度与细胞几何形态对肿瘤细胞EMT发生和迁移的影响

19.4.6肿瘤干细胞的生物力学研究

19.4.7肿瘤组织的血管新生与传质的生物力学机制

19.5总结

参考文献

20骨组织细胞力学与信号转导&霍波 赵杨 李晓婷

20.1骨组织内细胞的基本性质

20.1.1细胞的组成

20.1.2骨内细胞的力学微环境

20.2成骨细胞的力致钙响应机制

20.2.1成骨细胞力致钙响应的机制

20.2.2成骨细胞间钙传递路径

20.2.3有物理连接的力致钙响应和传递

20.2.4无物理连接的力致钙响应和传递

20.2.5成骨细胞力致钙响应机制的研究意义

20.3骨细胞的力学信号转导研究

20.3.1流体剪切力影响骨细胞的存活情况

20.3.2生理水平流体剪切力通过增加Cx43的表达来调控信号分子

20.3.3沉默Cx43影响流体剪切力调控的信号通路

20.3.4化学阻断间隙连接影响流体剪切力调控的信号通路

20.3.5超生理水平流体剪切力通过抑制Cx43调控信号通路

20.3.6骨细胞力学信号转导的研究进展

参考文献

21血管细胞力学与信号转导&周菁 姚伟娟

21.1血流动力学与血管结构和功能

21.1.1动脉管壁结构

21.1.2血管内皮细胞和平滑肌细胞的功能

21.1.3血流动力学因素与动脉粥样硬化

21.2血流剪切力在血管内皮细胞中的信号转导

21.2.1体内与体外研究模型

21.2.2内皮细胞对力信号的感知、传递和转导

21.2.3剪切力诱导的内皮细胞基因表达和功能改变

21.3血管平滑肌细胞的力学信号转导和表型调控

21.3.1机械牵张力对平滑肌细胞基因表达和表型的影响

21.3.2介导力信号对平滑肌表型调控的信号通路

21.3.3机械力调节内皮细胞与平滑肌细胞的串话

21.4总结

参考文献

22免疫细胞的流变学&曾柱 邱炜 胡祖权 贾义

22.1 DCs的流变学研究

22.1.1不同分化阶段DCs的流变学特性

22.1.2肿瘤微环境来源因素对DCs流变学特性的影响

22.1.3无蹼壁虎提取物对肿瘤微环境条件下DCs流变学特性的影响

22.2淋巴细胞的流变学

22.2.1淋巴细胞的流变学特性

22.2.2病理条件下的淋巴细胞流变学特性

22.2.3淋巴细胞流变学的临床意义

22.3粒细胞的流变学

22.3.1生理条件下粒细胞的流变学特性

22.3.2病理条件下粒细胞的流变学特性

22.3.3粒细胞流变学的临床意义

参考文献

23基于流体动力学的细胞高通量操控&刘超 胡国庆

23.1颗粒的微流动操控

23.2基于免疫吸附的细胞分离

23.3外加物理场的颗粒操控

23.3.1磁场

23.3.2电场

23.3.3声场

23.3.4光场

23.4传统流体动力学操控

23.5颗粒的惯性操控

23.5.1牛顿流体中的惯性效应

23.5.2颗粒的惯性微流动操控

23.5.3惯性迁移的机理研究

23.6颗粒的黏弹性操控

23.6.1黏弹性流体性质与颗粒迁移

23.6.2颗粒的黏弹性微流动操控

23.7总结

参考文献

24基于微纳芯片技术的细胞力学微环境调控及其应用&李昱辉 黄国友 徐峰

24.1细胞力学微环境概述

24.1.1刚度

24.1.2黏弹性

24.1.3拉压应力

24.1.4流体剪切应力

24.2基于微纳芯片构建细胞力学微环境

24.2.1基质刚度模拟

24.2.2拉压应力模拟

24.2.3流体剪切应力模拟

24.3微纳芯片在组织再生领域的潜在应用

24.3.1血管芯片

24.3.2肾脏芯片

24.4总结

参考文献

25微重力细胞力学与工程&孙树津 龙勉

25.1重力影响因素分析

25.2细胞（微）重力感受机制的理论分析

25.2.1对细胞作用力权重的分析

25.2.2细胞间接感受重力的可能机理

25.3微重力细胞力学与工程的实验技术

25.3.1空间细胞培养的基本概念和技术要求

25.3.2现有空间细胞培养实验装置特点及问题

25.3.3地面微重力效应模拟实验技术

25.4微重力细胞生物力学与工程的理论模型研究

25.5微重力影响（动物）细胞生物学功能的研究进展

25.5.1（微）重力导致细胞增殖、分化与凋亡发生改变

25.5.2（微）重力导致免疫细胞功能异常

25.5.3（微）重力导致骨细胞功能改变

25.5.4（微）重力下细胞力学-生物学耦合及其调控

参考文献

索引