Molecular Mechanisms Controlling Transmembrane Transport pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Boles, Eckhard (EDT)/ Kramer, Reinhard (EDT)

出品人:

页数:407

译者:

出版时间:

价格:199

装帧:HRD

isbn号码:9783540218371

丛书系列:

图书标签:

• 分子机制
• 膜转运
• 转运蛋白
• 细胞生物学
• 生物化学
• 膜生物学
• 离子通道
• 信号转导
• 蛋白质结构
• 生物物理学

《生物膜的结构与功能：跨膜物质转运的分子调控》 内容概要： 本书深入探讨了生物膜的复杂结构及其在维持细胞稳态和执行生命活动中的核心作用。重点聚焦于跨膜转运过程的分子机制，旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架，涵盖从基础的膜脂组成到高度复杂的膜蛋白调控网络。本书内容严谨，逻辑清晰，适合生命科学、生物化学、药理学及相关交叉学科的研究人员、高年级本科生和研究生阅读。 第一部分：生物膜的物理化学基础与结构 第一章：脂质双分子层：结构、动力学与相变 本章详细阐述了细胞膜的主要结构组成——脂质双分子层。内容涵盖磷脂、鞘脂和胆固醇等关键脂质分子的结构特征及其在膜中的排列方式。重点分析了脂质动力学，包括侧向扩散、翻转和摆动，以及这些动态过程如何影响膜的物理性质。深入探讨了温度、压力和特定分子（如麻醉剂）对膜相变的影响，例如从凝胶相到液体相的转变，并讨论了这些相变如何调节膜蛋白的活性和膜的通透性。此外，还介绍了先进的膜模型，如脂筏（Lipid Rafts）的概念，及其在信号转导和物质运输中的潜在功能。 第二章：膜蛋白的结构与多样性 本章将膜蛋白划分为不同的功能类别，包括转运蛋白、受体、酶和结构蛋白。详细介绍了膜蛋白的拓扑结构，包括跨膜螺旋、β桶结构以及不同类型的膜锚定机制（如脂酰化、糖基磷脂酰肌醇锚定）。通过对晶体学和冷冻电镜（Cryo-EM）数据的分析，展示了膜蛋白在不同状态下的三维构象，强调了构象变化在功能实现中的中心地位。探讨了膜蛋白的膜嵌合与折叠过程，以及伴侣蛋白在维持膜蛋白质量控制中的作用。 第二部分：被动转运机制的分子基础 第三章：简单扩散与通道蛋白 本章首先回顾了水、气体等小分子通过脂质双分子层进行简单扩散的基本原理，包括浓度梯度和渗透压的作用。随后，将焦点转向高度特异性的通道蛋白。详细分析了离子通道（如钾离子通道、钠离子通道和氯离子通道）的门控机制，包括电压门控、配体门控和机械门控。通过对著名通道蛋白（如KcsA或GlyR）的结构与功能研究，解释了离子选择性是如何通过精确控制孔道内部的“选择性过滤器”来实现的。探讨了通道失调与神经系统疾病（如癫痫和周期性麻痹）之间的关联。 第四章：易化扩散与载体蛋白 本章深入研究了葡萄糖、氨基酸等营养物质的易化扩散过程。重点阐述了载体蛋白（Transporters）的工作模式，包括它们与溶质的特异性结合、构象变化（如“开-合”模型或“摇摆门”机制）以及溶质在膜两侧的转移。详细分析了葡萄糖转运蛋白（GLUTs）家族的底物特异性和调控机制。同时，讨论了如何利用动力学参数（如$K_m$和$V_{max}$）来区分通道和载体蛋白的功能特性。 第三部分：主动转运：能量驱动的物质泵 第五章：原发性主动转运：P型ATP酶家族 本章聚焦于直接利用ATP水解能驱动物质跨膜转运的P型ATP酶。详细解析了最著名的例子：钠钾泵（$ ext{Na}^+/ ext{K}^+$-ATPase）和钙泵（SERCA）。通过对这些泵的“磷酸化-去磷酸化”循环的深入剖析，解释了它们如何实现离子梯度（如维持细胞静息电位和细胞内钙稳态）的建立。讨论了磷酸化的结构基础及其对泵循环中关键构象转变的调控作用。 第六章：原发性主动转运：其他ATP驱动系统 本章扩展了对其他重要的原发性主动转运系统的讨论。重点介绍$ ext{ABC}$（$ ext{ATP}$-Binding Cassette）超家族，这类转运体在全球生命活动中扮演着关键角色，包括药物外排泵（如$ ext{P-gp}$）和膜上营养物质的吸收。分析了$ ext{ABC}$转运体的基本结构：两个膜跨膜结构域（$ ext{TMDs}$）和两个核苷酸结合结构域（$ ext{NBDs}$）。探讨了$ ext{ATP}$水解如何在$ ext{NBDs}$结合与解离驱动$ ext{TMDs}$的构象变化，从而实现转运。此外，还简要介绍了$ ext{V}$-型和$ ext{F}$-型$ ext{ATP}$酶在酸化和能量转换中的作用。 第七章：继发性主动转运：协同转运体与交换体 本章阐述了利用已建立的电化学梯度（通常是$ ext{Na}^+$或$ ext{H}^+$的梯度）间接驱动物质转运的机制。详细区分了同向转运体（Symporters）和反向转运体（Antiporters/Exchangers）。通过对$ ext{Na}^+/ ext{葡萄糖}$协同转运体（$ ext{SGLT1}$）和$ ext{Na}^+/ ext{H}^+$交换体等代表性蛋白的结构和动力学研究，阐明了它们如何精确耦合两种溶质的移动，实现能量的有效利用。讨论了这些转运过程在肾脏重吸收和肠道营养吸收中的生理学意义。 第四部分：膜转运的调控与病理生理学联系 第八章：跨膜转运的信号调控 本章探讨了细胞如何通过信号通路来快速、精确地调控膜转运蛋白的活性。重点讨论了磷酸化/去磷酸化修饰、泛素化以及膜定位变化（内吞和外排）如何作为信号响应的“开关”。以胰岛素对葡萄糖转运体$ ext{GLUT4}$易位为例，详细剖析了信号级联如何最终影响膜蛋白的细胞内分布，从而调节整个细胞的代谢状态。 第九章：膜转运障碍与疾病 本章将理论知识与临床应用相结合，探讨了膜转运蛋白功能异常所导致的重大疾病。分析了多种遗传性疾病，如囊性纤维化（涉及$ ext{CFTR}$氯离子通道的突变）、糖尿病（涉及$ ext{GLUT}$家族和$ ext{SGLT}$家族的功能失调）以及某些类型的先天性高血压（涉及$ ext{Na}^+/ ext{K}^+$-ATPase的异常）。讨论了药物（如$ ext{ACE}$抑制剂、质子泵抑制剂）如何靶向特定的膜转运蛋白以达到治疗目的，并简要介绍了利用转运蛋白作为药物靶点的策略。 第十章：膜转运的新兴研究领域 本章展望了膜转运研究的前沿方向。包括对新兴转运体家族的研究进展，如蛋白分泌机制中的$ ext{SEC}$通路，以及新兴的跨膜信号传导机制。此外，讨论了利用人工智能和高通量筛选技术在发现新型膜转运蛋白配体和解析复杂转运体结构中的应用潜力。 总结： 本书力求在分子层面构建跨膜转运的完整图景，强调结构决定功能、能量驱动机制和信号精确调控的内在联系。通过详实的案例分析和对前沿技术的介绍，为读者理解细胞边界的物质交换提供了一个坚实的理论基础。

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