人体细胞构成可粗分为几部分: 细胞壁 (membrane) 细胞框架 (cytoskeleton): 由一精致的纤维蛋白网所组成,它决定细胞形状,抗机械外力。又细分三种: actin filaments (microfilaments):有两种形态G-actin与F-actin, 后者杨氏模量大致为2GPa. intermediate filaments microtubules 引擎 (mitochondria):储存并释放能量。秘方: 指挥中心 - 细胞核 (nucleus):含基因信息DNA... 生产工厂 (endoplasmic reticulum): 从mRNA获得指令合成生物分子 包装工厂 (Golgi apparatus): 从生产工厂产生的蛋白质必须经过包装工厂一系列的折叠,修整之后才能为细胞所用 垃圾处理中心 (lysozomes): 含有能分解metabolic byproduct, 错误折叠的蛋白质及吞噬的外部物质的酶 下图显示细胞大致结构【1】: 下图为胰腺细胞的电子显微镜图【2】: 图为三种cytoskeleton的显微图 【3】: 既然cytoskeleton承受主要外力,那么可以构建一个大致的细胞受力模型。 Gibson与Ashby建议把actin filaments的网状结构简化成如下单元模型【4】: 他们建议cytoskeleton弹性模量的一个数学模型: 其中 , , 及 分别为cytoskeleton及actin纤维杨氏模量,cytoskeleton及actin密度。他们发现当 时这个模型与实验数据拟合的很好: 参考文献: 【1】A. J. Vander, J. H. Sherman and D. S. Luciano. Human Physiology: The Mechanisms of Body Function, 4th edn (New York: McGraw-Hill, 1985). 【2】C. Ross Ethier and Craig A. Simmons: Introductory Biomechanics - From Cells to Organisms 【3】Lodish et al:Molecular Cell Biology, 6th edn (W. H. Freeman Company, 2008) 【4】L. J. Gibson and M. F. Ashby. Cellular Solids: Structure and Properties, 2nd edn (Cambridge: Cambridge University Press, 1997).