Natural Products in the New Millennium pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Rauter, Amelia Pilar (EDT)/ Palma, Fernando Brito (EDT)/ Justino, Jorge (EDT)/ Araujo, Maria Eduarda

出品人:

页数:505

译者:

出版时间:

价格:269

装帧:HRD

isbn号码:9781402010477

丛书系列:

图书标签:

• 天然产物
• 药物发现
• 生物活性
• 化学合成
• 植物化学
• 海洋天然产物
• 微生物天然产物
• 结构修饰
• 生物技术
• 药物化学

《自然产物与现代科学：跨越世纪的探索与应用》 导言：自然之源与人类进步的交织 自古以来，人类对自然界的依赖与探索从未停歇。森林、海洋、土壤乃至微生物世界，都蕴藏着无数具有潜在价值的化学物质。这些被称为“自然产物”的化合物，不仅是生命体在长期进化过程中为适应环境而合成的精妙分子机器，更是现代药物研发、农业发展、生物技术乃至新材料科学的重要基石。 本书旨在全面而深入地探讨当代自然产物科学的广阔图景。我们不再将目光局限于传统的药用植物或草药，而是将视野拓展至全球生命体，聚焦于如何运用尖端的分析化学、分子生物学和计算化学技术，去挖掘、解析并高效利用这些自然的馈赠。本书的叙事主线在于阐释自然产物研究如何与新千年以来的科技革命深度融合，从而推动人类社会迈向更健康、更可持续的未来。 第一部分：新世纪的采集与分离——精准捕获分子信息 自然产物的研究始于分离。然而，进入新千年，分离技术的门槛已然提高，要求更高纯度、更少耗材和更快速度。本部分详细介绍了现代分离科学的突破性进展。 1.1 超高效液相色谱（UPLC）与高分辨率质谱（HRMS）的协同应用： 我们深入剖析了超临界流体色谱（SFC）如何作为一种绿色、高效的分离技术，在复杂天然产物混合物中实现高通量分离。结合高分辨率质谱，研究人员现在能以前所未有的精度确定痕量化合物的分子式，极大地加速了新骨架的发现过程。 1.2 靶向与非靶向代谢组学： 现代研究不再满足于分离已知的化合物。本章重点阐述了代谢组学如何作为一个强大的工具，系统地分析生物体在特定生理状态下（如疾病、胁迫或药物处理）产生的所有小分子代谢物。我们探讨了如何利用LC-MS/MS和核磁共振（NMR）光谱技术，在不预设目标的情况下，发现全新的次级代谢产物及其生物学意义。 1.3 宏基因组学指导下的微生物挖掘： 过去，我们只能培养实验室中极少数的微生物。随着宏基因组测序技术的发展，我们现在可以直接从土壤、深海沉积物或极端环境中提取所有微生物的遗传物质。本部分详细介绍了如何通过生物信息学手段，识别出那些编码全新合成途径的基因簇（Biosynthetic Gene Clusters, BGCs），从而指导我们去诱导或重构微生物产生全新的、前所未见的天然产物。 第二部分：结构解析与生物活性——从分子到功能的飞跃 发现化合物只是第一步，理解其精确的三维结构及其在生命系统中的作用机制才是关键。 2.1 先进光谱学在结构确证中的应用： 深入讨论了二维和三维核磁共振技术（如HSQC, HMBC, NOESY）如何精确绘制复杂天然产物分子的骨架和立体化学。此外，结合电子衍射和计算化学预测，我们实现了对空间位阻大、易分解化合物的绝对构型快速解析。 2.2 化学生物学导向的活性筛选： 本部分聚焦于从高通量筛选（HTS）到机制解析的转化。我们探讨了如何设计更具生理相关性的生物活性测定方法，例如使用受损细胞模型、功能性成像探针以及基于表观遗传调控的筛选系统。特别关注了针对新型作用靶点（如蛋白质-蛋白质相互作用、表观遗传酶）的活性分子发现。 2.3 机制解析与作用通路绘制： 成功发现一个活性分子后，了解其如何与细胞内的生物大分子相互作用至关重要。本章详细介绍了化学蛋白质组学（Chemical Proteomics）技术，如何通过共价标记或亲和层析，在复杂的细胞裂解液中“捕获”分子作用的直接靶点，并解析其下游信号转导网络。 第三部分：合成生物学与半合成：重塑自然的分子工厂 面对许多珍贵天然产物（如紫杉醇、青蒿素衍生物）来源稀少或提取困难的挑战，现代化学和生物学正在联手“改造”自然。 3.1 全合成与高效合成策略： 尽管自然产物是灵感的来源，但其复杂结构往往需要极其冗长且低效的合成路线。本部分回顾了近年来在全合成领域取得的突破，特别是引入“催化不对称反应”和“C-H键活化”等前沿策略，如何将原本需要数十步的合成路线缩短至可工业化的规模。 3.2 工业化生产的革新：酵母与细菌的工程化： 阐述了合成生物学在天然产物生产中的革命性影响。通过在工程酵母或大肠杆菌中重组或异源表达完整的天然产物生物合成基因簇，科学家们已经成功实现了高价值化合物（如萜类、生物碱）在微生物“细胞工厂”中的稳定、低成本、环境友好的发酵生产。 3.3 半合成与结构多样性衍生： 许多天然产物的活性可以通过对其核心骨架进行化学修饰而显著增强。本章详细介绍了如何基于易得的天然前体，利用选择性化学反应（如酶催化转化或区域选择性官能团转化），快速构建出具有更优药代动力学性质和更强效能的新型衍生物库。 第四部分：面向未来的应用与挑战 自然产物研究的终极目标是解决人类面临的重大健康与环境问题。 4.1 应对抗生素耐药性的新思路： 随着传统抗生素的失效，来自海洋、极端环境微生物的全新抗菌分子正成为新的希望。本部分侧重于阐述如何发现具有新作用机制的抗生素，以及如何利用天然产物作为“增效剂”来克服细菌的耐药性。 4.2 农业生物技术与绿色农药： 自然产物是农药开发的灵感宝库。我们探讨了如何从植物或微生物中筛选出具有高效、低残留特性的杀虫剂和杀菌剂，以取代高毒性的合成化学农药，推动全球向可持续农业转型。 4.3 挑战与展望：数据科学的整合： 尽管成就斐然，但自然产物研究仍面临数据量爆炸和结构复杂性带来的挑战。本书最后展望了人工智能（AI）和机器学习在预测生物活性、优化合成路线以及挖掘复杂质谱数据中的巨大潜力，预示着未来自然产物科学将是一个高度集成化、数据驱动的交叉学科领域。 总结： 《自然产物与现代科学：跨越世纪的探索与应用》不仅是一本技术手册，更是一部关于人类如何倾听自然、学习自然、并最终超越自然的科学史诗。它展示了在分子水平上，生命自身的复杂性为我们提供的无尽创意，以及现代科技如何解锁这些秘密，为人类的福祉服务。本书适合化学、生物学、药学、农业科学及相关领域的研究人员、教师和高年级学生阅读。

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