Principles of Biochemistry With a Human Focus pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Brooks Cole

作者:Reginald H. Garrett

出品人:

页数:976

译者:

出版时间:2001-05-14

价格:USD 218.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780030973697

丛书系列:

图书标签:

• Biochemistry
• Human Biology
• Molecular Biology
• Medical Biochemistry
• Textbook
• Science
• Higher Education
• Life Sciences
• Chemistry
• Health Sciences

《结构生物学导论：从分子到生命系统》 图书简介 本书旨在为对生物大分子结构、功能及其在生命活动中作用感兴趣的读者提供一个全面而深入的导论。我们不侧重于生物化学的宏观代谢路径或基因调控的细节，而是聚焦于生命的基石——生物大分子本身的精细结构和这些结构如何驱动其特定的生物学功能。 本书建立在一个核心理念之上：结构决定功能。理解蛋白质、核酸、脂质乃至更复杂的分子机器是如何构建的，是揭示生命过程奥秘的关键。 全书共分为五个主要部分，结构清晰，逻辑递进，从基础的物理化学原理过渡到复杂的分子组装与相互作用。 --- 第一部分：结构生物学的基石与工具 本部分首先为读者奠定必要的背景知识，介绍结构生物学赖以生存的物理化学和数学基础，并详述现代解析技术的原理与应用。 第一章：分子世界的物理化学基础 本章深入探讨构成生物大分子的基本化学键和非共价相互作用。重点分析范德华力、氢键、离子相互作用以及疏水效应在生物体系中的关键作用。我们将详细讨论熵和焓在分子折叠与结合过程中的驱动力，并介绍热力学概念如何解释生物分子的稳定性与动态性。此外，还会涉及溶液中生物大分子的溶解度、浓度对构象的影响，以及pH值对电荷分布和结构的影响。 第二章：结构解析的经典与前沿技术 结构生物学依赖于高分辨率的成像技术。本章系统介绍目前主流的结构解析方法。首先，详细阐述X射线晶体学的原理，从晶体的制备、数据收集、衍射图分析到相位确定和原子模型的构建过程。接着，深入讲解核磁共振波谱法（NMR）在解析溶液中和动态系统结构方面的优势和局限性，特别是多维谱技术如何用于确定距离和角度限制。随后，我们将重点介绍冷冻电子显微镜（Cryo-EM）的革命性进展，包括单颗粒分析（SPA）的工作流程、三维重构算法，以及结合冷冻电子断层扫描（Cryo-ET）对细胞内大分子复合体的原位研究能力。最后，简要概述光谱学方法（如圆二色谱）在二次结构分析中的应用。 --- 第二部分：蛋白质的结构层次与折叠艺术 蛋白质是生命活动的主要执行者。本部分将围绕蛋白质的四个层级结构展开，探究其精确组装的过程。 第三章：氨基酸的化学多样性与一级结构 本章回顾氨基酸的侧链化学性质，分析不同官能团如何影响肽链的局部环境。我们关注手性、电荷和极性对构建特定结构单元的影响。随后，重点分析肽键的共振结构及其对主链构象的限制，为理解二级结构奠定基础。 第四章：规则与柔性的二级结构 本章聚焦于局部结构单元：α螺旋、β折叠和转角。详细解析它们形成的几何规则、键角、键长以及氢键模式。讨论折叠结构中的张力与应变，以及这些规则结构如何通过连接区域（如环和铰链）实现柔性和功能转换。 第五章：三维折叠与结构域的形成 深入探讨蛋白质的三级结构，即完整折叠的三维构象。我们将分类讨论球状蛋白、纤维蛋白和膜蛋白的结构特征。重点分析疏水核心的构建、二硫键的形成与作用、以及金属离子在稳定结构中的角色。本章还将通过案例分析，介绍蛋白质结构域（Domains）的概念，阐述结构域如何在进化中组合和重组以产生新的功能。 第六章：蛋白质折叠动力学与错误 本章转向动态过程。探讨蛋白质折叠的能量景观，分析能量势垒和中间体。详细描述伴侣蛋白（Chaperones）在协助正确折叠和防止错误折叠中的机制。最后，本书将严肃对待错误折叠问题，分析错误折叠如何导致淀粉样疾病，并介绍这些病理性聚集体的结构特征。 --- 第三部分：分子机器的组装与动态相互作用 生物功能往往依赖于多个分子组件的精确装配。本部分关注更高层次的结构组织。 第七章：多肽链的第四级结构与对称性 本章探讨蛋白质复合物的形成，包括同源二聚体、异源多聚体以及大型分子机器（如病毒衣壳、肌动蛋白丝）。详细分析对称性在构建稳定、高效机器中的作用（如C2对称性、螺旋对称性）。重点分析亚基间的界面相互作用及其稳定机制。 第八章：酶的活性位点结构与催化机制 酶是结构与功能的完美结合。本章分析活性位点的结构特征，包括底物结合口袋的几何形状、催化残基的精确排列。不着重于代谢反应细节，而是聚焦于酶如何通过降低过渡态能垒来实现催化，分析共价催化、酸碱催化和金属离子催化在空间上的实现方式。 第九章：膜蛋白与跨膜信号转导结构 膜蛋白因其嵌入脂质双分子层的特性，拥有独特的结构挑战。本章详细考察跨膜螺旋、β桶结构（如孔道蛋白）的结构特征。重点分析膜内外的结构域如何通过疏水相互作用锚定，以及这些结构如何响应外部信号（如配体结合或电势变化）发生构象重排，实现物质转运或信号传递。 --- 第四部分：核酸的结构与信息存储 本部分将视角转向遗传物质——核酸，分析其独特的双螺旋结构及其在信息处理中的作用。 第十章：DNA与RNA的结构基础 深入解析脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的化学特性。着重分析碱基的互补配对、糖环的构象（C2'-内旋与C3'-外旋）对核酸结构的影响。详述A型、B型和Z型DNA的几何差异，以及RNA的高度结构化特征（如发夹、假结）。 第十一章：核酸-蛋白质复合体的结构解析 遗传信息需要被读取和执行，这需要核酸与蛋白质的精确交互。本章分析DNA聚合酶、转录因子等如何识别特定的DNA序列，并展示它们如何通过接触骨架或直接接触碱基来读取信息。重点阐述核小体（Nucleosome）的结构，分析组蛋白如何将DNA紧密地包装起来，以及组蛋白修饰如何影响这种包装的松紧度。 --- 第五部分：分子组装与生命系统的动态观察 本部分将所学的分子结构知识应用于更宏大的系统层面，关注动态变化与分子间的识别。 第十二章：分子识别与结合的几何学 分子识别是生物学功能的基石。本章探讨抗原-抗体结合、受体-配体结合的特异性是如何通过互补性形状、电荷分布和氢键网络实现的。引入“钥匙与锁”模型及其局限性，并分析诱导契合（Induced Fit）在优化结合亲和力中的结构意义。 第十三章：结构生物学前沿与未来展望 本章总结结构生物学如何与其他组学数据（如基因组学、蛋白质组学）进行整合，以构建更全面的生命模型。讨论时间分辨结构生物学（Time-Resolved Structural Biology）在捕获快速构象变化中的潜力，以及利用计算模型和人工智能辅助预测新结构和药物靶点设计的最新进展。 --- 本书特色： 本书严格遵循“结构-功能”的叙事线索，避免过度侧重于具体的代谢网络或分子信号通路。通过对分子内部精细几何结构的详尽剖析，读者将能建立起对生命活动底层逻辑的深刻理解，为后续深入研究任何生物化学或分子生物学领域打下坚实的结构基础。全书配有大量的分子模型图示和结构解析数据说明，强调从二维平面图到三维空间感知的训练。

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