具体描述
In recent years, there has been an explosion in knowledge and research associated with the field of enzyme catalysis and H-tunneling. Rich in its breath and depth, this introduction to modern theories and methods of study is suitable for experienced researchers those new to the subject. Edited by two leading experts, and bringing together the foremost practitioners in the field, this up-to-date account of a rapidly developing field sits at the interface between biology, chemistry and physics. It covers computational, kinetic and structural analysis of tunnelling and the synergy in combining these methods (with a major focus on H-tunneling reactions in enzyme systems). The book starts with a brief overview of proton and electron transfer history by Nobel Laureate, Rudolph A. Marcus. The reader is then guided through chapters covering almost every aspect of reactions in enzyme catalysis ranging from descriptions of the relevant quantum theory and quantum/classical theoretical methodology to the description of experimental results. The theoretical interpretation of these large systems includes both quantum mechanical and statistical mechanical computations, as well as simple more approximate models. Most of the chapters focus on enzymatic catalysis of hydride, proton and H" transfer, an example of the latter being proton coupled electron transfer. There is also a chapter on electron transfer in proteins. This is timely since the theoretical framework developed fifty years ago for treating electron transfers has now been adapted to H-transfers and electron transfers in proteins. Accessible in style, this book is suitable for a wide audience but will be particularly useful to advanced level undergraduates, postgraduates and early postdoctoral workers.
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用户评价
从一个纯粹的物理化学读者的角度来看，我对本书中对“隧穿概率”计算模型的具体化呈现抱有极高的期待。在涉及酶促反应时，我们讨论的不是简单的势垒穿透，而是多维自由度下的隧穿，这涉及对势能面的精确构筑和积分。我希望看到关于“扭曲振动模式”（Warped Vibrational Modes）等高级概念的详细介绍，以及如何应用路径积分方法或更现代的隧穿量子动力学（TQD）来处理这些复杂的、非绝热的耦合系统。此外，如果作者能够对比阐述不同隧穿理论（如Wigner近似、Langer-Dykstra修正等）在描述真实酶反应时的适用性和准确性差异，那将为读者提供一个宝贵的工具箱。这本书不应该仅仅是介绍理论，更应该教会读者如何批判性地应用这些理论。例如，在讨论涉及多原子转移的反应时，如何准确地定义“反应坐标”本身就是一个挑战，这本书若能提供解决这类问题的实操性指导，无疑将成为该领域内不可或缺的参考资料，远超一般综述的价值。
评分当我拿起任何一本致力于解释复杂生物现象的专著时，我最看重的是其叙事的连贯性和对历史脉络的梳理。对于“量子隧穿”这个概念，它在生物学中的接受度经历了漫长的过程。我期望这本书能够详尽地回顾那些奠基性的工作，比如那些最早提出并用实验数据支撑隧穿效应在酶促反应中重要性的先驱们的工作。这本书不应该只是一堆最新的研究摘要的堆砌，而应该是一部有灵魂的编年史。它需要回答这样的问题：早期对酶活性的经典阿伦尼乌斯行为的解释在哪些方面失效了？是什么关键性的实验证据（比如在极低温度下反应速率的异常平台期）促使研究者转向量子描述？更进一步，我希望看到作者对当前研究热点，例如对电子转移速率的描述中如何整合量子效应，以及这些效应在药物设计，特别是设计新型酶抑制剂时，可能提供的洞察力。如果能加入对计算方法局限性的批判性讨论，指出当前模型在处理大尺度生物分子系统时的不足，那就更显出作者的深刻洞察力了。
评分这本书的封面和名字，散发出一种令人敬畏的学术气息，它似乎在对读者发出挑战：你准备好迎接生物物理学中最晦涩难懂的领域之一了吗？我关注的重点在于，作者如何平衡理论的深度与可读性之间的微妙关系。毕竟，量子隧穿涉及到的薛定谔方程、势垒形状的数学描述，以及如何将其有效地耦合到复杂的蛋白质动力学模拟中，都不是轻松就能掌握的知识点。我特别好奇作者是否对不同类型的酶——比如那些涉及氢原子转移或重原子转移的氧化还原酶——进行了细致的分类讨论，并针对性地分析了在不同环境条件下（如溶剂极性、温度变化）隧穿概率的具体变化规律。理想情况下，这本书应该不仅仅停留在介绍现象，更应该深入到实验验证层面，探讨如何通过同位素效应（如氘代效应）的精确测量，来确凿地分离出隧穿贡献与经典过渡态贡献。如果作者能提供足够的实例和清晰的图示来解释那些复杂的势能面和反应坐标，那么这本书的价值将大大提升，它将不再是理论家的自言自语，而是能真正指导实验设计和数据解析的实用工具书。
评分这本书的标题本身就充满了跨学科的张力，它暗示着对物质世界最基本规则的应用，以解决生命科学中最基础的问题之一：能量转换的效率。我个人非常关注的是，作者如何处理“尺度”的问题。酶的活性中心是一个微小的、高度有序的环境，而量子隧穿是典型的微观现象；然而，酶促反应是一个宏观可观测的速率过程。连接这两个尺度的桥梁，即所谓的“退相干”和环境耦合效应，往往是理解这类问题的关键难点。我期待书中能用清晰的语言阐述，酶的蛋白质骨架是如何通过其振动模式（Phonons）来调节隧穿势垒的形状和持续时间的。这种对环境作用的精细描述，是区分“量子效应存在”和“量子效应是决定性因素”的关键。如果书中能够引入一些关于量子控制理论的观点，探讨生物系统是否在进化中“优化”了环境耦合以最大化隧穿速率，那将是一次极具启发性的阅读体验。这种从纯粹的反应动力学转向进化生物物理学的视角，能让这本书的读者群拓宽到更广泛的生命科学领域。
评分这部作品，乍看之下，其标题似乎就预示着一场对微观世界中量子力学奇观的深入探索，特别是当这种奇特现象与生物催化这一复杂过程结合时，无疑会激发起任何对物理化学交叉领域抱有浓厚兴趣的读者的好奇心。我之所以被这本书吸引，很大程度上是因为它承诺要揭示那些在经典物理学框架下难以解释的酶促反应速率的奥秘。想象一下，一个质子或电子如何能够“穿透”能量壁垒，这本身就是一件引人入胜的事情。我期待这本书能以一种既严谨又富有洞察力的方式，梳理出理论模型是如何逐步演化，以精确描述这些隧穿效应在酶活性中心扮演的关键角色。我们都知道，酶催化效率之高令人咋舌，而量子隧穿理论恰恰为这种超乎寻常的效率提供了最前沿的物理解释。我希望作者能够清晰地勾勒出从早期的半经典模型到如今更复杂的含时密度泛函理论（TD-DFT）等计算方法的演进脉络，使读者不仅理解“是什么”，更能深入理解“为什么”和“如何计算”。对于那些希望跨越纯粹生物化学叙事，进入分子动力学和量子化学前沿领域的科研人员或高阶学生而言，这本书无疑是一个极具吸引力的灯塔，指引着我们探索生命活动深层驱动力的方向。
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