结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版） [Structural Biology Using Electrons and X-rays:An Introduction for Biologists] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 穆迪（Michael F·Moody） 著

图书标签:

• 结构生物学
• X射线
• 电子束
• 生物学
• 蛋白质结构
• 生物大分子
• 显微镜
• 晶体学
• 分子生物学
• 生物物理学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030324771

版次：1

商品编码：10861440

包装：精装

外文名称：Structural Biology Using Electrons and X-rays:An Introduction for Biologists

开本：16开

出版时间：2011-10-01

用纸：胶版纸

页数：434

编辑推荐

《结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）》从一个全新的角度讲解了高分辨率电子显微技术、X射线晶体学技术和三维重构技术——利用图形和简单的符号运算向读者讲解了诸如傅立叶变换、卷积、相关性、对称操作、衍射和滤波等比较复杂的数学概念，并在此基础上，深入浅出地讲解了几何电子光学、电子显微成像原理、晶体X射线衍射原理以及各种基于对称性的结构解析方法（如晶体学方法、螺旋样品、二十面体、“单颗粒”样品）。
《结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）》除了适合那些希望学习结构生物学技术（特别是电镜三维重构技术）.但是缺乏足够数理知识的生物学背景（生物化学与分子生物学、细胞生物学、医学等专业）的读者以外，对于从事结构生物学研究的专业人员来说，也是一本值得阅读的书籍——从直观的角度对结构生物学的两大研究方法进行统一的认识。此外，《结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）》非常适合作为低温电子显微三维重构技术课程的教学参考书。

内容简介

《结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）》以生物大分子（核酸、蛋白质）结构与功能的关系为主线，着重介绍结构生物学研究技术中的电子技术和X-射线晶体学技术，贯穿现代分子生物学原理，讲述结构生物学基本知识、基础理论和研究方法，介绍结构生物学的新成果、新进展、今后发展的趋势及面临的挑战。《结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）》可作为综合大学、理工科大学以及医、农、林院校生命科学学院（生物系）本科高年级学生和研究生学习结构生物学的教材和参考用书，也可供有关教师及科研人员作参考。

目录

前言
第一章：概述
1.1 分子结构生物学的地位
1.2 分子结构生物学简史
1.2.1 问题的本质
1.2.2 成像技术
1.2.3 核磁共振
1.2.4 获取生物大分子结构的根本限制因素
第一部分：傅立叶变换
第二章：相关和卷积
2.1 介绍“相关”的概念
2.1.1 互相关
2.1.2 互相关函数
2.1.3 “相关”与乘法的联系
2.1.4 卷积和相关
2.2 函数的奇偶性
2.2.1 偶函数和奇函数
2.2.2 -些偶函数和它们的互相关函数
2.3 自相关函数
2.3.1 自相关函数的解释
2.3.2 确定自相关函数中央峰的位置
第三章：傅立叶分析基础
3.1 基分量函数
3.2 周期偶函数的傅立叶分析
3.2.1 傅立叶基分量和图解
3.2.2 梳状函数的傅立叶分析
3.3 正弦函数和相量
3.3.1 奇函数的傅立叶级数
3.3.2 正弦函数的表示：相量
3.3.3 相量的乘法
3.3.4 相量的加法
3.3.5 相量共轭
3.3.6 相量波
3.3.7 一般函数的傅立叶级数
3.4 傅立叶变换
3.4.1 傅立叶级数和变换
3.4.2 峰函数的傅立叶变换
3.4.3 傅立叶逆变换
3.4.4 卷积定理
3.4.5 格点采样和卷积定理
3.4.6 互相关函数和卷积定理
3.4.7 平移规则
3.4.8 选择傅立叶变换的原点
3.5 变换法则小结
3.5.1 傅立叶变换和其逆变换
3.5.2 代数法则
3.5.3 等距移动法则
3.5.4 形变法则
第四章：数字傅立叶变换
4.1 数据采集
4.1.1 采样的影响
4.1.2 数字化方程
4.1.3 一个数字傅立叶变换的例子
4.1.4 分辨率和光栅尺寸
4.1.5 采样频率和失真
4.1.6 数字傅立叶变换所需要的样品参数
4.2 数字傅立叶变化的特点
4.2.1 振幅缩放法则
4.2.2 子周期
4.3 数字傅立叶变换的计算
4.3.1 基本计算
4.3.2 快速傅立叶变换：简介
4.3.3 快速傅立叶变换：核心技巧
4.4 附录
4.4.1 振幅缩放法则
第五章：滤波
5.1 引言
5.1.1 滤波的概念
5.1.2 简单滤波操作
5.2 模糊滤波器
5.2.1 矩形滤波器
5.2.2 收敛到等价
……
第二部分：光学
第三部分：结构分析的一般概念
第四部分：基于对称性方法
第五部分：数学基础
参考文献
附录

精彩书摘

The simplest positive functions are even， if the origin is put at their center of gravity. Thusvery low-resolution approximations to a structure are likely to be even functions. They havethe simplifying feature that the CCF with another even function is the same as the convolutionwith it， since j'（-） = f in equation （2.5）.The most important even functions are related to the rectangle. The rectangle function hastwo extreme forms， depending on its width. As it shrinks， a rectangle approaches the 'peak'function. Usually， a 'peak' means any function whose width is smaller than the resolutionlimit of the physical system used. （Resolution measures the size of the smallest detail thatcan be interpreted reliably.） However， in mathematics， where there is no resolution //m/t， the 'peak' must be a special function of infinitesimal width： the delta-function （8-function）.But it is not merely infinitesimal; unlike the Euclidean point， the 8-function has position andmagnitude. For， if the rectangle is not to lose significance as its width shrinks， its height mustincrease to maintain a constant area （3.4.1）.The CCF of two peaks is another peak. Its x-coordinate is the sum of the x-coordinates of thetwo peaks; its height is the product of the two peaks' heights; and its width is the sum of theirwidths. Convoluting a function with a unit peak leaves its shape unchanged; but it shifts it sothat its original origin gets moved to the peak's position， and also re-scales it （multiplying itby the peak's height）.
……

前言/序言

好的，这是一份针对您的图书《结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）》的图书简介，旨在详细介绍其涵盖内容，同时避免提及该书本身及其作者身份，专注于描述一个涵盖类似主题的、独立存在的、面向生物学家的结构生物学导论书籍可能包含的深度内容。 《聚焦分子结构：现代生物学研究的成像与解析技术》 本书旨在为生命科学领域的学生、研究人员以及希望深入理解生物大分子三维结构与功能关系的专业人士，提供一套全面而实用的结构生物学基础导论。在当前的生物医学研究中，准确描绘蛋白质、核酸及其复合物在原子或近原子分辨率下的结构，已成为阐明生命过程、设计新型药物和理解疾病机制的核心基石。本书的核心目标，便是系统地梳理并教授那些将物理学原理转化为生物学洞察力的关键技术框架。 第一部分：结构生物学基础与研究范式 本卷首先构建了结构生物学研究的理论基础。它清晰阐述了生物大分子结构层次（从一级序列到四级组装体）的生物学意义，并强调了结构信息对于理解分子机器工作原理的重要性。我们会探讨为何“结构决定功能”，并介绍历史上主要的结构解析方法，为后续的现代技术介绍奠定必要的生物化学背景。 我们将深入分析生物分子在溶液和固态下的动态特性与固有挑战。例如，蛋白质的柔韧性、膜蛋白的疏水性困境，以及核酸复合物在解析过程中的构象异质性。这些背景知识至关重要，因为它们直接指导了研究者如何选择合适的实验技术和制样策略。 第二部分：晶体学原理与X射线衍射 晶体学作为结构解析的“黄金标准”之一，占据了本书的中心篇幅。本部分详细讲解了X射线与物质相互作用的基本物理学原理，特别是布拉格定律（Bragg's Law）的应用，这是理解衍射现象的关键。 我们详尽地介绍了制备高质量晶体这一结构解析的“瓶颈”步骤。内容覆盖了从重组蛋白的纯化、筛选结晶条件（包括不同盐析、沉淀剂和温度梯度），到晶体优化和晶体质量评估的全部流程。对于生物学家而言，理解什么因素影响晶体生长（如分子表面电荷、水合作用层等）远比纯粹的物理公式推导更为重要。 随后，本书系统阐述了如何收集和处理衍射数据。这包括对衍射斑点的强度测量、对称性分析以及最关键的相位问题（Phase Problem）的介绍。我们着重讲解了解决相位问题的几种主要策略，包括同晶置换法（MIR/SIR）和分子置换法（MR），并以易于理解的方式展示了电子密度图的构建过程。最后，本书指导读者如何对解析出的原子模型进行精修（Refinement），包括几何约束、残差分析以及如何评估最终模型的质量（如 $R_{work}$ 和 $R_{free}$ 指标）。 第三部分：冷冻电子显微镜法（Cryo-EM）的兴起与应用 近年来，冷冻电子显微镜法已成为解析复杂、大分子和膜蛋白结构的首选工具。本部分投入大量篇幅介绍这一快速发展的领域。 首先，我们将阐述冷冻电镜成像的基本原理，包括电子枪、成像传感器（CCD/CMOS）以及关键的像差校正技术。对于生物学家来说，关键在于理解如何将生物样品“快速冷冻”以捕获接近生理状态的结构。本书详细描述了玻璃态冷冻（Vitrification）技术，包括不同样品的制备（如滴样、网格选择、金相检测）。 随后，我们将聚焦于数据处理流程，这是Cryo-EM解析的“软实力”。内容涵盖图像漂移校正、对比度传递函数（CTF）的估计与校正、粒子挑选，以及至关重要的三维重建算法。我们将区分不同类型的重建方法，例如基于单粒子分析（SPA）的流程，以及针对高对称性样本的2D/3D分类技术。 本书特别强调了亚埃分辨率（Sub-Angstrom Resolution）时代的到来所带来的机遇与挑战，以及如何利用深度学习和混合方法（如结合X射线或NMR数据）来提高结构解析的准确性和生物学诠释能力。 第四部分：光谱学与互补技术 结构生物学并非孤立存在，它依赖于多种互补技术的支持。本部分介绍了如何利用实验数据来验证和补充主要结构解析方法的发现。 我们将介绍小角X射线散射（SAXS），它能提供分子在溶液状态下的整体轮廓和低分辨率信息，尤其适用于研究柔性大分子或结构未稳定的复合物。此外，本书也会简要介绍核磁共振波谱（NMR）在解析小分子或动态结构方面的独特优势，以及如何使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）或圆二色谱（CD）来评估样品的二级结构含量和构象变化。 第五部分：结构解析结果的解读与生物学意义 最终，一本好的结构生物学导论必须教会读者如何“阅读”结构。本卷最后一部分聚焦于结构可视化软件的使用，以及如何从PDB文件（Protein Data Bank）中提取有意义的生物学信息。 内容包括：如何识别活性位点、如何通过结构比对来推断进化关系、如何使用分子动力学模拟（MD Simulations）来可视化结构随时间的变化，以及如何将高分辨率结构与更低分辨率的细胞成像数据（如电子断层扫描）进行结构整合（Structure Integration），从而构建一个更宏大、更动态的生命图景。本书旨在确保读者能够自信地将这些强大的物理学工具转化为有力的生物学论据。

评分☆☆☆☆☆

读完“结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）”，我最大的感受就是，这本书成功地把我从一个对结构生物学“只闻其名，未见其貌”的生物学家，变成了一个能够初步理解其核心思想，甚至开始思考如何将其应用到自己研究中的“半个行家”。这本书的叙述方式非常巧妙，它不像一些纯粹的技术手册那样枯燥乏味，而是将复杂的物理原理融入到生物学研究的语境中。作者很懂得如何与生物学家“对话”，用我们熟悉的语言来解释抽象的概念。例如，在讲到X射线衍射时，它可能没有深入探讨布拉格方程的数学推导，而是通过类比，比如用光通过光栅产生的干涉条纹来解释衍射现象，然后巧妙地将这个概念转移到X射线与晶体作用上。再比如，在介绍冷冻电镜时，书中肯定会用很多生动的插图来展示电子显微镜下的样品形态，以及如何从大量的二维投影图像中重建出高分辨率的三维结构。这本书最让我印象深刻的一点是，它并没有止步于介绍技术本身，而是花费了相当大的篇幅来讨论这些技术在解决生物学问题上的实际应用。我猜书中一定有很多精彩的案例，比如CRISPR-Cas9的结构解析如何帮助我们理解其基因编辑机制，或者病毒衣壳的结构研究如何启发我们设计新的疫苗。这些案例的呈现，极大地激发了我将结构生物学方法引入自己研究的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有着多年细胞培养和免疫学研究背景的生物学家，我对“结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）”这本书充满了好奇。我们经常研究细胞信号传导通路，而这些通路的核心往往是由一系列相互作用的蛋白质组成的。要真正理解这些信号是如何传递的，精确到原子层面的蛋白质三维结构至关重要。这本书的书名明确指出了X射线和电子束这两个强大的工具，这让我觉得它应该能为我打开一扇新的研究大门。我非常期待书中能够用通俗易懂的语言，为我解释X射线晶体学和冷冻电镜这两种技术的基本原理，而不需要涉及过多的物理学细节。例如，我希望书中能通过一些非常直观的图示，比如模拟X射线穿过蛋白质晶体时的散射过程，或者冷冻电镜下不同角度的样品投影，来帮助我建立起对这些技术的感性认识。另外，对于生物学家来说，最重要的是理解这些技术如何转化为我们能够实际运用的生物学知识。所以，我特别想知道，这本书是如何通过具体的生物学案例来展示X射线和电子束在揭示蛋白质功能、理解药物作用机制、甚至指导抗体设计等方面的贡献的。书中会不会有一些关于如何评估结构模型质量的初步介绍？以及，当我的研究遇到瓶颈时，如何判断是否需要引入结构生物学的方法来解决问题，或者该选择哪种技术？

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚接触生物科学领域的学生，对“结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）”这本书的到来感到非常兴奋。我一直以来都对生命体内的微观世界充满着好奇，尤其对构成生命基础的蛋白质和核酸等大分子是如何折叠成特定的三维结构，以及这些结构又是如何决定它们功能的感到着迷。这本书的书名听起来非常专业，但我相信“导读版”的定位意味着它会为我这样的初学者提供一个清晰的入门路径。我希望这本书能够以一种引人入胜的方式，首先介绍为什么研究分子结构对于理解生物学至关重要，然后逐步引入X射线衍射和冷冻电镜这两种核心技术。我猜书中会包含一些基础性的概念，比如什么是晶体，为什么需要制备晶体来进行X射线衍射，以及冷冻电镜又是如何工作的。最让我期待的是，这本书能否通过一些精美的三维模型图，或者动画演示（如果可能的话），来直观地展示蛋白质、核酸等生物大分子的精妙结构，以及这些结构是如何与它们在细胞内执行的各种功能（比如催化反应、传递信号、运输物质等）联系起来的。我希望这本书能让我明白，为什么了解一个分子的形状，就能为我们理解它的“工作原理”提供如此重要的线索。总而言之，我期待这本书能成为我进入结构生物学领域的第一本、也是最重要的一本启蒙读物。

评分☆☆☆☆☆

作为一个长期在实验室里捣鼓蛋白质的生物学家，我对“结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）”这本书的期望值其实蛮高的。毕竟，随着科学技术的飞速发展，单凭酶活性或者细胞成像已经不足以完全揭示生物大分子的运作机制了。我们迫切需要了解那些隐藏在原子层面的精妙结构，才能真正理解生命的功能。这本书的书名就直接点出了核心——电子束和X射线，这两种我平时听过但实际操作起来却感觉云里雾里的技术。导读版这个定位也让我觉得很贴心，毕竟我不是物理专业的，对那些复杂的衍射理论和晶体学知识望而却步。我希望这本书能用一种更贴近生物学研究者思维的方式来解释这些原理，例如，它能不能通过具体的生物分子（比如蛋白质、核酸）的结构解析案例，来一步步引导我理解X射线衍射和冷冻电镜到底是如何工作的？我特别想知道，作者是如何将那些抽象的衍射图谱与最终的三维结构联系起来的，在这个过程中，有没有一些关键的图像或者图示能帮助我快速抓住核心？还有，这本书会不会涉及如何选择合适的实验方法？比如说，面对一个新发现的靶点，我应该优先考虑X射线衍射还是冷冻电镜？它们各自的优缺点是什么？在实验设计层面，有没有一些实用的建议，比如样品制备的注意事项，或者数据采集的策略？总而言之，我期待的是一本既能让我了解技术原理，又能为我实际的生物学研究提供切实指导的入门读物。

评分☆☆☆☆☆

从一个经常需要处理大规模基因组学和转录组学数据的角度来看，“结构生物学：利用电子束和X射线作为研究手段面向生物学家（导读版）”这本书给我带来的启示是，当我们对基因和RNA的序列信息了如指掌之后，下一步更深层次的理解往往需要依赖于蛋白质三维结构。这本书的书名“利用电子束和X射线”直接点明了核心技术，这两种技术在我看来，就像是给了我们一把能够“看见”分子机器的显微镜。我特别好奇这本书是如何处理X射线衍射和冷冻电镜这两种技术之间的异同以及互补性的。毕竟，在我的印象中，X射线衍射往往需要制备晶体，而冷冻电镜则可以处理一些难以结晶的大分子复合物。书中是否会详细对比这两种方法的适用范围、优缺点，以及在数据处理和结构解析流程上的差异？我希望它能提供一些指导性的建议，比如，对于一个具有柔性区域的大型蛋白质复合物，哪种方法可能更有效？书中对于如何“解读”最终的结构数据也有着极大的吸引力。一个高分辨率的原子模型固然重要，但如何将这个模型与蛋白质的功能联系起来，比如，通过结构来解释酶的催化机制，或者药物是如何与靶点结合的，这才是生物学家最关心的问题。我期望书中能够包含一些关于结构-功能关系分析的初步介绍，或者展示一些利用结构信息来设计实验的范例。

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