結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版） [Structural Biology Using Electrons and X-rays:An Introduction for Biologists] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 穆迪（Michael F·Moody） 著

圖書標籤:

• 結構生物學
• X射綫
• 電子束
• 生物學
• 蛋白質結構
• 生物大分子
• 顯微鏡
• 晶體學
• 分子生物學
• 生物物理學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030324771

版次：1

商品編碼：10861440

包裝：精裝

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

開本：16開

齣版時間：2011-10-01

用紙：膠版紙

頁數：434

編輯推薦

《結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）》從一個全新的角度講解瞭高分辨率電子顯微技術、X射綫晶體學技術和三維重構技術——利用圖形和簡單的符號運算嚮讀者講解瞭諸如傅立葉變換、捲積、相關性、對稱操作、衍射和濾波等比較復雜的數學概念，並在此基礎上，深入淺齣地講解瞭幾何電子光學、電子顯微成像原理、晶體X射綫衍射原理以及各種基於對稱性的結構解析方法（如晶體學方法、螺鏇樣品、二十麵體、“單顆粒”樣品）。
《結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）》除瞭適閤那些希望學習結構生物學技術（特彆是電鏡三維重構技術）.但是缺乏足夠數理知識的生物學背景（生物化學與分子生物學、細胞生物學、醫學等專業）的讀者以外，對於從事結構生物學研究的專業人員來說，也是一本值得閱讀的書籍——從直觀的角度對結構生物學的兩大研究方法進行統一的認識。此外，《結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）》非常適閤作為低溫電子顯微三維重構技術課程的教學參考書。

內容簡介

《結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）》以生物大分子（核酸、蛋白質）結構與功能的關係為主綫，著重介紹結構生物學研究技術中的電子技術和X-射綫晶體學技術，貫穿現代分子生物學原理，講述結構生物學基本知識、基礎理論和研究方法，介紹結構生物學的新成果、新進展、今後發展的趨勢及麵臨的挑戰。《結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）》可作為綜閤大學、理工科大學以及醫、農、林院校生命科學學院（生物係）本科高年級學生和研究生學習結構生物學的教材和參考用書，也可供有關教師及科研人員作參考。

目錄

前言
第一章：概述
1.1 分子結構生物學的地位
1.2 分子結構生物學簡史
1.2.1 問題的本質
1.2.2 成像技術
1.2.3 核磁共振
1.2.4 獲取生物大分子結構的根本限製因素
第一部分：傅立葉變換
第二章：相關和捲積
2.1 介紹“相關”的概念
2.1.1 互相關
2.1.2 互相關函數
2.1.3 “相關”與乘法的聯係
2.1.4 捲積和相關
2.2 函數的奇偶性
2.2.1 偶函數和奇函數
2.2.2 -些偶函數和它們的互相關函數
2.3 自相關函數
2.3.1 自相關函數的解釋
2.3.2 確定自相關函數中央峰的位置
第三章：傅立葉分析基礎
3.1 基分量函數
3.2 周期偶函數的傅立葉分析
3.2.1 傅立葉基分量和圖解
3.2.2 梳狀函數的傅立葉分析
3.3 正弦函數和相量
3.3.1 奇函數的傅立葉級數
3.3.2 正弦函數的錶示：相量
3.3.3 相量的乘法
3.3.4 相量的加法
3.3.5 相量共軛
3.3.6 相量波
3.3.7 一般函數的傅立葉級數
3.4 傅立葉變換
3.4.1 傅立葉級數和變換
3.4.2 峰函數的傅立葉變換
3.4.3 傅立葉逆變換
3.4.4 捲積定理
3.4.5 格點采樣和捲積定理
3.4.6 互相關函數和捲積定理
3.4.7 平移規則
3.4.8 選擇傅立葉變換的原點
3.5 變換法則小結
3.5.1 傅立葉變換和其逆變換
3.5.2 代數法則
3.5.3 等距移動法則
3.5.4 形變法則
第四章：數字傅立葉變換
4.1 數據采集
4.1.1 采樣的影響
4.1.2 數字化方程
4.1.3 一個數字傅立葉變換的例子
4.1.4 分辨率和光柵尺寸
4.1.5 采樣頻率和失真
4.1.6 數字傅立葉變換所需要的樣品參數
4.2 數字傅立葉變化的特點
4.2.1 振幅縮放法則
4.2.2 子周期
4.3 數字傅立葉變換的計算
4.3.1 基本計算
4.3.2 快速傅立葉變換：簡介
4.3.3 快速傅立葉變換：核心技巧
4.4 附錄
4.4.1 振幅縮放法則
第五章：濾波
5.1 引言
5.1.1 濾波的概念
5.1.2 簡單濾波操作
5.2 模糊濾波器
5.2.1 矩形濾波器
5.2.2 收斂到等價
……
第二部分：光學
第三部分：結構分析的一般概念
第四部分：基於對稱性方法
第五部分：數學基礎
參考文獻
附錄

精彩書摘

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，這是一份針對您的圖書《結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）》的圖書簡介，旨在詳細介紹其涵蓋內容，同時避免提及該書本身及其作者身份，專注於描述一個涵蓋類似主題的、獨立存在的、麵嚮生物學傢的結構生物學導論書籍可能包含的深度內容。 《聚焦分子結構：現代生物學研究的成像與解析技術》 本書旨在為生命科學領域的學生、研究人員以及希望深入理解生物大分子三維結構與功能關係的專業人士，提供一套全麵而實用的結構生物學基礎導論。在當前的生物醫學研究中，準確描繪蛋白質、核酸及其復閤物在原子或近原子分辨率下的結構，已成為闡明生命過程、設計新型藥物和理解疾病機製的核心基石。本書的核心目標，便是係統地梳理並教授那些將物理學原理轉化為生物學洞察力的關鍵技術框架。 第一部分：結構生物學基礎與研究範式 本捲首先構建瞭結構生物學研究的理論基礎。它清晰闡述瞭生物大分子結構層次（從一級序列到四級組裝體）的生物學意義，並強調瞭結構信息對於理解分子機器工作原理的重要性。我們會探討為何“結構決定功能”，並介紹曆史上主要的結構解析方法，為後續的現代技術介紹奠定必要的生物化學背景。 我們將深入分析生物分子在溶液和固態下的動態特性與固有挑戰。例如，蛋白質的柔韌性、膜蛋白的疏水性睏境，以及核酸復閤物在解析過程中的構象異質性。這些背景知識至關重要，因為它們直接指導瞭研究者如何選擇閤適的實驗技術和製樣策略。 第二部分：晶體學原理與X射綫衍射 晶體學作為結構解析的“黃金標準”之一，占據瞭本書的中心篇幅。本部分詳細講解瞭X射綫與物質相互作用的基本物理學原理，特彆是布拉格定律（Bragg's Law）的應用，這是理解衍射現象的關鍵。 我們詳盡地介紹瞭製備高質量晶體這一結構解析的“瓶頸”步驟。內容覆蓋瞭從重組蛋白的純化、篩選結晶條件（包括不同鹽析、沉澱劑和溫度梯度），到晶體優化和晶體質量評估的全部流程。對於生物學傢而言，理解什麼因素影響晶體生長（如分子錶麵電荷、水閤作用層等）遠比純粹的物理公式推導更為重要。 隨後，本書係統闡述瞭如何收集和處理衍射數據。這包括對衍射斑點的強度測量、對稱性分析以及最關鍵的相位問題（Phase Problem）的介紹。我們著重講解瞭解決相位問題的幾種主要策略，包括同晶置換法（MIR/SIR）和分子置換法（MR），並以易於理解的方式展示瞭電子密度圖的構建過程。最後，本書指導讀者如何對解析齣的原子模型進行精修（Refinement），包括幾何約束、殘差分析以及如何評估最終模型的質量（如 $R_{work}$ 和 $R_{free}$ 指標）。 第三部分：冷凍電子顯微鏡法（Cryo-EM）的興起與應用 近年來，冷凍電子顯微鏡法已成為解析復雜、大分子和膜蛋白結構的首選工具。本部分投入大量篇幅介紹這一快速發展的領域。 首先，我們將闡述冷凍電鏡成像的基本原理，包括電子槍、成像傳感器（CCD/CMOS）以及關鍵的像差校正技術。對於生物學傢來說，關鍵在於理解如何將生物樣品“快速冷凍”以捕獲接近生理狀態的結構。本書詳細描述瞭玻璃態冷凍（Vitrification）技術，包括不同樣品的製備（如滴樣、網格選擇、金相檢測）。 隨後，我們將聚焦於數據處理流程，這是Cryo-EM解析的“軟實力”。內容涵蓋圖像漂移校正、對比度傳遞函數（CTF）的估計與校正、粒子挑選，以及至關重要的三維重建算法。我們將區分不同類型的重建方法，例如基於單粒子分析（SPA）的流程，以及針對高對稱性樣本的2D/3D分類技術。 本書特彆強調瞭亞埃分辨率（Sub-Angstrom Resolution）時代的到來所帶來的機遇與挑戰，以及如何利用深度學習和混閤方法（如結閤X射綫或NMR數據）來提高結構解析的準確性和生物學詮釋能力。 第四部分：光譜學與互補技術 結構生物學並非孤立存在，它依賴於多種互補技術的支持。本部分介紹瞭如何利用實驗數據來驗證和補充主要結構解析方法的發現。 我們將介紹小角X射綫散射（SAXS），它能提供分子在溶液狀態下的整體輪廓和低分辨率信息，尤其適用於研究柔性大分子或結構未穩定的復閤物。此外，本書也會簡要介紹核磁共振波譜（NMR）在解析小分子或動態結構方麵的獨特優勢，以及如何使用傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）或圓二色譜（CD）來評估樣品的二級結構含量和構象變化。 第五部分：結構解析結果的解讀與生物學意義 最終，一本好的結構生物學導論必須教會讀者如何“閱讀”結構。本捲最後一部分聚焦於結構可視化軟件的使用，以及如何從PDB文件（Protein Data Bank）中提取有意義的生物學信息。 內容包括：如何識彆活性位點、如何通過結構比對來推斷進化關係、如何使用分子動力學模擬（MD Simulations）來可視化結構隨時間的變化，以及如何將高分辨率結構與更低分辨率的細胞成像數據（如電子斷層掃描）進行結構整閤（Structure Integration），從而構建一個更宏大、更動態的生命圖景。本書旨在確保讀者能夠自信地將這些強大的物理學工具轉化為有力的生物學論據。

評分☆☆☆☆☆

作為一個長期在實驗室裏搗鼓蛋白質的生物學傢，我對“結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）”這本書的期望值其實蠻高的。畢竟，隨著科學技術的飛速發展，單憑酶活性或者細胞成像已經不足以完全揭示生物大分子的運作機製瞭。我們迫切需要瞭解那些隱藏在原子層麵的精妙結構，纔能真正理解生命的功能。這本書的書名就直接點齣瞭核心——電子束和X射綫，這兩種我平時聽過但實際操作起來卻感覺雲裏霧裏的技術。導讀版這個定位也讓我覺得很貼心，畢竟我不是物理專業的，對那些復雜的衍射理論和晶體學知識望而卻步。我希望這本書能用一種更貼近生物學研究者思維的方式來解釋這些原理，例如，它能不能通過具體的生物分子（比如蛋白質、核酸）的結構解析案例，來一步步引導我理解X射綫衍射和冷凍電鏡到底是如何工作的？我特彆想知道，作者是如何將那些抽象的衍射圖譜與最終的三維結構聯係起來的，在這個過程中，有沒有一些關鍵的圖像或者圖示能幫助我快速抓住核心？還有，這本書會不會涉及如何選擇閤適的實驗方法？比如說，麵對一個新發現的靶點，我應該優先考慮X射綫衍射還是冷凍電鏡？它們各自的優缺點是什麼？在實驗設計層麵，有沒有一些實用的建議，比如樣品製備的注意事項，或者數據采集的策略？總而言之，我期待的是一本既能讓我瞭解技術原理，又能為我實際的生物學研究提供切實指導的入門讀物。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛接觸生物科學領域的學生，對“結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）”這本書的到來感到非常興奮。我一直以來都對生命體內的微觀世界充滿著好奇，尤其對構成生命基礎的蛋白質和核酸等大分子是如何摺疊成特定的三維結構，以及這些結構又是如何決定它們功能的感到著迷。這本書的書名聽起來非常專業，但我相信“導讀版”的定位意味著它會為我這樣的初學者提供一個清晰的入門路徑。我希望這本書能夠以一種引人入勝的方式，首先介紹為什麼研究分子結構對於理解生物學至關重要，然後逐步引入X射綫衍射和冷凍電鏡這兩種核心技術。我猜書中會包含一些基礎性的概念，比如什麼是晶體，為什麼需要製備晶體來進行X射綫衍射，以及冷凍電鏡又是如何工作的。最讓我期待的是，這本書能否通過一些精美的三維模型圖，或者動畫演示（如果可能的話），來直觀地展示蛋白質、核酸等生物大分子的精妙結構，以及這些結構是如何與它們在細胞內執行的各種功能（比如催化反應、傳遞信號、運輸物質等）聯係起來的。我希望這本書能讓我明白，為什麼瞭解一個分子的形狀，就能為我們理解它的“工作原理”提供如此重要的綫索。總而言之，我期待這本書能成為我進入結構生物學領域的第一本、也是最重要的一本啓濛讀物。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有著多年細胞培養和免疫學研究背景的生物學傢，我對“結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）”這本書充滿瞭好奇。我們經常研究細胞信號傳導通路，而這些通路的核心往往是由一係列相互作用的蛋白質組成的。要真正理解這些信號是如何傳遞的，精確到原子層麵的蛋白質三維結構至關重要。這本書的書名明確指齣瞭X射綫和電子束這兩個強大的工具，這讓我覺得它應該能為我打開一扇新的研究大門。我非常期待書中能夠用通俗易懂的語言，為我解釋X射綫晶體學和冷凍電鏡這兩種技術的基本原理，而不需要涉及過多的物理學細節。例如，我希望書中能通過一些非常直觀的圖示，比如模擬X射綫穿過蛋白質晶體時的散射過程，或者冷凍電鏡下不同角度的樣品投影，來幫助我建立起對這些技術的感性認識。另外，對於生物學傢來說，最重要的是理解這些技術如何轉化為我們能夠實際運用的生物學知識。所以，我特彆想知道，這本書是如何通過具體的生物學案例來展示X射綫和電子束在揭示蛋白質功能、理解藥物作用機製、甚至指導抗體設計等方麵的貢獻的。書中會不會有一些關於如何評估結構模型質量的初步介紹？以及，當我的研究遇到瓶頸時，如何判斷是否需要引入結構生物學的方法來解決問題，或者該選擇哪種技術？

評分☆☆☆☆☆

讀完“結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）”，我最大的感受就是，這本書成功地把我從一個對結構生物學“隻聞其名，未見其貌”的生物學傢，變成瞭一個能夠初步理解其核心思想，甚至開始思考如何將其應用到自己研究中的“半個行傢”。這本書的敘述方式非常巧妙，它不像一些純粹的技術手冊那樣枯燥乏味，而是將復雜的物理原理融入到生物學研究的語境中。作者很懂得如何與生物學傢“對話”，用我們熟悉的語言來解釋抽象的概念。例如，在講到X射綫衍射時，它可能沒有深入探討布拉格方程的數學推導，而是通過類比，比如用光通過光柵産生的乾涉條紋來解釋衍射現象，然後巧妙地將這個概念轉移到X射綫與晶體作用上。再比如，在介紹冷凍電鏡時，書中肯定會用很多生動的插圖來展示電子顯微鏡下的樣品形態，以及如何從大量的二維投影圖像中重建齣高分辨率的三維結構。這本書最讓我印象深刻的一點是，它並沒有止步於介紹技術本身，而是花費瞭相當大的篇幅來討論這些技術在解決生物學問題上的實際應用。我猜書中一定有很多精彩的案例，比如CRISPR-Cas9的結構解析如何幫助我們理解其基因編輯機製，或者病毒衣殼的結構研究如何啓發我們設計新的疫苗。這些案例的呈現，極大地激發瞭我將結構生物學方法引入自己研究的興趣。

評分☆☆☆☆☆

從一個經常需要處理大規模基因組學和轉錄組學數據的角度來看，“結構生物學：利用電子束和X射綫作為研究手段麵嚮生物學傢（導讀版）”這本書給我帶來的啓示是，當我們對基因和RNA的序列信息瞭如指掌之後，下一步更深層次的理解往往需要依賴於蛋白質三維結構。這本書的書名“利用電子束和X射綫”直接點明瞭核心技術，這兩種技術在我看來，就像是給瞭我們一把能夠“看見”分子機器的顯微鏡。我特彆好奇這本書是如何處理X射綫衍射和冷凍電鏡這兩種技術之間的異同以及互補性的。畢竟，在我的印象中，X射綫衍射往往需要製備晶體，而冷凍電鏡則可以處理一些難以結晶的大分子復閤物。書中是否會詳細對比這兩種方法的適用範圍、優缺點，以及在數據處理和結構解析流程上的差異？我希望它能提供一些指導性的建議，比如，對於一個具有柔性區域的大型蛋白質復閤物，哪種方法可能更有效？書中對於如何“解讀”最終的結構數據也有著極大的吸引力。一個高分辨率的原子模型固然重要，但如何將這個模型與蛋白質的功能聯係起來，比如，通過結構來解釋酶的催化機製，或者藥物是如何與靶點結閤的，這纔是生物學傢最關心的問題。我期望書中能夠包含一些關於結構-功能關係分析的初步介紹，或者展示一些利用結構信息來設計實驗的範例。

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