基于结构的药物及其他生物活性分子设计：工具和策略 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• 药物设计
• 结构生物学
• 生物活性分子
• 计算机辅助药物设计
• 分子建模
• 药物发现
• 配体设计
• 虚拟筛选
• 构效关系
• 药物化学

店铺： 蛋蛋图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030509482

商品编码：27467575056

包装：平装

出版时间：2017-04-01

基本信息

书名：基于结构的药物及其他生物活性分子设计：工具和策略

定价：190.00元

作者：(美)Arun K.Ghosh等著；药明康德新药开发有

出版社：科学出版社

出版日期：2017-04-01

ISBN：9787030509482

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：

商品重量：0.4kg

编辑推荐

---

导语_点评_推荐词

内容提要

---

根据大量学术界和工业界的报道，目前有很多基于结构的药物设计(SBDD)发现的临床前和临床候选药物，这些工作推动了SBDD的方法工具、策略和概念发展。本书是其中一个作者在普渡大学药物发现和设计课程中整个讲义的一部分，他在研究和教学过程中意识到写这本书是非常有必要的。尽管现在有很多SBDD的文献资料，但目前为止还没有一本书能系统性阐述该领域的历史、基本原理和具体应用。

目录

---

作者介绍

---

文摘

---

序言

---

《物质世界的精巧编织：探索分子设计的前沿领域》 本书旨在为读者揭示一门正在深刻改变我们理解生命、治愈疾病以及创造新材料的迷人学科——分子设计。我们并非从药物或生物活性分子的具体应用出发，而是将视角拉回到构成这一切的根本：物质的内在结构与潜在的相互作用。本书将引领您穿越原子与分子的微观尺度，探索如何通过理解和操控物质的几何形态、电子分布以及动态行为，来“编织”出具有特定功能的新物质。 第一部分：分子设计的基石——结构的洞察 在开始任何设计工作之前，我们必须首先深入理解构成世界的“积木”——分子。这一部分将为您构建坚实的理论基础。 原子的语言：电子排布与化学键的奥秘 我们将从最基础的原子结构讲起，详细阐述电子的能量层级、轨道形状以及它们如何支配原子的化学性质。您将了解到，所谓的化学键，无论是共价键、离子键还是非金属间的范德华力，都源于原子间电子的巧妙分享、转移或吸引。我们将探索不同类型化学键的强度、方向性和极性，以及它们如何决定分子的整体稳定性与反应性。例如，通过理解键的极性，我们能预测分子在极性溶剂中的溶解性，或预测其与带电粒子的相互作用。 三维的舞蹈：分子的构象与立体化学 分子并非静止不动，它们拥有灵活的“骨架”和多样的“姿态”，即构象。我们将深入探讨单键的旋转如何产生不同的构象异构体，以及这些构象在分子功能中的重要性。例如，蛋白质的活性往往与其特定三维构象紧密相关。此外，立体化学的概念将带您进入分子的“手性世界”。您将理解对映异构体、非对映异构体等概念，以及为什么它们在生命体系中往往表现出截然不同的生物活性。我们将通过具体的例子，如某些药物之所以有效，正是因为它们是单一的立体异构体。 整体的和谐：分子间作用力的微妙影响 孤立的分子固然有趣，但它们通常在宏观环境中与其他分子共存。分子间的相互作用力，如氢键、偶极-偶极作用、π-π堆积以及疏水作用，是理解物质宏观性质的关键。我们将详述这些力的来源、强度，以及它们如何影响物质的溶解性、熔点、沸点、结晶行为，乃至在生物体系中的识别和结合。例如，DNA双螺旋结构的稳定性很大程度上依赖于碱基之间的氢键和π-π堆积作用。 信息的载体：结构与性质的关联 本书的核心在于强调“结构决定性质”。在这一部分，我们将通过案例研究，系统性地阐述分子结构如何直接或间接地影响其物理、化学以及生物活性。例如，一个官能团的引入（如羟基、氨基）会如何改变分子的极性、氢键能力，从而影响其溶解度和反应性。又比如，一个环状结构的引入，如何限制分子的构象自由度，从而可能增强其与特定靶点的结合能力。我们将探索预测和解读这种结构-性质关系的基本原则。 第二部分：设计者的工具箱——现代计算方法的应用 在充分理解了分子的结构本质后，我们需要强大的工具来模拟、预测和优化我们的设计。这一部分将聚焦于现代计算方法在分子设计中的应用。 从头算起的智慧：量子化学计算的威力 我们将介绍量子化学计算的基本原理，如薛定谔方程的含义，以及如何通过近似方法（如密度泛函理论DFT）来求解它，从而获得分子的电子结构、能量、电荷分布等关键信息。您将了解到，这些计算可以精确预测分子的反应活性、光谱性质，甚至可以模拟化学反应的机理。我们将探讨如何利用这些计算结果来理解分子间的相互作用，例如预测两种分子是否容易发生反应，或它们结合时的优势构象。 空间中的模拟：分子动力学与蒙特卡洛方法的视角 分子并非静态的，它们在不断地运动和构象变化。分子动力学（MD）模拟通过求解牛顿运动方程，在原子尺度上“观看”分子的运动过程，揭示分子的动态行为、能量景观以及相变过程。蒙特卡洛（MC）方法则通过随机采样来探索分子的构象空间或聚集状态。我们将阐述这两种方法的优势与局限，以及它们如何被用于研究蛋白质折叠、膜穿透、溶剂化效应，以及分子在不同环境中的行为。例如，MD可以帮助我们理解一个药物分子如何穿越细胞膜，或者一个蛋白质在受热时如何发生变性。 形状的匹配：分子对接与虚拟筛选的策略 当我们的目标是寻找能够与某个生物大分子（如蛋白质、核酸）特异性结合的小分子时，分子对接技术就显得尤为重要。我们将详细讲解分子对接的原理，包括如何模拟小分子与大分子结合口袋的形状匹配、电荷匹配以及能量优化。虚拟筛选则利用对接和评分函数，从海量分子库中快速筛选出具有潜在活性的候选分子，极大地提高了发现新分子的效率。我们将探讨影响对接准确性的关键因素，如力场的选择、对接算法的优化等。 结构的优化：构象搜索与能量最小化 在一个复杂分子的无数种可能构象中，往往只有一种或几种是能量最低、最稳定的，或者与生物靶点结合最紧密的。构象搜索算法旨在系统地探索分子的构象空间，而能量最小化技术则将分子从不稳定的构象推向能量谷底。我们将介绍几种常用的构象搜索方法，以及它们在解析复杂分子（如多肽、大环内酯）三维结构中的应用。 第三部分：设计的实践——从概念到实现的路径 在掌握了结构洞察和计算工具后，我们将进入分子设计的具体实践阶段，探索如何将理论转化为实际的分子。 创新的蓝图： de novo 分子设计 “de novo”意为“从零开始”。当我们面对一个全新的功能需求，或者现有分子库中缺乏合适的候选时，de novo 设计就成为必然选择。我们将介绍基于规则的生成方法、基于优化算法的设计策略，以及机器学习驱动的生成模型。这些方法能够根据预设的约束条件（如靶点结构、期望的物理化学性质），从原子或片段层面开始，逐步构建出具有目标性质的新分子。例如，通过结合靶点结构信息和期望的ADMET（吸收、分布、代谢、排泄、毒性）性质，de novo 设计可以生成全新的候选药物分子。 微调与改进：分子优化与衍生化策略 许多时候，我们并非需要从头设计，而是要对已有的“先导化合物”进行改进。分子优化旨在通过对先导化合物进行微小的结构修饰（如改变取代基、引入或移除官能团、改变环的大小或形状），来提升其活性、选择性、稳定性或改善其药代动力学性质。衍生化策略则关注如何基于某个核心结构，生成一系列具有相似骨架但侧链或官能团不同的分子，以系统地探索结构-活性关系。我们将通过具体的案例，说明如何运用结构信息和计算方法来指导这些优化和衍生化过程。 功能的实现：多功能分子的构筑 除了单一的功能，我们有时需要设计能够同时执行多种任务的分子。例如，一个分子可能需要同时具备成像能力和治疗能力（即“诊疗一体化”分子），或者能够响应特定信号而改变其结构或功能。我们将探讨如何通过巧妙地将不同的功能模块（如发色团、反应性基团、识别元件）集成到一个分子骨架中，来构建这样的多功能分子。 物质的边界：非传统分子的探索 本书的视野并不仅限于传统的有机小分子。我们将触及更广泛的分子设计领域，包括聚合物的设计、超分子自组装、以及纳米材料的构建。这些领域同样依赖于对分子结构和相互作用的深刻理解。例如，通过控制单体序列和聚合条件，我们可以设计出具有特定折叠行为和功能的聚合物。通过利用非共价相互作用，我们可以引导分子自发形成有序的纳米结构。 结论：开启分子创造的新纪元 通过对分子结构本质的深入剖析，以及对现代计算工具的熟练运用，本书将为您打开分子设计这一充满挑战与机遇的领域。我们所探讨的不仅仅是理论和方法，更是关于如何以一种全新的、更具创造力的方式去理解和塑造我们周围的物质世界。本书所勾勒的，是一幅关于如何从最基本的结构单元出发，通过智慧与技术的结合，去“编织”出具有预设功能、能够解决实际问题的物质世界的宏伟蓝图。这是一种深刻的科学探索，也是一种对物质潜力的无限挖掘，它正引领着我们进入一个全新的分子创造纪元。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的震撼在于它对“策略”的梳理和阐释。作者显然对 SBDD 的发展历程和前沿动态有着深刻的理解，将复杂的药物设计过程分解为一系列逻辑清晰、可操作性强的策略。我尤其赞赏书中对“从头设计”与“先导化合物优化”这两种基本策略的深入对比和融合探讨。对于“从头设计”，书中不仅介绍了如何利用已知靶点结构进行 de novo 设计，还详细阐述了如何结合生物学信息和化学合成可行性来指导设计过程。而对于“先导化合物优化”，书中则提供了一系列系统性的方法，例如基于构效关系的理性设计、提高选择性的策略、改善ADMET性质的技巧等等，并且举了大量经典案例来佐证。让我印象深刻的是，书中强调了“迭代”的重要性，指出药物设计并非一次性完成，而是一个不断反馈、修正、优化的过程。它提醒我们，要时刻关注实验结果，并将其融入到下一步的设计决策中。书中关于如何处理“多目标优化”的问题也写得非常精彩，例如在追求活性和选择性的同时，如何兼顾药物的溶解度和稳定性，这些都是实际研发中经常遇到的难题，书中提供的解决方案很有借鉴意义。总的来说，这本书在策略层面展现了其高屋建瓴的视角和脚踏实地的指导性，让我对如何更有效地进行药物设计有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我拿到手就爱不释手，尽管我是一名从业多年的药物化学研究人员，对基于结构的药物设计（SBDD）已经有了一定的实践经验，但这本书依然带给我很多惊喜和启发。首先，它在“工具”这个层面的介绍就非常详尽，从各个主流的分子建模软件的优缺点分析，到各种算法在药物设计中的应用，再到虚拟筛选的策略选择，几乎涵盖了 SBDD 研究的方方面面。我特别欣赏书中对“如何选择合适的工具”这一问题的深入探讨，这不仅仅是罗列工具名称，而是结合具体的应用场景，给出了非常实用的指导。比如，在介绍对接软件时，书中并没有简单地比较它们的精度，而是详细分析了不同算法在处理柔性配体、大分子复合物等复杂情况时的表现，以及如何根据计算资源和预期结果来做出取舍。这一点对于新手来说尤其宝贵，可以避免走弯路，而对于有经验的研究者来说，也能从中获得新的视角，优化自己的工具箱。此外，书中还对一些新兴的计算方法，如基于机器学习的药物设计方法，进行了引人入胜的介绍，并探讨了它们与传统 SBDD 方法的互补性，这让我对未来药物设计的方向有了更清晰的认识。整体而言，这本书在工具层面的深度和广度都非常出色，绝对是 SBDD 领域不可多得的参考书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述风格和内容呈现方式都非常独特，远超出了我以往阅读过的任何一本关于药物设计的书籍。它不是那种枯燥的教科书，也不是单纯的工具手册，而更像是一位经验丰富的导师，用通俗易懂的语言，将复杂的科学原理娓娓道来。书中大量运用了生动的比喻和形象的图示，将抽象的概念具象化，使得即使是初学者也能快速掌握。我印象最深的是，书中在讲解某个复杂算法时，并没有直接给出数学公式，而是先从一个生活中的类比出发，比如“锁和钥匙”的比喻来解释分子对接的原理，然后逐渐深入到算法的细节。这种“由浅入深”的学习方式大大降低了阅读门槛，也增加了阅读的趣味性。同时，书中在探讨某些争议性问题时，也展现了其严谨的学术态度，提供了不同的观点和证据，鼓励读者独立思考。这种开放式的讨论方式，让我感觉自己不仅仅是在被动接受知识，更是在参与一场思想的碰撞。书中对“错误”的处理方式也让我受益匪浅，作者并没有回避 SBDD 过程中可能出现的各种失败案例，而是将其作为宝贵的学习经验来分享，这让我意识到，药物设计本就是一个充满挑战和不确定性的过程，失败并不可怕，关键在于从中汲取教训。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度都让我感到惊叹，它完美地将理论知识与实际应用相结合。书中不仅仅是对现有 SBDD 工具和策略的介绍，更深入地探讨了它们背后的科学原理和发展趋势。我特别欣赏书中对“计算化学在药物设计中的作用”这一主题的深入挖掘。它详细解释了量子化学计算、分子动力学模拟等方法如何帮助我们理解分子间的相互作用，预测分子的性质，以及优化分子的结构。书中提供的案例分析也非常有说服力，通过对多个已上市药物的 SBDD 过程进行详细剖析，让我们看到了计算方法在药物发现中的巨大潜力。同时，书中也对 SBDD 的局限性进行了坦诚的讨论，例如计算成本、模型精度等问题，并且提出了未来发展方向，比如与高通量实验技术的结合、人工智能在 SBDD 中的应用等。这让我对 SBDD 的未来发展有了更清晰的认识，也激发了我对相关领域进行深入研究的兴趣。总的来说，这本书在内容深度上足以满足专业研究者的需求，而在广度上则为跨学科的交流提供了坚实的基础，是一本值得反复阅读的著作。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大收获是它在“生物活性分子设计”这一更广阔的视角下，重新审视了 SBDD 的角色。它不再仅仅局限于小分子药物的设计，而是将目光投向了蛋白质、核酸、多肽等其他生物活性分子的设计。书中对如何利用 SBDD 的原理来设计抗体药物、基因疗法相关的分子，甚至功能性蛋白质，都进行了非常有见地的探讨。这让我意识到，SBDD 的核心思想——基于结构的理性设计——是可以跨越不同类型的生物分子。书中特别强调了“多维度考量”的重要性，在设计这些复杂的生物分子时，除了要考虑与靶点的相互作用，还需要考虑分子的稳定性、免疫原性、递送效率等一系列更为复杂的问题。书中提供了一些创新性的方法论，例如如何利用结构生物学信息来指导多肽药物的设计，或者如何通过计算模拟来优化抗体表面的氨基酸序列，以提高其结合亲和力和稳定性。这对于我从事的生物制药领域来说，具有极强的指导意义，让我看到了利用 SBDD 来开发下一代生物疗法的巨大潜力。这本书为我打开了一个新的视野，让我对生物活性分子设计有了更全面、更深刻的理解。