Methods in Modern Biophysics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Nalting, Bengt

出品人:

页数:257

译者:

出版时间:

价格:$ 67.74

装帧:Pap

isbn号码:9783540277033

丛书系列:

图书标签:

生物物理学
现代生物物理学
生物物理方法
物理学
生物学
膜生物学
蛋白质
生物分子
光谱学
计算生物物理学

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具体描述

Incorporating recent dramatic advances, this textbook presents a fresh and timely introduction to modern biophysical methods. An array of new, faster and higher-power biophysical methods now enables scientists to examine the mysteries of life at a molecular level. This innovative text surveys and explains the ten key biophysical methods, including those related to biophysical nanotechnology, scanning probe microscopy, X-ray crystallography, ion mobility spectrometry, mass spectrometry, proteomics, and protein folding and structure. Incorporating much information previously unavailable in tutorial form, NAlting employs worked examples and 267 illustrations to fully detail the techniques and their underlying mechanisms. Methods in Modern Biophysics is written for advanced undergraduate and graduate students, postdocs, researchers, lecturers and professors in biophysics, biochemistry and related fields. Special features in the 2nd edition: - Illustrates the high-resolution methods for ultrashort-living protein structures and new results for 6 proteins. - Provides information on self-evolving computer programs - a method for the solution of extremely complex phenomena.

好的，这是一本关于现代生物物理学方法的书籍简介，专注于生物学、物理学和化学交叉领域的前沿技术。 --- 《前沿生物物理学技术：从分子到细胞的解析》内容简介本书全面深入地探讨了当前生物物理学领域最前沿、最具影响力的实验技术和计算方法。旨在为研究生、博士后研究人员以及在生命科学、物理学、化学和工程学领域工作的研究人员提供一份详尽的、实用的技术指南。本书的焦点在于解析生命系统在分子、亚细胞器乃至整个细胞尺度上的结构、动态行为和功能机制。第一部分：结构解析的基石本部分侧重于揭示生物大分子及其复合物的三维结构。第一章：X射线晶体学与冷冻电镜（Cryo-EM）的深度整合本章首先回顾了X射线晶体学的基本原理，重点讨论了高分辨率结构解析中面临的挑战，如蛋白质结晶的优化策略和结构生物学中数据处理的新进展。随后，详细介绍了冷冻电镜（Cryo-EM）技术的革命性发展，特别是单颗粒分析（SPA）和低温电子断层扫描（Cryo-ET）的原理。书中提供了从样品制备、数据采集到三维重建和模型构建的详尽流程，特别关注如何利用这两种互补技术解决复杂蛋白质机器（如核糖体、膜蛋白复合体）的结构解析问题。着重讨论了混合方法论的应用，即将晶体学的高分辨率信息与冷冻电镜的低分辨率或动态信息结合，以获得更全面的结构视图。第二章：核磁共振波谱（NMR）在溶液结构与动力学研究中的应用核磁共振（NMR）是研究蛋白质、核酸和脂质分子在溶液中结构、相互作用和动力学特性的核心技术。本章深入讲解了从基础的二维谱图解读到复杂的三维、四维实验技术（如TROSY、线束实验）。重点讨论了如何利用弛豫时间测量、化学位移扰动以及快速固态NMR（ssNMR）来探究蛋白质的柔性区域、膜蛋白的动态结构以及分子间相互作用的实时过程。此外，本章还涵盖了利用动态核极化（DNP）增强固态NMR的最新进展，以克服传统ssNMR的灵敏度限制。第三章：光谱学技术的精进：荧光、拉曼与质谱本章探讨了现代光谱技术在生物分子分析中的应用。荧光光谱方面，不仅涵盖了FRET（Förster共振能量转移）和FLIM（荧光寿命成像）在测量分子间距离和环境敏感性方面的应用，还详细介绍了新一代荧光探针的开发和应用，以及单分子荧光技术如何揭示异质性。拉曼光谱和表面增强拉曼散射（SERS）被介绍为具有高灵敏度和特定指纹识别能力的工具，尤其适用于分析蛋白质折叠状态和底物结合。质谱方面，重点关注高分辨率质谱技术（如FT-ICR MS）在蛋白质组学、修饰分析以及高质量的结构解析（如氢氘交换MS，HDX-MS）中的前沿应用，特别是结合了交叉连接技术（Cross-linking MS）来推断大分子复合物的低分辨率结构信息。第二部分：细胞与活体系统的动态成像本部分聚焦于在接近生理条件下对生命过程进行实时、高时空分辨率观测的技术。第四章：先进光学显微镜技术本章深入讲解了超越经典衍射极限的显微镜技术。从STED、PALM/STORM等超分辨率荧光显微镜（SRM）如何实现纳米尺度的结构定位，到光片显微镜（Light-sheet Microscopy）如何实现对发育中活体器官的快速、低光毒性成像。此外，本章还详细阐述了定制化显微镜系统（如多光子显微镜、共聚焦拉曼成像）在探究细胞器动态、离子流和代谢活动中的独特优势。对活细胞成像中探针的选择、光漂白控制和数据处理流程进行了详尽的讨论。第五章：生物力学与单分子操控理解生命活动离不开对驱动这些活动的力的测量和控制。本章详细介绍了光学镊子（Optical Tweezers）和磁性镊子（Magnetic Tweezers）在单分子尺度上拉伸、扭转和测量生物聚合物（如DNA、肌动蛋白、肌球蛋白）力学性质的原理和实践。重点讨论了如何利用这些工具来研究分子马达的工作机制、核酸的解旋过程以及蛋白质折叠的能量景观。本章还涵盖了原子力显微镜（AFM）在研究细胞表面形貌、膜蛋白的力学特性以及纳米尺度下的分子间相互作用中的应用。第六章：生物电子学与电生理学的前沿整合本章探讨了如何将电子学原理应用于生物系统的研究。重点介绍了场效应晶体管（FET）生物传感器及其在实时、无标记检测蛋白质、核酸或病毒方面的最新进展。在电生理学方面，除了传统的膜片钳技术外，本书还详细介绍了多电极阵列（MEA）在记录神经元群活动中的应用，以及光电生理学技术（如使用光敏离子通道）如何实现对特定细胞群的精确光遗传学激活与记录。第三部分：计算生物物理学与数据科学本部分关注如何利用强大的计算工具和理论模型来解释和预测实验观察结果。第七章：分子模拟与动力学（MD）分子动力学（MD）模拟是连接微观力学与宏观现象的桥梁。本章涵盖了从经典力场构建到量子化学计算（QM/MM）方法的原理。重点讨论了大规模MD模拟（如Anton超级计算机）在揭示长时程生物过程（如蛋白质折叠、膜融合）中的能力。此外，本章还介绍了增强采样技术（如Metadynamics、Replica Exchange MD）如何有效克服能量壁垒，探索更广阔的构象空间。第八章：生物信息学与机器学习在结构解析中的交叉随着实验数据量的爆炸式增长，计算方法变得至关重要。本章详细阐述了如何利用深度学习模型（如AlphaFold、RoseTTAFold）辅助蛋白质结构预测和设计。讨论了如何将AI技术应用于分析高通量成像数据、识别复杂的生物学模式，以及从Cryo-EM数据中自动重建结构。本章强调了实验数据与计算模型之间的迭代反馈回路在推动生物物理学发展中的关键作用。总结本书结构清晰，理论与实践并重，力求为读者提供一个全面而深入的现代生物物理学工具箱。通过对这些核心技术的掌握，读者将能够更有效地设计实验、解析复杂的生命现象，并为生命科学的重大挑战提供新的解决方案。