Biophysics of Electron Transfer and Molecular Bioelectronics (Electronics and Biotechnology Advanced pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Nicolini, Claudio 编

出品人:

页数:204

译者:

出版时间:1999-01-31

价格:USD 169.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780306460289

丛书系列:

图书标签:

Biophysics
Electron Transfer
Molecular Bioelectronics
Bioelectronics
Nanotechnology
Biochemistry
Electrochemistry
Materials Science
Biotechnology
Physics

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具体描述

This comprehensive guide to the biophysics of metalloproteins and the mechanisms of charge transfer through systems involving them, aims to outline a summary of scientific results obtained by the world-wide research in recent years. The volume appears at a time of significant progress within the field, when technologies derived from it are granted central recognition for their role in the development of biotechnology, electronics and material sciences.

《生物物理学：电子转移与分子生物电子学》（生物电子与生物技术高级论坛系列）图书简介聚焦前沿交叉领域，洞察生命过程的电子驱动力本书是“生物电子与生物技术高级论坛系列”中的一部重要著作，深度聚焦于生物物理学领域中至关重要且发展迅猛的两个交叉学科：电子转移过程的机制研究以及分子生物电子学的前沿应用。本书汇集了该领域内多位顶尖学者的最新研究成果、深刻见解和未来展望，旨在为生命科学、物理学、化学、材料科学及工程技术等多个学科的研究人员、研究生和专业人士提供一个全面、深入且富有启发性的参考平台。我们深知，生命活动本质上是一系列高度有序的物理化学过程，而电子的精确、高效转移（Electron Transfer, ET）是其中最核心的驱动力。从细胞呼吸链中ATP的合成，到光合作用中能量的捕获与转化，再到DNA修复和信号传导，无不依赖于精确调控的电子转移事件。本书没有简单地罗列基础理论，而是侧重于如何利用先进的物理学和工程学原理，去理解、量化和调控这些生物学中的电子动态。第一部分：生物电子转移的微观机制与动力学本部分深入剖析了生物体系内电子转移现象的底层物理基础和复杂动力学行为。我们详细探讨了从超快时间尺度到宏观生物尺度的电子转移路径。量子隧穿与经典跳跃模型：书中不仅回顾了经典的 Marcus 理论及其在生物体系中的局限性，更着重介绍了现代量子化学计算方法如何帮助我们精确描绘电子在酶活性中心或膜蛋白结构中的隧穿概率和能量梯度。重点讨论了电子转移距离依赖性、耦合强度与重组能之间的微妙平衡。生物大分子中的电子传递路径：针对复杂的生物大分子系统（如细胞色素、金属蛋白酶、光系统I和II），本书提供了基于实验证据（如飞秒光谱、X射线吸收谱）的结构-功能关系分析。具体内容包括： 1. 跨膜电子转移（TMET）：分析了膜电位、脂质环境对电子在膜蛋白通道中传输速率的影响，以及在细菌和线粒体呼吸链中的实际应用案例。 2. 蛋白质内的长距离电子转移（LRET）：详细研究了通过氨基酸侧链（如酪氨酸、色氨酸）构建的“电子高速公路”的机制。通过比较不同生物环境下ET的速率常数，揭示了结构柔性在优化电子流中的关键作用。 3. 环境效应与调控：探讨了溶剂极性、pH值和温度等环境因素如何通过改变反应物构象和重组能，对电子转移速率产生非线性调控。第二部分：分子生物电子学：从理解到工程化本部分将视野从基础机制扩展到新兴的分子生物电子学领域，重点关注如何设计、构建和利用具有电子活性的分子器件与系统，以解决生物传感、能源转化和生物医学工程中的实际问题。生物传感器与电化学界面：纳米电极的设计与功能化：深入探讨了如何将酶、抗体或核酸等生物分子固定在碳纳米管、石墨烯或金纳米颗粒表面，以实现高灵敏度和高选择性的生物电化学检测。内容涵盖了电荷传递效率的优化、非特异性吸附的抑制策略，以及开发用于实时监测代谢物浓度的微型生物燃料电池。电子转移介导的信号放大：介绍了利用酶级联反应或纳米结构阵列，实现对目标分析物（如葡萄糖、乳酸、DNA突变）信号的几何或电子放大技术。生物能源与光电子转换：人工光合作用模型：研究了模仿天然光合系统中捕光色素和反应中心的分子设计。重点分析了有机-无机杂化材料在高效分离激发态电荷对方面的优势与挑战。基于生物分子的电子器件：探讨了利用DNA、蛋白质或核酸适配体作为构建块，构建柔性、可降解的生物兼容性电子元件的可能性。例如，如何利用蛋白质的氧化还原活性作为信息存储或逻辑运算单元。生物电子接口与神经科学应用：神经信号的电子学捕获与刺激：讨论了开发新型微电极材料，以实现对神经元电信号的低阻抗、高信噪比的记录。特别关注了柔性、可注射电极在长期植入和减少免疫排斥方面的最新进展。电子化学疗法：前沿探讨了通过精确控制局部电场或氧化还原电位，实现对特定癌细胞进行选择性杀伤的体内电子调控策略。本书的特色与价值本书的叙事逻辑严密，从微观量子力学层面出发，逐步深入到宏观的系统工程应用，形成了完整的知识链条。它不仅为初学者提供了坚实的理论框架，更为资深研究人员提供了激发新思路的交叉前沿视角。内容组织上，强调了计算模拟、先进光谱学技术与功能性材料设计这三大工具在解析生物电子过程中的不可或缺性。通过阅读本书，读者将能够： 1. 掌握生物体内电子转移的基本物理化学定律和调控参数。 2. 理解如何利用分子工程手段设计具有特定电子传输功能的生物活性材料。 3. 洞察生物电子学在下一代诊断技术、可持续能源和先进生物医学设备开发中的巨大潜力。本书是连接基础生物物理学与未来生物工程实践的桥梁，是该领域不可多得的参考宝典。