Methods in Enzymology, Volume 294 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Academic Press

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頁數:0

译者:

出版時間:1998-10-15

價格:USD 149.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780121821951

叢書系列:

圖書標籤:

• Enzymology
• Biochemistry
• Molecular Biology
• Protein Chemistry
• Enzyme Assays
• Experimental Methods
• Biological Research
• Laboratory Techniques
• Life Sciences
• Biotechnology

生物化學與分子生物學前沿技術匯編：復雜生命係統解析的工具箱 圖書名稱：《生物化學與分子生物學前沿技術匯編：復雜生命係統解析的工具箱》 引言： 本捲匯集瞭當前生命科學研究領域最尖端、最具創新性的實驗方法和技術應用，專注於提供解決復雜生物學問題的實用、可操作的指南。隨著對生命分子層麵理解的不斷深化，研究人員迫切需要能夠提供高分辨率、高通量以及跨學科整閤能力的實驗平颱。本書的宗旨正是搭建這樣一個橋梁，收錄的章節涵蓋瞭從蛋白質結構解析的新一代技術，到基因組學和錶觀遺傳學分析的突破性進展，再到活細胞成像和功能驗證的先進策略。我們相信，這些詳盡的技術描述和案例分析，將為生物化學傢、分子生物學傢、生物物理學傢乃至係統生物學傢提供一個不可或缺的“工具箱”，助力他們探索生命活動的內在機製。 --- 第一部分：蛋白質組學與結構生物學的新範式 本部分聚焦於解析蛋白質的功能、結構及其相互作用網絡的最新技術，這些技術已超越傳統方法所能達到的精度和覆蓋範圍。 第一章：高分辨率冷凍電鏡（Cryo-EM）的定量解析與數據處理 本章詳細闡述瞭現代冷凍電鏡技術（特彆是單顆粒分析，SPA）如何實現亞埃級（sub-Angstrom）分辨率的分子結構測定。內容重點在於新型數據采集策略，例如采用混閤像素間距和多幀校正技術以提高信噪比。同時，深入探討瞭基於深度學習的圖像增強和三維重建算法的最新進展，特彆關注如何處理結構異構性（conformational heterogeneity）和解決低對稱性分子的解析難題。此外，本書還收錄瞭利用混閤方法（如Cryo-EM與X射綫晶體學結閤）來解析全大分子復閤體（如核糖體、病毒顆粒）的實戰經驗。 第二章：空間蛋白質組學（Spatial Proteomics）與鄰位分析 隨著對細胞微環境和組織病理學理解的深入，確定蛋白質在三維空間中的精確位置變得至關重要。本章全麵介紹瞭空間蛋白質組學的核心技術，包括基於鄰域條形碼的成像質譜（Imaging Mass Spectrometry, IMS）技術，如MALDI-TOF/SIMS的空間分辨率提升。重點章節討論瞭空間轉錄組學數據與蛋白質組學數據的整閤方法（Correlative Light and Mass Spectrometry, CLAMS），旨在揭示細胞間通訊和組織微環境中信號傳導的復雜網絡。 第三章：錶徵動態蛋白質-蛋白質相互作用（PPIs）的生物物理工具 理解PPIs的時間和空間動態性是闡明信號通路的關鍵。本章介紹瞭一係列先進的生物物理方法： 錶麵等離子共振成像（SPR）的改進：討論瞭如何利用微流控技術和新型功能化錶麵，實現對低親和力、高特異性相互作用的實時動力學測量。 時間分辨熒光光譜（TRFS）與Förster共振能量轉移（FRET）的最新應用：重點在於使用更小的、更穩定的熒光探針（如基於量子點或新一代黃色熒光蛋白的FRET對），以提高細胞內測量的信噪比和空間精度。 核磁共振（NMR）在溶液態和固態中的應用擴展：詳細說明瞭如何利用先進的脈衝序列，如實時的（in-situ）固體NMR，來解析膜蛋白復閤物或較大分子的動態區域。 --- 第二部分：基因組學、轉錄組學與錶觀遺傳學的精細調控機製 本部分著重介紹如何以前所未有的精度解析遺傳信息的讀取、調控和修飾過程，尤其關注單細胞分辨率下的分析技術。 第四章：單細胞多組學測序（Single-Cell Multi-Omics）的平颱整閤 單細胞技術的發展已進入整閤多組學數據的時代。本章詳細對比和解析瞭目前主流的單細胞多組學平颱（如CITE-seq, REAP-seq, ATAC-seq與RNA-seq的聯閤分析），強調瞭在數據預處理和批次效應校正中，如何有效整閤蛋白質錶達、染色質可及性及基因錶達譜。內容側重於先進的統計建模方法，用於識彆跨層次的細胞狀態轉換和譜係分化軌跡。 第五章：錶觀遺傳修飾的靶嚮捕獲與高精度測序 解析DNA和組蛋白修飾是理解基因錶達調控的核心。本章超越瞭傳統的ChIP-seq，著重介紹瞭： 新型轉座酶介導的染色質可及性測序（Tn5-based ATAC-seq的優化）：如何通過優化文庫製備流程，顯著提高低輸入細胞量下的信號特異性。 靶嚮組蛋白修飾的測序方法（Targeted Histone Modification Sequencing）：介紹如何利用CRISPR/Cas9係統將報告基因或修飾酶引導至特定基因座，從而實現對特定區域修飾的富集和定量。 基於納米孔測序的直接長讀長DNA甲基化分析：探討如何利用設備直接讀取5mC和相關修飾，無需亞硫酸氫鹽轉化，從而保留長距離的遺傳信息。 第六章：功能性基因組編輯的高級策略 CRISPR/Cas係統的應用已從基因敲除拓展到精細的堿基編輯和動態調控。本章詳細介紹瞭以下前沿技術： Base Editing (BE) 和 Prime Editing (PE) 的脫靶效應評估與優化：提供瞭針對不同細胞係和組織類型優化sgRNA設計，並使用高通量測序監測脫靶效應的詳細方案。 CRISPRi/a 係統的動態時空調控：展示瞭如何將轉錄抑製（CRISPRi）或激活（CRISPRa）係統與化學誘導係統（如退熱素或嗎啉環）結閤，實現對基因錶達的瞬時、可逆的調控。 --- 第三部分：活細胞成像與生物物理成像的突破 本部分關注於如何在不乾擾細胞生理狀態的前提下，實時觀測分子事件。 第七章：超高分辨率顯微鏡技術（Super-Resolution Microscopy）的原理與實踐 本章深入介紹瞭超越衍射極限的成像技術，並側重於其實用化： STED (Stimulated Emission Depletion) 和 dSTORM/PALM 的多色成像：討論如何解決不同熒光團在激發和淬滅過程中的串擾問題，並介紹實現至少四色獨立成像的最佳實踐。 光活化定位顯微鏡（PALM/STORM）中分子定位精度的提升：重點分析瞭漂移校正算法（尤其是在活細胞環境下的實時漂移校正）對最終結構解析的決定性影響。 第八章：活細胞內離子和代謝物的實時熒光探針開發 理解細胞信號轉導的關鍵在於實時監測小分子動態。本章詳細介紹瞭用於實時成像的閤成生物學工具： 新型鈣離子/ATP/氧化還原電位傳感器：收錄瞭最新一代的基於綠色熒光蛋白（GFP）變體和內源性熒光團（如NAD(P)H）的 FRET 或 ratiometric 傳感器，並提供瞭在特定細胞器（如綫粒體、內質網）中實現高特異性靶嚮的策略。 基因編碼式化學傳感器（Genetically Encoded Biosensors）的校準與定量：強調瞭如何通過體外校準麯綫和特定生理條件下的對照實驗，將熒光信號轉化為精確的分子濃度值。 --- 第四部分：係統生物學與數據整閤方法論 本部分提供將海量實驗數據轉化為可解釋生物學模型的計算和方法學支持。 第九章：復雜生物網絡建模與擾動分析 本章探討瞭如何利用動態係統理論來解析復雜的信號網絡。內容包括： 基於微分方程的代謝通量分析（Metabolic Flux Analysis, MFA）：介紹瞭如何將同位素示蹤數據與代謝組學數據結閤，構建高保真度的細胞代謝網絡模型。 貝葉斯網絡推斷在因果關係發現中的應用：展示瞭如何利用轉錄組和錶觀遺傳組數據，構建具有概率置信度的調控網絡，並利用基因擾動實驗（如CRISPR篩選）驗證網絡中的關鍵節點。 第十章：生物數據科學的前沿：可解釋的人工智能在生命科學中的應用 隨著數據規模的爆炸式增長，AI在數據分析中的作用日益凸顯。本章關注於提高模型透明度和生物學相關性： 捲積神經網絡（CNN）在圖像分割和結構預測中的應用：側重於如何設計對生物學特徵敏感的損失函數，以提升AI模型在細胞形態學分析中的準確性。 可解釋性AI（XAI）技術在多組學數據解釋中的集成：討論瞭SHAP值和LIME等方法如何被用於識彆在疾病模型中驅動特定錶型或分子特徵的關鍵基因集或生物通路，從而避免“黑箱”模型的誤導。 總結： 本匯編提供瞭應對當前生命科學領域前沿挑戰的詳盡技術藍圖。所涵蓋的每一項技術都代錶瞭其所在領域的最新突破，要求操作者具備紮實的生物化學基礎和熟練的實驗技巧。通過整閤結構生物學、高通量測序和先進的成像技術，本書緻力於成為推動下一次生物學發現的關鍵資源。

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