Enzymatic Reaction Mechanisms pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford Univ Pr

作者:Frey, Perry A./ Hegeman, Adrian D.

出品人:

页数:768

译者:

出版时间:2006-10

价格:$ 254.25

装帧:HRD

isbn号码:9780195122589

丛书系列:

图书标签:

酶学
酶反应
反应机理
生物化学
有机化学
催化
酶动力学
蛋白质化学
生物催化
化学动力学

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具体描述

Books Dealing with the mechanisms of enzymatic reactions were written a generation ago. They included volumes entitled Bioorganic Mechanisms, I and II by T.C. Bruice and S.J. Benkovic, published in 1965, the volume entitled Catalysis in Chemistry and Enzymology by W.P. Jencks in 1969, and the volume entitled Enzymatic Reaction Mechanisms by C.T. Walsh in 1979. The Walsh book was based on the course taught by W.P. Jencks and R.H. Abeles at Brandeis University in the 1960's and 1970's. By the late 1970's, much more could be included about the structures of enzymes and the kinetics and mechanisms of enzymatic reactions themselves, and less emphasis was placed on chemical models. Walshs book was widely used in courses on enzymatic mechanisms for many years. Much has happened in the field of mechanistic enzymology in the past 15 to 20 years. Walshs book is both out-of-date and out-of-focus in todays world of enzymatic mechanisms. There is no longer a single volume or a small collection of volumes to which students can be directed to obtain a clear understanding of the state of knowledge regarding the chemicals mechanisms by which enzymes catalyze biological reactions. There is no single volume to which medicinal chemists and biotechnologists can refer on the subject of enzymatic mechanisms. Practitioners in the field have recognized a need for a new book on enzymatic mechanisms for more than ten years, and several, including Walsh, have considered undertaking to modernize Walshs book. However, these good intentions have been abandoned for one reason or another. The great size of the knowledge base in mechanistic enzymology has been a deterrent. It seems too large a subject for a single author, and it is difficult for several authors to coordinate their work to mutual satisfaction. This text by Perry A. Frey and Adrian D. Hegeman accomplishes this feat, producing the long-awaited replacement for Walshs classic text.

《酶促反应机理探究：从分子动力学到结构生物学》书籍简介本书旨在系统、深入地探讨生命体系中最为核心的催化过程——酶促反应的内在机制。我们聚焦于酶如何以其独特的分子结构实现对生化反应的超高效催化，并剖析这些机制在生命活动、疾病发生以及药物设计中的关键作用。本书面向生物化学、生物物理学、结构生物学以及计算化学等领域的资深研究人员、博士研究生及高级本科生，力求提供一个既有坚实理论基础，又紧密结合前沿实验数据的综述性深度解析。第一部分：酶催化理论基石的重审与拓展本部分从热力学和动力学的基本原理出发，对传统的酶催化理论模型进行批判性回顾。我们不再满足于简单的过渡态理论描述，而是深入探讨量子效应、溶剂重组能以及熵驱动的催化效应。高阶过渡态理论的深化：详细阐述了反应坐标的精确定义、势能面扫描的复杂性，并引入了环区效应（Caging Effect）在酶活性口袋中的具体体现。重点分析了如何利用非绝热动力学来描述电子转移和质子转移等涉及电子结构剧变的复杂步骤。环境介导的催化：深入剖析了酶活性中心周围的微环境——包括水分子网络、离子排布和静电势场——如何协同作用以降低反应能垒。我们将展示如何通过极化动力学模拟来量化这些环境因素对过渡态稳定性的贡献，强调水分子在“主动水”机制中的作用远超传统认知。酶的“诱导契合”的精细结构基础：超越经典的锁钥模型，我们详细分析了分子动力学模拟如何揭示酶-底物复合物形成过程中发生的动态结构重排，以及这些重排如何实时地将能量和应力集中到反应中心，从而实现对反应的精确调控。第二部分：核心反应机制的分子解析本部分将重点剖析几类具有代表性的酶催化机制，利用最新的结构生物学数据（如冷冻电镜（Cryo-EM）和时间分辨光谱学）来佐证分子动力学模拟的结果。共价催化与亲核攻击的动力学：以丝氨酸蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶为例，我们不仅描述了经典的双取代机制，更关注于酯键断裂和酰胺键形成过程中，活性残基的精确酸碱性质如何被周围环境（如His-Asp/Glu残基）精确调控。我们将引入电荷转移谱学的数据，追踪中间体（如酰化酶）的形成和分解速率。金属离子辅助催化：针对依赖金属离子的酶（如锌蛋白酶、铁硫簇酶），我们侧重于配位几何的动态变化。分析金属离子作为路易斯酸如何活化底物或稳定负电荷的中间体。尤其探讨了多核金属中心如何通过协同配位实现多步骤反应的快速串联。酶促氧化还原反应的电子传递链：对于依赖辅因子（如NAD(P)H、FAD）的脱氢酶，我们将重点解析电子的“跳跃”路径。这包括电子在辅因子和活性位点之间的短程量子隧穿效应，以及通过特定氨基酸残基构建的电子传输“电梯”的结构基础。第三部分：结构、动态与功能的耦合本部分将视角提升至整个蛋白质层面，探讨酶的整体动态如何驱动催化循环。大尺度构象变化的催化意义：许多酶（如ATP合酶、许多转移酶）的催化循环依赖于显著的构象变化。我们详细解析了振动分析和主成分分析（PCA）如何从大量分子动力学轨迹中提取出对催化至关重要的“运动模式”。重点讨论了非活性位点变构调控如何通过远端的结构变化影响局部反应中心的催化效率。时间分辨研究的突破：结合飞秒激光光谱技术（如二维电子光谱，2DES），我们追踪了在皮秒到纳秒时间尺度上发生的反应前状态的重排。这些实验直接捕捉了酶在结合底物后，如何迅速调整其活性口袋的几何形状以匹配过渡态几何的要求。酶的“适应性”：探讨了酶如何通过进化压力优化其催化效率。通过比较同源酶在不同物种间的氨基酸替换，分析这些替换如何精细地调整了$Delta G^ddagger$（活化能垒）的各个组成部分——相互作用能、溶剂化能和几何应变能。第四部分：计算化学方法的前沿应用与挑战本部分聚焦于描述酶促反应所需的高精度计算方法及其在预测中的应用。混合量子力学/分子力学（QM/MM）的进阶应用：详细阐述了如何精确定义QM区域和MM区域的边界，以及如何处理QM/MM界面上的静电耦合问题。重点介绍了如何利用QM/MM方法来计算零点能校正在反应速率中的实际贡献。采样和自由能计算的突破：探讨了克服酶活性口袋中复杂自由能地形的采样难题。重点介绍了Metadynamics、Umbrella Sampling等方法的最新改进，以及如何通过基于密度泛函理论（DFT）的自由能微扰（FEP）来提高对反应中间体稳定性的预测精度。从结构预测到功能推断：讨论了如何利用高通量计算筛选结合位点和催化残基，以及如何将深度学习模型整合到传统的分子模拟流程中，以加速对大型酶复合物催化循环的整体描述。本书致力于提供一个全面、细致且具有高度前瞻性的视角，揭示酶促反应机理背后的深层分子逻辑，为理性设计新型生物催化剂和靶向性药物提供坚实的理论支撑。