Advanced Techniques in Biophysics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Arrondo, Jose Luis R. (EDT)/ Alonso, Alicia (EDT)

出品人:

页数:294

译者:

出版时间:

价格:$ 224.87

装帧:HRD

isbn号码:9783540307006

丛书系列:

图书标签:

• 科技
• Biophysics
• Advanced Techniques
• Molecular Biophysics
• Spectroscopy
• Microscopy
• Computational Biophysics
• Membrane Biophysics
• Protein Biophysics
• Single-Molecule Biophysics
• Biophysical Methods

《精妙结构与功能：生物物理学的核心范式》 作者：[此处留空，或填写一位资深学者的通用笔名] 出版社：[此处留空，或填写一家专注于学术出版的知名大学出版社名称] --- 内容导览：探寻生命宏大叙事的微观基础 《精妙结构与功能：生物物理学的核心范式》是一部旨在全面梳理和深入剖析当代生物物理学核心理论、实验范式以及前沿应用的基础性与进阶性著作。本书超越了单纯的仪器介绍或技术罗列，致力于揭示生命系统复杂性背后的物理学原理和数学规律。 本书的构建基于一个核心理念：生命现象，无论宏观如细胞运动，微观如分子识别，均可归结于能量、力、熵和统计学等物理量和基本定律的精确调控。 本书的叙述结构严谨，逻辑清晰，力求为生物学、物理学、化学以及工程学背景的研究人员和高年级学生提供一个无缝连接的知识桥梁。 --- 第一部分：生物物理学的基石与方法论 本部分为全书的理论和实验方法奠基。 第一章：尺度、能量与时间的生物物理学视角 本章首先界定了生物系统中关键的尺度范围——从原子尺度到器官尺度。随后，深入探讨了生命活动中的热力学基础，包括吉布斯自由能、反应熵变在生物过程（如ATP水解、分子折叠）中的决定性作用。重点解析了布朗运动在细胞质环境中的特殊表现，以及它如何影响分子扩散和信号传导的效率。 第二章：静态结构解析的物理学原理 详细阐述了决定生物大分子（蛋白质、核酸、脂质）三维结构的关键物理因素，如范德华力、静电相互作用、氢键和疏水效应的精确量化。本章深入探讨了X射线晶体学、冷冻电子显微镜（Cryo-EM）和核磁共振（NMR）背后的衍射理论、图像重建算法和解析精度限制。特别关注了结构生物学中“柔性”和“动态结构”的定量描述难题。 第三章：先进光谱学与动力学探针 本章聚焦于用于探测分子运动和环境敏感性的光谱技术。详细介绍了荧光共振能量转移（FRET）在距离测量上的应用，傅里叶变换红外光谱（FTIR）在构象变化监测中的优势，以及拉曼光谱在探测分子振动模式和水环境交互中的潜力。同时，探讨了时间分辨光谱学（如飞秒激光技术）如何捕捉生化反应的瞬时过渡态。 --- 第二部分：分子机器与动态过程的力学分析 本部分是本书的核心，专注于解析生命活动中的“做功”过程，即分子马达和超分子复合体的功能性力学。 第四章：生物膜与跨膜运输的界面物理 生物膜不仅仅是简单的脂质双层，而是复杂的、具有高度流体性和选择渗透性的物理界面。本章分析了脂质动力学（如翻转酶、拓扑异构酶的作用），探讨了渗透压、电势梯度对离子通道和转运蛋白的驱动机制。通过德拜层理论和泊肃叶定律的生物学引申，量化了跨膜物质传输的速率限制因素。 第五章：分子马达的物理学：步进与效率 本章将细胞中的分子马达（肌球蛋白、驱动蛋白、RNA聚合酶等）视为微型热力学引擎。详细分析了随机行走理论、扩散驱动机制以及能量耦合的效率。探讨了“力谱分析”（Force Spectroscopy）技术，如光镊和原子力显微镜（AFM），如何直接测量单个分子产生的力，并解析其工作循环中的物理步骤和能量耗散路径。 第六章：蛋白质折叠与组装的能量景观 蛋白质折叠是一个经典的信息论与统计力学问题。本章构建了折叠的能量地形模型（Energy Landscape Theory），阐释了“漏斗形”景观如何引导蛋白质快速找到其天然构象。深入讨论了伴侣蛋白（Chaperones）在调节错误折叠和通路选择中的物理调控角色，并结合小角X射线散射（SAXS）技术展示了变性与复性的实时监控。 --- 第三部分：从单分子到系统的生物物理学 本部分将视角提升至细胞和群体层面，探讨复杂生物系统的集体行为与涌现现象。 第七章：细胞骨架的力学响应与形态发生 细胞骨架（微管、微丝、中间纤维）是细胞的机械骨架。本章采用连续介质力学和线弹性理论来描述细胞的粘弹性行为。重点分析了肌动蛋白聚合的“闪烁推进”机制（Treadmilling），以及细胞核的刚度对基因表达调控的机械信号传导作用。讨论了硬度和剪切应力如何影响细胞迁移和组织硬化。 第八章：化学反应网络中的非线性动力学 生命系统中的信号转导是高度非线性的。本章引入了反应速率方程、非平衡态统计力学以及振荡反应（如Belousov-Zhabotinsky反应的生物学类比）。探讨了双稳态、多稳态以及阈值现象在细胞命运决定中的物理基础。 第九章：生物统计物理学的跨界应用 本章展望了利用统计物理学工具解决复杂生物问题的能力。包括群体感应（Quorum Sensing）的扩散模型、生物膜的形成与剥离的界面物理、以及疾病传播中的空间拓扑影响。最后，对未来生物物理学研究中人工智能与数据驱动模型的融合趋势进行了审慎的探讨，强调物理模型的必要性。 --- 读者对象与特色 本书的语言力求精确且富有洞察力，避免使用过于晦涩的术语，但对关键的数学模型和物理概念进行了详尽的推导和解释。它不仅是实验室技术手册的替代品，更是引导读者从“观察是什么”转向“为什么会这样”的思维工具。 适合对象： 生物学研究生及博士后研究人员，希望掌握定量分析方法的学者。 物理学、化学、材料科学背景，有意进入生命科学交叉领域的研究人员。 高年级本科生及准备进行毕业设计或早期研究的理工科学生。 通过阅读本书，读者将能够掌握解析生命世界复杂性的核心物理框架，从而设计出更具洞察力的实验，并对生物现象背后的根本驱动力形成深刻的认识。

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