Vibrational Spectroscopy in Life Science (Tutorials in Biophysics) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:Friedrich Siebert

出品人:

页数:320

译者:

出版时间:2007-12-21

价格:USD 130.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783527405060

丛书系列:

图书标签:

• Vibrational Spectroscopy
• Life Science
• Biophysics
• Spectroscopy
• Molecular Vibrations
• Biomolecules
• Tutorial
• Techniques
• Applications
• Instrumentation

好的，这是一份针对名为《Vibrational Spectroscopy in Life Science (Tutorials in Biophysics)》的图书的详细图书简介，内容聚焦于该书所涵盖的核心主题、目标读者、内容结构与深度，同时不提及任何关于AI生成或格式化的指示，力求展现出专业书籍简介的风格。 --- 图书简介：生物物理学教程系列丛书之——振动光谱学在生命科学中的应用 书籍名称： Vibrational Spectroscopy in Life Science (Tutorials in Biophysics) 目标读者： 本书面向生命科学、生物化学、生物物理学、药学及分析化学领域的研究人员、博士后学者、研究生（硕士和博士阶段），以及希望将先进光谱技术应用于生物体系分析的工业研发人员。它尤其适合那些具备基础化学或物理学背景，但需要深入掌握振动光谱学原理与实际操作技术的读者。 核心价值定位： 本教程旨在弥合理论光谱学与复杂生物系统应用之间的鸿沟。它不仅系统地介绍了红外（IR）与拉曼（Raman）光谱学的基本原理，更聚焦于如何利用这些技术来解析蛋白质、核酸、脂质膜乃至活细胞的结构、动态过程与微环境变化。本书的独特之处在于其“教程”的性质，强调实验设计的严谨性、数据处理的准确性，以及如何将复杂的谱学数据转化为具有生物学意义的定量信息。 --- 第一部分：理论基石与技术原理（The Theoretical Foundation and Instrumentation） 本部分为读者构建了理解振动光谱学的坚实基础，确保即便是初次接触该领域的读者也能快速掌握核心概念。 1. 振动光谱学的基本原理回顾 本章深入探讨了分子振动模式的量子力学描述。重点阐述了红外吸收与拉曼散射的物理机制差异，包括偶极矩变化（IR）和分子极化率变化（Raman）的决定性作用。详细讨论了简正坐标、简并性、以及有效质量在确定特征频率中的作用。此外，对弗兰克-康登原理（Franck-Condon Principle）在解释峰强中的应用进行了细致分析。 2. 仪器设计与信号采集的挑战 本节详细剖析了现代傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和拉曼光谱仪的关键组件。在FTIR部分，重点讲解了干涉仪的工作原理、迈克尔逊干涉图的傅里叶反演过程，以及如何通过零相位误差来优化信噪比。在拉曼部分，详细讨论了激光光源的选择（如Nd:YAG, 785 nm, 1064 nm），滤光片组（Stoke's & Anti-Stokes lines）的设计，以及高灵敏度探测器（如EMCCD和InGaAs）的应用。特别强调了生物样品采集中常见的挑战，如荧光背景抑制、水吸收峰的处理，以及如何使用衰减全反射（ATR-IR）技术分析固态或膜状生物样品。 3. 特征振动模式与光谱指纹区解析 本书花费大量篇幅讲解如何将观察到的光谱峰与具体的化学键和官能团关联起来。重点分析了生物大分子中最重要的“指纹”区域： 酰胺I和酰胺II带（蛋白质二级结构）： 详细区分了α-螺旋、β-折叠、无规则卷曲以及β-转角的精确频率范围和峰形特征。 磷酸酯振动（核酸与磷脂）： 针对DNA/RNA骨架、脂质双层中的磷酸基团进行精确定位与环境敏感性分析。 糖键和侧链振动： 对多糖和氨基酸侧链（如色氨酸、酪氨酸、组氨酸）的特征吸收进行归属。 --- 第二部分：生物大分子结构与动态研究（Structure and Dynamics of Macromolecules） 本部分是本书的核心应用篇章，着重于如何利用振动光谱学的敏感性来揭示生物分子的精细结构信息和时空变化。 4. 蛋白质构象变化的实时监测 本章聚焦于利用差分光谱技术（Difference Spectroscopy）和时间分辨技术（Time-Resolved Spectroscopy）来研究蛋白质的折叠、去折叠和功能循环。详细阐述了温度梯度诱导的构象变化（如熔解曲线的谱学追踪）以及pH响应对酰胺I和侧链峰位置的影响。在时间分辨方面，介绍了使用飞秒/皮秒激光脉冲结合快速傅里叶变换（FTIR）来捕获蛋白质光循环中间态（如视紫红质或光合色素体系）中的振动弛豫过程。 5. 核酸结构的多态性解析 振动光谱学在核酸研究中表现出无与伦比的选择性。本书详细介绍了如何通过分析磷酸骨架的对称伸缩模式来区分A型、B型和Z型DNA的构象。更深入地，讨论了碱基振动模式（如Guanine和Adenine的特征吸收）如何反映氢键网络的形成与断裂，从而解析DNA双螺旋的稳定性、RNA二级结构（如发夹结构和假结）的形成自由能。对于RNA功能研究，重点讨论了tRNA的特定修饰位点如何影响其整体折叠。 6. 脂质双层与膜蛋白的界面分析 生物膜是振动光谱学应用的前沿领域。本章深入探讨了傅里叶变换红外光谱的极化研究（Polarized IR Spectroscopy）在确定膜分子排列角度上的应用。通过监测脂质的$ ext{C-H}$伸缩振动峰的频移，读者可以精确量化膜的链刚性（Chain Packing Density）和相变温度。对于膜蛋白，阐述了如何利用定点标记技术（如引入特定的官能团标记物）结合拉曼光谱来探测活性位点附近的局部水化环境和电荷分布变化。 --- 第三部分：进阶技术与前沿应用（Advanced Techniques and Frontier Applications） 最后一部分着眼于新兴的技术平台及其在复杂体系中的实际部署。 7. 表面增强技术：SERS与SEIRA的生物学应用 本节详细介绍了表面增强拉曼散射（SERS）和表面增强红外吸收（SEIRA）技术。重点解析了SERS活性基底（如金、银纳米颗粒）的制备方法及其对增强因子（Enhancement Factor）的影响。在生物应用方面，着重探讨了SERS如何用于超灵敏的生物标志物检测（如肿瘤标志物或病毒颗粒的痕量分析），以及如何通过SERS探针设计实现对细胞内特定亚细胞结构的靶向成像。 8. 活细胞与组织成像：空间分辨光谱学 本书强调了共聚焦拉曼显微成像和傅里叶变换红外成像（FTIR Imaging）在组织病理学和细胞生物学中的革命性潜力。 数据处理与可视化： 详细介绍了高维光谱数据的降维技术（如主成分分析 PCA）在区分不同细胞类型或病变组织区域中的应用。 活细胞代谢流分析： 阐述了如何利用拉曼光谱监测细胞内重要代谢物（如乳酸、葡萄糖、脂滴）的浓度变化，以追踪癌症细胞或免疫细胞的表型转换。 组织病理学： 展示了如何利用“光谱指纹图谱”辅助诊断，例如区分正常组织、癌前病变和浸润性癌，且无需使用传统化学染色剂。 9. 数据分析、定量模型与光谱解读的陷阱 本章是面向实践的关键章节。它不仅教授标准的谱峰拟合（Curve Fitting）技术，更深入讲解了多元校准方法（如偏最小二乘法 PLS）在从复杂光谱中提取生物学定量参数中的应用。同时，本书也谨慎地指出了振动光谱数据解释中常见的陷阱，例如过度依赖峰位变化而忽略了峰形（带宽与对称性）变化的重要性，以及在建立定量模型时必须严格遵守的交叉验证原则。 --- 总结： 《振动光谱学在生命科学中的应用》是一本内容全面、技术驱动的教程，它超越了基础的教学大纲，直击生物物理研究的最前沿。通过系统化的理论讲解、详尽的实验细节指导，以及丰富的生物学案例分析，本书致力于培养新一代能够熟练运用振动光谱学工具来解析复杂生命现象的科研工作者。它不仅是一本工具书，更是一份通往结构生物学和生物分析前沿的实践指南。

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