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出版者:

作者:Marcus, Frederick

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9783540783527

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• bioinformatics
• Systems
• Biology
• 生物信息学
• 系统生物学
• 计算生物学
• 基因组学
• 蛋白质组学
• 生物统计学
• 数据挖掘
• 机器学习
• 网络生物学
• 生物医学工程

深入探索：计算化学与分子建模在药物发现中的应用 本书旨在为计算化学、药物设计和生物物理学领域的学者、研究人员以及研究生提供一本全面、深入的专业参考书。 本著作聚焦于如何运用尖端的计算方法和分子模拟技术，加速和优化新药的发现与开发过程。我们避开了生物信息学和系统生物学中常见的基因组学、蛋白质组学数据分析等内容，而是将全部篇幅致力于精细的分子层面互动和能量学计算。 第一部分：计算化学基础与分子力场 本部分为后续高级应用打下坚实的基础，侧重于构建和验证描述分子体系能量的数学模型。 第一章：量子化学基础与密度泛函理论（DFT）在药物结构预测中的作用 本章详细阐述了从头算方法（Ab Initio）的原理，特别是Hartree-Fock方法及其局限性。重点深入探讨了密度泛函理论（DFT）的数学框架，包括交换泛函和关联泛函的选择对计算精度的影响（如B3LYP、PBE0等在描述非共价相互作用时的差异）。我们将详述如何利用这些方法精确预测小分子药物分子的平衡几何构象、电子性质（如电荷分布、偶极矩）以及原子间的相互作用能。此外，探讨了溶剂化模型的引入（如PCM、SMD）对计算结果修正的重要性。 第二章：经典分子力场构建与验证 本章专注于经典分子动力学模拟的基石——力场。系统回顾了常见的力场家族（如AMBER, CHARMM, OPLS-AA）的参数化哲学和适用范围。详细解析了键合项（伸缩、弯曲、扭转）和非键合项（范德华力、静电相互作用）的数学表达式。关键在于讨论如何针对特定药物分子类别（如肽类、核酸碱基、手性药物）开发和优化定制化的力场参数，包括对精确量子化学数据的依赖性拟合过程。 第三章：高效采样技术与构象空间搜索 药物分子通常具有高度柔性，准确采样其构象空间是模拟成功的关键。本章深入介绍多种蒙特卡洛（Monte Carlo）方法在构象采样中的应用，包括Metropolis准则的应用。随后，详细讨论了增强采样技术，如温度耦合的分子动力学（TMD）、元动力学（Metadynamics）以及反应速率计算中常用的路径积分方法，旨在克服能量势垒，揭示分子转变过程中的重要过渡态。 第二部分：靶点识别与分子对接 本部分是药物设计的核心环节，专注于预测分子如何与生物大分子靶点结合。 第四章：蛋白质结构建模与准备 在进行分子对接之前，靶点蛋白的精确三维结构至关重要。本章涵盖了从X射线晶体学、冷冻电镜（Cryo-EM）数据中提取和修正结构的方法。特别关注同源建模（Homology Modeling）的技术细节，包括序列比对、骨架构建和侧链重构建模。讨论了如何通过分子动力学松弛（Relaxation）来消除因实验数据或建模引入的结构伪影，确保模拟的活性位点处于生理相关构象。 第五章：基于配体的分子对接原理与实践 本章详述了分子对接算法的分类，包括基于几何形状匹配的构象搜索算法和基于能量评分的排序算法。深入分析了评分函数（Scoring Functions）的物理基础，区分了基于知识的评分函数（Knowledge-Based）和基于物理的评分函数（Force-Field Based）。通过具体案例分析，探讨了对接过程中的关键挑战，例如柔性配体的处理、靶点构象选择性（Induced Fit）的建模，以及如何利用多重对接（Ensemble Docking）提高预测准确性。 第六章：高通量虚拟筛选与对接流程优化 本章转向实际工业应用中的大规模筛选。详细介绍如何构建和优化高亲和力（High-Affinity）和高选择性（High-Selectivity）的虚拟筛选流程。讨论了如何处理和存储数百万化合物的数据库，以及如何有效裁剪和过滤筛选结果。重点讲解了基于构象的筛选（CBLS）与基于片段的药物设计（FBDD）在对接框架下的整合策略。 第三部分：结合自由能计算与动力学分析 准确预测分子间结合强度是确定药物活性的决定性步骤。本部分着眼于计算化学中最严谨且最具挑战性的领域。 第七章：结合自由能计算的严谨方法 本章专注于计算结合自由能（Binding Free Energy, $Delta G_{bind}$）的黄金标准技术。详细阐述了游离能扰动法（FEP）和热力学积分法（TI）的理论推导和实际操作中的收敛性问题。讨论了如何通过计算分子动力学模拟，精确量化配体-蛋白复合物的稳定性和解离速率。同时，也探讨了快速但近似的方法，如MM/GBSA和MM/PBSA的原理、局限性及其在初期筛选中的应用。 第八章：靶点柔性与介导的结合机制 生物大分子并非刚性实体。本章专门探讨如何将靶点（特别是受体和酶）的动态行为纳入结合预测。结合分子动力学模拟结果，分析活性位点残基的波动性及其对配体结合的影响。介绍使用受体柔性对接（Flexible Receptor Docking）和动态模拟来识别伴随诱导契合（Induced Fit）的结合模式，这对于设计针对复杂、高柔性靶点的抑制剂至关重要。 第九章：ADMET性质预测与分子优化 药物的成功不仅依赖于高亲和力，还依赖于良好的药代动力学特性（吸收、分布、代谢、排泄和毒性，ADMET）。本章介绍如何利用计算方法预测关键的ADMET属性。包括膜渗透性（如Caco-2渗透性）、血浆蛋白结合率以及细胞色素P450（CYP）代谢位点的预测。重点在于如何通过对分子结构进行小的、计算驱动的修改，来优化溶解度、代谢稳定性和生物利用度，实现“化学空间的智慧导航”。 --- 本书的独特价值在于其对计算化学严谨性和实践性的平衡。它不满足于提供简单的软件操作指南，而是深入剖析背后复杂的物理化学原理，使读者能够批判性地评估模拟结果，并根据具体问题设计最优的计算策略。 结构清晰，内容前沿，是从事计算药物发现领域研究人员不可或缺的工具书。

评分☆☆☆☆☆

I spent one week of breakfast time for this book. It was about three or four hours in total. This book is about the collaborative research on systems biology. Actually it is impossible mission to cover all the outstanding results achived during the past dec...

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

我一直认为，好的科普读物应该具备两点：一是能够清晰地解释复杂的概念，二是能够激发读者的好奇心。而这本书，恰恰完美地达到了这两点。在阅读的过程中，我多次停下来，反复咀嚼作者的论述，不仅仅是因为内容的深度，更是因为其表达的艺术。作者在讲解基因组测序技术时，并没有停留在技术细节上，而是通过讲述其发展历程，以及每一次技术革新所带来的突破，让我对这项技术有了更深刻的认识。他将DNA序列比作生命的代码，而基因组测序，就是破译这部代码的关键。而当他深入到蛋白质组学时，更是将我们带入了另一个维度。蛋白质不仅是生命的执行者，更是复杂功能的实现者。作者通过生动的例子，解释了蛋白质如何折叠，如何相互作用，以及这些过程如何影响着细胞的功能。系统生物学的部分，更是让我脑洞大开。我之前一直以为，理解生物学只需要了解其中的一个个组成部分，但这本书告诉我，真正的理解在于认识整体。作者将生命系统比作一个精密的机器，而我们之前所做的，可能只是在研究机器的某一个螺丝钉。而系统生物学，则致力于理解整个机器的运转机制。他介绍的各种模型和算法，虽然听起来很专业，但作者通过巧妙的比喻，将其解释得易于理解。例如，他用模拟城市交通来比喻动态系统模型，让我瞬间明白了其中的逻辑。我尤其欣赏书中关于数据可视化部分的论述，它强调了数据不仅仅是数字，更是故事的载体。通过合适的图表，我们可以从海量的数据中挖掘出有价值的信息，发现隐藏的规律。这本书让我看到了生物学研究的未来方向，也让我对生命本身有了更深的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙述方式非常独特，它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个引人入胜的故事线。作者仿佛一位经验丰富的向导，带领我们穿梭于生命科学的各个领域。一开始，他便将我们带入基因组学的殿堂，让我们了解DNA是如何承载着生命的遗传信息。他用生动的比喻，将复杂的基因序列比作一段段神秘的代码，而破译这些代码，便是生物信息学的重要任务。他深入浅出地讲解了各种基因组分析技术，例如基因组比对、基因表达谱分析等，让我对这些技术有了初步的认识。随后，作者将我们的目光引向了蛋白质组学。他将蛋白质比作生命的“执行者”，它们执行着各种细胞功能。理解蛋白质的功能，就需要深入研究它们的结构、相互作用以及调控机制。作者在介绍蛋白质相互作用网络时，运用了许多形象的比喻，让我能够直观地理解这些复杂网络是如何运作的。最令我兴奋的是系统生物学的章节。作者在这里提出了一个全新的视角，他认为生命系统是一个整体，需要从宏观和动态的角度去理解。他通过大量的案例，展示了如何利用数学模型和计算工具来模拟和预测生物系统的行为。我尤其欣赏他对于“涌现性”的探讨，即整体的特性可能无法简单地从局部的特性中推导出来。这本书的语言风格非常严谨又不失生动，充满了科学的严谨和人文的关怀。它让我不仅仅学到了知识，更培养了我对科学研究的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足以吸引我的目光，那深邃的蓝色背景下交织的光纤线条，仿佛预示着一次关于生命奥秘的探索之旅。翻开书页，我便被作者的引言所深深吸引。他以一种极其生动的方式，描绘了生命系统的复杂性，将基因组比作一本厚重的史书，而蛋白质，则是书中至关重要的角色，它们之间错综复杂的关系，共同谱写着生命的篇章。在介绍生物信息学时，作者没有堆砌枯燥的概念，而是通过一个个引人入胜的案例，例如如何通过分析DNA序列追溯人类迁徙的足迹，或者如何利用基因组信息诊断和治疗疾病，让我深刻领略了这门学科的强大力量。而当他谈论起系统生物学时，更是将这种宏观的视角推向了极致，他描绘了一个动态的、相互关联的网络，在这个网络中，每一个节点都可能影响着整个系统的运行。这让我不禁开始思考，我们所见的生命现象，绝非孤立存在，而是无数因素协同作用的结果。书中穿插的图示和表格设计得非常精巧，它们不仅仅是数据的堆砌，更是经过精心设计的可视化工具，能够帮助读者直观地理解抽象的概念。例如，一个描绘信号转导通路的图，就如同一个清晰的交通网络图，展示了信息在细胞内的传递和放大过程。我尤其欣赏作者在介绍某些复杂算法时所使用的比喻和类比，它们极大地降低了理解门槛，让我这个非计算机专业背景的读者也能有所领悟。整本书读下来，我感觉自己不仅仅是在学习一门学科，更是在接受一次关于生命本质的启蒙。它不只是一本技术手册，更是一本哲学著作，引导我重新审视生命，并思考科学的边界和未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验就像在攀登一座知识的高峰，每一步都充满挑战，但也带来了令人欣喜的风景。作者的叙述风格非常严谨，但他巧妙地运用了大量的生活化比喻和生动的故事，使得晦涩的科学概念变得易于理解。在介绍基因组学时，他将DNA比作一本生命的代码书，而生物信息学，就是破解这本书的语言学家。他详细讲解了各种测序技术的发展历程，以及如何从海量的数据中提取有用的信息。我印象最深刻的是关于蛋白质相互作用网络的部分，作者将其比作一个庞大而复杂的社会网络，每一个蛋白质个体都扮演着特定的角色，并通过相互作用来完成各种生命活动。他引入的图论和网络科学的概念，让我对这些复杂系统的理解更进了一步。系统生物学的章节，更是让我对生命有了全新的认识。作者强调了生命系统是一个动态的、相互关联的整体，任何一个部分的改变都可能影响到整个系统的运行。他介绍的各种建模和模拟方法，虽然听起来很专业，但作者通过生动的案例，让我理解了它们在预测生物系统行为上的重要性。这本书的内容非常扎实，但作者的语言却始终保持着一种优雅和流畅，让我在阅读过程中感到愉悦。它不仅仅是一本技术书籍，更是一本能够拓展思维，激发对生命科学探索欲望的读物。

评分☆☆☆☆☆

我一直对生命是如何运作的充满好奇，而这本书，则为我提供了一个全新的视角来审视这个问题。作者在开篇就用一种非常宏观的方式，将生物信息学和系统生物学这两个前沿领域，与我们所熟悉的宏观世界联系起来。他将基因组比作一本厚重的生命蓝图，而生物信息学，便是解读这份蓝图的工程师。他详细地阐述了各种基因组数据分析的技术，从基因序列的比对到基因表达的调控，每一步都充满了严谨的逻辑和创新的思维。我尤其喜欢他对于蛋白质组学部分的论述，他将蛋白质比作细胞内的“工作马”，它们执行着各种至关重要的功能。作者通过生动的案例，让我了解到蛋白质是如何相互作用，如何形成复杂的网络，以及这些网络是如何影响着细胞的生命活动。当他谈到系统生物学时，更是将整个生命科学的研究范式推向了极致。他强调了生命系统是一个整体，各个组分之间存在着复杂的相互依赖和反馈调节。作者介绍的各种建模和模拟方法，虽然涉及一些数学概念，但通过他生动的比喻和解释，我能够理解它们在预测生物系统行为上的强大能力。这本书的内容非常丰富，但作者的叙述却始终保持着清晰的逻辑和流畅的语言，让我读起来既感到充实，又不至于感到 overwhelming。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就足够吸引人，那种深邃的蓝色和交织的光纤线条，仿佛在预示着一场关于生命奥秘的探索之旅。我翻开第一页，就被作者的开篇引言所打动。他用一种极其生动的方式描述了生命系统的复杂性，将基因组比作一本厚重的史书，而蛋白质则像是书中的关键角色，它们之间错综复杂的关系构成了生命的叙事。读到这里，我仿佛看到了一个宏大的舞台，无数的分子在上面上演着生生不息的戏剧。作者在介绍生物信息学时，并没有直接堆砌枯燥的概念，而是通过一个又一个生动的案例，比如如何通过分析DNA序列来追溯人类迁徙的足迹，或者如何利用基因组信息来诊断和治疗疾病，让我深刻理解了这门学科的强大力量。而当他谈到系统生物学时，更是将这种宏观的视角推向了极致，他描绘了一个动态的、相互关联的网络，在这个网络中，每一个节点都可能影响着整个系统的运行。这让我不禁思考，我们所见的生命现象，绝非孤立存在，而是无数因素协同作用的结果。书中穿插的图示和表格也设计得非常精巧，它们不是简单的数据堆砌，而是经过精心设计的可视化工具，能够帮助读者直观地理解抽象的概念。例如，一个描绘信号转导通路的图，就如同一个交通网络图，清晰地展示了信息如何在细胞内传递和放大。我尤其喜欢作者在介绍某些复杂算法时，所采用的比喻和类比，它们极大地降低了理解门槛，让我这个非计算机专业背景的读者也能有所领悟。整本书读下来，我感觉自己不仅是在学习一门学科，更是在接受一次关于生命本质的启蒙。它不仅是一本技术手册，更是一本哲学著作，引领我重新审视生命，思考科学的边界和未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一扇通往微观世界的窗口，它为我打开了一扇全新的视角，让我得以窥见生命最本质的运作方式。我常常被作者在字里行间流露出的那种对科学探索的热情所感染。他并没有将生物信息学和系统生物学描绘成一门晦涩难懂的学科，而是用一种循序渐进、由浅入深的方式，将它们呈现在读者面前。在介绍基因组学时，作者以人类基因组计划的诞生和发展为切入点，让我了解了这项宏伟工程的意义和所面临的挑战。他详细阐述了DNA测序技术的演进过程，从最初的桑格测序法到如今的高通量测序技术，每一步都充满了智慧的闪光和不断的创新。更让我着迷的是，他不仅仅停留在技术层面，而是进一步探讨了基因组信息在疾病研究、药物开发以及进化生物学等领域的广泛应用。当我读到他关于蛋白质相互作用网络的研究时，感觉就像是在解开一个庞大而又复杂的谜题。蛋白质不再是孤立存在的分子，而是构成了一个相互联系、相互协作的网络，每一个节点的微小变化都可能引发整个网络的连锁反应。系统生物学的章节，更是让我眼前一亮。作者将生命系统比作一个精密的生态系统，强调了各个组分之间的相互依赖和反馈调节机制。他介绍的各种建模方法，虽然听起来很抽象，但通过作者的解释，我能够深刻体会到它们在理解和预测生物系统行为上的重要性。我特别喜欢书中关于计算生物学在生物制药领域应用的讨论，它让我看到了科学研究是如何能够直接且有效地服务于人类健康的。这本书的内容非常丰富，但作者的叙述却始终保持着清晰的逻辑和流畅的语言，让我读起来既感到充实，又不会感到 overwhelming。

评分☆☆☆☆☆

我一直对生命科学的奥秘充满好奇，而这本书，则为我打开了一扇全新的大门。作者在开篇便用一种极具启发性的方式，将生物信息学和系统生物学这两个看似晦涩的领域，与我们日常生活中所能理解的现象联系起来。例如，他将基因组比作一本厚重的生命说明书，而生物信息学，便是解读这份说明书的钥匙。他循序渐进地介绍了各种基因组数据分析的方法，从基础的序列比对到复杂的基因调控网络分析，每一个环节都讲解得清晰明了。我尤其喜欢他对于蛋白质组学部分的阐述，他将蛋白质描述为细胞内的“多面手”，它们执行着各种至关重要的功能。作者通过详细的案例，让我了解了蛋白质是如何相互作用，如何形成复杂的网络，以及这些网络是如何影响着细胞的生命活动。当他谈到系统生物学时，更是将整个生命科学的研究范式提升到了一个新的高度。他强调了生命系统的整体性，以及各个组分之间的相互关联和反馈调节。作者介绍的各种建模方法，虽然涉及一些数学概念，但通过他生动的比喻和解释，我能够理解它们在模拟和预测生物系统行为上的强大能力。这本书不仅仅是一本技术指南，更是一本充满智慧的哲学著作，它引导我重新思考生命，思考科学的边界和未来。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一扇通往微观世界的窗口，让我得以窥见生命最本质的运作方式。我常常被作者在字里行间流露出的那种对科学的热情所感染。他并没有将生物信息学和系统生物学描绘成一门晦涩难懂的学科，而是用一种循序渐进、深入浅出的方式，将它们呈现在读者面前。在介绍基因组学时，作者以人类基因组计划的诞生和发展为切入点，让我了解了这项宏伟工程的意义和挑战。他详细阐述了DNA测序技术的演进，从最初的桑格测序法到高通量测序技术，每一步都充满了智慧和创新。更让我着迷的是，他不仅仅停留在技术层面，而是进一步探讨了基因组信息在疾病研究、药物开发以及进化生物学等领域的应用。当我读到他关于蛋白质相互作用网络的研究时，感觉就像是在解开一个庞大而复杂的谜题。蛋白质不再是孤立的分子，而是构成了一个相互联系、相互协作的网络，每一个节点的微小变化都可能引发整个网络的震荡。系统生物学的章节，更是让我眼前一亮。作者将生命系统比作一个生态系统，强调了各个组分之间的相互依赖和反馈调节。他介绍的各种建模方法，虽然听起来很抽象，但通过作者的解释，我能够体会到它们在理解和预测生物系统行为上的重要性。我特别喜欢书中关于计算生物学在生物制药领域应用的讨论，它让我看到了科学研究如何直接服务于人类健康。这本书的内容非常丰富，但作者的叙述却始终保持着清晰的逻辑和流畅的语言，让我读起来既感到充实，又不至于感到 overwhelming。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本优秀的科普读物，应当兼具清晰的概念解释和激发读者好奇心的能力，而这本书，恰恰完美地实现了这两点。在阅读过程中，我多次停下脚步，反复品味作者的论述，这不仅源于内容的深度，更因为其表达方式所蕴含的艺术性。作者在讲解基因组测序技术时，并没有仅仅停留在技术细节上，而是通过讲述其发展历程，以及每一次技术革新带来的突破，让我对这项技术有了更深刻的认识。他将DNA序列比作生命的密码，而基因组测序，便是破译这部密码的关键。随后，当他深入到蛋白质组学时，更是将我们带入了另一个更为精妙的维度。蛋白质不仅是生命的执行者，更是复杂功能的实现者。作者通过生动的例子，解释了蛋白质如何折叠，如何相互作用，以及这些过程如何最终影响着细胞的功能。系统生物学的部分，更是让我大开眼界。我之前一直认为，理解生物学只需要了解其各个组成部分，但这本书告诉我，真正的理解在于认识整体。作者将生命系统比作一台精密的机器，而我们之前的认知，可能仅仅停留在对机器某一个螺丝钉的研究。而系统生物学，则致力于理解整台机器的运转机制。他介绍的各种模型和算法，即便听起来非常专业，但作者通过巧妙的比喻，将其解释得如同一幅幅生动的画面，让我得以轻松理解。我特别欣赏书中关于数据可视化部分的论述，它强调了数据不仅仅是冰冷的数字，更是承载着故事的载体。通过合适的图表，我们可以从海量的数据中挖掘出有价值的信息，发现那些隐藏在数字背后的规律。这本书让我看到了生物学研究的未来走向，也让我对生命本身充满了更深的敬畏之情。

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