Physical Methods in Bioinorganic Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Univ Science Books

作者:Que, Lawrence (EDT)

出品人:

页数:556

译者:

出版时间:

价格:83

装帧:HRD

isbn号码:9781891389023

丛书系列:

图书标签:

• Bioinorganic Chemistry
• Physical Methods
• Spectroscopy
• Electrochemistry
• Magnetism
• X-ray Absorption
• Metal-Protein Interactions
• Coordination Chemistry
• Biochemistry
• Analytical Chemistry

《生物无机化学中的物理方法》内容提要：一本跨学科的深度探索 本书简介 《生物无机化学中的物理方法》深入探讨了现代物理学技术在揭示生命系统中无机元素行为和功能方面的应用。本书聚焦于那些能够提供原子尺度、动态过程和结构信息的前沿实验技术，是生物无机化学、结构生物学、物理化学以及生物物理学领域研究人员和高级学生的必备参考书。 第一部分：基础与理论框架 本书伊始，首先建立了一个坚实的理论基础，阐述了生物无机化学的核心问题——金属离子在生命过程中的精确作用，以及为什么需要高精度的物理方法来解析这些复杂的分子机制。 第一章：生物无机化学的物理挑战 本章概述了生物体系中金属中心的独特性质，如水合层、配位环境的动态变化、氧化还原电位的精细调控等。重点讨论了传统湿化学方法在探究瞬态或低浓度物种时的局限性，从而引出了对先进物理探测手段的迫切需求。介绍了光谱学、衍射技术和磁共振在分子结构解析中的基础原理。 第二章：电子结构与能级理论 详细回顾了量子力学原理在描述过渡金属离子电子结构中的应用。讨论了晶体场理论（CFT）和配位场理论（LFT）在解释生物金属中心光谱特性和磁性质方面的优势与局限。引入了更精确的密度泛函理论（DFT）计算方法，作为实验结果的有力补充和预测工具。 第二部分：核心光谱学技术 光谱学是生物无机化学研究的基石。本书的第二部分系统地介绍了当前最常用和最具信息量的光谱技术。 第三章：吸收光谱学：电子跃迁的指纹 本章详细阐述了紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱的原理，特别是电荷转移带（CT）和d-d跃迁在诊断金属氧化态和配位几何中的关键作用。重点分析了血红蛋白、蓝铜蛋白等经典生物无机模型的吸收光谱特征。探讨了光吸收技术在实时监测酶催化循环中的应用。 第四章：圆二色性（CD）谱：手性与构象的敏感探针 圆二色性（CD）光谱因其对蛋白质二级结构和手性环境的极高敏感性而被广泛应用于研究金属结合对蛋白质构象变化的影响。本章深入分析了电子跃迁CD（Electronic CD）和振动CD（Vibrational CD）的理论基础，并展示了其在金属酶活性位点手性环境解析中的实际案例。 第五章：散射与振动光谱学：键的语言 拉曼光谱和红外光谱（IR）提供了关于分子振动模式的宝贵信息，直接反映了金属与配体之间的键合强度和几何结构。本书详细讨论了表面增强拉曼散射（SERS）在低浓度生物样品分析中的潜力。特别关注了金属-配体伸缩振动模式在识别关键活性残基（如半胱氨酸、组氨酸）上的应用。 第六章：X射线吸收精细结构（XAFS）：近程结构解析的利器 XAFS，包括边限吸收光谱（XANES）和扩展边限吸收微结构（EXAFS），是确定金属原子周围配位原子种类、数量和键距的无损、元素特异性方法。本章详细解释了EXAFS信号的傅里叶变换解析过程，以及如何利用XANES的谱形变化来推断金属的氧化态和对称性，特别是在溶液或冷冻样品中的应用。 第三部分：空间结构与局部环境探针 要理解功能，必须解析结构。本部分侧重于提供空间和局部环境信息的先进技术。 第七章：X射线晶体学与低温电子显微镜（Cryo-EM） 虽然主要用于大分子结构测定，但X射线晶体学和Cryo-EM在生物无机化学中扮演着决定性角色，尤其是在解析金属中心的高分辨率结构方面。本章讨论了如何利用高分辨率数据清晰地确定金属配位球体的细节。同时也探讨了晶体效应和冷冻效应可能引入的系统误差。 第八章：同步辐射技术与高能X射线应用 同步辐射光源的强大能力使得时间分辨实验和高能X射线技术成为可能。本章聚焦于同步辐射辅助的结构解析，包括时间分辨吸收光谱（TR-XAS）用于捕捉催化过程中的瞬态中间体。 第四部分：磁学与弛豫技术 金属离子的磁性是其电子结构和氧化还原特性的直接体现。 第九章：电子顺磁共振（EPR）谱学：未配对电子的直接观察 EPR是研究具有未成对电子的金属离子（如$d^1, d^9, d^5$高自旋体系）的黄金标准。本章系统讲解了固定场/固定频率EPR、变温EPR，以及最关键的脉冲EPR技术，如电子-电子双共振（ENDOR）和超精细相互作用（HFI）测量，这些技术提供了关于金属核和近邻质子位置的定量信息。 第十章：核磁共振（NMR）与核磁弛豫测量 对于溶液中顺磁性金属中心，NMR技术提供了独特的见解。本章阐述了接触位移（Contact Shift）和假接触位移（Pseudocontact Shift）如何用于推断配体接近金属中心的距离和空间取向。此外，重点讨论了核磁弛豫（NMR Relaxation）测量（如$T_1$和$T_2$）如何用来探测金属中心与溶剂分子之间的动态交换速率。 第五部分：动态过程与高时间分辨率技术 理解生物催化，必须捕捉纳秒到飞秒尺度的动态变化。 第十一章：时间分辨光谱学：捕捉瞬态中间体 本章深入探讨了飞秒激光技术在生物无机化学中的应用。介绍了瞬态吸收光谱（Transient Absorption Spectroscopy）如何用于监测光诱导的电子转移过程，以及激光诱导的电子转移（LIFT）实验在高能级寿命研究中的重要性。 第十二章：穆斯堡尔谱学：铁中心的精确探查 对于含有铁的系统，穆斯堡尔谱（Mössbauer Spectroscopy）提供了关于铁的氧化态、自旋态和局部电荷环境的极其精确的无损信息。本章侧重于分析超精细结构（同质异能谱、四极相互作用和磁相互作用）以区分不同铁硫簇和血红蛋白亚铁/高铁构象。 结论与展望 本书最后总结了这些物理方法的协同作用，强调了多光谱技术联用（如XAS/EPR/NMR联用）在构建完整生物无机模型中的必要性。展望了未来技术发展方向，如更低温下的高能X射线自由电子激光（XFELs）在解析蛋白质晶体中瞬时结构方面的潜力。 本书结构严谨，内容翔实，旨在为读者提供一个全面且深入的工具箱，使其能够设计和执行尖端的生物无机化学实验，并将复杂的物理数据准确地转化为有意义的生物学见解。

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