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第1章 引言1

1.1 生物体的基本组成1

1.2 生物体的基本功能单位——细胞1

1.3 生物活性物质1

1.3.1 蛋白质1

1.3.2 糖类2

1.3.3 核酸3

1.3.4 脂类3

1.3.5 辅酶4

1.3.6 其他4

1.4 分子仿生4

参考文献7

第2章 分子识别的理论基础8

2.1 生物识别的本质8

2.2 分子势能9

2.2.1 量子力学9

2.2.2 Born-Oppenheimer 近似9

2.3 分子识别的要素12

2.3.1 分子之间相互作用12

2.3.2 静电相互作用13

2.3.3 氢键13

2.3.4 溶剂或疏水相互作用14

2.3.5 伦敦(London)类型的相互作用17

2.3.6 原子核在超短距离时的排斥作用18

2.4 识别的专一性18

2.5 识别与结合20

参考文献21

第3章 分子仿生学的研究方法22

3.1 生物大分子的结构与功能22

3.1.1 核酸22

3.1.2 蛋白质23

3.2 分子模拟的能量方法27

3.2.1 势能函数27

3.2.2 能量最小化28

3.2.3 分子力学方法30

3.3 分子模拟的完整画面33

3.4 配体分子与受体分子的对接37

3.5 同源模建原理及方法41

3.6 蛋白质设计43

3.7 先导配体分子设计44

3.7.1 基于结构的配体设计44

3.7.2 确定靶点结构45

3.7.3 配基结构和位置的确定46

3.7.4 配基设计47

3.8 高通量数据库筛选49

3.9 未知受体结构时的合理配体分子设计49

3.10 高通量化合物库筛选51

3.10.1 高通量化合物库筛选平台51

3.10.2 生化检测52

3.11 组合化学54

3.11.1 组合化学产生的历史背景及条件54

3.11.2 组合化学的定义54

3.11.3 组合化学的基本研究方法与理论55

3.11.4 组合合成55

3.12 虚拟组合化学库57

3.12.1 Legion 软件57

3.12.2 CombiLibMaker58

3.13 分子模拟与设计软件包59

3.13.1 INSIGHTⅡ59

3.13.2 SYBYL61

3.14 分子相互作用的研究方法63

3.14.1 分析型超高速离心63

3.14.2 光散射64

3.14.3 荧光光谱分析64

3.14.4 表面等离子共振65

3.14.5 测热法65

3.14.6 蛋白质-蛋白质相互作用的能量学66

参考文献66

第4章 新药先导化合物的发现研究68

4.1 药物发现的历史68

4.2 疾病靶点的研究71

4.2.1 疾病靶点的识别(Target Identification)72

4.2.2 靶位点认定与验证74

4.2.3 靶点识别工具——功能基因组学75

4.2.4 靶点识别工具——蛋白质组学77

4.2.5 靶点识别工具——化学基因组学78

4.2.6 靶点识别工具——生物信息学80

4.3 先导化合物的发现和选择81

4.3.1 靶蛋白的结构82

4.3.2 潜在结合部位的确认84

4.3.3 结合部位性质研究85

4.3.4 虚拟高通量筛选87

4.3.5 基于结构的配基设计87

4.3.6 先导化合物优化93

4.4 新药发现实例94

4.4.1 抗病毒药物设计94

4.4.2 抗寄生虫药物97

4.4.3 抗肿瘤药物的研究102

4.4.4 糖尿病药物研究105

4.4.5 其他107

参考文献108

第5章 生物相容性材料110

5.1 材料-生物相互作用110

5.1.1 机体的相关系统110

5.1.2 材料-生物体相互作用114

5.1.3 材料与生物体相互作用的研究方法116

5.2 生物相容性119

5.2.1 生物相容性定义119

5.2.2 血液相容性120

5.2.3 组织相容性121

5.3 生物医学植入器件122

5.4 生物材料122

5.5 环境应答聚合材料124

5.6 组织工程材料124

5.7 材料表面性质127

5.8 材料的主体性质141

5.9 几种典型的植入场合143

5.9.1 损坏血管的补丁焊接143

5.9.2 胰岛输送聚合物143

5.9.3 免疫保护膜144

5.9.4 骨重建144

5.10 未来发展145

5.10.1 医用生物材料更完善的基本性质145

5.10.2 聚合物的合理选择148

5.10.3 显微制造可以从多个层次对组织工程发展作出贡献148

5.10.4 生物材料-宿主相互作用149

参考文献149

第6章 生物技术151

6.1 生物技术产业中的产品分离挑战151

6.2 亲和分离技术的基础153

6.2.1 亲和分离技术153

6.2.2 分子识别155

6.2.3 受体生物大分子和配体分子的构象能155

6.2.4 受体与配体结合的锁钥假设156

6.2.5 亲和分离的基础156

6.2.6 配体158

6.2.7 配体的浓度170

6.3 亲和介质的合成化学171

6.3.1 溴化氰活化法172

6.3.2 环氧氯丙烷活化法172

6.3.3 戊二醛交联法174

6.3.4 过碘酸盐氧化法174

6.4 人工蛋白 A 的研制175

6.4.1 蛋白 A-抗体结合位点的分析175

6.4.2 人工仿生分子的设计176

6.4.3 人工仿生分子 ApA 的合成176

6.4.4 ELISA 法测定 ApA 与蛋白 A 的竞争能力177

6.4.5 抗体纯化178

6.4.6 亲和层析介质的稳定性178

6.5 人血清白蛋白的仿生亲和分离技术180

6.5.1 白蛋白的仿生亲和配基研制180

6.5.2 人白蛋白与化合物3-氨甲基吡啶相互作用的研究183

6.5.3 白蛋白的亲和纯化186

参考文献187

第7章 展望188

附录1 分子模拟软件190

附录2 结构与模拟信息资源193

附录3 显示与图像资源194

附录4 药耙发现、验证工具195

附录5 DCK 参数文件“grid.in”198

附录6 DOCK 参数文件“dock.in”199

附录7 MCSS 方法的步骤202

附录8 分子对接软件204