《量子生物学及其应用》求取 ⇩

1.1 一门新兴的边缘学科--量子生物学1

第1章 绪论1

1.2 量子生物学的研究内容2

1.3 量子生物学的任务2

1 量子生物学与其它学科的联系3

1.5 量子生物学展望5

第2章 量子生物学的理论方法和理论7

2.1 量子化学基础知识7

2.1.1 波函数与轨道7

2.1.1.1 波函数7

2.1.1.2 轨道8

2.1.2 量子化学中的基本近似10

2.1.2.1 非相对论近似10

2.1.2.2 Born-Oppenheimer近似10

2.1.2.3 轨道近似11

2.2.1 简单分子轨道法12

2.2 量子生物学方法和指数12

2.2.1.1 Huckel分子轨道法(HMO法)13

2.2.1.2 微扰分子轨道法(PMO法)20

2.2.1.3 扩展的Huckel分子轨道法(EHMO法或EHT法)23

2.2.2 半经验自治场分子轨道法26

2.2.2.1 全略微分重叠法(CNDO法)27

2.2.2.2 修改的忽略双原子微分重叠法(NMDO法)31

2.2.3 从头计算法(ab initio法)33

4.3 DNA双螺旋构象的稳定性34

2.2.4 Xα方法38

2.2.5 分子静电势法40

2.2.5.1 从头计算法的分子静电势计算41

2.2.5.2 CNDO法分子静电势计算44

2.2.5.3 生物分子的分子静电势计算46

2.2.6 PCILO计算法46

10.6 金属离子生物学功能的一些量子生物学观点47

2.2.6.1 PCILO法基本原理47

2.2.6.2 PCILO法的一般概要49

2.2.6.3 PCILO法的适用范围以及应用实例50

2.2.7 分子力学计算法52

2.2.7.1 分子力学原理52

2.2.7.2 分子力学计算流程56

2.2.7.3 分子力学在量子生物学中的应用56

第3章 原子间相互作用和分子间相互作用61

3.1 生物分子中原子间的相互作用61

3.1.1 相互作用力和能量61

3.1.2 原子间相互作用的分类63

3.1.3 定域键和离域键63

3.1.3.1 定域键63

3.1.3.2 离域键67

3.2 分子间的相互作用69

3.2.1 Van der Waals-London相互作用70

3.2.2 分子间的氢键相互作用75

3.2.3 电荷迁移相互作用79

3.3.1 特异作用和生物分子识别的物理、化学基础84

3.3 生物分子的特异作用和识别84

3.3.2.1 活性中心与诱导-契合学说87

3.3.2 酶与底物的专一作用87

3.3.2.2 酶专一性本质的进一步探讨88

3.3.2.3 从轨道对称性看酶的专一性89

3.3.2.4 酶与辅酶间的相互作用89

3.3.3 密码子与反密码子的识别和相互作用92

3.3.4 抗原-抗体反应的专一性95

第4章 核酸的结构与功能99

4.1 核酸的化学组成和分子结构99

4.2 核酸及其组分的电子结构104

4.2.1 嘌呤和嘧啶碱基的电子结构105

4.2.1.1 电荷分布和偶极矩105

4.2.1.2 碱性109

4.2.1.3 分子轨道能、电离势和电子亲合势110

4.2.1.4 电荷密度、自由价、键级和超离域度113

4.2.1.5 碱基激发态的电子结构115

4.2.2 碱基的互变异构体118

4.2.4 核酸碱基的配对121

4.2.3 碱基的分子静电热121

4.2.5 多聚核苷酸126

4.2.5.1 核苷126

4.2.5.2 核苷酸126

4.2.5.3 多聚核苷酸131

4.4 核酸的辐射效应和光生物学问题136

4.5 核酸的能带结构139

4.6 核酸和蛋白质的相互作用142

4.6.1 碱基对与丝氨酸的专一识别142

4.6.2 B-DNA与多肽的相互作用143

4.6.3 遗传密码子与氨基酸的相互作用145

4.7 核酸和水的相互作用146

4.8 核酸的分子静电势研究149

4.8.1 核酸基本组成单元的分子静电势149

4.8.2 较高单元的分子静电势150

4.8.3 一段完整的B-DNA双螺旋的分子静电势151

4.9 核酸的功能153

4.9.1 作为遗传信息载体的DNA153

4.9.2 核酸中电子激发能的转移方式156

4.9.3 DNA的复制158

4.9.4 DNA的甲基化作用与基因功能160

第5章 蛋白质的电子结构166

5.1 氨基酸的电子结构和氨基酸溶液结构的模拟166

5.2 短杆菌肽A离子选择性的蒙特洛研究183

5.3 肽链构型的能量分析191

5.3.1 肽结构的描述191

5.3.2 规则多肽链分子构型的能量分析193

5.3.3 聚L-丙氨酸的ab initio计算199

5.4 蛋白质分子的量子化学研究203

5.4.1.1 胰岛素分子的疏水内核和分子的几何特征204

5.4.1 胰岛素的量子化学研究204

5.4.1.2 胰岛素分子静电势的计算208

5.4.1.3 胰岛素分子相互作用的计算213

5.4.1.4 胰岛素分子主链的CNDO/2计算219

5.4.2 木瓜蛋白酶的量子化学研究219

5.5 蛋白质的能带结构231

6.1 模型和方法242

第6章 酶作用机理的量子生物学研究242

6.1.1 酶反应模型243

6.1.2 催化部位的分子轨道计算244

6.1.3 分子力学计算246

6.1.4 轨道取向、轨道对称性和稳定能246

6.1.5 环境的模拟250

6.2 羧肽酶A和其它金属酶的量子生物学研究253

7.1.1 从经典遗传学到量子遗传学263

7.1 量子遗传学的背景263

第7章 量子遗传学263

7.1.2 分子遗传学概要267

7.1.2.1 基因及其复制267

7.1.2.2 基因及其表达268

7.1.2.3 基因表达的调控271

7.2 原子和电子水平的信息流273

7.2.1 基因复制和突变的微观机制273

7.2.1.1 遗传密码的基本结构273

7.2.1.2 DNAY型复制的复制平面模型275

7.2.1.3 遗传密码的质子-电子对模型277

7.2.1.4 一级微扰模型284

7.2.2 基因表达及其控制的数理模型290

7.2.2.1 DNA转录的物理模型290

7.2.2.2 密码子291

7.2.2.3 转译模型301

7.3 量子遗传学现状304

第8章 量子药理学313

8.1 引言313

8.2 药物分子构象315

8.2.1 构象对药物分子药效的重要性315

8.2.2 分子轨道法在研究药物分子构象中的应用318

8.2.3 去甲肾上腺素的构象研究323

8.2.4 多巴胺构象的研究325

8.2.5 抗生素类抗肿瘤药物的量子药理学研究327

8.2.6 作用于中枢神经系统药物药效构象的研究332

8.3 药物的受体335

8.3.1 受体学说在药物研究中的重要性335

8.3.2 乙酰胆碱的量子药理学研究340

8.3.3 5-羟色胺受体342

8.3.4 酶抑制剂346

8.3.5 受体亚型350

8.4 药物分子的静电势和电荷密度354

8.4.1 量子药理学中静电势和电荷密度的计算354

8.4.2 组胺及其衍生物的电荷密度和分子静电势356

8.4.3 β受体药物的分子静电势研究359

8.4.4 增敏剂的量子药理学研究362

8.4.5 苯甲酰胺型D2受体拮抗剂的分子静电势计算366

8.5 电荷转移368

8.5.1 电荷转移中的量子药理学研究368

8.5.2 致幻剂的电荷转移研究372

8.5.3 抗心律失常新药常咯啉及其类似物的量子药理学研究374

8.5.4 镇痛药中的电荷转移研究376

8.5.5 吗啡类药物的电荷转移复合研究377

8.6 药物分子设计与QSAR380

8.6.1 引言380

8.6.2 QSAR中Hansch途径的基础382

8.6.3 QSAR研究中的参数384

8.6.4 QSAR研究的应用386

8.6.5 其他药物分子设计方法388

第9章 生物分子的空间构象392

9.1 蛋白质和核酸分子二级结构的预测392

9.1.1 蛋白质分子二级结构的预测392

9.1.1.1 Chou和Fasman方法393

9.1.1.2 各种预测方法结果的比较396

9.1.1.3 蛋白质二级结构预测的计算机程序397

9.1.2 核酸分子二级结构的预测404

9.1.2.1 RNA大分子的二级结构预测方法405

9.1.2.2 5.8SrRNA的二级结构409

9.1.2.3 大肠杆菌RNA聚合酶识别的启动子的结构特征413

9.2 蛋白质和核酸的构象和相互作用417

9.2.1 势能函数417

9.2.2 分子间相互作用419

9.2.2.1 甲酰氨-水的相互作用420

9.2.2.2 核酸碱基分子的水合作用421

9.2.2.3 阿霉素与核酸的相互作用422

9.2.3.1 经验势能法423

9.2.3 核苷酸和蛋白质空间构象和电子结构的计算423

9.2.3.2 分子轨道方法430

9.3 分子动态学436

9.3.1 蛋白质动态学436

9.3.2 酶-底物反应动力学439

第10章 金属离子生物学功能的量子生物学研究443

10.1 概述443

10.2 金属离子生物学功能的配位场理论443

10.2.1 与金属离子相互作用的生物配位体444

10.2.2 配合物的晶体场理论444

10.2.3 配合物的分子轨道理论447

10.2.4 配位场理论的应用448

10.3 金属离子与核酸间的相互作用449

10.3.1 金属离子与核酸碱基相互作用的最优配位模式449

10.3.2 金属离子对核酸构象稳定性的影响455

10.4 金属离子与蛋白质的相互作用460

10.4.1 金属离子对蛋白质能带结构的影响461

10.4.2 金属的整合性质对酶活性的影响464

10.5 金属-卟啉配合物的分子轨道研究468

10.5.1 卟啉配合物的分子轨道计算(一)469

10.5.1.1 铁卟吩分子轨道的构造470

10.5.1.2 能级的排布470

10.5.1.3 电荷分布472

10.5.2 卟啉配合物的分子轨道计算(二)473

10.6.1 金属离子与生物大分子相互作用的若干问题477

10.6.1.1 半导体掺杂观点477

10.6.1.2 电子-构象相互作用观点478

10.6.2 金属离子与氧的积累、贮存和输运482

第11章 生物系统中能量和电子的转移489

11.1 生物大分子的能量转移489

11.1.1 能量的共振转移490

11.1.2 激子转移491

11.1.3 孤子转移495

11.1.3.1 一维弹性分子结构中的孤子496

11.1.3.2 激子与孤子性质的比较499

11.1.3.3 α-螺旋蛋白质中分子结合能沿一维分子链传输的孤子运动499

11.2 生物系统中的电子转移502

11.2.1 络合物电荷转移503

11.2.2 电子的隧道转移505

11.2.3 蛋白质在电子远距离转移过程中的作用506

11.2.4 质子转移与氢键512

第12章 化学致癌作用的量子生物学研究515

12.1 概述515

12.1.1 历史515

12.1.2 化学致癌物的发现515

12.1.3 体内、体外代谢实验与最终致癌物516

12.1.3.1 代谢途径516

12.1.3.2 最终致癌物517

12.2.1 多环芳烃(PAH)518

12.2.1.1 L-区理论518

12.2 结构与活性关系研究518

12.2.1.2 K-区理论522

12.2.1.3 湾区理论522

12.2.1.4 双区理论523

12.2.1.5 多环芳烃的构型效应526

12.2.1.6 多环芳烃致癌能力的参数图535

12.2.1.7 湾区π键级、分子大小与致癌能力关系537

12.2.1.8 多环芳烃的定量结构致癌活性关系538

12.2.2 甲基多环芳烃541

12.2.2.1 甲基的空间效应和电子效应541

12.2.2.2 甲基取代多环芳烃的致癌活性543

12.2.3 亚硝胺类550

12.2.4 微生物毒素551

12.2.5.2 甲基、烷基代多环芳烃等的定量结构致癌活性关系的研究553

12.2.5 多环芳烃“双区”理论的发展553

12.2.5.1 多环芳烃“双区”理论的定量研究553

12.2.5.3 多环芳烃的致癌性与其分配系数之间的定量关系556

12.3 化学致癌物同生物大分子的相互作用556

12.3.1 同核酸的相互作用557

12.3.2 同蛋白质的相互作用561

12.3.3 致癌物作用后大分子的改变562

12.4 化学致癌作用的量子生物学研究方法563

12.4.1 量子化学方法563

12.4.1.1 孤立分子近似564

12.4.1.2 位能面567

12.4.1.3 分子静电势567

12.4.2 多元回归分析570

12.4.3 模式识别571

12.4.3.1 模式识别法简介571

12.4.3.2 模式识别在化学致癌作用研究中的应用实例574