本書是面向高等學(xué)校理工科學(xué)生所編寫的一本初識軟物質(zhì)生物分子的教材。本書所包含的基本物理概念、物理理論和物理方法是理解和分析軟物質(zhì)生物分子的重要內(nèi)容，也是未來從事軟物質(zhì)生物分子物理相關(guān)工作所不可或缺的知識。本書是物理學(xué)專業(yè)知識的拓展與延伸，能夠使學(xué)生在了解基本物理概念和理論的基礎(chǔ)上，掌握相關(guān)的物理模型和分析工具，了解物理知識和方法在理論物理交叉學(xué)科前沿中的應(yīng)用，提高學(xué)生對學(xué)科交叉融合的認(rèn)知，為進(jìn)一步深入研究軟物質(zhì)生物分子物理問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2007年獲得華中科技大學(xué)物理系理學(xué)學(xué)士學(xué)位，
2012年獲華中科技大學(xué)物理學(xué)院理論物理專業(yè)理學(xué)博士學(xué)位2012至2016 年，在美國喬治華盛頓大學(xué)物理系和分子科學(xué)中心從事生物物理的博士后與研究科學(xué)家的研究工作，2016年，加入華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，聘為副教授。2019年入選華中師范大學(xué)“桂子青年學(xué)者”教學(xué)名師支持計(jì)劃，2017年和2020年分別入選2項(xiàng)省部級人才支持計(jì)劃博士，華中師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物物理所研究員，湖北省楚天學(xué)子。從事生物物理、生物信息學(xué)和軟物質(zhì)生物分子大數(shù)據(jù)分析等工作10余年。主持國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金、中央高校基金等多項(xiàng)國家和省部級科技課題受邀擔(dān)任Frontiers in Genetics客座編輯和Scientific Reports編委成員，Physical Review Letters等10余個國際學(xué)術(shù)雜志審稿人
目錄
序言
前言
第1章 什么是軟物質(zhì)？ 1
1.1 膠體 1
1.2 非牛頓體 3
1.3 晶狀體.4
1.4 肥皂泡.5
1.5 分子聚合物 6
1.6 小結(jié) 7
1.7 課后練習(xí) 7
延展閱讀 7
參考文獻(xiàn) 10
第2章 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu) 11
2.1 氨基酸 11
2.2 肽鍵與主鏈 14
2.3 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu) 16
2.3.1 螺旋結(jié)構(gòu) 16
2.3.2 β折疊結(jié)構(gòu) 18
2.3.3 常見折疊類型 19
2.4 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu) 20
2.5 穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的物理相互作用 21
2.5.1 共價(jià)鍵 21
2.5.2 靜電相互作用 22
2.5.3 極性相互作用 22
2.5.4 非極性相互作用 22
2.5.5 金屬離子作用 23
2.5.6 水分子相互作用 24
2.6 小結(jié) 24
2.7 課后練習(xí) 24
延展閱讀 25
參考文獻(xiàn) 28
第3章 核酸分子結(jié)構(gòu) 30
3.1 主鏈結(jié)構(gòu) 30
3.2 堿基與配對 31
3.3 螺旋與柔性 33
3.4 RNA結(jié)構(gòu) 35
3.4.1 RNA與DNA結(jié)構(gòu)的不同 35
3.4.2 RNA結(jié)構(gòu)模體 36
3.5 核酸–蛋白質(zhì)復(fù)合物 39
3.6 金屬離子效應(yīng) 40
3.7 小結(jié) 42
3.8 課后練習(xí) 42
延展閱讀 43
參考文獻(xiàn) 46
第4章 分子動力學(xué)模擬 48
4.1 動力學(xué)模擬 48
4.2 小結(jié) 56
4.3 課后練習(xí) 56
延展閱讀 57
參考文獻(xiàn) 59
第5章 結(jié)構(gòu)預(yù)測 61
5.1 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測 61
5.1.1 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法 61
5.1.2 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)預(yù)測實(shí)例 63
5.2 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)預(yù)測 66
5.2.1 同源建模法 67
5.2.2 穿線建模法 70
5.2.3 從頭預(yù)測法 73
5.3 RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測 74
5.3.1 RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法 74
5.3.2 RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測實(shí)例 76
5.4 RNA三級結(jié)構(gòu)預(yù)測 78
5.4.1 RNA構(gòu)象生成 78
5.4.2 RNA預(yù)測結(jié)構(gòu)評估 80
5.5 基于人工智能的結(jié)構(gòu)預(yù)測 84
5.6 小結(jié) 87
5.7 課后練習(xí) 87
延展閱讀 88
參考文獻(xiàn) 92
第6章 分子對接 96
6.1 鎖鑰模型 96
6.2 復(fù)合物分子標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集 98
6.3 復(fù)合物結(jié)構(gòu)采樣 102
6.4 復(fù)合物結(jié)構(gòu)評估 104
6.4.1 RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)評估方法 104
6.4.2 RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物結(jié)構(gòu)評估實(shí)例 108
6.5 基于人工智能的復(fù)合物結(jié)構(gòu)預(yù)測 110
6.6 小結(jié) 111
6.7 課后練習(xí) 112
延展閱讀 112
參考文獻(xiàn) 113
第7章 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型 116
7.1 網(wǎng)絡(luò)的基本概念 117
7.2 網(wǎng)絡(luò)的基本特征 122
7.2.1 網(wǎng)絡(luò)局部特征 122
7.2.2 網(wǎng)絡(luò)全局特征 125
7.3 分子內(nèi)相互作用網(wǎng)絡(luò)與預(yù)測 130
7.3.1 直接耦合分析模型 131
7.3.2 直接耦合分析預(yù)測蛋白質(zhì)分子內(nèi)相互作用 137
7.4 動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)分析 142
7.4.1 分子動力學(xué)模擬與研究體系 143
7.4.2 從動力學(xué)模擬到動力學(xué)網(wǎng)絡(luò) 144
7.4.3 動態(tài)互相關(guān)矩陣 145
7.4.4 動力學(xué)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)劃分 146
7.4.5 最優(yōu)路徑和次優(yōu)路徑識別 149
7.5 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的生物分子復(fù)合物相互作用位點(diǎn)預(yù)測 150
7.5.1 問題背景 150
7.5.2 模型搭建 151
7.5.3 研究結(jié)果 154
7.6 小結(jié) 155
7.7 課后練習(xí) 156
延展閱讀 157
參考文獻(xiàn) 160
《21世紀(jì)理論物理及其交叉學(xué)科前沿叢書》已出版書目 163
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