——Lecture Notes on Computational Structural Biology

出版：World Scientific Publishing Company

索书号：Q811.4/W959/2008/Y

藏书地点：武大外教中心

结构生物学是指主要用物理学方法，配合生物化学和分子生物学方法研究生物大分子结构与功能的新学科，它已成为分子生物学中最精确和最有成效的一个分支。各个层次的生命活动,都需要在分子水平上进行物质结构和功能的研究才能最终阐明其本质。近年来结构生物学的发展，一直在影响着生物物理学的面貌。计算生物学是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模、计算机仿真技术等。当前，生物学数据量和复杂性不断增长，每14个月基因研究产生的数据就会翻一番，单单依靠观察和实验已难以应付。因此，必须依靠大规模计算模拟技术，从海量信息中提取最有用的数据。相对于生物信息学，计算生物学的层次更高。虽然两者之间界限模糊，但生物信息学略微偏向于生物而计算生物学略微偏向计算机。生物信息学侧重于数据的提取、挖掘，而计算生物学侧重对数据的处理、运用。计算生物学的最终目的不只局限于测序，而是运用计算机的思维解决生物问题，用计算机的语言和数学的逻辑构建和描述并模拟出生物世界。

《计算结构生物学讲义》一书是将结构生物学和计算生物学联系起来的课堂讲义。其主要的内容是对计算生物学当中的生物结构进行计算。虽然计算结构生物学或结构生物信息学领域正在迅速发展，而在这这个领域中研究比较完整的方面包括X射线晶体学计算、NMR结构测定、势能最小化、动力学模拟和模型构建。本书通过提供有关计算结构生物学当中涉及到的所有相关内容的调查来来尽可能缩小各方面的研究差距。

本书共分为六个章节，主要内容是生物信息学当中的结构结算方法。第一章是简介，对书本中涉及的内容进行一个全面的概述；第二章是对 X射线晶体学的计算过程进行全面的讲解，是一门利用X射线来研究晶体中原子排列的学科。更准确地说，利用电子对X射线的散射作用，X射线晶体学可以获得晶体中电子密度的分布情况，再从中分析获得原子的位置信息，即晶体结构；第三章则是 NMR结构测定，NMR（Nuclear Magnetic Resonance）为核磁共振。是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核塞曼能级上的跃迁；第四章主要介绍蛋白质结构潜在的能量最小化模型，其目的是寻找蛋白质最稳定的结构形式；第五章是分子动力学模拟，其中包括很多相关的动力学方程模型；第六章是基于知识的蛋白质建模。

《计算结构生物学讲义》一书包含爱德华州立大学生物信息学、计算生物学课程和计算结构生物学课程讲义集，本质上是基于作者自己广泛的研究经验，从计算机科学家或应用数学家的角度，对计算结构生物学进行全面总结以及综述。除此之外，本书还有以下其他特点：

1、层次鲜明，脉络清晰。《计算结构生物学讲义》一书编写过程以不同章节分开，一共分为六个章节，清楚地将计算结构生物学涉及的技术分条分类地展现出来，并且介绍了这些技术在生物学研究中的应用和功能以及这些技术的使用方法和步骤。

2、具有实用性和针对性。《计算结构生物学讲义》一书内容广泛、描述简洁，在编写的过程中，所有的章节都详细罗列了涉及的方程式和建模，整本书以结构计算为中心，编写的中心明确，具有实用性和针对性。

3、条理清晰。在该书的末尾设有主题词索引，将出现的相关比较重要的词汇都罗列出来，并予以注释在文中的页码，供读者快速寻找感兴趣的内容进行阅读。这大大方便了读者在阅读该书之时对词汇的掌握和搜寻。可以激发学生的学习兴趣或者为想要了解相关知识的人员提供了途径。

总的来说，《计算结构生物学讲义》内容详实、语言生动，所包含的分析和方法都非常突出计算结构这一深奥学科，在作者的讲解下，计算结构生物学变得简单易懂。同时提供了多样的学习经验，适合大学生、研究生和希望获得生物信息学领域的基础知识的研究人员。

1. X射线晶体学计算

2. NMR结构测定

3. 潜在的能量最小化

4. 分子动力学模拟

5. 基于知识的蛋白质建模

附录：计算机算法的设计和分析

（武汉大学生命科学学院研究生王鑫）