| 生物分子充分体现了纳米技术的柔性和效用，“来自自然的启示”可以运用于纳米尺度机器的设计。生物纳米技术围绕着结构分子生物学和纳米分子技术之间的关联展开研究，涉及大量的创新性工作。本书是最早阐明生物纳米技术原理及应用的著作之一，是作者为该学科绘制的一幅“水彩画”。 本书向生物纳米技术专业人士展示了“来自自然的启示”如何应用到今天的纳米技术之中。书中首先论述了细胞中纳米机器的特性，接着转向天然纳米机器的结构和功能、以及用于指导纳米机器的构建，最后几章阐述了一些应用以及目前正在开发的一些激动人心的生物纳米技术工具和方法，探讨了在不远的将来就会可行的一些技术。全书体现了下列特色：阐明了生分大分子的基本结构、纳米技术和系统工程原理；汇集了大量真实世界的例子，如基因工程中的应用等。 生命科学、生物技术、生物医学、材料工程和制药工程等领域的高校师生和其他研究人员，阅读本书以后会发现这是一本引导你探索生物纳米技术奇妙世界的很不错的作品。 |
| 第1章探索纳米技术1 11生物技术和两周革命3 12从生物技术到生物纳米技术3 13什么是生物纳米技术5 第2章生物纳米机器在活动7 21陌生的生物纳米机器世界8 211纳米水平可忽略重力和惯性力8 212纳米机器的原子粒度9 213热运动是纳米水平上的一种重要作用力9 214生物纳米机器需要水环境10 22现代生物材料11 221大部分天然生物纳米机器由蛋白质组成12 222核酸携带信息18 223脂质用于细胞基础结构19 224多糖用于专门的结构功能21 23进化遗产22 231进化对天然生物分子性质的重要限制25 24天然生物纳米机器举例25 第3章生物分子设计和生物技术35 31重组DNA技术36 311利用商业化酶对DNA进行操作38 312定点突变使基因组发生特异性改变42 313具有两种功能的融合蛋白43 32单克隆抗体45 33生物分子结构的测定47 331X射线晶体衍射法对原子结构的分析47 332可以使用核磁共振光谱仪导出原子结构50 333电子显微镜表征分子形态50 334原子力显微镜探测生物分子表面53 34制作分子模型54 341应用计算机图形学观测生物纳米机器54 342利用计算机建模预测生物分子的结构和功能56 343蛋白质折叠问题56 344分子对接模拟（Docking Simulations）预测生物分子间的相互 作用模式58 345计算机辅助分子设计开发新功能60 第4章生物纳米技术的结构原理61 41设计用于特定环境的天然生物纳米机器61 42构建纳米机器的分级策略62 43原料：生物分子的结构和稳定性64 431由共价键连接的原子组成分子66 432在近距离作用的分散力和排斥力67 433氢键提供稳定性和专一性69 434带电原子间形成静电相互作用70 435疏水效应稳定水中的生物分子72 44蛋白质的折叠74 441并非所有的蛋白质都采用稳定结构74 442球蛋白有分级结构75 443稳定的球状结构需要组合设计策略77 444分子伴侣为折叠提供最理想的环境79 445刚性可使蛋白质在高温下更加稳定79 446很多蛋白质利用无序性81 45自组装83 451对称性允许具有确定大小的稳定复合体进行自组装84 452准对称用来构建对理想对称而言过大的组装体 90 453拥挤的条件促进自组装92 46自组织93 461脂质自组织形成双分子层93 462脂质双分子层是流动的95 463蛋白质可以按照脂质双分子层的自组织方式设计95 47分子识别97 471分子识别的Crane原则97 472原子数目限制结合部位公差102 48柔性103 481生物分子在各个水平上表现柔性104 482柔性为生物纳米机器设计带来了很大的挑战106 第5章生物纳米技术的功能原理107 51信息驱动的纳米装配107 511核酸携带遗传信息108 512核糖体合成蛋白质111 513信息以紧凑的形式存储114 52能量学115 521利用载体分子来传递化学能115 522专门的小分子捕获光能118 523蛋白质途径传递单一电子118 524在DNA中已经观察到电传导和电荷转移123 525跨越细胞膜的电化学梯度124 53化学转化125 531酶降低化学反应熵130 532酶创造一个使过渡态分子稳定的环境130 533酶借助化学工具完成反应131 54调节133 541变构运动可调节蛋白质活性133 542共价修饰调节蛋白质的作用134 55生物材料138 551亚基的螺旋装配形成原纤维和细纤丝138 552纤维成分构建微观基础结构141 553矿物质与生物材料结合满足特殊用途144 554弹性蛋白利用无序链147 555细胞制造的特殊和普通的黏合剂149 56生物分子马达151 561以ATP作为动力的直线马达151 562ATP合成酶和鞭毛马达是旋转马达155 563布朗棘轮校正随机热运动161 57跨膜物质运输163 571钾通道利用选择透性163 572ABC转运蛋白利用“滚翻”机制进行跨膜运输165 573细菌视红紫质利用光抽吸质子167 58生物分子传感169 581嗅觉和味觉检测特定分子169 582通过监测视黄醛中的光敏运动来感测光170 583机械感受器感受跨膜运动170 584细菌通过校正随机运动感测化学梯度172 59自复制173 591细胞是自发的自复制体173 592细胞的基本设计由进化过程确定175 510机器态生物纳米技术176 5101肌肉肌原纤维节177 5102神经179 第6章当今生物纳米技术181 61基本能力181 611简化天然蛋白质181 612从零开始设计蛋白质183 613蛋白质可以由非天然氨基酸构成185 614肽核酸为DNA和RNA提供稳定的选择性187 62今天的纳米医学188 621计算机辅助药物设计已经产生有效的抗艾滋病药物190 622免疫毒素是目标细胞的杀手191 623脂质体运输药物192 624人造血可以挽救生命193 625基因治疗纠正基因缺陷195 626通用医学走向个人化医学196 63各种水平的自组装197 631自组装的DNA支架已经构建197 632环肽形成纳米管199 633融合蛋白自组装成伸展结构200 634小的有机分子自组装成大的结构200 635大的物体可以自组装202 64利用分子马达204 641ATP合成酶用作旋转马达204 642用DNA构建分子机器206 65DNA计算机207 651第一个DNA计算机解决货郎担问题209 652用DNA计算机解决可满足性问题210 653DNA制造图灵机211 66利用生物学选择进行分子设计211 661抗体可以转变成酶212 662利用噬菌体展示库筛选肽215 663可以选出具有新功能的核酸216 664功能性生物纳米机器令人吃惊地普遍存在219 67人造生命220 671通过出芽繁殖人工原细胞220 672自复制分子是一个难以捉摸的目标222 673通过人工光合作用利用脂质体合成ATP223 674只用一个遗传蓝图构建脊髓灰质炎病毒224 68杂交分子226 681利用DNA构建纳米金属导线226 682利用DNA形成金纳米颗粒的规则聚集227 683机械DNA杠杆228 684利用生物矿化作用229 69生物传感器230 691抗体广泛地用作生物传感器230 692生物传感器检测葡萄糖水平来控制糖尿病231 693设计纳米孔检测特定的DNA序列232 第7章生物纳米技术的未来235 71生物纳米技术的时间表236 72分子纳米技术的启示237 73三个实例研究239 731实例研究一：合成纳米管239 732实例研究二：普通纳米尺寸的装配体242 733实例研究三：纳米监测244 74伦理因素246 741尊重生命247 742潜在的危险247 743最后的思考248 |
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