01 / 導讀
導讀
引用
Kuriyan, J., Konforti, B., & Wemmer, D. (2012). The Molecules of Life: Physical and Chemical Principles. Garland Science.
章節概要
全書共十九章，分六個部分，約1,000頁。出版方稱其核心主題是：蛋白質、DNA和RNA在細胞中協同工作的方式與它們的結構緊密相關，而結構又取決於原子間的相互作用以及能量與熵的相互作用。出版方說明書中對能量和熵的統計基礎作了定量處理，推導詳細，章末附有習題，並稱沒有物理化學背景的學生也能掌握這些概念。出版方的目錄只列到第六部分開頭的部分標題。
第一部分 生物分子（第1–5章）：從基因到RNA再到蛋白質；核酸結構；聚糖與脂質；蛋白質結構；蛋白質的進化變異
第一部分介紹生物大分子以及從基因到RNA再到蛋白質的流程，然後講核酸、聚糖與脂質、蛋白質的結構，以及進化中所見的蛋白質變異。
第二部分 能量與熵（第6–8章）：能量與分子間作用力；熵；連線能量與熵：玻爾茲曼分佈
物理基礎。各章講能量和分子間的作用力、熵，以及把二者聯絡起來的玻爾茲曼分佈。
第三部分 自由能（第9–11章）：自由能；化學勢與趨向平衡的驅動力；電壓與自由能
先介紹自由能，再通過化學勢和趨向平衡的驅動力，以及電壓與自由能的關係來展開。
第四部分 分子相互作用（第12–14章）：分子識別：結合的熱力學；大分子識別的特異性；別構
從熱力學角度講結合，接著是大分子識別的特異性，以及別構。
第五部分 動力學與催化（第15–17章）：分子過程的速率；酶催化的原理；擴散與轉運
分子過程的速率、酶催化的原理，以及擴散與轉運。
第六部分 組裝與活性（第18–19章）：摺疊；DNA與蛋白質合成的保真性
最後兩章把前面的內容應用到大分子的摺疊，以及DNA和蛋白質合成的保真性。
核心概念
第一、二部分：結構與物理基礎（第1–8章）
- 生物分子結構：核酸、聚糖與脂質、蛋白質（第2–4章）。
- 能量與分子間作用力：第6章。
- 熵與玻爾茲曼分佈：第7、8章。
第三、四部分：自由能與相互作用（第9–14章）
- 自由能與化學勢：第9、10章。
- 電壓與自由能：第11章。
- 結合的熱力學與分子識別：第12、13章。
- 別構：第14章。
第五、六部分：速率、催化與組裝（第15–19章）
- 分子過程的速率與酶催化：第15、16章。
- 擴散與轉運：第17章。
- 摺疊與DNA和蛋白質合成的保真性：第18、19章。
評析
優點
- 為生物化學提供物理框架。 六個部分從結構出發，依次講能量、熵、自由能、相互作用和動力學，再應用於摺疊與保真性，使同一套思想能在多種情境中解釋分子。
- 非物理化學專業者也能讀。 出版方稱推導詳細清晰，沒有物理化學背景的學生藉助章末習題也應能掌握。
- 模組化設計。 出版方稱本書的寫法是靈活而非面面俱到，以適應不同教師的目標。
- 明確聯絡結構與功能。 第一部分在引入任何熱力學之前先介紹大分子，使結構始終在視野之內。
局限
- 不是代謝概覽。 目錄中沒有關於代謝途徑或各類生物分子全貌的章節；需要標準生物化學概覽的學生需另備一本教材。
- 物理內容偏重。 第二至五部分講能量、熵、自由能、結合和動力學；本站列出的先修為微積分和普通化學。
- 外部評論有限。 撰寫本指南所能查閱的資料是出版方頁面，因此本書的優點是按作者和出版方的介紹來描述的。
在課程中的定位
《The Molecules of Life》是生物化學書單中以物理化學為先的教材。《Biochemistry: The Molecular Basis of Life》和《Essential Biochemistry》是入門教材，後者是適用於一學期第一門課程的精煉教材。《Fundamentals of Biochemistry》以化學上的嚴謹性、完整的本科範圍講授該學科，Miesfeld和McEvoy的《Biochemistry》把分子結構和代謝與生理及疾病聯絡起來，《Lehninger Principles of Biochemistry》是綜合性的標準參考書。
在讀Kuriyan時，可與某一本廣泛的生物化學教材同時或之後閱讀，此時的問題是分子為什麼會如此結合、摺疊和催化。
如何使用本書
適合已學過生物化學入門和普通化學、懂微積分、並選修強調物理原理課程的學生。
- 核心： 第二至四部分（第6–14章）是中心：能量、熵、自由能和結合。按順序閱讀。
- 複習或略讀： 已瞭解大分子結構的讀者可略讀第一部分（第1–5章）。
- 動力學與應用： 第五部分和第18–19章應用這些原理；第15–16章可與酶學單元配合。
- 練習： 做章末習題，因為推導是主要的教學方法。
- 與概覽性教材搭配： 由於目錄中沒有關於代謝途徑的章節，代謝途徑請使用書單中某一本廣泛的生物化學教材，而用本書來獲得對結合、摺疊和催化的物理解釋。
- 靈活使用： 出版方稱本書是模組化的，因此課程可以把第二至四部分作為生物分子熱力學的短單元，或把第四、五部分用於結合、別構和動力學。