Biological Inorganic Chemistry – Robert Crichton – 2nd Edition

Descripción

Este libro está escrito para un curso de introducción a la ingeniería bioquímica que normalmente se imparte como asignatura optativa de nivel superior o de posgrado en ingeniería química. También está destinado a ser utilizado como un libro de autoaprendizaje para ingenieros químicos en ejercicio o para científicos biológicos que tienen una limitada en los aspectos de bioprocesamiento de la nueva biotecnología.

Varias características que faltan en los libros actualmente disponibles en el área, por lo tanto, que tengo la intención de mejorar en este libro de texto son: (1) problemas de ejemplo resueltos, (2) uso de los enfoques tradicionales de ingeniería química en nomenclatura y análisis matemático para que los estudiantes que están tomando otros cursos de ingeniería química simultáneamente con este curso no se confundirán, (3) descripciones breves de los conceptos básicos de microbiología y bioquímica como una introducción al capítulo donde se necesitan, y (4) inclusión de experimentos de laboratorio para ayudar a los ingenieros con experimentos básicos de microbiología o bioquímica.

Tras una breve introducción a la ingeniería bioquímica en general, el libro se divide en tres secciones principales. El primero es el bioprocesamiento mediado por enzimas, que se cubre en tres capítulos. La de las enzimas se explica junto con el diseño de biorreactores discontinuos y continuos en el Capítulo 2. Este es uno de los dos capítulos principales que deben estudiarse cuidadosamente. Las técnicas de inmovilización de enzimas y el efecto de la resistencia a la transferencia de masa se presentan en el Capítulo 3 para ilustrar cómo un análisis típico de transferencia de masa, familiar para los estudiantes de ingeniería química, se puede aplicar a las reacciones enzimáticas.

Se revisa la bioquímica básica de los carbohidratos y se presentan dos ejemplos de procesos enzimáticos industriales que involucran almidón y celulosa en el Capítulo 4. Los instructores pueden agregar más ejemplos actuales de procesos enzimáticos industriales o pedir a los estudiantes que hagan un proyecto de curso sobre el tema.

La segunda sección del libro trata sobre el bioprocesamiento mediado por células enteras. Dado que la mayoría de los estudiantes de ingeniería química no tienen experiencia en técnicas de cultivo celular, el Capítulo 5 presenta técnicas básicas de microbiología y cultivo celular para células animales y vegetales. Se incluyen las células animales y vegetales debido a su creciente importancia para la producción de farmacéuticos.

Su intención es cubrir solo lo necesario para comprender la terminología y los procedimientos presentados en los siguientes capítulos. Se alienta a los lectores a estudiar más a fondo el tema leyendo cualquier libro de texto de microbiología de nivel universitario a medida que surjan las necesidades. El capítulo 6 trata de la cinética celular y el diseño del fermentador. Este capítulo es otro de los dos capítulos principales que necesita ser estudiado cuidadosamente. El análisis cinético se basa principalmente en modelos distribuidos no estructurados. Sin embargo, al final del capítulo se cubre un modelo estructurado más riguroso.

En el Capítulo 7, la ingeniería genética se explica brevemente utilizando los términos más simples posibles y los problemas de estabilidad genética se abordan como uno de los aspectos de ingeniería más importantes de las células modificadas genéticamente. La sección final trata sobre los aspectos de ingeniería del bioprocesamiento. Las técnicas de esterilización (uno de los procesos anteriores) se presentan en el Capítulo 8. Se trata como un capítulo separado debido a su importancia en el bioprocesamiento. El mantenimiento de la esterilidad completa al principio y durante la operación de fermentación es de vital importancia para un bioprocesamiento exitoso.

El Capítulo 9 trata de la agitación y la aireación como uno de los factores más importantes a considerar en el diseño de un fermentador. El último capítulo es una breve revisión del procesamiento posterior.

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  • Chapter 1. An Overview of Metals and Selected Nonmetals in Biology
    Introduction
    Why do We Need Anything Other Than C, H, N, and O (together with some P and S)?
    What are the Essential Elements and the Essential Metal Ions?
    An Idiosyncratic View of the Periodic Table

    Chapter 2. Basic Coordination Chemistry for Biologists
    Introduction
    Types of Chemical Bonds
    Hard and Soft Ligands
    Coordination Geometry
    Redox Chemistry

    Chapter 3. Structural and Molecular Biology for Chemists
    Introduction
    The Structural Building Blocks of Proteins
    Primary, Secondary, Tertiary, and Quaternary Structure of Proteins
    Secondary and Tertiary Structures of Nucleic Acids

    Chapter 4. Biological Ligands for Metal Ions
    Introduction
    Insertion of Metal Ions into Metalloproteins
    Chelatase – The Terminal Step in Tetrapyrrole Metallation
    Iron–Sulfur Cluster Formation
    More Complex Cofactors – MoCo, FeMoCo, P-clusters, H-clusters, and CuZ
    Siderophores

    Chapter 5. An Overview of Intermediary Metabolism and Bioenergetics
    Introduction
    Redox Reactions in Metabolism
    The Central Role of ATP in Metabolism
    The Types of Reaction Catalysed by Enzymes of Intermediary Metabolism
    An Overview of Catabolism
    Selected Case Studies – Glycolysis and the Tricarboxylic Acid Cycle
    An Overview of Anabolism
    Selected Case Studies: Gluconeogenesis and Fatty Acid Biosynthesis
    Bioenergetics – Generation of Phosphoryl Transfer Potential at the Expense of Proton Gradients

    Chapter 6. Methods to Study Metals in Biological Systems
    Introduction
    Magnetic Properties
    Electron Paramagnetic Resonance (EPR) Spectroscopy
    Mössbauer Spectroscopy
    NMR Spectroscopy
    Electronic and Vibrational Spectroscopies
    Circular Dichroism and Magnetic Circular Dichroism
    Resonance Raman Spectroscopy
    Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS)
    X-Ray Diffraction

    Chapter 7. Metal Assimilation Pathways
    Introduction
    Inorganic Biogeochemistry
    Metal Assimilation in Bacteria
    Metal Assimilation in Fungi and Plants
    Metal Assimilation in Mammals

    Chapter 8. Transport, Storage, and Homeostasis of Metal Ions
    Introduction
    Metal Storage and Homeostasis in Bacteria
    Metal Transport, Storage, and Homeostasis in Plants and Fungi
    Metal Transport, Storage, and Homeostasis in Mammals

    Chapter 9. Sodium and Potassium – Channels and Pumps
    Introduction – Transport Across Membranes
    Sodium versus Potassium
    Potassium Channels
    Sodium Channels
    The Sodium–Potassium ATPase
    Active Transport Driven by Na+ Gradients
    Sodium/Proton Exchangers
    Other Roles of Intracellular K+

    Chapter 10. Magnesium–Phosphate Metabolism and Photoreceptors
    Introduction
    Magnesium-Dependent Enzymes
    Phosphoryl Group Transfer Kinases
    Phosphoryl Group Transfer – Phosphatases
    Stabilisation of Enolate Anions – The Enolase Superfamily
    Enzymes of Nucleic Acid Metabolism
    Magnesium and Photoreception

    Chapter 11. Calcium – Cellular Signalling
    Introduction – Comparison of Ca2+ and Mg2+
    The Discovery of a Role for Ca2+ Other than as a Structural Component
    An Overview of Ca2+ Regulation and Signalling
    Ca2+ and Cell Signalling

    Chapter 12. Zinc – Lewis Acid and Gene Regulator
    Introduction
    Mononuclear Zinc Enzymes
    Multinuclear and Cocatalytic Zinc Enzymes
    Zinc Fingers DNA- and RNA-Binding Motifs

    Chapter 13. Iron
    Introduction
    Iron Chemistry
    Iron and Oxygen
    The Biological Importance of Iron
    Biological Functions of Iron-Containing Proteins
    Haemoproteins
    Other Iron-Containing Proteins
    Dinuclear Nonhaem Iron Enzymes

    Chapter 14. Copper – Coping with Dioxygen
    Introduction
    Copper Chemistry and Biochemistry
    Copper-Containing Enzymes in Oxygen Activation and Reduction
    Mars and Venus – The Role of Copper in Iron Metabolism

    Chapter 15. Nickel and Cobalt
    Introduction
    Nickel Enzymes
    Methyl-coenzyme M Reductase
    Cobalamine and Cobalt Proteins
    B12-dependent Isomerases
    B12-dependent Methyltransferases
    Noncorrin Co-containing Enzymes

    Chapter 16. Manganese – Oxygen Generation and Detoxification
    Introduction: Mn Chemistry and Biochemistry
    Photosynthetic Oxidation of Water – Oxygen Evolution
    Mn2+ and Detoxification of Oxygen Free Radicals
    Nonredox di-Mn Enzymes – Arginase

    Chapter 17. Molybdenum, Tungsten, Vanadium, and Chromium
    Introduction
    Mo and W Chemistry and Biochemistry
    Molybdenum Enzyme Families
    The Xanthine Oxidase Family
    The Sulfite Oxidases and DMSO Reductases

    Chapter 18. Non-metals in Biology
    Introduction
    The Major Biogeochemical Cycles

    Chapter 19. Biomineralisation
    Introduction
    Principles of Solid-State Biological Inorganic Chemistry
    An Overview of the Major Classes of Biominerals

    Chapter 20. Metals in Brain
    Introduction
    The Brain and the Blood–Brain Barrier (BBB)
    Sodium, Potassium, and Calcium Channels
    Zinc, Copper, and Iron
    Concluding Remarks

    Chapter 21. Metals and Neurodegeneration
    Introduction
    Metal-based Neurodegeneration
    Neurodegenerative Diseases Associated with Metals

    Chapter 22. Metals in Medicine and Metals as Drugs
    Introduction
    Disorders of Metal Metabolism and Homeostasis
    Metal-based Drugs
    Metallotherapeutics with Lithium
    Contrast Agents for Magnetic Resonance Imaging (MRI)

    Chapter 23. Metals in the Environment
    Introduction Environmental Pollution and Heavy Metals
    Aluminium
    Cadmium
    Mercury
    Lead
    Metals as Poisons
  • Citar Libro
    • Título: Biological Inorganic Chemistry
    • Autor/es:
    • ISBN-13: 9780444537836
    • Edición: 2da Edición
    • Año de edición: 2019
    • Tema: Química
    • Subtema: Química Inorgánica
    • Tipo de Archivo: eBook
    • Idioma: eBook en Inglés

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