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绪论 分子生物学研究体系 1

第一节 什么是分子生物学 1

第二节 分子生物学的逻辑 1

第三节 分子生物学的研究成果及当代活跃前沿 2

第四节 分子生物学研究体系介绍 4

上篇 生物化学理论 9

第一章 蛋白质的结构与功能 9

第一节 蛋白质概论 9

一、蛋白质的定义与组成 9

二、蛋白质的分类 10

三、蛋白质的溶液性质 10

四、蛋白质的生物学功能 12

第二节 蛋白质的一级结构及测定 13

一、一级结构 13

二、一级结构的测定 13

三、一级结构与功能 15

第三节 蛋白质分子构象 15

一、蛋白质二级、三级与四级结构的含义 15

二、维持蛋白质分子构象的化学键 16

第四节 蛋白质的二级结构 17

一、二级结构的类型 17

二、二级结构的测定 17

三、二级结构的预测 18

第五节 蛋白质的三级结构与四级结构 18

一、球蛋白分子三级结构的一般特征 19

二、一级结构与高级结构的关系 19

三、四级结构 20

第六节 蛋白质构象与功能的关系 20

一、蛋白质的变性与复性 20

二、血红蛋白分子的构象与功能 21

三、抗体分子的结构和功能 21

四、蛋白质分子的变构作用是学习过程的基本机制 22

第七节 蛋白质工程 22

一、蛋白质工程及基本程序 22

二、蛋白质工程的研究方法和策略 23

三、蛋白质工程的应用 24

第二章 酶分子 25

第一节 酶是生物催化剂 25

一、酶的研究历史 25

二、酶的新概念 26

三、酶的特性 26

四、酶的组成 27

第二节 酶的结构与催化功能 28

一、酶的一级结构与催化活性 28

二、酶的二级和三级结构与催化活性 29

三、酶的四级结构与催化活性 30

第三节 酶促反应机制 31

一、酶作用的专一性 31

二、酶促反应的本质 33

三、酶促反应机制的研究方法 36

四、抗体酶的ribozyme的催化反应 37

五、酶促反应动力学 41

第四节 酶的调节作用 49

一、酶本身活性的调控 49

二、参与代谢调控的酶 53

三、酶调控作用的机制 58

第五节 酶活性分析 60

一、酶的活性 60

二、影响酶活性的因素 61

三、酶活性保持 64

四、酶活性的测定 65

第三章 糖蛋白 68

第一节 糖蛋白的种类与分布 68

第二节 糖蛋白的结构 70

一、糖链中糖苷键类型 70

二、糖链种类数量的差异 73

第三节 蛋白多糖的结构 74

一、氨基多糖的结构特点 75

二、氨基多糖在蛋白多糖中的连接方式 78

第四节 糖蛋白和蛋白多糖的生物学功能 78

一、外源凝集素 78

二、免疫球蛋白 79

三、具有载体和运输作用的糖蛋白 82

四、血液凝固因子糖蛋白 83

五、糖蛋白激素 83

六、粘液分泌的糖蛋白 84

七、细胞膜糖蛋白 84

八、免疫学常用的几种糖蛋白 85

九、蛋白多糖及其生物功能 86

第五节 糖蛋白的生物合成与代谢 87

一、糖蛋白的生物合成 87

二、糖蛋白及蛋白多糖的分解代谢 89

第四章 脂蛋白 91

第一节 脂蛋白的分类 91

第二节 脂蛋白的化学性质 92

一、脂质 92

二、载脂蛋白 93

第三节 脂蛋白的结构 95

一、HDL的结构 95

二、LDL的结构 96

三、VLDL和乳糜微粒的结构 97

第四节 脂蛋白的代谢 97

一、乳糜微粒的代谢 97

二、VLDL的代谢 98

三、LDL的代谢 98

四、HDL的代谢 99

第五节 脂蛋白结构与功能的关系 100

第六节 载脂蛋白的生理功能 102

一、Apo E 102

二、Apo A,Apo B,Apo C 103

三、Apo D 103

第七节 动脉硬化与脂蛋白的关系 104

第五章 抗体分子 106

第一节 抗体概论 106

一、抗体生化本质的早期研究 106

二、近代抗体研究的重大成就与展望 106

第二节 抗体分子的结构与功能 107

一、Ig轻链 108

二、Ig重链 109

三、Ig片段 109

第三节 Ig的基本类别和特性 110

一、IgG 111

二、IgM 112

三、IgA 112

四、IgD 112

五、IgE 112

第四节 抗原抗体反应 113

第五节 抗体制备方法 114

第六章 多肽生长因子 117

第一节 多肽生长因子简介 117

一、研究历史 117

二、概念和名称 118

第二节 多肽生长因子的分类 118

一、多肽生长因子作用的特点 118

二、多肽生长因子的分类 120

第三节 多肽生长因子受体的结构与功能 128

一、生长因子受体的概念 128

二、生长因子受体的结构区段及其功能 128

三、生长因子受体的分类 129

四、生长因子受体的调节 132

五、生长因子受体介导的细胞内信号系统 134

第四节 生长因子及其受体与癌基因 136

第七章 天然毒素分子 142

第一节 概论 142

一、天然毒素的定义和种类 142

二、天然毒素研究的主要内容 142

第二节 天然毒素分子结构与功能关系的研究 143

一、一级结构与功能的关系 143

二、空间结构与功能的关系 145

第三节 天然毒素作用机制的研究 148

一、受体结合 148

二、膜离子通道途径 149

三、抑制核酸蛋白质合成 149

四、作用于参加生化效应的酶系 150

第四节 天然毒素分子生物学研究进展 150

第五节 天然毒素的应用研究 152

一、毒素作为药物 152

二、毒素作为生命科学重要的研究工具 152

三、天然毒素作为生物武器 153

第八章 核酸结构 154

第一节 核酸研究的历史 154

第二节 核酸的基本成分 155

一、碱基 155

二、戊糖 155

三、核苷 156

四、核苷酸 156

五、DNA和RNA 157

六、核酸的修饰成分 159

七、核酸成分的表示方法 159

第三节 脱氧核糖核酸 160

一、DNA的一级结构 160

二、DNA的二级结构 165

三、DNA的三级结构 166

四、变性和复性 168

第四节 核糖核酸 169

一、rRNA 170

二、tRNA 171

三、mRNA 173

第九章 DNA复制与相关蛋白 175

第一节 半保留DNA复制 175

第二节 DNA复制反应 176

一、关于DNA复制的回顾 176

二、DNA复制的特殊机制 178

三、DNA复制的酶和因子 179

四、末端复制：前导链的引物替代 185

第三节 复制的起始：复制起始区和复制元 185

一、复制起始区 185

二、复制元 187

三、复制元和DNA扩增 188

第四节 DNA修复 189

一、错配修复 189

二、化学物或辐射引起的DNA改变的修复 190

第五节 在真核细胞中染色体蛋白的复制 191

一、染色体蛋白的合成 191

二、核小体和DNA复制 193

第十章 基因转录及转录后加工 196

第一节 概论 196

第二节 RNA聚合酶 196

一、大肠杆菌中RNA聚合酶 196

二、真核生物RNA聚合酶 197

第三节 基因转录的分子机制 199

一、启动子的结构 199

二、RNA聚合酶与模板DNA结合 201

三、基因转录的起始 202

四、转录的延伸 203

五、转录的终止 204

第四节 基因转录后加工处理 206

一、mRNA的转录后加工 206

二、核糖体RNA(rRNA)的转录后加工 209

三、转运RNA(tRNA)的转录后加工 211

第十一章 多肽的生物合成、修饰及分泌 212

第一节 多肽的生物合成 212

一、多肽生物合成的基本过程 212

二、氨酰-tRNA合成酶在转译中的地位与作用 213

三、真核mRNA的帽子结构和蛋白质合成的起始 214

四、核糖体中RNA在蛋白质生物合成中的作用 216

第二节 多肽的修饰 217

一、多肽链的切除修饰 217

二、多肽N末端和C末端的修饰 218

三、多肽的烷基化和去烷基化修饰 219

四、糖基的修饰 220

第三节 多肽的分泌 220

一、多肽分泌的一般过程 220

二、各种分泌模型 221

三、信号肽的结构特点 222

四、影响蛋白分泌的一些因素 222

五、分泌型载体的构建 223

第十二章 基因表达的调控 224

第一节 基因表达调控的研究历史及概况 224

第二节 原核生物基因表达的调控：乳糖操纵子模型 225

一、诱导和阻遏受小分子物质的控制 225

二、调节基因控制着结构基因 226

三、操纵子的控制回路 228

四、组成型突变解释了阻遏物的作用 228

五、顺式显性的操纵区 229

六、启动区或阻遏物的非诱导型突变 230

七、阻遏物如何阻止转录 230

八、操纵区中的接触部位 230

九、阻遏物亚基的相互作用 232

十、作为DNA结合蛋白的阻遏物 232

十一、阻遏物从DNA上的脱落 233

十二、剩余阻遏物的储存 234

十三、诱导作用的矛盾统一 235

第三节 真核细胞基因表达调控的层次及调控机制 235

一、染色质与基因调控 236

二、转录调控的顺式作用分子机制 244

三、反式作用的转录因子及其调控机制 247

四、转录因子的转录活化结构域 255

五、转录因子的活化机制 256

六、转录因子活性的调节 256

第十三章 DNA损伤和修复 259

第一节 DNA分子的自发性损伤 259

一、DNA复制中的损伤 259

二、DNA碱基的自发性化学改变 259

第二节 物理因素引起的DNA损伤 261

一、紫外线引起的DNA损伤 261

二、电离辐射引起的DNA损伤 261

第三节 化学因素引起的DNA损伤 262

一、烷化剂对DNA的损伤 262

二、碱基类似物对DNA的损伤 263

第四节 DNA结构损伤的细胞学后果 263

一、DNA碱基损伤的细胞学后果 263

二、其他类型DNA损伤的细胞学后果 265

第五节 DNA修复的概念及意义 265

第六节 DNA损伤的修复机理 266

一、回复修复 266

二、切除修复 267

三、错配修复 268

四、损伤的“耐受” 270

第七节 DNA修复基因和蛋白 272

一、核苷酸切除修复基因 272

二、碱基切除修复酶 273

三、其他DNA修复基因 276

第八节 DNA修复的基因特异性和链特异性 276

一、DNA修复的基因特异性 276

二、DNA修复的链特异性 277

第九节 DNA修复缺陷病 278

一、Bloom综合征 278

二、着色性干皮病 278

三、Cockayne综合征 278

四、Fanconi贫血 278

五、毛细血管扩张性运动失调症 278

第十节 DNA损伤和基因突变的分子学检测方法 279

一、DNA损伤的检测 279

二、基因突变的检测 280

第十四章 生物膜的结构与功能 282

第一节 细胞的膜系统 282

第二节 生物膜的结构 283

一、生物膜的化学组成 284

二、脂双层是生物膜的基本结构 284

三、流动镶嵌式的生物膜模型 285

四、膜脂及其结构特征 287

五、膜蛋白及其特征 288

六、生物膜的结构理论问题 289

第三节 生物膜的功能 290

一、生物膜与物质转运 290

二、生物膜和能量转换 291

三、生物膜与信号传递 291

四、膜融合现象 292

五、信号肽与导肽 292

第四节 生物膜的病理生理学意义 293

一、与生物膜结构损伤有关的疾病 293

二、与生物膜功能改变有关的疾病 294

三、生物膜与癌 294

第五节 膜生物工程 295

一、人工膜技术 295

二、人工膜技术的应用 296

第六节 生物膜谱学 297

一、生物膜的小角X衍射研究 297

二、生物膜的中子衍射(或散射)的研究 297

三、生物膜的冰冻蚀刻电子显微镜观测 298

第七节 生物膜的制备 298

一、细胞的破碎 299

二、离心分离 299

三、红细胞膜的制备 300

四、组织或细胞质膜的制备 300

五、细胞膜组分的标志 300

六、质膜的贮存条件 300

第十五章 受体学概论 302

第一节 受体学发展简史 302

一、药理学研究阶段 302

二、生物化学研究阶段 303

三、分子生物学研究阶段 304

第二节 受体概念及基本特性 304

第三节 受体的分类 306

第四节 受体的结构与功能 308

一、配体门控离子通道型受体的结构和功能 308

二、G蛋白偶联型受体 309

三、酪氨酸激酶型受体 312

四、DNA转录调节型受体 314

第十六章 信号转导机制 317

第一节 信号转导机制研究简介 317

第二节 受体信号转导中的信号分子 321

一、G蛋白与效应酶的调节 321

二、蛋白激酶与蛋白质的磷酸化 327

三、Ca2+与细胞功能的调节 331

四、磷酸酶、磷酸二酯酶与信号传递的抑制 332

第三节 受体信号转导机制的生理意义 334

一、血小板活化中的信号转导 334

二、平滑肌收缩的信号转导 334

三、兴奋性氨基酸受体介导的信号转导 335

四、细胞增殖的信号转导 336

第四节 信号转导机制的基本规律 339

一、信号的接收与传送 339

二、信号的抑制与放大 339

三、信号的发生与消失 339

四、信号的协同与拮抗 340

五、信号的正反馈和负反馈 340

六、信号的通用性与特异性 341

第五节 信号转导机制的研究展望 341

第十七章 生物自由基 343

第一节 自由基分子基础 343

一、自由基 343

二、未偶电子 343

三、自由基的性质 344

四、活性氧自由基的种类及其生物学意义 346

五、金属离子和氧应激 349

六、活性氮自由基 349

第二节 研究生物自由基的基本手段 351

一、物理法 351

二、化学法 352

第三节 生物自由基的产生与清除 353

一、生物自由基的产生 353

二、生物自由基的清除 354

第四节 生物自由基的利用与危害 356

一、自由基的利用 356

二、自由基的危害 357

下篇 研究技术 363

第十八章 蛋白质、酶与重组蛋白分离纯化实践 363

第一节 蛋白质纯化战略考虑 363

第二节 材料选择与细胞破碎 365

一、生物材料选取 365

二、细胞破碎方法 366

第三节 离子交换层析 366

一、离子交换剂类型 366

二、离子交换剂的选取 368

三、缓冲液的选择 368

四、离子交换层析实践 369

第四节 疏水作用层析 371

一、疏水性凝胶的选择 371

二、层析实践要点 371

第五节 凝胶过滤层析 372

一、几种重要类型凝胶的特点 374

二、凝胶过滤层析实践要点 375

第六节 亲和层析 375

一、载体 375

二、亲和层析类型 376

三、偶联凝胶的配基固定 377

四、通用性配体亲和层析应用 377

五、亲和层析操作要点 378

第七节 羟基磷灰石柱层析 380

一、HA柱操作规则 380

二、上柱 381

三、洗脱 381

第八节 蛋白质纯化中的衔接技术 382

一、浓缩 382

二、脱盐 383

三、盐析 383

四、酶与蛋白质生物活性的保持 384

五、蛋白监测 384

六、蛋白质纯度鉴定标准 385

第九节 基因工程重组蛋白的纯化策略 386

一、分泌型表达 386

二、细胞内可溶性表达 387

三、包涵体中重组蛋白复性与纯化 387

第十节 酶与蛋白质纯化实例 389

第十九章 蛋白质的分析和鉴定技术 392

第一节 蛋白质的定量分析 392

一、染料结合法测定蛋白质 392

二、紫外光谱吸收法测定蛋白质 394

三、胶体金测定蛋白质的方法 396

第二节 蛋白质的分析鉴定 399

一、电泳技术 399

二、蛋白质免疫印迹分析 404

三、蛋白质结构分析的基本策略 408

四、蛋白质变性和复性分析 413

第二十章 核酸研究技术 418

第一节 DNA自动合成技术 418

一、DNA自动合成的化学原理 418

二、合成寡核苷酸的后处理 419

三、修饰寡核苷酸的合成 420

第二节 多聚酶链式反应技术 421

一、PCR技术的原理 422

二、PCR技术的一般反应条件 422

三、PCR技术的分类与应用 423

第三节 核酸纯化技术 425

一、哺乳动物细胞高分子量DNA的分离 425

二、哺乳动物细胞总RNA纯化技术 426

三、哺乳动物细胞mRNA纯化技术 428

第四节 核酸杂交技术 432

一、原理 432

二、分类及应用 432

三、基本操作 432

四、应用实例--Northern印迹 433

第五节 反义核酸技术 435

一、反义RNA 435

二、核酶 435

三、反义DNA 437

第六节 DNA序列测定技术 437

一、Sanger双脱氧链终止法的原理 437

二、样品的制备 438

三、测序酶反应 440

四、变性PAGE电泳 441

五、放射自显影与结果读出 441

第二十一章 转录调控研究技术 442

第一节 基因功能状态研究 442

一、DNase Ⅰ超敏感分析法 442

二、DNA甲基化分析 443

三、进行中的核转录分析 443

四、差示文库 443

第二节 顺式调控元件作用的研究手段 444

一、体外转录 444

二、氯霉素乙酰转移酶分析 444

第三节 反式作用因子分析方法 445

一、凝胶滞留法 445

二、滤膜结合法 445

三、Southwestern印迹法 445

四、足纹法 446

五、蛋白--核酸紫外交联法 446

六、DNA结合蛋白的分离纯化技术 446

七、编码DNA结合蛋白的cDNA克隆的筛选 446

第二十二章 真核基因在大肠杆菌中表达研究的策略 448

第一节 原核基因工程导论 448

第二节 真核基因(DNA或cDNA)克隆 448

一、人工合成法 449

二、逆转录法 449

三、DNA限制性内切酶法 451

第三节 克隆化真核基因在大肠杆菌中的表达 452

一、真核基因在原核细胞中表达的特点 452

二、真核基因在大肠杆菌中表达的载体 452

三、影响真核基因在大肠杆菌中表达效率的主要因素 453

四、真核基因在大肠杆菌中的表达形式 456

第四节 真核基因在大肠杆菌中表达产物的检测与鉴定 458

第五节 真核基因在大肠杆菌中表达的范例--人粒细胞集落刺激因子cDNA克隆与在大肠杆菌中的高效表达 458

一、高活性hG-CSF DNA克隆与鉴定 459

二、hG-CSF在大肠杆菌中的高效表达 459

第六节 基因工程成就与展望 460

第二十三章 核酸和蛋白质研究中计算机辅助实验设计方法 462

第一节 分子生物学中的数据库 463

第二节 序列同源性比较和对库同源检索 467

第三节 蛋白质结构和功能位点预测 470

第四节 实验辅助设计 472

一、基因表达调控的分析 472

二、PCR 引物的设计 480

三、蛋白抗原决定簇的预测 484

第五节 药物分子设计简介 489