蛋白质导论PDF电子书下载

第1章　引论 1

1.1　有关蛋白质的一些基本概念 1

1.1.1　蛋白质的定义和命名 1

1.1.2　蛋白质的基本组成——由核酸编码的氨基酸 5

1.1.3　肽链的最基本结构是肽键和肽平面 14

1.2　蛋白质的两个重要特性——结构层次和时空性 19

1.2.1　蛋白质的结构是多层次的 19

1.2.2　蛋白质的时空特性 30

1.2.3　蛋白质的功能是其结构层次和时空特性的综合 32

第2章　蛋白质的检测和分离 33

2.1　蛋白质的检测和定量 33

2.1.1　用于检测蛋白质的化学方法 33

2.1.2　用于检测蛋白质的物理方法 34

2.1.3　用于检测蛋白质的生物学方法 35

2.1.4　复合蛋白质中其他组分的检测 36

2.1.5　蛋白质定量的相对性 36

2.2　蛋白质的分离和纯化 36

2.2.1　蛋白质分离纯化的基础 37

2.2.2　蛋白质分离纯化的一般原则 46

2.3　纯度鉴定 48

2.3.1　分离纯化和鉴定的关系 48

2.3.2　纯度的相对性 48

2.3.3　蛋白质纯度有别于小分子化合物 50

第3章　蛋白质的一级结构 52

3.1　蛋白质的一级结构及其测定 52

3.1.1　蛋白质一级结构的定义 52

3.1.2　蛋白质肽链一级结构的形成 53

3.1.3　几种测定肽链中氨基酸残基序列的方法及准备工作 53

3.1.4　蛋白质化学测序法 55

3.1.5　复合蛋白质中非肽链的其他组分的检测和定位，以及二硫键的测定 57

3.2　肽链的一级结构 59

3.2.1　多肽与寡肽 59

3.2.2　蛋白质中的肽链组成 61

3.2.3　蛋白质的不均一性 62

3.2.4　同工蛋白质 62

3.2.5　蛋白质的多态性 63

3.2.6　分子病 64

3.3　蛋白质中的非氨基酸组分 68

3.3.1　蛋白质中氨基酸残基的各种修饰方式 68

3.3.2　蛋白质中氨基酸残基侧链修饰的类型 69

3.3.3　蛋白质中氨基酸残基修饰的一些列举 70

3.3.4　蛋白质中氨基酸残基侧链的人为修饰 76

3.4　蛋白质一级结构同源性比较 78

3.4.1　同一肽链氨基酸残基序列的比较 78

3.4.2　“同宗”蛋白质的一级结构的比较 80

3.4.3　“近亲”蛋白质一级结构的比较 84

3.4.4　蛋白质一级结构的“远缘”比较 85

3.4.5　肽链氨基酸残基序列中的模体 88

3.4.6　蛋白质的家族与超家族 94

3.5　从蛋白质的一级结构能得到哪些信息 95

第4章　蛋白质的二级结构和超二级结构 100

4.1　蛋白质二级结构的定义和类型 100

4.1.1　蛋白质二级结构的定义和形成 100

4.1.2　规正的二级结构 100

4.1.3　部分规正的二级结构 108

4.1.4 “无规”卷曲 112

4.2　蛋白质二级结构的可变性 113

4.2.1　影响蛋白质二级结构的因素 113

4.2.2　两可肽 114

4.2.3　固有无结构蛋白质的结构改变 116

4.3　蛋白质二级结构的测定和预测 116

4.3.1　测定蛋白质二级结构的方法 116

4.3.2　蛋白质二级结构的预测 122

4.4　蛋白质的超二级结构 130

4.4.1　超二级结构的定义和由来 130

4.4.2　不同超二级结构的例举 131

第5章　蛋白质的三级结构和结构域 142

5.1　蛋白质三级结构的特征 142

5.1.1　三级结构的形成和定义 142

5.1.2　球状蛋白三级结构的主要特征 143

5.1.3　纤维状蛋白质的三级结构 147

5.1.4　膜蛋白的三级结构 148

5.1.5　三级结构的可变性 149

5.1.6　固有的无结构蛋白质 150

5.2　蛋白质的结构域 151

5.2.1　结构域的由来和定义 151

5.2.2　结构域的划分和制备 154

5.2.3　结构域的生物学意义 154

5.2.4　结构域／模体的举例 154

5.3　蛋白质三级结构／结构域的解剖 159

5.3.1　全α类 162

5.3.2　全β类 166

5.3.3　α／β类 174

5.3.4　α＋β类 179

5.3.5　其他含有二级结构的类型 180

5.3.6　固有的无结构蛋白质 182

5.3.7　结构域的组合 184

5.3.8　一些常见的蛋白质结构数据库和分类方法 190

5.4　蛋白质立体结构中的模体 191

5.4.1　蛋白质的折叠模式 191

5.4.2　蛋白质折叠模式的数量 192

5.5　蛋白质三级结构中的非肽组分 192

5.5.1　蛋白质中的金属 193

5.5.2　蛋白质中的辅基 195

5.5.3　蛋白质中的糖和脂质 196

5.6　蛋白质三级结构的测定和预测 196

5.6.1　蛋白质三级结构的测定 196

5.6.2　蛋白质三级结构的预测 199

第6章　蛋白质的四级结构 201

6.1　蛋白质四级结构的定义和相关概念 201

6.1.1　蛋白质四级结构的定义、形成和分类 201

6.1.2　蛋白质的亚基和蛋白质的分子质量 203

6.2　蛋白质四级结构的几个特性 204

6.2.1　具有四级结构蛋白质中的亚基种类与数量 204

6.2.2　稳定蛋白质四级结构的因素 206

6.2.3　四级结构的可变性 209

6.2.4　蛋白质四级结构的对称性 209

6.2.5　具有纤维状结构的蛋白质 216

6.2.6　与蛋白质组装有关的其他一些事件 221

6.2.7　蛋白质的聚集 222

6.2.8　蛋白质四级结构的实例 222

6.3　蛋白质四级结构的生物学意义 225

6.3.1　蛋白质的四级结构是一些蛋白质的生物活性所必需 225

6.3.2　亚基和结构域 226

6.4　蛋白质四级结构的测定 229

6.4.1　研究水溶性蛋白质四级结构的方法 229

6.4.2　研究膜蛋白四级结构的方法 230

第7章　蛋白质体系和蛋白质组 231

7.1　一些经典的蛋白质体系 231

7.1.1　经典的蛋白质体系给予的启示 231

7.1.2　几种蛋白质体系的类型 232

7.2　存在于细胞中的一些蛋白质体系 235

7.2.1　膜上的蛋白质体系 235

7.2.2　细胞质中的蛋白质体系 236

7.2.3　细胞核内的蛋白质体系 236

7.2.4　细胞外的蛋白质体系 240

7.3　蛋白质组 241

7.3.1　蛋白质组的提出 241

7.3.2　蛋白质组目标和内容 242

7.3.3　蛋白质组的研究方法 243

7.3.4　表达蛋白质组的研究事例 254

第8章　蛋白质新生肽链的生物合成及其调控 257

8.1　细胞外的刺激及其转化为进入细胞核内的信号 258

8.1.1　亲水分子对细胞的作用 258

8.1.2　亲脂分子对细胞的作用 264

8.1.3　转录因子和／或基因调节蛋白的激活 267

8.2　DNA的转录和mRNA的成熟 267

8.2.1　DNA链的包装和松散 267

8.2.2　转录因子和基因表达调节蛋白质的种类与其作用位点 269

8.2.3　DNA的转录 274

8.2.4　基因片段的组合 276

8.2.5　mRNA前体的后加工 278

8.3　蛋白质新生肽链的生物合成 281

8.3.1　蛋白质新生肽链生物合成中的主角——tRNA和氨酰基-tRNA合成酶 282

8.3.2　蛋白质新生肽链生物合成的场所——核糖体 285

8.3.3　蛋白质新生肽链生物合成的过程 288

8.3.4　影响蛋白质肽链转译的外界因素 297

8.4　蛋白质生物合成小结 303

第9章　蛋白质变性和肽链折叠、组装 305

9.1　蛋白质的变性和复性 305

9.1.1　和蛋白质变性有关的一些基本概念 305

9.1.2　蛋白质变性、复性与新生肽链折叠 308

9.2　蛋白质变性和复性的热力学 308

9.2.1　蛋白质肽链折叠和蛋白质变性的驱动力 308

9.2.2　蛋白质稳定性的研究 309

9.3　肽链折叠的动力学 314

9.3.1　肽链的折叠速度和构象核 314

9.3.2　蛋白质肽链折叠的中间态以及互变 317

9.4　蛋白质肽链折叠的最终状态 326

9.4.1　淀粉样沉淀 327

9.4.2　同种蛋白质分子在同样条件下有可能具有两种不同的构象 329

9.5　研究蛋白质变性和肽链折叠的方法 330

9.6　四级结构的形成和肽链的聚集 333

9.6.1　组装的热力学 334

9.6.2　组装的动力学 334

9.6.3　影响组装的因素 335

9.6.4　组装的场所和后加工 337

9.6.5　肽链的聚集 338

9.7　蛋白质生物合成新生肽链在细胞内的折叠和组装 339

9.7.1　分子伴侣和热休克蛋白质 339

9.7.2　分子伴侣的作用机制 342

9.7.3　内质网中的分子伴侣和新生肽链折叠的质量控制 345

9.7.4　肽链的折叠和降解 348

9.7.5　分子伴侣和肽链的组装 349

9.7.6　分子伴侣的多样性 350

第10章　蛋白质新生肽链转译后的分拣和定位 357

10.1　蛋白质新生肽链进入内质网 358

10.1.1　进入内质网的信号肽 358

10.1.2　新生肽链进入内质网的载体 360

10.1.3　新生肽链的转运过程 364

10.1.4　信号肽的切除及随后发生的事件 366

10.1.5　新生肽链不依赖信号肽识别颗粒的转运 367

10.2　蛋白质定位在内质网中的机制 367

10.2.1　KDEL，最常见的滞留于内质网的信号肽 367

10.2.2　其他滞留于内质网的信号肽 368

10.2.3　滞留于内质网内的蛋白质的功能 368

10.3　蛋白质在高尔基体的定位 369

10.4　蛋白质向溶酶体的分拣和投送 370

10.4.1　蛋白质进入溶酶体的信号 371

10.4.2　进入溶酶体的糖信号的形成 372

10.4.3　进入溶酶体糖信号的受体 373

10.4.4　酵母中液泡内蛋白质的定位信号 375

10.5　蛋白质在质膜上的定位 375

10.5.1　蛋白质肽段的穿膜定位 375

10.5.2　糖基磷脂酰肌醇化蛋白质在质膜上的定位 377

10.5.3　利用脂肪链定位的蛋白质 377

10.5.4　原核细胞中蛋白质的膜定位 379

10.6　蛋白质向细胞外的转运和分泌 379

10.7　蛋白质的核定位 382

10.7.1　核蛋白具有特定的进入核的信号肽 382

10.7.2　与入核有关的其他蛋白质 383

10.7.3　蛋白质进入细胞核的过程 386

10.7.4　核输出信号及其有关蛋白质 386

10.8　蛋白质在线粒体和叶绿体中的定位 388

10.8.1　分子伴侣帮助新生肽链向线粒体转运 388

10.8.2　蛋白质定位在线粒体中的信号 388

10.8.3　不同的蛋白质在线粒体中的定位过程 389

10.8.4　线粒体表面与蛋白质转运有关的受体，以及蛋白质转运的机制 392

10.8.5　植物中一些蛋白质的定位和组装 394

10.9　蛋白质在过氧化体中的定位及在细胞质中的滞留 396

10.9.1　蛋白质在过氧化体中的定位 396

10.9.2　滞留在细胞质中的蛋白质 398

10.10　蛋白质进入细胞内的途径 398

10.10.1　胞吞作用的不同途径 398

10.10.2　有关内吞后的分拣信号 400

10.10.3　肌动蛋白在内化中的作用 403

10.10.4　毒素内吞后的分拣 403

第11章　蛋白质新生肽链转译后的剪接和修饰 405

11.1　蛋白质新生肽链转译后的剪接 405

11.1.1　新生肽链N端的信号肽的切除 405

11.1.2　前体的激活 406

11.1.3　新生肽链的剪接 410

11.2　蛋白质新生肽链转译后的修饰 416

11.2.1　糖基化 416

11.2.2　脂质修饰 421

11.2.3　糖基磷脂酰肌醇化 424

11.2.4　一些蛋白质肽链末端的修饰 426

11.2.5　一些动态的可逆性的修饰 427

11.3　蛋白质新生肽链各种转译后事件之间的关系 428

11.3.1　蛋白质新生肽链转译后各种事件间的关系 428

11.3.2　蛋白质新生肽链转译后事件有关概念的演化和发展 428

第12章　蛋白质的降解 431

12.1　蛋白质降解的一些基本概念 431

12.1.1　蛋白质降解的重要性 431

12.1.2　蛋白质／肽链可以在不同程度上被降解 432

12.1.3　蛋白质的寿命 433

12.1.4　蛋白质的降解场所 435

12.2　参与蛋白质降解的酶类 438

12.2.1　无所不在的蛋白酶 438

12.2.2　蛋白酶的分类 438

12.2.3　重要的蛋白酶 439

12.3　蛋白质限制性蛋白酶解的生物学意义 457

12.3.1　蛋白质新生肽链合成和折叠的质量控制 457

12.3.2　蛋白质抗原的提呈 458

12.3.3　前体蛋白质的激活 459

12.3.4　蛋白质的降解与信号转导 460

12.3.5　蛋白质的降解与细胞周期和细胞凋亡 462

12.3.6　蛋白酶与疾病 472

12.4　氨基酸的降解 474

12.4.1　氨基酸的脱羧 474

12.4.2　由一些氨基酸代谢得到的活性分子 476

第13章　活性肽类 480

13.1　概论 480

13.1.1　肽类的由来 480

13.1.2　肽类的分类 485

13.1.3　肽类的结构 491

13.2　来自血液的活性肽 491

13.2.1　舒缓激肽 492

13.2.2　血管紧张肽 492

13.3　脑和肠中的活性肽 493

13.3.1　垂体前叶和中叶内的活性肽 493

13.3.2　加压素和催产素 494

13.3.3　下丘脑释放和释放抑制激素家族 494

13.3.4　速激肽家族 495

13.3.5　类吗啡肽家族 495

13.3.6　神经肽Y家族 498

13.3.7　肠道肽 498

13.3.8　心钠肽（ANP） 500

13.3.9　降钙素（CT）和降钙素基因相关肽（CGRP） 500

13.4　来自皮肤的活性肽 501

13.4.1　蛙皮中的肽类与哺乳动物肽的同源性 501

13.4.2　蛙皮中抗菌肽 503

13.5　肽类毒素 504

13.5.1　芋螺肽毒素 504

13.5.2　蜘蛛肽毒素 506

13.5.3　一些结构共性 506

13.6　抗菌肽 508

13.6.1　天蚕抗菌肽类 509

13.6.2　防卫肽类 510

13.7　肽类抗菌素 512

13.7.1　环状肽 513

13.7.2　内酯类 513

13.7.3　含有羊毛氨酸的肽类 513

13.7.4　博莱霉素 514

13.8　环状肽 515

13.8.1　一些已知的环状肽 515

13.8.2　环状肽的生物合成 517

13.8.3　人工合成的环肽 518

第14章　蛋白质的功能及其结构基础 520

14.1　蛋白质的功能 520

14.1.1　作为信息分子和信号的转导分子 520

14.1.2　具有催化和转化功能 521

14.1.3　分子和物质的运载体 522

14.1.4　结构和支撑功能 524

14.1.5　蛋白质的运动和动力功能 525

14.1.6　防卫和保护功能 525

14.2　蛋白质功能和结构的关系 528

14.2.1　蛋白质的功能是蛋白质结构的延伸 528

14.2.2　蛋白质的结构是蛋白质功能的基础 529

14.2.3　蛋白质和其他分子相互作用中的互动 532

14.3　蛋白质功能和一级结构的关系 532

14.3.1　一级结构中保守氨基酸残基在蛋白质功能中的作用 532

14.3.2　一级结构中可变氨基酸残基在蛋白质功能中的作用 536

14.4　蛋白质功能与立体结构的关系 539

14.4.1　蛋白质功能区的定位 539

14.4.2　蛋白质／结构域解剖类型和活性的关系 547

14.4.3　超家族成员的活性部位 547

14.4.4　蛋白质的活化 549

14.4.5　蛋白质功能的共性和专一性的立体结构基础 552

14.4.6　一些多功能的蛋白质 558

14.4.7　固有无结构蛋白质的功能 558

14.5　蛋白质功能与聚集体、复杂体系的关系 562

14.5.1　以聚集状态行使功能的蛋白质 563

14.5.2　以一个体系行使功能的蛋白质（小）组 564

14.6　蛋白质行使功能时自身结构的改变 578

14.6.1　蛋白质行使功能时自身结构的诱导契合 578

14.6.2　蛋白质的变构效应 582

14.7　蛋白质在行使功能时发生的运动 590

14.7.1　细胞核中DNA复制酶中的可滑行钳子 591

14.7.2　细胞质中的动力型蛋白质 592

14.7.3　线粒体膜内ATP合成过程中亚基的旋转 594

14.8　研究蛋白质结构与功能关系的方法 597

14.8.1　活性部位的鉴定和作用机制的研究 597

14.8.2　定量研究 599

14.8.3　表面粒团共振 601

14.8.4　微阵列技术 602

14.9　研究蛋白质结构与功能关系的意义 602

第15章　蛋白质组学 605

15.1　蛋白质组学的研究目标和内容 605

15.1.1　蛋白质组学的目标 605

15.1.2　蛋白质组学的内容 608

15.2　蛋白质组中各个组分之间的相互作用 612

15.2.1　蛋白质-蛋白质相互作用图谱化的战略 612

15.2.2　酵母双杂交 613

15.2.3　其他类型的双杂交 616

15.2.4　噬菌体展示用于检测蛋白质-配体相互作用 618

15.2.5　用于蛋白质-蛋白质相互作用图谱化的质谱法 619

15.2.6　蛋白质阵列／芯片技术 620

15.2.7　蛋白质芯片和质谱联用 622

15.2.8　表面粒团共振生物传感器分析 623

15.3　蛋白质组内的网络 623

15.3.1　酵母中蛋白质-蛋白质相互作用的网络 623

15.3.2　蛋白质网络的建筑结构 626

15.3.3　蛋白质体系的拓扑学 627

15.4　结构蛋白质组学 627

15.4.1　结构蛋白质组学的目标和任务 628

15.4.2　结构基因组学的研究策略 629

15.4.3　结构蛋白质组学的研究方法 630

第16章　蛋白质工程和蛋白质的设计 634

16.1　蛋白质工程的定义及基础 634

16.1.1　蛋白质工程的定义 634

16.1.2　蛋白质结构和功能研究是蛋白质工程的基础 634

16.2　蛋白质工程的内容 635

16.2.1　蛋白质的改良 635

16.2.2　融合蛋白的应用 642

16.2.3　蛋白质的改造 644

16.2.4　含有非天然氨基酸的蛋白质 648

16.2.5　改变蛋白质的非基因工程方法 653

16.3　蛋白质的设计 658

16.3.1　设计蛋白质的最基本原则 658

16.3.2　实例 658

16.4　配体工程 661

16.4.1　随机肽库的噬菌体展示 662

16.4.2　通过化学合成研制新的配体 666

16.4.3　以天然的蛋白质为基础建立肽库 666

16.4.4　配体工程的关键 667

16.4.5　以蛋白质结构为基础的配体改良和设计 668

第17章　蛋白质研究中的技术和方法 672

17.1　蛋白质研究中的化学技术和方法 672

17.1.1　检测、定量和鉴定蛋白质的化学方法 672

17.1.2　对蛋白质中氨基酸残基侧链修饰的化学方法 673

17.1.3　分离和分析蛋白质的化学方法 676

17.1.4　用于蛋白质相互作用的物理化学方法 677

17.2　蛋白质研究中的物理学技术和方法 677

17.2.1　光学技术在蛋白质研究中的应用 678

17.2.2　磁学技术在蛋白质研究中的应用 683

17.2.3　力学技术在蛋白质研究中的应用 686

17.2.4　其他物理学技术在蛋白质研究中的应用 686

17.3　蛋白质研究中的生物学技术和方法 686

17.3.1　免疫技术 687

17.3.2　基因技术 687

17.3.3　酶学方法 689

17.3.4　芯片和微流技术 690

17.4　蛋白质研究中的生物信息学 690

主要参考文献 692

后记 695