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绪论 1

一、蛋白质工程的物质基础 1

二、蛋白质工程的原理 2

三、蛋白质工程的程序和操作方法 3

四、蛋白质工程的产生与发展 3

五、蛋白质工程的应用领域 6

第一章　蛋白质结构基础 9

第一节　蛋白质的功能及其应用 9

一、蛋白质的生物学功能 9

二、蛋白质类大分子的应用 11

第二节　蛋白质氨基酸与多肽链 11

一、常见蛋白质氨基酸的结构特征 12

二、蛋白质氨基酸的分类 13

三、肽和多肽链 16

第三节　蛋白质的空间结构 21

一、一级结构 21

二、二级结构 21

三、超二级结构 26

四、结构域 29

五、三级结构 32

六、四级结构 33

七、维持蛋白质空间构象的作用力 34

八、研究蛋白质空间构象的技术和方法 35

第四节　蛋白质结构与功能的关系 36

一、氨基酸序列决定蛋白质的结构与功能 36

二、蛋白质的空间结构与功能的关系 36

三、蛋白质间的相互作用与特殊结构 37

四、参与蛋白质与DNA分子间相互作用的结构域 39

五、蛋白质的变性与复性 40

第五节　多肽链的折叠 41

一、第二遗传密码 41

二、帮助折叠的蛋白质和酶 42

三、蛋白质的去折叠 43

四、蛋白质的错误折叠 44

思考题 45

第二章　蛋白质分子设计 46

第一节　蛋白质分子设计原理 46

一、蛋白质分子设计的分类 46

二、蛋白质分子设计的基础 47

三、蛋白质分子设计的原则 50

四、蛋白质分子设计的程序 52

第二节　基于天然蛋白质结构的分子设计 54

一、定位突变 54

二、蛋白质分子拼接 59

第三节　全新蛋白质设计 59

一、全新蛋白质设计方法 59

二、蛋白质结构的从头设计 62

三、蛋白质功能的从头设计 66

四、全新蛋白质分子设计的展望 67

思考题 68

第三章　蛋白质的修饰和表达 69

第一节　蛋白质的化学修饰 69

一、蛋白质侧链基团的化学修饰 69

二、蛋白质的位点专一性修饰 72

三、蛋白质的聚乙二醇修饰 73

四、蛋白质的化学交联和化学偶联 73

第二节　蛋白质的分子生物学改造 76

一、基因突变技术 76

二、基因融合 82

第三节　重组蛋白质的表达 86

一、目标蛋白质在大肠杆菌中的表达 86

二、目标蛋白质在酵母细胞中的表达 91

三、昆虫杆状病毒表达系统 96

四、哺乳动物细胞表达系统 98

五、体外翻译系统 99

思考题 100

第四章　蛋白质的物理化学性质 102

第一节　热力学函数与蛋白质构象 102

一、热力学函数与热力学平衡 102

二、热容量 103

三、van't Hoff焓 103

四、蛋白质构象与热运动 104

五、热力学参数在分子水平上的解释 104

六、折叠／退折叠转变 110

第二节　突变、稳定性和折叠 111

一、体外突变技术 112

二、突变与热稳定性 114

三、蛋白质折叠 116

第三节　蛋白质折叠热力学与动理学 120

一、蛋白质折叠的热力学研究 121

二、蛋白质折叠的动理学研究 126

思考题 131

第五章　蛋白质结构解析 132

第一节　X射线晶体结构分析 132

一、X射线晶体结构分析发展史 132

二、X射线晶体结构分析基本原理 133

三、蛋白质X射线晶体结构测定程序 134

第二节　核磁共振波谱的溶液结构解析 142

一、概述 142

二、核磁共振方法测定蛋白质结构的实验技术 146

三、核磁共振波谱综合解析 150

四、核磁共振技术的发展和应用 152

第三节　蛋白质结构测定的其他方法 152

一、现代光谱技术 153

二、三维电镜重构法 157

三、动力学全精研究技术 158

思考题 158

第六章　生物信息学在蛋白质工程中的应用 159

第一节　生物信息学与蛋白质工程 159

一、生物信息学概述 159

二、生物信息学与蛋白质工程 162

三、生物信息学与蛋白质组学 163

第二节　蛋白质常用数据库 163

一、核酸数据库 165

二、蛋白质数据库 170

第三节　蛋白质结构预测 183

一、蛋白质序列比对 183

二、蛋白质基本性质分析 186

三、蛋白质二级结构预测 187

四、蛋白质结构预测实例 189

思考题 198

第七章　蛋白质的分离纯化与鉴定 199

第一节　蛋白质的分离纯化概述 199

第二节　蛋白质的提取 201

第三节　蛋白质粗分级 203

一、硫酸铵分级沉淀 203

二、有机溶剂分级沉淀 204

三、超速离心法 205

四、等电点沉淀法 205

五、透析法 206

六、超滤法 207

七、结晶法 207

八、其他方法 208

九、蛋白质粗分级举例 208

第四节　蛋白质细分级 209

一、分子筛层析 209

二、离子交换层析 215

三、吸附层析 217

四、亲和层析 218

五、电泳 219

六、其他技术 223

七、蛋白质细分级举例 224

第五节　蛋白质的鉴定 225

一、蛋白质含量测定 225

二、蛋白质鉴定 226

思考题 231

第八章　现代生物学技术在蛋白质工程中的应用 232

第一节　蛋白质分析鉴定技术 232

一、蛋白质芯片技术 232

二、蛋白指纹图谱技术 236

第二节　研究蛋白相互作用技术 237

一、表面等离子体共振技术 237

二、酵母双杂交技术 238

第三节　表面展示技术 240

一、噬菌体展示技术 241

二、核糖体展示技术与mRNA展示技术 243

三、细菌表面展示技术 245

四、酵母表面展示技术 246

第四节　其他新蛋白质工程技术 248

一、原子力显微镜技术 248

二、蛋白质打靶技术 250

三、蛋白质分子印迹技术 250

四、蛋白质截短技术 254

五、蛋白质错误折叠循环扩增技术 254

思考题 255

第九章　蛋白质组学 256

第一节　概述 256

一、蛋白质组的概念及发展简史 256

二、蛋白质组学研究的思路与策略 259

第二节　蛋白质组学的研究内容 260

一、蛋白质组学的研究内容 260

二、蛋白质组学的难点 262

第三节　蛋白质组学研究的技术方法 263

一、蛋白质分离技术 264

二、蛋白质分析和鉴定技术 266

第四节　蛋白质组学的应用与发展趋势 273

一、蛋白质组学的应用 274

二、蛋白质组学的研究现状及发展趋势 278

思考题 281

第十章　蛋白质工程的应用 282

第一节　抗体工程 282

一、概述 282

二、抗体的结构与分类 282

三、抗体融合蛋白 286

四、抗体的应用 290

第二节　酶的蛋白质工程 294

一、枯草杆菌蛋白酶 294

二、木糖异构酶 297

三、植酸酶 299

四、溶菌酶 301

五、其他酶 302

第三节　抗体酶 304

一、抗体酶的作用机理 304

二、抗体酶的制备 306

三、抗体酶的应用 309

思考题 312

主要参考文献 314