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第1章 绪论 1

1.1 结构生物学——历史与定义 1

1.2 结构生物学——进展 3

1.3 结构生物学——新目标 6

小结 8

思考题 8

第2章 核酸结构的多样性（nucleic acid structure diversity） 9

2.1 单链核酸分子的结构形态 10

2.2 双链核酸分子的结构形态 10

2.3 三链核酸分子的结构形态 11

2.4 分支的三链核酸复合物 12

2.5 四链核酸分子的结构形态 12

2.6 非线型多支链结构 13

2.7 多聚核苷酸右手螺旋：A型和B型 13

2.8 Z-DNA 15

2.9 天然DNA的构象 15

小结 16

思考题 17

第3章 RNA的结构（the structure of RNA） 18

3.1 RNA和DNA的结构差异 18

3.2 RNA的结构特征 19

3.3 RNA的一级结构 20

3.4 RNA的二级结构 24

3.5 RNA的三级结构 27

3.6 RNA的折叠 28

3.7 RNA的晶体结构 30

3.8 具有催化功能的RNA 31

小结 33

思考题 34

第4章 DNA的结构（the structure of DNA） 35

4.1 DNA的一级结构 35

4.2 DNA的二级结构 37

4.3 DNA的三级结构 43

4.4 四链DNA结构 44

小结 47

思考题 47

第5章 核酸的功能（nucleic acid function） 48

5.1 核酸分子作为遗传信息载体的功能 48

5.2 核酶 52

小结 53

思考题 53

第6章 基因组学（genomics） 54

6.1 人类基因组计划 54

6.2 基因组的初步分析 56

6.3 基因组研究的部分内容 62

6.4 基因组学研究的前景 63

6.5 结构基因组学（structural genomics） 64

小结 68

思考题 68

第7章 蛋白质分子的结构（the structures of proteins） 70

7.1 蛋白质分子的一级结构（primary structure） 70

7.2 蛋白质分子的二级结构（secondary structure） 72

7.3 蛋白质分子的三级结构（tertiary structure） 75

7.4 蛋白质分子的四级结构（quaternary structure） 79

小结 81

思考题 81

第8章 蛋白质折叠和分子伴侣（protein folding and molecular chaperones） 82

8.1 蛋白质和新生肽链折叠的新概念 83

8.2 帮助蛋白质和新生肽链折叠的生物大分子 89

小结 110

思考题 111

第9章 第二遗传密码（the second genetic code） 112

9.1 第一遗传密码 112

9.2 第二遗传密码 113

9.3 第二遗传密码的研究在实际应用上的意义 118

小结 119

思考题 119

第10章 蛋白质的错误折叠与疾病（protein misfolding and diseases） 120

10.1 细胞内保证蛋白质正常功能的“质量控制”系统 120

10.2 与蛋白质错误折叠有关的疾病 125

10.3 如何治疗由于蛋白质错误折叠引起的疾病 129

小结 130

思考题 130

第11章 蛋白质去折叠（protein unfolding） 131

11.1 主要研究手段 131

11.2 促使蛋白质去折叠常用的方法 131

11.3 蛋白质去折叠研究进展 131

11.4 质谱法、荧光相图法在研究蛋白质去折叠中的应用 137

小结 138

思考题 138

第12章 蛋白质结构与功能示例（structures and functions of proteins:some examples） 139

12.1 超氧化物歧化酶 139

12.2 ATP合成酶 142

12.3 DNA依赖的蛋白激酶 145

小结 148

思考题 148

第13章 蛋白质组学（proteomics） 150

13.1 后基因组学——蛋白质组学研究 151

13.2 蛋白质组学研究的主要手段 153

13.3 自动化蛋白质组分析的完整途径 162

13.4 蛋白质组学研究的现状和前景 166

小结 167

思考题 167

第14章 蛋白质结构预测和分子动力学模拟（protein structure prediction and molecular dynamics simulations） 168

14.1 蛋白质分子结构的预测 168

14.2 蛋白质二级结构的预测 168

14.3 蛋白质三维结构的预测 170

14.4 蛋白质分子动力学 171

14.5 蛋白质结构预测实例 179

14.6 蛋白质结构预测的展望 181

小结 182

思考题 182

第15章 X射线晶体衍射分析（protein crystallography,X-ray diffraction methods） 183

15.1 X射线晶体衍射分析概述 183

15.2 晶体生长和X射线衍射数据收集 186

15.3 X射线衍射分析 195

15.4 X射线衍射结构分析举例 202

15.5 晶体结构的表达 206

小结 206

思考题 206

第16章 核磁共振技术（nuclear magnetic resonance,NMR） 207

16.1 原子核自旋与核磁共振 207

16.2 多维核磁共振 212

16.3 核磁共振测定生物大分子的三维结构 216

小结 219

思考题 219

第17章 电镜三维重构（electron microscopy three-dimensional structure rebuilding） 220

17.1 电镜载网 220

17.2 负染 221

17.3 葡萄糖包埋 222

17.4 单宁酸包埋 222

17.5 冷冻含水方法 222

17.6 低剂量电镜术 223

17.7 三维结构重建的梗概 224

小结 226

思考题 226

第18章 质谱技术（mass spectrometry） 227

18.1 生物质谱技术 227

18.2 生物质谱技术应用示例 232

小结 238

思考题 238

第19章 微量热技术（microcalorimetry） 239

19.1 等温滴定量热法（isothermal titration calorimetry,ITC） 239

19.2 ITC应用示例 242

19.3 差示扫描量热法 245

小结 249

思考题 249

第20章 荧光光谱技术（fluorescence spectrometry） 250

20.1 荧光的产生 250

20.2 从荧光光谱获得的主要谱参量 251

20.3 荧光方法的应用 256

小结 259

思考题 260

第21章 圆二色技术（circular dichroism） 261

21.1 基本原理 261

21.2 圆二色仪 265

21.3 圆二色谱在结构生物学研究中的应用 265

小结 267

思考题 267

第22章 扫描隧道显微技术（scanning tunneling microscopy） 268

22.1 扫描隧道显微镜 268

22.2 STM应用于研究结构生物学的优点 270

22.3 STM在结构生物学研究中的应用 271

22.4 原子力显微技术 275

小结 278

思考题 278

第23章 表面等离子体共振技术（surface plasmon resonance） 279

23.1 SPR原理 279

23.2 基于SPR的BIAcore技术 279

23.3 SPR生物传感器技术的应用 283

23.4 SPR生物传感器技术中存在的一些问题 287

23.5 SPR生物传感器的改进 289

小结 290

思考题 290

主要参考文献 291

结构生物学相关领域Nobel奖历年获奖情况统计 296

名词索引 298