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第一章 绪论 1

第一节 蛋白质组学研究的目的、内容、任务与方法 1

一、蛋白质组学的概念 1

二、蛋白质组学研究的目的 2

三、蛋白质组学研究的重要性 2

四、蛋白质组学研究的内容 6

五、蛋白质组学研究的任务 7

第二节 蛋白质科学发展的历史与现状 8

一、前沿科学技术发展的历史 8

二、蛋白质组研究的开端 9

三、蛋白质组研究的现状 10

第三节 蛋白质组学研究的特点 11

一、技术上的先进性 11

二、学科的综合性 12

三、研究的巨观性 13

四、技术的实用性 14

五、学科的交叉性 14

第四节 蛋白质组学研究的技术和方法 14

一、方法的分类 14

二、技术体系分类 15

三、具体技术 15

第五节 蛋白质组学的学习方法 16

一、注意学习研究方法 16

二、树立多学科综合的思想 17

三、坚持理论与实践并重的原则 17

四、建立科学发展观 17

五、认识蛋白质组学研究的最终目标 18

思考题 18

第二章 蛋白质样品的制备 19

第一节 样品制备总则 19

一、目的 19

二、原则 20

三、流程 20

四、诸要素的协调 20

第二节 样品破碎与分离蛋白质 21

一、样品的类型 21

二、组织与细胞破碎 21

三、蛋白酶活性抑制剂的使用 22

四、分离和提取蛋白质 23

第三节 蛋白质裂解技术 24

一、裂解剂 24

二、裂解技术 25

第四节 样品预分级 26

一、亚细胞器的分离 26

二、细胞的分离 28

三、分步裂解提取 29

四、特殊蛋白质的提取 31

第五节 样品蛋白质含量测定 34

一、紫外吸收测定法 35

二、考马斯亮蓝法 37

三、试剂盒测定 37

四、其他测定方法 38

第六节 蛋白质制备过程中出现的问题和解决办法 38

一、裂解液的影响 38

二、盐浓度的影响 39

三、其他影响因素 39

思考题 40

第三章 双向电泳技术 41

第一节 蛋白质电泳的基本原理 41

一、电泳的基本原理 41

二、影响电泳速度的因素 42

三、电泳的分类 42

四、聚丙烯酰胺凝胶电泳 43

第二节 蛋白质等电聚焦电泳 46

一、基本原理 46

二、载体两性电解质pH梯度等电聚焦电泳 48

三、固相pH梯度等电聚焦电泳技术 51

第三节 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 54

一、常规聚丙烯酰胺凝胶电泳 54

二、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 57

第四节 双向电泳 60

一、基本原理 61

二、流程 61

第五节 电泳过程中出现的问题及解决办法 69

一、第一向等电聚焦的问题 69

二、第二向SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的问题 70

三、染色的问题 70

思考题 71

第四章 双向凝胶电泳的图像分析 72

第一节 概述 72

一、重要性 72

二、图像分析工具 72

三、图像分析流程 73

第二节 双向凝胶电泳图像采集 73

一、图像采集 73

二、数据获取效果 74

第三节 双向电泳凝胶图像分析原理 75

一、蛋白质斑点检测 75

二、算法 75

三、数字化图像加工 76

第四节 蛋白质点的检测 77

一、检测方法 77

二、点检测 77

三、背景消减 78

四、归一化处理 78

第五节 凝胶配比分析 78

一、原因 78

二、注册 79

三、匹配 79

四、比较 79

五、更多配比方法 80

六、其他处理 80

第六节 数据分析 81

一、质的正确性评估 81

二、量的确定 81

三、定量变化的确定 81

第七节 数据呈递 82

一、结果输出 82

二、存在问题 83

第八节 数据库和在线比对 83

一、双向电泳数据库现状 83

二、双向电泳数据库的构建 84

三、比较网上双向电泳数据库 84

四、凝胶网上比对 87

思考题 88

第五章 质谱分析原理与技术 89

第一节 质谱发展概述 89

第二节 质谱仪的基本组成和工作原理 91

一、基本组成 91

二、基本原理 91

三、样品分析的流程 93

四、进样方式 93

五、离子形成的方式 94

六、离子质量的分析方法 97

七、不同离子形成方式与不同质量分析方法的组合 101

八、离子检测和记录 102

第三节 质谱的类型 102

一、按应用分类 102

二、以质量分析器分类 103

三、按连接分类 105

第四节 质谱仪的作用 108

一、定性分析 108

二、定量分析 110

第五节 质谱分析的主要指标与图谱 111

一、质量测定范围 111

二、分辨率 111

三、灵敏度 112

四、质谱图及其判读 112

第六节 生物质谱分析技术 114

一、生物质谱的类型 114

二、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析技术 115

三、高效液相色谱-电喷雾质谱技术 120

第七节 肽谱、指纹肽谱和序列梯子 128

一、质谱肽谱分析 129

二、指纹肽谱 129

三、序列梯子 130

四、对仪器的要求 131

第八节 生物质谱的应用 132

一、合成产物的确认 132

二、生物大分子的表征 133

思考题 133

第六章 蛋白质鉴定 134

第一节 概述 134

一、发展史 134

二、主要方法 136

第二节 样品质量控制与制备概要 137

一、样品制备的前控制 137

二、样品制备要点 140

第三节 基质辅助激光解吸电离质谱分析 145

一、原理与特点 146

二、肽质量指纹谱分析 147

三、肽质量指纹谱检索实例 150

四、检索可靠性的确认 153

五、肽质量指纹谱分析的优缺点 155

六、鉴定软件的算法研究 155

第四节 电喷雾电离质谱分析 156

一、原理 157

二、特点 158

三、上样 158

四、肽序列标签分析法 158

五、肽序列标签检索鉴定实例 161

第五节 串联质谱分析 163

一、串联质谱分析原理 163

二、串联质谱操作方式 164

三、主要基于串联质谱分析的蛋白质鉴定技术 164

第六节 用质谱数据对肽段从头测序 165

一、原理 165

二、种类 165

三、肽从头测序软件 167

第七节 氨基酸组成分析法 168

一、原理 168

二、方法 168

第八节 N端和C端氨基酸序列测定 168

一、原理 169

二、降解反应的步骤 169

三、蛋白质序列测定应注意的问题 171

思考题 171

第七章 蛋白质-蛋白质相互作用 173

第一节 概述 173

一、重要性 173

二、相互作用的形式 173

第二节 酵母双杂交技术 174

一、原理 174

二、方法 176

三、应用 178

第三节 蛋白质芯片 179

一、概述 179

二、原理和分类 181

三、检测方法 182

四、抗体芯片 182

五、芯片实验室技术 183

六、蛋白质芯片技术的应用 183

第四节 免疫共沉淀技术 185

一、原理 185

二、方法 186

第五节 表面等离子共振-质谱技术 187

一、原理 187

二、方法 188

第六节 细胞共定位技术 188

一、原理 188

二、方法 190

思考题 192

第八章 蛋白质翻译修饰后的鉴定 193

第一节 磷酸化蛋白质的鉴定 193

一、概述 193

二、磷酸化蛋白质的检测方法 196

三、磷酸化蛋白质的富集 197

四、磷酸肽的分离和富集 197

五、磷酸肽的识别 201

六、磷酸化位点分析 205

七、修饰的预测 207

八、定量分析 208

第二节 糖基化蛋白质的鉴定 209

一、概述 209

二、糖基化蛋白质的检测方法 210

三、糖基化蛋白质的分离 211

四、糖基化分析 212

第三节 若干挑战性的问题 214

一、关于利用质谱分析技术 214

二、关于磷酸化分析的困难 214

三、关于糖基化研究的复杂性 215

思考题 216

第九章 定量蛋白质组学研究技术 217

第一节 定量技术体系与分类 217

一、技术体系 217

二、定量法分类 218

第二节 荧光染料分析法 219

一、双向电泳凝胶染料显示 219

二、荧光双向差异凝胶电泳 221

第三节 同位素标记技术 223

一、原理 223

二、分类 223

三、生物代谢方式引入标记 224

四、酶解过程引入标记 225

五、亲和标签法引入标记 226

六、同位素标记亲和标签技术的改进 229

第四节 针对性亲和标签技术 235

一、磷酸化蛋白质同位素标记亲和标签 235

二、选择性标记特异氨基酸 235

第五节 同位素标记技术的应用 237

一、补充双向电泳的不足 238

二、解决大分子复合物及相互作用问题 238

三、扰动诱导发现细胞新通路机制 239

四、翻译后修饰 239

五、信号分子的分析 240

六、疾病研究与药物筛选 240

思考题 240

第十章 蛋白质生物信息学 241

第一节 概述 241

一、生物信息学与蛋白质组 241

二、蛋白质生物信息学的研究内容 242

三、蛋白质生物信息学展望 242

第二节 蛋白质组学分析相关的生物信息资源 242

一、蛋白质组学生物信息中心 243

二、蛋白质组学分析主要数据库 245

三、其他数据库 248

第三节 谱库构建 250

一、建库原理 250

二、建库方法 250

三、按类型建库 251

第四节 蛋白质组学通用软件 251

一、双向凝胶电泳软件 251

二、质谱分析常用软件 253

三、蛋白质芯片软件 255

四、其他软件和技术 257

第五节 蛋白质功能分析和预测 259

一、预测蛋白质的物理性质 260

二、从氨基酸组成识别蛋白质 261

三、蛋白质二级结构预测 261

四、蛋白质的三维结构预测 263

五、蛋白质功能的预测 265

六、蛋白质结构功能预测结果的评估 271

思考题 272

第十一章 蛋白质组学的应用 273

第一节 蛋白质组学在植物上的应用 273

一、植物种群间蛋白质遗传差异研究 273

二、植物发育相关蛋白质组研究 273

三、植物组织器官蛋白质组学 274

四、植物亚细胞蛋白质组学 274

五、植物环境信号应答和适应机制蛋白质组学 275

六、蛋白质组学在植物病害防治机理研究中的应用 277

七、蛋白质组学在植物抗虫机理研究中的应用 280

八、豆科作物与根瘤菌互作蛋白质组 280

九、蛋白质标记遗传作图与候选蛋白质 280

第二节 蛋白质组学在动物科学中的应用 281

一、动物细胞蛋白质表达图谱 281

二、动物遗传繁育 282

三、动物生长发育规律 282

四、动物亚细胞蛋白质组 282

第三节 蛋白质组学在水产研究中的应用 282

一、水生生物发育相关蛋白质 282

二、水生生物致病相关蛋白质鉴定 283

三、水生生物抗逆与抗病相关蛋白质研究 283

四、水生生物免疫学研究 284

第四节 蛋白质组学在微生物学研究中的应用 284

一、模式微生物研究 284

二、人类疾病病原微生物蛋白质组学研究 285

三、植物病原微生物致病机理 287

四、特殊生境微生物蛋白质组学 287

第五节 蛋白质组学在医学中的应用 288

一、干细胞的定向分化 288

二、疾病发生机理与早期诊断技术 288

思考题 289

主要参考文献 290