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第1章 功能蛋白质研究绪论 1

1.1功能蛋白质研究的历史回顾 1

1.2功能蛋白质研究的主要内容及方法 5

1.2.1功能蛋白质研究的主要内容 5

1.2.2功能蛋白质研究的方法 8

1.3功能蛋白质研究的挑战与展望 8

参考文献 9

第2章 蛋白质功能调节 11

2.1 pH和水环境对蛋白质功能的调节 11

2.1.1蛋白质和其周边复杂的水环境 11

2.1.2水环境中的离子和有机物分子对蛋白质的影响 12

2.1.3 pH对蛋白质的影响 12

2.1.4氧化还原环境对蛋白质的影响 13

2.1.5蛋白质在环境条件中的存在方式和结构分类 14

2.2温度对蛋白质功能的调节 17

2.2.1温度对蛋白质结构的影响 17

2.2.2嗜极温的蛋白质 18

2.2.3温度的生理作用和细胞学机理 19

2.2.4温度对植物的影响 20

2.3蛋白质的翻译后修饰 25

2.3.1蛋白质翻译后修饰的概述 25

2.3.2蛋白质翻译后修饰的种类 25

2.3.3蛋白质翻译后修饰的生理意义 26

2.3.4蛋白质翻译后修饰的研究 28

2.4磷酸化修饰对蛋白质功能的调节 29

2.4.1蛋白质磷酸化修饰的概述 29

2.4.2蛋白质磷酸化修饰过程 29

2.4.3蛋白质磷酸化修饰的分类 30

2.4.4蛋白激酶 32

2.4.5蛋白质磷酸化修饰对蛋白质结构的改变 38

2.4.6蛋白质磷酸化修饰的生理功能 38

2.4.7蛋白质的异常磷酸化修饰和人类疾病 41

2.4.8蛋白质磷酸化研究是一门综合研究 42

2.5糖基化修饰对蛋白质功能的调节 44

2.5.1蛋白质糖基化修饰的概述 44

2.5.2蛋白质糖基化修饰的分类 45

2.5.3蛋白质糖基化修饰过程 48

2.5.4糖基化修饰对蛋白质结构的改变 48

2.5.5糖基化工程 49

2.5.6蛋白质糖基化修饰的生理作用 50

2.5.7蛋白质糖基化修饰的研究 51

2.6泛素化修饰对蛋白质功能的调节 52

2.6.1蛋白质泛素化修饰的概述 52

2.6.2泛素化修饰的底物蛋白质的特点 53

2.6.3蛋白质泛素化修饰的过程和相关酶 53

2.6.4泛素化修饰蛋白质的降解过程 54

2.6.5泛素化修饰和人类疾病 56

2.6.6蛋白质泛素化修饰的研究和注意问题 56

2.7小泛素相关修饰物对蛋白质功能的调节 57

2.7.1小泛素相关修饰物的概述 57

2.7.2 SUMO结构 57

2.7.3 SUMO化修饰过程 58

2.7.4 SUMO化修饰的生理功能 60

2.7.5 SUMO化修饰与疾病 61

2.7.6蛋白质发生SUMO化修饰的鉴定 61

2.8蛋白质前体激活 63

2.8.1蛋白质前体激活的概述 63

2.8.2蛋白质前体激活的过程 63

2.8.3蛋白质信号肽 64

2.8.4胰岛素激活 65

2.8.5前体阿片促黑激素皮质素原的激活 66

2.8.6蛋白质内含肽的自剪接 67

参考文献 70

第3章 蛋白质的质量控制 74

3.1分子伴侣与折叠酶 76

3.1.1蛋白质的疏水性域和分子伴侣 76

3.1.2分子伴侣家族 76

3.1.3 Hsp70的反应循环 78

3.1.4蛋白质二硫键异构酶 80

3.2蛋白质质量控制——内质网 82

3.2.1真核细胞的未折叠蛋白应答 82

3.2.2内质网相关的蛋白质降解 90

3.3蛋白质质量控制——线粒体 98

3.3.1线粒体的内膜蛋白质量控制 99

3.3.2线粒体基质的蛋白质质量控制 101

3.3.3细胞死亡前的最后挽救措施——线粒体自噬 101

3.3.4线粒体蛋白质质量控制和衰老 101

3.4蛋白质质量控制——自噬 102

3.5几种典型蛋白折叠相关疾病及其分子病理 103

3.5.1 HIV-1感染和艾滋病 103

3.5.2几种癌症与蛋白质质量控制 104

3.5.3几种退行性神经病变与蛋白质折叠 105

参考文献 106

第4章 功能蛋白质的分离纯化 110

4.1蛋白质的物理化学性质 110

4.1.1蛋白质的两性电离和等电点 110

4.1.2蛋白质的胶体性质 110

4.1.3蛋白质的变性 111

4.1.4蛋白质的紫外吸收 112

4.1.5蛋白质的呈色反应 112

4.2蛋白质的分离方法 113

4.2.1以溶解度为基础的分离方法 113

4.2.2以分子大小为基础的分离方法 114

4.2.3以静电作用为基础的分离方法 115

4.2.4以疏水作用为基础的分离方法 117

4.2.5以生物活性为基础的蛋白质分离方法 118

参考文献 120

第5章 蛋白质体外研究——结构与功能研究 121

5.1核磁共振谱 121

5.1.1适用于核磁共振研究的蛋白质样品制备 122

5.1.2用于蛋白质溶液三维结构测定的同核二维实验 124

5.1.3用于蛋白质溶液三维结构测定的异核多维实验 125

5.2晶体X射线衍射 140

5.2.1晶体及晶体中的对称性 140

5.2.2 X射线衍射方程 143

5.2.3晶体结构测定 145

5.2.4 X射线衍射技术在研究蛋白质结构功能中的应用 147

5.3 X射线吸收光谱 153

5.3.1 X射线吸收光谱方法原理 154

5.3.2 X射线吸收光谱方法的优势和局限 155

5.3.3生物体系X射线吸收光谱方法研究现状 156

5.3.4 X射线吸收光谱在金属蛋白质研究中的应用 158

5.4穆斯鲍尔谱 159

5.4.1穆斯鲍尔效应 159

5.4.2穆斯鲍尔谱学及其特点 159

5.4.3铁蛋白的穆斯鲍尔谱 160

5.5电子顺磁共振谱 161

5.5.1电子顺磁共振基本原理 161

5.5.2电子顺磁共振自旋标记 162

5.5.3氮氧自由基侧链易趋性在蛋白质研究中的应用 164

5.5.4氮氧自由基侧链动力学在蛋白质研究中的应用 164

5.5.5残基间距离的研究 164

5.5.6结构改变的时间分辨分析 165

5.5.7电子顺磁共振研究金属离子与蛋白质的相互作用 165

5.6圆二色谱 167

5.6.1蛋白质的圆二色性 167

5.6.2远紫外CD预测蛋白质二级结构方法 168

5.6.3近紫外CD光谱 171

5.6.4 CD在功能蛋白质研究中的应用 171

5.6.5 CD测量样品的准备与条件选择 172

参考文献 172

第6章 细胞内蛋白质的定位研究 180

6.1细胞内蛋白质的分选信号 180

6.1.1信号假说 180

6.1.2细胞内蛋白质转运方式 182

6.1.3蛋白质分选运输的途径 183

6.2内质网定位信号和蛋白质运输 187

6.2.1内质网定位信号 188

6.2.2可溶性蛋白到内质网腔的转运 190

6.2.3跨膜蛋白到内质网膜的转运 192

6.3高尔基体定位信号的研究 194

6.3.1高尔基体糖基转移酶的定位信号 194

6.3.2病毒蛋白在高尔基体的定位信号 195

6.3.3周缘膜蛋白在高尔基体的定位信号 195

6.3.4高尔基体的其他驻留蛋白定位信号 196

6.4细胞核的定位信号研究 196

6.4.1细胞核定位信号 196

6.4.2细胞核输出信号 197

6.5蛋白质向线粒体的运输 197

6.6过氧化物酶体的定位信号 198

6.7细胞外的蛋白质分选和运输 199

6.7.1受体介导胞吞 199

6.7.2从内体到溶酶体的运输 200

6.8蛋白质定位的研究方法 201

6.8.1激光扫描共聚焦显微镜研究蛋白质定位 201

6.8.2免疫电镜技术 225

6.8.3免疫组织化学技术 227

6.8.4免疫印迹法和差速离心法研究蛋白质定位 228

6.8.5生物信息学方法研究蛋白质定位 228

参考文献 230

第7章 蛋白质相互作用研究 239

7.1蛋白质相互作用的结构学基础 239

7.1.1蛋白质相互作用的亲和力 239

7.1.2蛋白质相互作用与蛋白质结构 241

7.1.3蛋白质相互作用结构基元或结构域 241

7.1.4蛋白质相互作用研究的发展 245

7.2酵母双杂交技术 246

7.2.1酵母双杂交技术的原理 246

7.2.2酵母双杂交技术的方法 248

7.2.3酵母双杂交技术的优点与缺点 250

7.2.4酵母双杂交系统中的假阳性和假阴性 251

7.2.5酵母双杂交系统的衍生（扩展）技术 251

7.3免疫共沉淀技术 255

7.3.1免疫共沉淀技术的基本原理 255

7.3.2 A蛋白和G蛋白 256

7.3.3免疫共沉淀实验结果的特异性与真实性 257

7.3.4免疫共沉淀实验的关键注意事项 258

7.3.5免疫共沉淀技术的优点与不足 259

7.4 GST融合蛋白沉降技术 260

7.4.1 GST融合蛋白沉降技术原理 260

7.4.2 GST融合蛋白沉降技术中的关键技术 261

7.4.3 GST融合蛋白沉降技术的优点与缺点 266

7.5荧光共振能量转移技术 266

7.5.1荧光共振能量的原理 267

7.5.2 FRET探针 268

7.5.3荧光共振能量转移效率的检测方法 271

7.6蛋白质相互作用功能意义的研究策略 274

参考文献 274

第8章 蛋白质组学 277

8.1蛋白质组学概论与研究方法 277

8.1.1蛋白质的高通量分离策略 277

8.1.2蛋白质的高通量鉴定策略 281

8.2定量蛋白质组学原理与方法 282

8.2.1基于2DE胶的定量分析策略 283

8.2.2基于非胶的定量分析策略 291

8.3蛋白质组学与蛋白质翻译后修饰鉴定 304

8.3.1磷酸化 305

8.3.2泛素化 309

8.3.3小泛素相关修饰化 312

8.3.4糖基化 313

8.4蛋白质组学在生物医学研究中的应用 316

8.4.1蛋白质组学在信号转导通路研究上的应用 317

8.4.2蛋白质组在筛选疾病标记物中的应用 318

8.4.3蛋白质组学在发现药物靶标上的应用 320

8.4.4蛋白质组学在药物作用机理研究上的应用 322

8.4.5蛋白质组学在分析蛋白质-蛋白质相互作用上的应用 323

参考文献 325

第9章 生物信息学一 329

9.1蛋白质序列分析 329

9.1.1蛋白质的物化性质分析及在线工具 329

9.1.2序列相似性比对 330

9.1.3蛋白质序列功能域分析 332

9.1.4跨膜区与卷曲螺旋预测 335

9.1.5信号肽的预测 338

9.1.6蛋白质亚细胞定位预测 340

9.2蛋白质二级结构预测 342

9.2.1二级结构预测算法 343

9.2.2二级结构预测工具 347

9.3蛋白质三级结构预测 350

9.3.1蛋白质三级结构预测理论基础及发展过程 350

9.3.2同源建模方法 351

9.3.3同源建模网络工具 354

9.4基于生物质谱的蛋白质鉴定 358

9.4.1蛋白质鉴定基本知识简介 358

9.4.2数据库搜索原理及软件使用介绍 369

9.4.3搜索结果的质量控制 373

9.4.4翻译后修饰的鉴定 378

参考文献 380

第10章 生物信息学二 385

10.1 2DE图像的生物信息学分析 386

10.1.1简介 386

10.1.2图像获取 386

10.1.3分析软件 387

10.1.4传统的分析方法——点的检测和匹配 387

10.1.5基于图像分析——胶匹配与一致性建模 388

10.1.6差异性分析 388

10.1.7展望 389

10.2基于质谱技术的定量蛋白质组生物信息学分析 389

10.2.1简介 389

10.2.2同位素标记蛋白质定量分析 390

10.2.3同重标记蛋白质定量分析 396

10.2.4非同位素标记的定量蛋白质组 399

10.2.5展望 403

10.3差异表达蛋白质鉴定 403

10.3.1简介 403

10.3.2 PLGEM模型 403

10.3.3数据可视化 404

10.3.4展望 405

10.4 GO分析 406

10.4.1简介 406

10.4.2 GO分类 407

10.4.3 GO富集性分析 407

10.4.4 GO语义相似性度量 410

10.4.5展望 414

10.5网络分析 414

10.5.1简介 414

10.5.2蛋白质相互作用数据库 415

10.5.3网络分析软件 416

10.5.4分析实例 417

10.5.5展望 419

参考文献 420

缩略词 426