膜分子生物学PDF电子书下载

1 生物膜简介 1

1.1 对生物膜结构的认识 2

1.1.1 膜的基本结构与功能 2

1.1.2 对生物膜结构的认识 3

1.2 生物膜的基本组成 6

1.2.1 膜脂 7

1.2.2 膜蛋白 14

1.2.3 膜糖 19

1.3 膜基本结构体系 24

1.3.1 原核生物和真核生物的细胞膜 24

1.3.2 细胞表面与质膜 26

1.3.3 内膜系统 31

1.3.4 胞间连接 41

2 膜的合成与分选 45

2.1 膜脂的合成与运输 46

2.1.1 磷脂的合成与膜的扩充 46

2.1.2 特定的膜蛋白使磷脂在膜两侧平衡 47

2.1.3 磷脂从内质网移动到其他细胞膜结构的途径 48

2.2 分泌蛋白和膜蛋白在膜介导下的合成途径 48

2.2.1 膜附着和非膜附着核糖体合成不同的蛋白 48

2.2.2 所有的分泌蛋白都从糙面内质网经高尔基囊泡转运到分泌小泡 48

2.2.3 细胞膜糖蛋白与连续分泌蛋白有相同的成熟途径 49

2.3 分泌蛋白和膜蛋白跨内质网膜的合成与修饰 50

2.3.1 新生肽链的信号序列将蛋白引到内质网中 50

2.3.2 信号序列与内质网膜的结合通过一些受体蛋白介导 52

2.3.3 分子伴侣蛋白是蛋白转运到内质网腔中所必需的 53

2.3.4 膜整合蛋白的拓扑序列决定其在内质网膜中的拓扑取向 54

2.3.5 分泌蛋白和膜蛋白在糙面内质网中的翻译后修饰 56

2.4 分泌蛋白和膜蛋白在内质网和高尔基复合体中的糖基化修饰 57

2.4.1 N-和O－连接寡糖链的不同结构特征 58

2.4.2 糖基化修饰的过程 59

2.4.3 N－和O－连接寡糖可以使膜蛋白稳定 60

2.4.4 蛋白沿分泌途径的运动可以利用N－连接寡糖的修饰来监控 60

2.5.1 两种包被蛋白参与囊泡的定向运输 62

2.5 转运囊泡介导的胞内运输 62

2.5.2 利用生化和遗传学的手段研究囊泡转运的步骤 65

2.6 决定蛋白质运输途径的分选信号 68

2.6.1 新生蛋白从内质网向高尔基体的分选：内质网的质量控制 68

2.6.2 膜蛋白和分泌蛋白的高尔基体及高尔基体后的分选和加工 69

2.6.3 从细胞膜表面内吞的膜蛋白的分选 74

3 膜受体与信号传导 82

3.1 受体的概念及基本特征 82

3.1.1 受体的概念 82

3.1.2 受体－配体的相互作用 83

3.1.3 受体的分类及通过受体的信息传递 89

3.2 G蛋白偶联的受体 94

3.2.1 G蛋白 95

3.2.2 G蛋白调节的效应器 96

3.2.3 G蛋白偶联的受体 101

3.3 离子通道受体 108

3.3.1 促离子型γ－氨基丁酸受体 108

3.3.2 三磷酸肌醇受体 110

3.4 与酪氨酸激酶偶联的受体 113

3.4.1 酪氨酸激酶相关信号转导途径概述 113

3.4.2 IL-1受体 118

3.4.3 红细胞生成素受体 118

3.4.4 干扰素受体 119

3.5 带有激酶活性的受体 120

3.5.1 具有酪氨酸激酶活性的受体（RTK） 120

3.5.2 具有丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶活性的受体 122

3.6 其他膜受体 125

3.6.1 内吞受体 125

3.6.2 整合素 128

4 脂类作为第二信使 136

4.1 脂类第二信使概述 136

4.2 生物体内重要的磷脂酶及其作用机制 140

4.2.1 磷脂酶A2 140

4.2.2 磷脂酶C对磷脂酰肌醇的水解作用 142

4.2.3 磷脂酶C和磷脂酶D对磷脂酰胆碱（PC）的水解 144

4.2.4 磷脂酶D在脂肪酸和甘油二酯生成中的作用 146

4.2.5 神经鞘磷脂酶作用下鞘脂的水解 146

4.3 脂类激活蛋白激酶C 148

4.3.1 蛋白激酶C的结构域 148

4.3.2 蛋白激酶C的生理效应及其调控 149

4.3.3 蛋白激酶C的活化机制 150

5 细胞膜中的功能筏及膜穴系统 152

5.1 细胞膜中的功能筏 152

5.1.1 筏概念的形成 152

5.1.2 筏的组成 153

5.1.3 在膜运输中筏的作用 155

5.1.4 信号传导中筏的作用 157

5.2 去垢剂不溶性膜结构域 157

5.2.1 去垢剂不溶性膜功能区的相性质 157

5.2.2 去垢剂不溶性膜结构域是去垢剂诱导的产物吗 158

5.3.1 膜穴的定义 159

5.3 细胞膜穴 159

5.3.2 膜穴的分子组成 160

5.3.3 膜穴的纯化 164

5.3.4 膜穴的产生与维持 165

5.3.5 膜穴的功能 167

5.3.6 膜穴与人类疾病 170

6.1 组织或细胞的匀浆 173

6.1.1 匀浆的基本方法和设备 173

6 生物膜的分离、提取 173

6.1.2 不同组织或细胞的匀浆方法 175

6.2 亚细胞结构的分离 181

6.2.1 差速离心 182

6.2.2 密度梯度离心 183

6.2.3 密度修饰 184

6.2.4 免疫吸附分离 185

6.2.5 连续流动电泳分级 187

6.2.6 在液态两相系统中分离 188

6.3.2 化学方法 189

6.3.1 形态学方法 189

6.3 膜组分的鉴定 189

6.3.3 酶标记 190

6.3.4 免疫标记 193

6.4 一些膜系细胞器的样品分离 193

6.4.1 细胞核 193

6.4.2 高尔基体膜 194

6.4.3 线粒体 194

6.4.4 轻线粒体组分 195

6.4.5 质膜 195

6.4.6 膜泡 196

7 膜组分的基本分析方法 199

7.1 膜蛋白的化学分析 199

7.1.1 膜中蛋白质的定量分析 199

7.1.2 膜蛋白的分离和检测 201

7.2 脂类的化学分析 207

7.2.1 脂类的提取 207

7.2.2 脂类分析 208

7.3 糖蛋白的寡聚糖分析 213

7.3.1 糖蛋白的分离、提纯 214

7.3.2 糖蛋白寡糖成分鉴定与分析 215

8 膜分选运输及分布的研究方法 219

8.1 研究膜脂分布与运输的实验方法 219

8.1.1 膜磷脂在膜双分子层内外两侧分布的确定 219

8.1.2 膜胆固醇的内外层分布确定 223

8.1.3 磷脂转运的研究 223

8.2.1 研究蛋白质定位的基因方法 226

8.2 研究蛋白质分选定位的实验方法 226

8.2.2 研究蛋白质定位的生化方法 227

8.3 研究内吞及囊泡运输的实验方法 237

8.3.1 受体和内吞作用 237

8.3.2 对内吞过程的研究 238

8.3.3 分离转运囊泡、参与囊泡转运的因素 242

8.3.4 转运囊泡 244

9.1.1 无水脂质的相转变 246

9.1 脂质热相行为 246

9 脂质及脂质聚集体 246

9.1.2 含水脂质的相转变 248

9.2 膜上分子的运动 250

9.2.1 链内旋转异构化运动 250

9.2.2 膜内分子的扩散运动 253

9.3 脂质的聚集方式 258

9.3.1 脂质的多型性 258

9.3.2 脂质多型性的立体因素 263

9.4 生物体内的非脂双层结构 266

9.4.1 脂质交错对插排列方式 266

9.4.2 与生理功能有关的HⅡ型结构 269

9.4.3 立方相结构 273

9.5 脂质及脂质聚集体的物理化学基础 277

9.5.1 为什么脂质会形成聚集体：疏水效应 277

9.5.2 相变的热力学基础 279

9.5.3 脂混合物的相图 281

9.5.4 脂分子的聚集 282

10 膜作为溶液中的带电表面 287

10.1 膜－水界面上的静电势 287

10.1.1 膜表面区域的扩散电双层 287

10.1.2 带电粒子向膜表面的吸附 293

10.1.3 膜－水界面上的分子偶极子 294

10.2 与膜表面电势有关的生物学现象 295

10.2.1 膜表面微区电势的测量及其对生物大分子结构和功能的影响 295

10.2.3 膜表面固定电荷对可兴奋膜电势分布的影响 297

10.2.2 生物膜中带电脂分子的分布 297

10.2.4 带电分子在膜上的通透性 298

10.2.5 盐析 298

10.3 细胞的跨膜电位 299

10.3.1 平衡电位与离子浓度的关系：Nernst方程 299

10.3.2 跨膜电势的测定及其对生物大分子功能的影响 300

11 生物膜的离体研究 305

11.1 脂单分子层技术 305

11.1.1 脂单分子层技术的发展历史 305

11.1.2 单分子层膜的制备 306

11.1.3 单分子层膜的基本性质和研究方法 310

11.1.4 单分子层膜在生物学中的应用 311

11.1.5 单层膜技术的应用实例——apoH蛋白在膜上的取向研究 313

11.2 固态表面支撑膜 317

11.2.1 支撑膜的分类与制备 318

11.2.2 固体支撑膜的功能化 320

11.2.3 固体表面支撑膜的应用 320

11.3.1 平面脂双层概述 325

11.3 平面脂双层技术 325

11.3.2 平面脂双层的鉴定 326

11.3.3 平面脂双层的制备 328

11.3.4 膜上蛋白转运通道的验证——平面脂双层技术的应用 330

11.4 脂质体技术 332

11.4.1 不同类型脂质体的制备 333

11.4.2 重组整合素αⅡbβ3脂质体与RGD脂质体的作用——脂质体技术的应用 335

11.5 去垢剂与膜的分离 336

11.5.1 去垢剂的性质 336

11.5.2 去垢剂溶解脂双层 340

11.5.3 去垢剂与蛋白的相互作用 342

11.5.4 去垢剂对生物膜的作用 344

12 蛋白的膜拓扑学研究 349

12.1 膜蛋白拓扑取向的基本原理 349

12.1.1 疏水性原则 349

12.1.2 正电氨基酸朝内原则 350

12.2 蛋白膜拓扑学研究常用的方法 351

12.2.1 蛋白质嗜水性分析图 351

12.2.2 蛋白水解法 353

12.2.3 免疫方法 356

12.2.5 特殊部位定位法 358

12.2.6 融合蛋白法 358

12.3 影响蛋白拓扑取向的因素 359

12.3.1 信号肽：影响因素之一 360

12.3.2 跨膜电位：影响因素之二 360

12.4.1 Aβ多肽 361

12.4 Aβ多肽插膜部位的确定：蛋白膜拓扑学研究实例 361

12.3.3 膜上负电磷脂所占比例 361

12.4.2 Aβ插膜能力与插膜部位 362

13 膜蛋白结构的晶体学研究 366

13.1 膜蛋白结构研究概述 366

13.2 X射线晶体学原理 370

13.2.1 几何晶体学基础 370

13.2.2 物质对X射线的散射 371

13.2.3 晶体对X射线的衍射 374

13.3 膜蛋白的三维结晶 381

13.3.1 水溶性蛋白和膜蛋白结晶比较 381

13.3.2 三维结晶的原理 381

13.3.3 晶体生长配方的有关因素 381

13.3.4 膜蛋白结晶 383

13.3.5 膜蛋白三维结晶的新方法 384

13.4 电子晶体学原理概述 387

13.4.1 入射电子束与样品的相互作用 387

13.4.2 物镜成像原理 388

13.4.3 像衬的形成 389

13.4.4 三维重构原理：中心截面定理 390

13.4.5 电子晶体学术语 391

13.5.2 二维晶垛 393

13.5.1 二维晶体 393

13.5.3 三维晶体 393

13.5 膜蛋白晶体的类型 393

13.6 蛋白质的二维结晶化 395

13.6.1 天然膜中蛋白质的二维结晶化 395

13.6.2 去垢剂－蛋白微团的二维结晶化 396

13.6.3 脂单层表面的二维结晶化 397

13.7.1 二维晶体形成的机制 398

13.7.2 影响二维晶体形成的因素 398

13.7 膜蛋白二维晶体形成的机制和条件 398

13.7.3 电镜观察样品制备 400

13.8 大肠杆菌亚砷酸根阴离子泵ArsA蛋白在脂膜上的二维结晶及结构分析 403

13.8.1 ArsA蛋白简介 403

13.8.2 ArsA蛋白二维结晶 404

13.8.3 对ArsA蛋白结构的分析 407

14.1 生物大分子单颗粒的电子显微术 411

14.1.1 单颗粒方法的发展 411

14 膜蛋白单颗粒的电镜研究和原子力显微镜观测 411

14.1.2 单颗粒三维重构方法的基本原理 413

14.1.3 核糖体与Sec61形成新生肽链运送通道——单颗粒技术的应用举例 418

14.2 原子力显微镜（AFM）在膜蛋白结构研究中的应用 420

14.2.1 AFM研究状况简介 420

14.2.2 AFM样品制备 422

14.2.3 AFM在膜结构研究中的应用 423

14.2.4 AFM的应用远景及其限制性 426

15.1 表面等离激元共振技术 428

15.1.1 SPR技术原理 428

15 膜蛋白结构研究的其他新技术 428

15.1.2 SPR生物传感器的实验技术 434

15.1.3 HIV膜蛋白与其结合蛋白相互作用研究——SPR技术应用举例（一） 436

15.1.4 整合素蛋白αⅡbβ3与RGD多肽的特异性结合——SPR技术应用举例（二） 438

15.2 圆二色光谱在膜蛋白研究中的应用 442

15.2.1 圆二色性测量的基本原理 442

15.2.2 CD谱在膜蛋白研究中的若干问题 444

15.2.3 CD谱在膜蛋白研究中的应用 448

15.2.4 CD谱研究蛋白质在固－液界面上的性质 450

15.3 质谱技术 453

15.3.1 质谱原理 453

15.3.2 质谱的几种软电离技术 454

15.3.3 质谱技术在生物学领域的应用 456

15.3.4 蜂毒素与膜结合的质谱分析 458

15.4 荧光技术 462

15.4.1 荧光技术有关原理 463

15.4.2 描述荧光的特征参数 464

15.4.3 荧光共振能量转移 466

15.4.4 荧光淬灭与荧光“视差”法 470

后记 476

12.2.4 化学标识 3560