蛋白质化学PDF电子书下载

第1章 蛋白质化学概论 1

1.1 蛋白质的化学概念 1

1.1.1 什么是蛋白质 1

1.1.2 蛋白质的生物学重要性 1

1.1.3 蛋白质的分类 2

1.2 蛋白质的化学组成 3

1.2.1 组成蛋白质的元素 3

1.2.2 氨基酸的一般结构 4

1.2.3 氨基酸的理化性质 6

1.2.4 肽 9

1.3 蛋白质的分子结构 11

1.3.1 蛋白质的一级结构 11

1.3.2 蛋白质的二级结构 12

1.3.3 蛋白质的三级结构 15

1.3.4 蛋白质的四级结构 17

1.4 蛋白质结构与功能的关系 17

1.4.1 蛋白质一级结构与功能的关系 17

1.4.2 蛋白质空间结构与功能的关系 20

1.5 蛋白质的理化性质与分离纯化 23

1.5.1 蛋白质的理化性质 24

1.5.2 蛋白质的分离和纯化 26

1.6 蛋白质浓度及相对分子量测定 32

1.6.1 蛋白质浓度的测定 32

1.6.2 蛋白质相对分子量的测定 35

第2章 蛋白质的生物合成 37

2.1 蛋白质合成体系 37

2.1.1 翻译模板mRNA及遗传密码 37

2.1.2 核糖体是多肽链合成的装置 40

2.1.3 tRNA与氨基酸的活化 41

2.2 蛋白质生物合成过程 44

2.2.1 肽链合成起始 45

2.2.2 肽链合成延长 47

2.2.3 肽链合成的终止 50

2.2.4 翻译终止后核糖体复合物的解体 51

2.2.5 多聚核蛋白体 52

2.3 蛋白质合成后加工和输送 52

2.3.1 多肽链的折叠 53

2.3.2 一级结构的修饰 55

2.3.3 高级结构的修饰 56

2.3.4 蛋白质合成后的靶向输送 56

2.4 蛋白质生物合成的干扰和抑制 62

2.4.1 抗生素类 62

2.4.2 其他干扰蛋白质生物合成的物质 65

2.5 重组DNA技术 66

2.5.1 DNA技术的原理 66

2.5.2 利用基因融合技术表达蛋白质 67

2.5.3 基因工程合成实例 68

第3章 多肽的化学合成 70

3.1 多肽化学合成简介 70

3.1.1 多肽的基本性质 70

3.1.2 多肽化学合成史 71

3.2 多肽合成的原理、目的及步骤 71

3.2.1 多肽合成的主要目标 71

3.2.2 多肽合成的基本原理 72

3.2.3 多肽合成的步骤 73

3.3 基团的保护 74

3.3.1 N－氨基的保护 75

3.3.2 Cα-羧基的保护 82

3.3.3 C端与骨架Nα-酰胺的保护 85

3.3.4 对酶敏感的保护基团 86

3.3.5 侧链功能团的保护 89

3.4 肽键的生成 94

3.4.1 羧基活化法 94

3.4.2 氨基的活化和四组分缩合 104

3.5 肽键的酶促合成 105

3.5.1 酶促合成的发展和现状 105

3.5.2 酶促合成的方法 107

3.5.3 抑制竞争性反应的方法 108

3.5.4 通过模拟酶形成不可逆C—N键的特异性方法 108

3.5.5 酶促合成在生产过程中的最新应用进展 109

3.6 固相合成（SPPS solid phase peptide synthesis） 110

3.6.1 多肽合成发展简史 110

3.6.2 固相合成的基本原理 110

3.6.3 树脂的选择和性质 112

3.6.4 树脂载体 116

3.6.5 变构保险连接臂 119

3.6.6 固相合成中保护基的选择 122

3.6.7 固相上的接肽反应 126

3.6.8 肽链从树脂上的切割 127

3.6.9 固相肽合成的工艺自动化 128

3.6.1 0固相合成多肽的最新应用进展 128

3.7 多肽合成的设计 130

3.7.1 合成设计中的几点考虑 130

3.7.2 最大保护和最小保护的方式 130

3.7.3 应用 131

第4章 蛋白质化学中的层析技术 133

4.1 层析概述 133

4.1.1 基本原理 133

4.1.2 层析的分类 134

4.1.3 层析前蛋白质处理 135

4.1.4 层析技术的基本操作过程 136

4.2 离子交换层析 141

4.2.1 原理 141

4.2.2 离子交换剂的种类和性质 142

4.2.3 离子交换层析的基本操作 145

4.2.4 离子交换层析用于蛋白质分离的实例 147

4.3 亲和层析 149

4.3.1 原理 149

4.3.2 亲和层析用基质及配体 150

4.3.3 亲和层析的基本操作 153

4.3.4 亲和层析用于蛋白质分离的实例 155

4.3.5 亲和层析技术在现代蛋白质研究中的应用及发展 161

4.3.6 亲和层析和其他技术联用 162

4.3.7 亲和层析在蛋白质组学研究中的新发展 163

4.4 凝胶过滤 164

4.4.1 原理 165

4.4.2 凝胶过滤层析的介质 167

4.4.3 凝胶过滤的基本操作 170

4.4.4 凝胶层析的应用 171

4.5 疏水层析 173

4.5.1 原理 173

4.5.2 疏水基质及配基 174

4.5.3 疏水层析操作 175

4.5.4 疏水层析应用实例 176

4.6 分配层析 178

4.7 吸附层析 178

4.7.1 原理 178

4.7.2 吸附剂 179

第5章 高效液相色谱 183

5.1 高效液相色谱概述 183

5.1.1 高效液相色谱的产生 183

5.1.2 高效液相色谱的特点 183

5.1.3 高效液相色谱的两相 184

5.1.4 高效液相色谱新进展 185

5.2 高效液相色谱的原理与仪器系统 187

5.2.1 高效液相色谱法的原理 187

5.2.2 高效液相色谱流程和设备 189

5.3 反相高效液相色谱 193

5.3.1 反相高效液相色谱的特点 193

5.3.2 固定相 194

5.3.3 流动相 196

5.3.4 反相高效液相色谱的应用 199

5.4 建立高效液相色谱分析方法的一般步骤 199

5.4.1 样品的性质及柱分离模式的选择 200

5.4.2 分离操作条件的选择 201

5.5 高效液相色谱法的分析应用 202

5.5.1 氨基酸 202

5.5.2 多肽 205

5.5.3 蛋白质 205

第6章 聚丙烯酰胺凝胶电泳 206

6.1 SDS-PAGE 206

6.1.1 概述和实验原理 206

6.1.2 实验步骤 210

6.1.3 注意事项 214

6.1.4 常见问题及处理办法 215

6.1.5 实验中的小技巧 216

6.1.6 SDS-PAGE的优点及缺点 216

6.2 Native-PAGE 217

6.2.1 原理 217

6.2.2 实验方法 217

6.2.3 工作液配制 217

6.2.4 电泳条件 218

6.2.5 回收 218

6.2.6 Native-PAGE注意的几个问题 218

6.2.7 SDS-PAGE和Native-PAGE的比较 218

6.3 电印迹 219

6.3.1 水浴式电印迹 219

6.3.2 半干式转移（Semi-dry transfer） 220

6.4 Western Blotting 221

6.5 双向电泳技术 222

第7章 蛋白质等电聚焦 225

7.1 等电聚焦技术的发展史 225

7.2 等电聚焦技术的原理 225

7.3 等电聚焦技术的分类 226

7.3.1 蔗糖密度梯度等电聚焦 226

7.3.2 区带对流等电聚焦 229

7.3.3 聚丙烯酰胺凝胶等电聚焦 229

7.3.4 利用载体两性电解质作为支持介质的等电聚焦的一些注意事项 232

7.3.5 理想的载体两性电解质的实验室合成 235

7.4 固相pH梯度等电聚焦 236

7.4.1 实验原理 236

7.4.2 实验试剂 237

7.4.3 实验方法 237

7.4.4 实验考虑 239

7.5 蛋白质等电聚焦的应用 240

第8章 毛细管电泳 243

8.1 毛细管电泳定义及发展史 243

8.2 毛细管电泳理论 243

8.2.1 毛细管电泳的相关概念 243

8.2.2 毛细管电泳的基本原理 244

8.2.3 毛细管电泳主要特点 244

8.3 毛细管电泳的仪器及操作 245

8.3.1 仪器系统 245

8.3.2 操作步骤 248

8.4 毛细管电泳的分离模式 249

8.4.1 毛细管区带电泳 250

8.4.2 毛细管凝胶电泳 250

8.4.3 毛细管胶束电动色谱 251

8.4.4 毛细管等电聚焦 252

8.4.5 毛细管等速电泳 254

8.4.6 亲和毛细管电泳 254

8.4.7 毛细管电色谱 254

8.4.8 非水相毛细管电泳 255

8.5 毛细管电泳在蛋白质科学中的应用 255

8.6 毛细管电泳的进展与展望 256

8.6.1 毛细管电泳的进展 256

8.6.2 毛细管电泳的展望 256

第9章 连续自由流电泳 258

9.1 引言 258

9.2 自由流电泳理论 258

9.2.1 分离原理 258

9.2.2 影响因素 259

9.3 连续自由流电泳仪及操作 261

9.3.1 电泳仪的一般组成 261

9.3.2 电泳操作 262

9.4 分离模式 263

9.4.1 区带电泳 263

9.4.2 等速电泳 263

9.4.3 等电聚焦 264

9.4.4 电场梯度电泳 264

9.4.5 联合模式 264

9.5 连续自由流电泳在蛋白质科学中的应用 265

9.5.1 在蛋白质分离鉴定中的应用 265

9.5.2 在蛋白质组学中的应用 265

9.5.3 在空间微重力下分离模式蛋白质 265

9.5.4 微芯片装置设计和应用 266

9.6 结语 267

第10章 蛋白质和多肽的氨基酸序列分析 268

10.1 氨基酸组成分析 269

10.1.1 蛋白质或多肽的水解方法 269

10.1.2 特殊氨基酸的保护 271

10.1.3 衍生方法及原理 273

10.1.4 氨基酸定性和定量分析 276

10.1.5 测定氨基酸组成的实验步骤 278

10.2 蛋白质的末端测定 280

10.2.1 N－末端的测定 280

10.2.2 C末端的测定 283

10.2.3 封闭N－末端的测定 284

10.3 亚基拆离、肽链降解和肽段的分离 285

10.3.1 亚基拆离和二硫键断裂 285

10.3.2 肽链的部分降解 286

10.3.3 肽段的分离纯化 289

10.4 肽段的氨基酸序列测定 289

10.4.1 N端测序仪 289

10.4.2 影响N端Edman反应裂解率的因素 291

10.4.3 N端测序前样品处理 292

10.4.4 C端测序原理 295

10.4.5 C端测序仪 297

10.4.6 C端测序样品前处理 297

10.4.7 影响C端测序反应产率的因素 298

10.5 蛋白质一级结构的重建 298

10.5.1 重叠肽法确定肽链的一级结构 298

10.5.2 二硫键位置的确定 299

10.5.3 酰胺基位置的确定 299

第11章 质谱技术在蛋白质、多肽化学中的应用 300

11.1 蛋白质、多肽质谱技术的发展 300

11.2 质谱仪的结构介绍 301

11.2.1 离子源 301

11.2.2 质量分析器 302

11.2.3 检测器 304

11.3 蛋白质、多肽质谱技术的介绍 304

11.3.1 常用方法介绍 304

11.3.2 串联质谱及联用技术 308

11.3.3 新一代的质谱仪 309

11.4 质谱在蛋白质、多肽分析中的应用 311

11.4.1 分子量的测定 311

11.4.2 蛋白质、多肽纯度的鉴定 311

11.4.3 肽质量指纹谱 312

11.4.4 肽序列测定技术及蛋白质鉴定 313

11.4.5 蛋白质的翻译后修饰鉴定 314

11.4.6 在蛋白质组学中的应用 317

第12章 核磁共振波谱在蛋白质化学中的应用 320

12.1 核磁共振技术概述 320

12.1.1 核磁共振的发展史 320

12.1.2 核磁共振的原理 321

12.1.3 核磁共振的几个相关参数 322

12.1.4 超导核磁共振谱仪 324

12.2 核磁共振波谱测定蛋白质结构 325

12.2.1 二维核磁共振波谱 326

12.2.2 三维核磁共振波谱 328

12.2.3 核磁共振波谱新技术 329

12.2.4 蛋白质三维结构的判定 330

12.3 核磁共振波谱蛋白质样品的制备 331

12.3.1 蛋白质表达系统 331

12.3.2 蛋白质同位素标记技术 332

12.3.3 蛋白质样品缓冲液的选择 334

12.4 核磁共振波谱在蛋白质化学中的其他应用 334

12.4.1 蛋白质与分子的结合 334

12.4.2 蛋白质的折叠 335

12.4.3 其他应用 337

第13章 X射线晶体衍射技术 339

13.1 X射线晶体衍射技术的发展史 339

13.2 蛋白质晶体 341

13.2.1 蛋白质晶体生长 341

13.3 X射线晶体衍射技术的原理及研究 349

13.3.1 X射线晶体衍射技术的原理 349

13.3.2 研究X晶体衍射的仪器设备 351

13.3.3 蛋白质晶体X射线晶体衍射分析 351

13.3.4 X射线晶体法与膜蛋白结构研究 352

13.4 X射线晶体衍射的新技术及展望 353

13.4.1 同步辐射X射线晶体衍射技术 353

13.4.2 X射线晶体衍射在生物学研究方面的展望 354

第14章 蛋白质结构的研究方法 356

14.1 蛋白质的一级结构 356

14.1.1 Edman降解法 356

14.1.2 通过编码蛋白质的基因核苷酸序列推导蛋白质氨基酸序列 356

14.1.3 质谱法 356

14.2 蛋白质的二级结构 357

14.2.1 圆二色光谱法 357

14.2.2 傅立叶变换红外光谱法 359

14.3 蛋白质的三级结构 361

14.3.1 X射线晶体衍射技术 361

14.3.2 核磁共振技术 363

14.3.3 三维电镜重构技术 364

14.4 蛋白质的四级结构 365

第15章 膜片钳技术简介 368

15.1 生物膜的物质转运功能 368

15.1.1 被动运输 368

15.1.2 主动运输 369

15.2 离子通道 369

15.2.1 离子通道的概念及特征 369

15.2.2 离子通道的分类 370

15.2.3 离子通道的生理功能 370

15.3 生物电现象和细胞跨膜电位 371

15.3.1 静息电位 371

15.3.2 动作电位 371

15.3.3 生物电信号的测量 372

15.4 膜片钳技术 373

15.4.1 膜片钳技术基本原理 373

15.4.2 膜片钳技术的各种模式 373

15.4.3 膜片钳实验系统的组建和实验方法 374

15.4.4 膜片钳记录技术的发展与展望 376

附录 “蛋白质研究”国家重大科学研究计划 378