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第1章　引论1

1.1　有关蛋白质的一些基本概念1

1.1.1　蛋白质的定义和命名1

1.1.2　蛋白质的基本组成——由核酸编码的氨基酸5

1.1.3　肽链的最基本结构是肽键和肽平面14

1.2　蛋白质的两个重要特性——结构层次和时空性19

1.2.1　蛋白质的结构是多层次的19

1.2.2　蛋白质的时空特性30

1.2.3　蛋白质的功能是其结构层次和时空特性的综合32

第2章　蛋白质的检测和分离33

2.1　蛋白质的检测和定量33

2.1.1　用于检测蛋白质的化学方法33

2.1.2　用于检测蛋白质的物理方法34

2.1.3　用于检测蛋白质的生物学方法35

2.1.4　复合蛋白质中其他组分的检测36

2.1.5　蛋白质定量的相对性36

2.2　蛋白质的分离和纯化36

2.2.1　蛋白质分离纯化的基础37

2.2.2　蛋白质分离纯化的一般原则46

2.3　纯度鉴定48

2.3.1　分离纯化和鉴定的关系48

2.3.2　纯度的相对性48

2.3.3　蛋白质纯度有别于小分子化合物50

第3章　蛋白质的一级结构52

3.1　蛋白质的一级结构及其测定52

3.1.1　蛋白质一级结构的定义52

3.1.2　蛋白质肽链一级结构的形成53

3.1.3　几种测定肽链中氨基酸残基序列的方法及准备工作53

3.1.4　蛋白质化学测序法55

3.1.5　复合蛋白质中非肽链的其他组分的检测和定位，以及二硫键的测定57

3.2　肽链的一级结构59

3.2.1　多肽与寡肽59

3.2.2　蛋白质中的肽链组成61

3.2.3　蛋白质的不均一性62

3.2.4　同工蛋白质62

3.2.5　蛋白质的多态性63

3.2.6　分子病64

3.3　蛋白质中的非氨基酸组分68

3.3.1　蛋白质中氨基酸残基的各种修饰方式68

3.3.2　蛋白质中氨基酸残基侧链修饰的类型69

3.3.3　蛋白质中氨基酸残基修饰的一些列举70

3.3.4　蛋白质中氨基酸残基侧链的人为修饰76

3.4　蛋白质一级结构同源性比较78

3.4.1　同一肽链氨基酸残基序列的比较78

3.4.2　“同宗”蛋白质的一级结构的比较80

3.4.3　“近亲”蛋白质一级结构的比较84

3.4.4　蛋白质一级结构的“远缘”比较85

3.4.5　肽链氨基酸残基序列中的模体88

3.4.6　蛋白质的家族与超家族94

3.5　从蛋白质的一级结构能得到哪些信息95

第4章　蛋白质的二级结构和超二级结构100

4.1　蛋白质二级结构的定义和类型100

4.1.1　蛋白质二级结构的定义和形成100

4.1.2　规正的二级结构100

4.1.3　部分规正的二级结构108

4.1.4 “无规”卷曲112

4.2　蛋白质二级结构的可变性113

4.2.1　影响蛋白质二级结构的因素113

4.2.2　两可肽114

4.2.3　固有无结构蛋白质的结构改变116

4.3　蛋白质二级结构的测定和预测116

4.3.1　测定蛋白质二级结构的方法116

4.3.2　蛋白质二级结构的预测122

4.4　蛋白质的超二级结构130

4.4.1　超二级结构的定义和由来130

4.4.2　不同超二级结构的例举131

第5章　蛋白质的三级结构和结构域142

5.1　蛋白质三级结构的特征142

5.1.1　三级结构的形成和定义142

5.1.2　球状蛋白三级结构的主要特征143

5.1.3　纤维状蛋白质的三级结构147

5.1.4　膜蛋白的三级结构148

5.1.5　三级结构的可变性149

5.1.6　固有的无结构蛋白质150

5.2　蛋白质的结构域151

5.2.1　结构域的由来和定义151

5.2.2　结构域的划分和制备154

5.2.3　结构域的生物学意义154

5.2.4　结构域／模体的举例154

5.3　蛋白质三级结构／结构域的解剖159

5.3.1　全α类162

5.3.2　全β类166

5.3.3　α／β类174

5.3.4　α＋β类179

5.3.5　其他含有二级结构的类型180

5.3.6　固有的无结构蛋白质182

5.3.7　结构域的组合184

5.3.8　一些常见的蛋白质结构数据库和分类方法190

5.4　蛋白质立体结构中的模体191

5.4.1　蛋白质的折叠模式191

5.4.2　蛋白质折叠模式的数量192

5.5　蛋白质三级结构中的非肽组分192

5.5.1　蛋白质中的金属193

5.5.2　蛋白质中的辅基195

5.5.3　蛋白质中的糖和脂质196

5.6　蛋白质三级结构的测定和预测196

5.6.1　蛋白质三级结构的测定196

5.6.2　蛋白质三级结构的预测199

第6章　蛋白质的四级结构201

6.1　蛋白质四级结构的定义和相关概念201

6.1.1　蛋白质四级结构的定义、形成和分类201

6.1.2　蛋白质的亚基和蛋白质的分子质量203

6.2　蛋白质四级结构的几个特性204

6.2.1　具有四级结构蛋白质中的亚基种类与数量204

6.2.2　稳定蛋白质四级结构的因素206

6.2.3　四级结构的可变性209

6.2.4　蛋白质四级结构的对称性209

6.2.5　具有纤维状结构的蛋白质216

6.2.6　与蛋白质组装有关的其他一些事件221

6.2.7　蛋白质的聚集222

6.2.8　蛋白质四级结构的实例222

6.3　蛋白质四级结构的生物学意义225

6.3.1　蛋白质的四级结构是一些蛋白质的生物活性所必需225

6.3.2　亚基和结构域226

6.4　蛋白质四级结构的测定229

6.4.1　研究水溶性蛋白质四级结构的方法229

6.4.2　研究膜蛋白四级结构的方法230

第7章　蛋白质体系和蛋白质组231

7.1　一些经典的蛋白质体系231

7.1.1　经典的蛋白质体系给予的启示231

7.1.2　几种蛋白质体系的类型232

7.2　存在于细胞中的一些蛋白质体系235

7.2.1　膜上的蛋白质体系235

7.2.2　细胞质中的蛋白质体系236

7.2.3　细胞核内的蛋白质体系236

7.2.4　细胞外的蛋白质体系240

7.3　蛋白质组241

7.3.1　蛋白质组的提出241

7.3.2　蛋白质组目标和内容242

7.3.3　蛋白质组的研究方法243

7.3.4　表达蛋白质组的研究事例254

第8章　蛋白质新生肽链的生物合成及其调控257

8.1　细胞外的刺激及其转化为进入细胞核内的信号258

8.1.1　亲水分子对细胞的作用258

8.1.2　亲脂分子对细胞的作用264

8.1.3　转录因子和／或基因调节蛋白的激活267

8.2　DNA的转录和mRNA的成熟267

8.2.1　DNA链的包装和松散267

8.2.2　转录因子和基因表达调节蛋白质的种类与其作用位点269

8.2.3　DNA的转录274

8.2.4　基因片段的组合276

8.2.5　mRNA前体的后加工278

8.3　蛋白质新生肽链的生物合成281

8.3.1　蛋白质新生肽链生物合成中的主角——tRNA和氨酰基-tRNA合成酶282

8.3.2　蛋白质新生肽链生物合成的场所——核糖体285

8.3.3　蛋白质新生肽链生物合成的过程288

8.3.4　影响蛋白质肽链转译的外界因素297

8.4　蛋白质生物合成小结303

第9章　蛋白质变性和肽链折叠、组装305

9.1　蛋白质的变性和复性305

9.1.1　和蛋白质变性有关的一些基本概念305

9.1.2　蛋白质变性、复性与新生肽链折叠308

9.2　蛋白质变性和复性的热力学308

9.2.1　蛋白质肽链折叠和蛋白质变性的驱动力308

9.2.2　蛋白质稳定性的研究309

9.3　肽链折叠的动力学314

9.3.1　肽链的折叠速度和构象核314

9.3.2　蛋白质肽链折叠的中间态以及互变317

9.4　蛋白质肽链折叠的最终状态326

9.4.1　淀粉样沉淀327

9.4.2　同种蛋白质分子在同样条件下有可能具有两种不同的构象329

9.5　研究蛋白质变性和肽链折叠的方法330

9.6　四级结构的形成和肽链的聚集333

9.6.1　组装的热力学334

9.6.2　组装的动力学334

9.6.3　影响组装的因素335

9.6.4　组装的场所和后加工337

9.6.5　肽链的聚集338

9.7　蛋白质生物合成新生肽链在细胞内的折叠和组装339

9.7.1　分子伴侣和热休克蛋白质339

9.7.2　分子伴侣的作用机制342

9.7.3　内质网中的分子伴侣和新生肽链折叠的质量控制345

9.7.4　肽链的折叠和降解348

9.7.5　分子伴侣和肽链的组装349

9.7.6　分子伴侣的多样性350

第10章　蛋白质新生肽链转译后的分拣和定位357

10.1　蛋白质新生肽链进入内质网358

10.1.1　进入内质网的信号肽358

10.1.2　新生肽链进入内质网的载体360

10.1.3　新生肽链的转运过程364

10.1.4　信号肽的切除及随后发生的事件366

10.1.5　新生肽链不依赖信号肽识别颗粒的转运367

10.2　蛋白质定位在内质网中的机制367

10.2.1　KDEL，最常见的滞留于内质网的信号肽367

10.2.2　其他滞留于内质网的信号肽368

10.2.3　滞留于内质网内的蛋白质的功能368

10.3　蛋白质在高尔基体的定位369

10.4　蛋白质向溶酶体的分拣和投送370

10.4.1　蛋白质进入溶酶体的信号371

10.4.2　进入溶酶体的糖信号的形成372

10.4.3　进入溶酶体糖信号的受体373

10.4.4　酵母中液泡内蛋白质的定位信号375

10.5　蛋白质在质膜上的定位375

10.5.1　蛋白质肽段的穿膜定位375

10.5.2　糖基磷脂酰肌醇化蛋白质在质膜上的定位377

10.5.3　利用脂肪链定位的蛋白质377

10.5.4　原核细胞中蛋白质的膜定位379

10.6　蛋白质向细胞外的转运和分泌379

10.7　蛋白质的核定位382

10.7.1　核蛋白具有特定的进入核的信号肽382

10.7.2　与入核有关的其他蛋白质383

10.7.3　蛋白质进入细胞核的过程386

10.7.4　核输出信号及其有关蛋白质386

10.8　蛋白质在线粒体和叶绿体中的定位388

10.8.1　分子伴侣帮助新生肽链向线粒体转运388

10.8.2　蛋白质定位在线粒体中的信号388

10.8.3　不同的蛋白质在线粒体中的定位过程389

10.8.4　线粒体表面与蛋白质转运有关的受体，以及蛋白质转运的机制392

10.8.5　植物中一些蛋白质的定位和组装394

10.9　蛋白质在过氧化体中的定位及在细胞质中的滞留396

10.9.1　蛋白质在过氧化体中的定位396

10.9.2　滞留在细胞质中的蛋白质398

10.10　蛋白质进入细胞内的途径398

10.10.1　胞吞作用的不同途径398

10.10.2　有关内吞后的分拣信号400

10.10.3　肌动蛋白在内化中的作用403

10.10.4　毒素内吞后的分拣403

第11章　蛋白质新生肽链转译后的剪接和修饰405

11.1　蛋白质新生肽链转译后的剪接405

11.1.1　新生肽链N端的信号肽的切除405

11.1.2　前体的激活406

11.1.3　新生肽链的剪接410

11.2　蛋白质新生肽链转译后的修饰416

11.2.1　糖基化416

11.2.2　脂质修饰421

11.2.3　糖基磷脂酰肌醇化424

11.2.4　一些蛋白质肽链末端的修饰426

11.2.5　一些动态的可逆性的修饰427

11.3　蛋白质新生肽链各种转译后事件之间的关系428

11.3.1　蛋白质新生肽链转译后各种事件间的关系428

11.3.2　蛋白质新生肽链转译后事件有关概念的演化和发展428

第12章　蛋白质的降解431

12.1　蛋白质降解的一些基本概念431

12.1.1　蛋白质降解的重要性431

12.1.2　蛋白质／肽链可以在不同程度上被降解432

12.1.3　蛋白质的寿命433

12.1.4　蛋白质的降解场所435

12.2　参与蛋白质降解的酶类438

12.2.1　无所不在的蛋白酶438

12.2.2　蛋白酶的分类438

12.2.3　重要的蛋白酶439

12.3　蛋白质限制性蛋白酶解的生物学意义457

12.3.1　蛋白质新生肽链合成和折叠的质量控制457

12.3.2　蛋白质抗原的提呈458

12.3.3　前体蛋白质的激活459

12.3.4　蛋白质的降解与信号转导460

12.3.5　蛋白质的降解与细胞周期和细胞凋亡462

12.3.6　蛋白酶与疾病472

12.4　氨基酸的降解474

12.4.1　氨基酸的脱羧474

12.4.2　由一些氨基酸代谢得到的活性分子476

第13章　活性肽类480

13.1　概论480

13.1.1　肽类的由来480

13.1.2　肽类的分类485

13.1.3　肽类的结构491

13.2　来自血液的活性肽491

13.2.1　舒缓激肽492

13.2.2　血管紧张肽492

13.3　脑和肠中的活性肽493

13.3.1　垂体前叶和中叶内的活性肽493

13.3.2　加压素和催产素494

13.3.3　下丘脑释放和释放抑制激素家族494

13.3.4　速激肽家族495

13.3.5　类吗啡肽家族495

13.3.6　神经肽Y家族498

13.3.7　肠道肽498

13.3.8　心钠肽（ANP）500

13.3.9　降钙素（CT）和降钙素基因相关肽（CGRP）500

13.4　来自皮肤的活性肽501

13.4.1　蛙皮中的肽类与哺乳动物肽的同源性501

13.4.2　蛙皮中抗菌肽503

13.5　肽类毒素504

13.5.1　芋螺肽毒素504

13.5.2　蜘蛛肽毒素506

13.5.3　一些结构共性506

13.6　抗菌肽508

13.6.1　天蚕抗菌肽类509

13.6.2　防卫肽类510

13.7　肽类抗菌素512

13.7.1　环状肽513

13.7.2　内酯类513

13.7.3　含有羊毛氨酸的肽类513

13.7.4　博莱霉素514

13.8　环状肽515

13.8.1　一些已知的环状肽515

13.8.2　环状肽的生物合成517

13.8.3　人工合成的环肽518

第14章　蛋白质的功能及其结构基础520

14.1　蛋白质的功能520

14.1.1　作为信息分子和信号的转导分子520

14.1.2　具有催化和转化功能521

14.1.3　分子和物质的运载体522

14.1.4　结构和支撑功能524

14.1.5　蛋白质的运动和动力功能525

14.1.6　防卫和保护功能525

14.2　蛋白质功能和结构的关系528

14.2.1　蛋白质的功能是蛋白质结构的延伸528

14.2.2　蛋白质的结构是蛋白质功能的基础529

14.2.3　蛋白质和其他分子相互作用中的互动532

14.3　蛋白质功能和一级结构的关系532

14.3.1　一级结构中保守氨基酸残基在蛋白质功能中的作用532

14.3.2　一级结构中可变氨基酸残基在蛋白质功能中的作用536

14.4　蛋白质功能与立体结构的关系539

14.4.1　蛋白质功能区的定位539

14.4.2　蛋白质／结构域解剖类型和活性的关系547

14.4.3　超家族成员的活性部位547

14.4.4　蛋白质的活化549

14.4.5　蛋白质功能的共性和专一性的立体结构基础552

14.4.6　一些多功能的蛋白质558

14.4.7　固有无结构蛋白质的功能558

14.5　蛋白质功能与聚集体、复杂体系的关系562

14.5.1　以聚集状态行使功能的蛋白质563

14.5.2　以一个体系行使功能的蛋白质（小）组564

14.6　蛋白质行使功能时自身结构的改变578

14.6.1　蛋白质行使功能时自身结构的诱导契合578

14.6.2　蛋白质的变构效应582

14.7　蛋白质在行使功能时发生的运动590

14.7.1　细胞核中DNA复制酶中的可滑行钳子591

14.7.2　细胞质中的动力型蛋白质592

14.7.3　线粒体膜内ATP合成过程中亚基的旋转594

14.8　研究蛋白质结构与功能关系的方法597

14.8.1　活性部位的鉴定和作用机制的研究597

14.8.2　定量研究599

14.8.3　表面粒团共振601

14.8.4　微阵列技术602

14.9　研究蛋白质结构与功能关系的意义602

第15章　蛋白质组学605

15.1　蛋白质组学的研究目标和内容605

15.1.1　蛋白质组学的目标605

15.1.2　蛋白质组学的内容608

15.2　蛋白质组中各个组分之间的相互作用612

15.2.1　蛋白质-蛋白质相互作用图谱化的战略612

15.2.2　酵母双杂交613

15.2.3　其他类型的双杂交616

15.2.4　噬菌体展示用于检测蛋白质-配体相互作用618

15.2.5　用于蛋白质-蛋白质相互作用图谱化的质谱法619

15.2.6　蛋白质阵列／芯片技术620

15.2.7　蛋白质芯片和质谱联用622

15.2.8　表面粒团共振生物传感器分析623

15.3　蛋白质组内的网络623

15.3.1　酵母中蛋白质-蛋白质相互作用的网络623

15.3.2　蛋白质网络的建筑结构626

15.3.3　蛋白质体系的拓扑学627

15.4　结构蛋白质组学627

15.4.1　结构蛋白质组学的目标和任务628

15.4.2　结构基因组学的研究策略629

15.4.3　结构蛋白质组学的研究方法630

第16章　蛋白质工程和蛋白质的设计634

16.1　蛋白质工程的定义及基础634

16.1.1　蛋白质工程的定义634

16.1.2　蛋白质结构和功能研究是蛋白质工程的基础634

16.2　蛋白质工程的内容635

16.2.1　蛋白质的改良635

16.2.2　融合蛋白的应用642

16.2.3　蛋白质的改造644

16.2.4　含有非天然氨基酸的蛋白质648

16.2.5　改变蛋白质的非基因工程方法653

16.3　蛋白质的设计658

16.3.1　设计蛋白质的最基本原则658

16.3.2　实例658

16.4　配体工程661

16.4.1　随机肽库的噬菌体展示662

16.4.2　通过化学合成研制新的配体666

16.4.3　以天然的蛋白质为基础建立肽库666

16.4.4　配体工程的关键667

16.4.5　以蛋白质结构为基础的配体改良和设计668

第17章　蛋白质研究中的技术和方法672

17.1　蛋白质研究中的化学技术和方法672

17.1.1　检测、定量和鉴定蛋白质的化学方法672

17.1.2　对蛋白质中氨基酸残基侧链修饰的化学方法673

17.1.3　分离和分析蛋白质的化学方法676

17.1.4　用于蛋白质相互作用的物理化学方法677

17.2　蛋白质研究中的物理学技术和方法677

17.2.1　光学技术在蛋白质研究中的应用678

17.2.2　磁学技术在蛋白质研究中的应用683

17.2.3　力学技术在蛋白质研究中的应用686

17.2.4　其他物理学技术在蛋白质研究中的应用686

17.3　蛋白质研究中的生物学技术和方法686

17.3.1　免疫技术687

17.3.2　基因技术687

17.3.3　酶学方法689

17.3.4　芯片和微流技术690

17.4　蛋白质研究中的生物信息学690

主要参考文献692

后记695