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目录1

1 核糖体蛋白质合成1

1.1 引言1

1.2 历史概况2

1.3 遗传密码3

1.3.1 遗传密码的4个碱基4

1.3.2 突变5

1.3.3 重编码5

1.4 翻译器5

1.4.1 转运RNA6

1.4.2 核糖体7

1.4.3 翻译因子10

1.4.4 信使核糖核酸11

1.5 蛋白质合成11

1.5.1 细菌中的翻译起始12

1.5.2 真核生物中的翻译起始13

1.5.3 延伸循环14

1.5.4 终止18

1.6 真核生物的翻译调节19

1.7 抑制剂、抗生素和毒素22

1.8 缩略语23

1.9 参考文献24

2.1 引言25

2 含非天然氨基酸的蛋白质25

2.2 历史概况26

2.3 氨基酸的扩展26

2.4 化学氨酰化29

2.5 密码子的扩展——四碱基密码子30

2.6 在核糖体系统四碱基密码子的适应性以及五碱基密码子的扩展32

2.7 用非天然碱基对扩展密码子系统33

2.8 用非天然氨基酸氨酰化tRNA体外合成蛋白质34

2.9 非自然突变蛋白质的纯化与鉴定35

2.10 用不同的正交四碱基密码子插入多种非天然氨基酸36

2.11 单非天然氨基酸的随机位点突变37

2.12 组合体外合成与化学合成技术筛选非天然突变蛋白质及其大规模生产39

2.13 非自然突变蛋白质的体内合成40

2.14 特殊功能基团的非自然突变蛋白质例子41

2.14.1 荧光基团标记41

2.14.2 蛋白质骨架中的电子传递42

2.15 前景与展望43

2.16 缩略语44

2.17 参考文献45

3 线状和环状寡聚多肽的非核糖体生物合成49

3.1 引言49

3.3 非核糖体多肽合成体系的蛋白质和蛋白质结构域56

3.3.1 腺嘌呤化结构域56

3.2 历史简介56

3.3.2 负责中间产物转运的载体部位58

3.3.3 缩合结构域和相关的异构化结构域60

3.3.4 硫酯酶结构域61

3.3.5 甲基转移酶结构域62

3.3.6 氧化还原结构域63

3.4 反应循环63

3.4.1 多步骤装配线64

3.4.2 副反应65

3.5.2 原核生物中非核糖体多肽合成酶簇的结构66

3.5.1 非核糖体多肽合成酶簇的存在和测定66

3.5 生物合成基因簇的分离和克隆66

3.4.3 定制反应66

3.5.3 真核生物的非核糖体多肽合成酶系统67

3.6 非核糖体多肽合成酶系统的操纵67

3.6.1 代谢工程和异源表达67

3.6.2 程序的遗传改造68

3.7 前景与展望68

3.8 缩略语68

3.9 参考文献70

4 藻青素79

4.1 引言79

4.2 历史概况80

4.4 化学分析与检测82

4.3 化学结构82

4.4.1 藻青素颗粒性多肽的溶解性及分离83

4.4.2 藻青素颗粒性多肽的分子量和结构83

4.4.3 藻青素颗粒性多肽的定量83

4.4.4 成分的变动和藻青素颗粒性多肽类似聚合物84

4.5 来源84

4.5.1 蓝细菌来源84

4.5.2 化能营养细菌来源85

4.6 功能88

4.7 生理学88

4.8 生物化学89

4.8.3 催化机制90

4.8.2 藻青素颗粒性多肽合成活性和底物特异性分析90

4.8.1 初级结构和藻青素颗粒性多肽合成酶的特征结构90

4.9 分子遗传学91

4.10 生物降解92

4.10.1 细胞利用92

4.10.2 细胞外分解93

4.11 用生物技术生产CGP94

4.11.1 用大肠埃希菌异源表达cphA的发酵生产95

4.11.2 CGP的分离95

4.11.3 在其他细菌中异源性表达cphA的发酵生产96

4.11.4 CGP的体外生物合成96

4.14 缩略语97

4.13 专利97

4.12 前景与展望97

4.15 参考文献98

5 聚ε-赖氨酸103

5.1 引言103

5.2 历史概况104

5.3 化学结构和稳定性105

5.4 化学分析与检测105

5.5 来源106

5.6 功能106

5.7 生产107

5.8 应用109

5.9 生物降解110

5.10 生物合成112

5.11 ε-PL降解酶生理功能的推测112

5.12 分子遗传学113

5.13 前景与展望114

5.14 专利114

5.15 缩略语115

5.16 参考文献115

6 聚γ-谷氨酸117

6.1 引言117

6.2 历史概况118

6.2.1 化学分析119

6.3 分子结构123

6.2.2 化学合成123

分子弹簧124

6.4 化学修饰124

6.4.1 酯化125

6.4.2 交联125

6.5 生产菌126

6.5.1 谷氨酸依赖型生产菌128

6.5.2 谷氨酸非依赖型生产菌131

6.6 生理学132

6.6.2 嗜碱生物在细胞表面附近的中和作用133

6.6.1 感染性炭疽芽孢杆菌逃避免疫保护133

6.6.3 嗜盐生物在高盐条件下预防急剧失水的机制134

6.6.4 刺胞动物的渗透压调节134

6.7 分子遗传学134

6.7.1 荚膜基因cap135

6.7.2 聚γ-谷氨酸合成基因pgs136

6.7.3 调节基因137

6.8 生物合成138

6.8.1 聚γ-谷氨酸前体的合成138

6.8.2 聚γ-谷氨酸生物合成140

6.9.1 酶的来源145

6.9.2 酶学研究145

6.9 生物降解145

6.9.3 分子遗传学研究147

6.9.4 应用147

6.10 潜在应用148

6.10.1 作为生物可降解塑料和水凝胶148

6.10.2 生物修复149

6.10.3 其他应用151

6.10.4 制造企业152

6.11 展望与前景153

6.12 专利153

6.13 缩略语154

6.14 专利清单155

6.15 参考文献156

7 聚天冬氨酸165

7.1 引言165

7.2 历史概况167

7.3 化学结构168

7.4 化学分析168

7.4.1 1H-NMR168

7.4.2 13C-NMR169

7.4.3 15N-NMR169

7.4.4 凝胶渗透层析170

7.5.2 沉淀滴定法171

7.5.1 荧光光谱技术171

7.5 工业检测方法171

7.4.5 等速电泳171

7.5.3 聚电解质滴定172

7.6 生物降解172

7.7 PASP的生产174

7.8 市场及应用177

7.9 专利178

7.10 前景与展望182

7.11 缩略语183

7.12 参考文献183

8 细胞膜：蛋白质成分与功能187

8.1 引言187

生物膜的流体马赛克模型188

8.2 历史概况188

8.3 化学结构189

8.3.1 脂质双分子环境190

8.3.2 脂质双分子膜的物理特性191

8.3.3 膜上的多肽192

8.4 生物膜的组成和结构200

8.5 基因组学和蛋白质组学200

8.6 生物功能201

8.6.1 信息传递201

8.6.2 物质运输202

8.6.4 膜蛋白酶类203

8.6.3 逆浓度梯度的转运203

8.6.5 膜锚点204

8.7 前景与展望204

8.8 专利204

8.9 缩略语205

8.10 参考文献205

9 细菌蛋白质的分泌与定向转运209

9.1 引言209

9.2 历史概况211

9.3 蛋白质定向转运到迁移酶212

9.3.1 信号肽212

9.3.2 蛋白质的翻译共定向213

9.3.3 翻译后的蛋白质定向215

9.3.4 定向转运途径的集中216

9.4 迁移酶216

9.4.1 SecA217

9.4.2 SecY218

9.4.3 SecE219

9.4.4 SecG220

9.4.5 SecD、SecF和YajC221

9.4.6 细菌、真核生物、古细菌中保守的蛋白质迁移酶222

9.5 磷脂在蛋白质迁移中的作用223

9.6.1 ATP驱动的迁移224

9.6 蛋白质迁移机制224

9.6.2 质子动力势驱动的迁移226

9.6.3 蛋白质传导通道的动力学226

9.6.4 蛋白质迁移调控228

9.7 前景与展望229

9.8 缩略语229

9.9 参考文献230

10 自组装对称的蛋白质材料241

10.1 引言241

蛋白质促进自组装的特性242

10.2 历史概况242

10.4 对称性243

10.3 化学结构243

10.4.1 对称元件244

10.4.2 蛋白质中的对称接触245

10.4.3 多对称元件245

10.5 天然存在的对称复合体248

10.5.1 蛋白质寡聚体248

10.5.2 二十面体病毒衣壳250

10.5.3 网格蛋白251

10.5.4 丝状体251

10.5.5 细菌表层蛋白253

10.5.6 蛋白质晶体254

10.6.3 对称性构建255

10.6.2 结构域交换255

10.6 蛋白质复合体的自组装设计255

10.6.1 卷曲螺旋延伸255

10.6.4 多价性257

10.7 蛋白质装配的观察258

10.7.1 透射电子显微技术259

10.7.2 低温电子显微技术259

10.7.3 原子力显微技术260

10.7.4 X光和电子衍射260

10.8 应用260

10.9 专利261

10.12 参考文献263

10.11 缩略语263

10.10 前景与展望263

11 自组装蛋白质系统：微生物表层267

11.1 引言267

11.2 历史概况268

11.3 表层的存在和超结构271

11.4 分离和化学性质273

11.5 分子生物学、遗传学和生物合成279

11.6 组装和形态生成283

11.6.1 体内自组装283

11.6.2 体外自组装284

11.7 功能前景286

11.8 生物降解288

11.9 表层蛋白质的制备289

11.10 表层蛋白质的应用290

11.10.1 表层超滤膜290

11.10.2 表层作为功能性大分子固定的基质290

11.10.3 基于表层的量杆292

11.10.4 表层融合蛋白在预先包被次级细胞壁聚合体的支持物上定向再结晶生成的超分子结构293

11.10.5 表层作为规则排列的纳米颗粒制备模板295

11.10.6 表层作为功能性脂膜（平面膜或脂质体）的支持结构297

11.10.7 表层用于疫苗开发300

11.11 前景与展望301

11.12 专利303

11.13 缩略语303

11.14 参考文献305

12 真核生物和原核生物的细胞骨架319

12.1 引言319

12.2 历史概况324

12.3 细胞水平细胞骨架的结构原则325

12.4 真核生物细胞骨架的组成成分、动态特征和相互作用325

12.4.1 微管326

12.4.2 微丝331

12.4.3 中间纤丝335

12.5.1 细胞学方面337

12.5 原核生物中的细胞骨架337

12.5.2 具有特殊功能的细胞骨架成分及其多肽338

12.5.3 “基本”细胞骨架342

12.6 真核生物和原核生物细胞骨架多肽的分子特征及其比较345

12.7 细胞骨架多肽的进化特征350

12.8 专利350

12.9 前景与展望351

12.10 缩略语351

12.11 参考文献352

13 酶制剂的工业用途355

13.1 引言355

13.2 历史概况356

13.3 洗涤剂工业用酶357

13.3.1 简介357

13.3.2 历史357

13.3.3 酶制剂的概述358

13.3.4 最新进展362

13.3.5 展望363

13.4 淀粉工业用酶364

13.4.1 简介364

13.4.2 历史365

13.4.3 酶制剂366

13.5 生物燃料用酶368

13.4.4 最新进展368

13.4.5 展望368

13.5.1 简介369

13.5.2 历史370

13.5.3 酶制剂和最新进展371

13.5.4 展望374

13.6 纺织工业用酶375

13.6.1 简介375

13.6.2 历史375

13.6.3 酶制剂376

13.6.4 最新进展380

13.7.2 用途概述381

13.7 制浆和造纸工业用酶381

13.7.1 简介381

13.7.3 酶制剂382

13.7.4 展望386

13.8 酶催化有机合成387

13.8.1 简介387

13.8.2 历史387

13.8.3 酶制剂388

13.8.4 最新进展388

13.9.3 酶制剂389

13.9.2 历史389

13.9.1 简介389

13.9 酶在油脂工业中的应用389

13.8.5 展望389

13.9.4 最新进展390

13.9.5 展望390

13.10 工业酶发现的关键技术390

13.10.1 自然生物多样性的探索391

13.10.2 蛋白质优化395

13.10.3 结论400

13.11 缩略语401

13.12 参考文献401

14.1 简介411

14 蛋白酶体：蛋白质降解的分子机器411

14.2 历史概况415

14.3 20S蛋白酶体的分布和亚基组成415

14.4 20S蛋白酶体的结构特点417

14.5 20S蛋白酶体的催化机制418

14.6 20S蛋白酶体的加工过程和装配420

14.7 20S蛋白酶体产物的大小分布422

14.8 19S调节复合物423

14.9 19S调节因子复合物的组分和亚基424

14.10 PA28激活因子427

14.11 前景与展望427

14.12 缩略语428

14.13 参考文献429

15 酶法和化学法修饰蛋白质与聚氨基酸437

15.1 引言437

15.2 天然交联材料438

15.2.1 角蛋白、胶原质和弹性蛋白438

15.2.2 非脊椎动物体的结构蛋白440

15.2.3 细胞蛋白质的同类肽交联443

15.3 参与蛋白质交联的酶444

15.3.1 赖氨酰氧化酶444

15.3.2 酪氨酸酶445

15.3.3 转谷氨酰酶446

15.4 化学交联446

15.4.1 双功能交联试剂447

15.4.2 氧化剂448

15.4.3 光诱导的交联——多肽侧链的光合二聚化449

15.4.4 非共价交联——静电相互作用450

15.5 交联蛋白质和聚氨基酸的材料科学451

15.5.1 交联水凝胶452

15.5.2 聚离子复合物材料的配方设计453

15.5.3 医用黏合剂456

15.6 前景与展望457

15.7 缩略语458

15.8 参考文献458

索引463