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第一章 绪论1

第一节 蛋白质组学研究的目的、内容、任务与方法1

一、蛋白质组学的概念1

二、蛋白质组学研究的目的2

三、蛋白质组学研究的重要性2

四、蛋白质组学研究的内容6

五、蛋白质组学研究的任务7

第二节 蛋白质科学发展的历史与现状8

一、前沿科学技术发展的历史8

二、蛋白质组研究的开端9

三、蛋白质组研究的现状10

第三节 蛋白质组学研究的特点11

一、技术上的先进性11

二、学科的综合性12

三、研究的巨观性13

四、技术的实用性14

五、学科的交叉性14

第四节 蛋白质组学研究的技术和方法14

一、方法的分类14

二、技术体系分类15

三、具体技术15

第五节 蛋白质组学的学习方法16

一、注意学习研究方法16

二、树立多学科综合的思想17

三、坚持理论与实践并重的原则17

四、建立科学发展观17

五、认识蛋白质组学研究的最终目标18

思考题18

第二章 蛋白质样品的制备19

第一节 样品制备总则19

一、目的19

二、原则20

三、流程20

四、诸要素的协调20

第二节 样品破碎与分离蛋白质21

一、样品的类型21

二、组织与细胞破碎21

三、蛋白酶活性抑制剂的使用22

四、分离和提取蛋白质23

第三节 蛋白质裂解技术24

一、裂解剂24

二、裂解技术25

第四节 样品预分级26

一、亚细胞器的分离26

二、细胞的分离28

三、分步裂解提取29

四、特殊蛋白质的提取31

第五节 样品蛋白质含量测定34

一、紫外吸收测定法35

二、考马斯亮蓝法37

三、试剂盒测定37

四、其他测定方法38

第六节 蛋白质制备过程中出现的问题和解决办法38

一、裂解液的影响38

二、盐浓度的影响39

三、其他影响因素39

思考题40

第三章 双向电泳技术41

第一节 蛋白质电泳的基本原理41

一、电泳的基本原理41

二、影响电泳速度的因素42

三、电泳的分类42

四、聚丙烯酰胺凝胶电泳43

第二节 蛋白质等电聚焦电泳46

一、基本原理46

二、载体两性电解质pH梯度等电聚焦电泳48

三、固相pH梯度等电聚焦电泳技术51

第三节 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳54

一、常规聚丙烯酰胺凝胶电泳54

二、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳57

第四节 双向电泳60

一、基本原理61

二、流程61

第五节 电泳过程中出现的问题及解决办法69

一、第一向等电聚焦的问题69

二、第二向SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的问题70

三、染色的问题70

思考题71

第四章 双向凝胶电泳的图像分析72

第一节 概述72

一、重要性72

二、图像分析工具72

三、图像分析流程73

第二节 双向凝胶电泳图像采集73

一、图像采集73

二、数据获取效果74

第三节 双向电泳凝胶图像分析原理75

一、蛋白质斑点检测75

二、算法75

三、数字化图像加工76

第四节 蛋白质点的检测77

一、检测方法77

二、点检测77

三、背景消减78

四、归一化处理78

第五节 凝胶配比分析78

一、原因78

二、注册79

三、匹配79

四、比较79

五、更多配比方法80

六、其他处理80

第六节 数据分析81

一、质的正确性评估81

二、量的确定81

三、定量变化的确定81

第七节 数据呈递82

一、结果输出82

二、存在问题83

第八节 数据库和在线比对83

一、双向电泳数据库现状83

二、双向电泳数据库的构建84

三、比较网上双向电泳数据库84

四、凝胶网上比对87

思考题88

第五章 质谱分析原理与技术89

第一节 质谱发展概述89

第二节 质谱仪的基本组成和工作原理91

一、基本组成91

二、基本原理91

三、样品分析的流程93

四、进样方式93

五、离子形成的方式94

六、离子质量的分析方法97

七、不同离子形成方式与不同质量分析方法的组合101

八、离子检测和记录102

第三节 质谱的类型102

一、按应用分类102

二、以质量分析器分类103

三、按连接分类105

第四节 质谱仪的作用108

一、定性分析108

二、定量分析110

第五节 质谱分析的主要指标与图谱111

一、质量测定范围111

二、分辨率111

三、灵敏度112

四、质谱图及其判读112

第六节 生物质谱分析技术114

一、生物质谱的类型114

二、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析技术115

三、高效液相色谱-电喷雾质谱技术120

第七节 肽谱、指纹肽谱和序列梯子128

一、质谱肽谱分析129

二、指纹肽谱129

三、序列梯子130

四、对仪器的要求131

第八节 生物质谱的应用132

一、合成产物的确认132

二、生物大分子的表征133

思考题133

第六章 蛋白质鉴定134

第一节 概述134

一、发展史134

二、主要方法136

第二节 样品质量控制与制备概要137

一、样品制备的前控制137

二、样品制备要点140

第三节 基质辅助激光解吸电离质谱分析145

一、原理与特点146

二、肽质量指纹谱分析147

三、肽质量指纹谱检索实例150

四、检索可靠性的确认153

五、肽质量指纹谱分析的优缺点155

六、鉴定软件的算法研究155

第四节 电喷雾电离质谱分析156

一、原理157

二、特点158

三、上样158

四、肽序列标签分析法158

五、肽序列标签检索鉴定实例161

第五节 串联质谱分析163

一、串联质谱分析原理163

二、串联质谱操作方式164

三、主要基于串联质谱分析的蛋白质鉴定技术164

第六节 用质谱数据对肽段从头测序165

一、原理165

二、种类165

三、肽从头测序软件167

第七节 氨基酸组成分析法168

一、原理168

二、方法168

第八节 N端和C端氨基酸序列测定168

一、原理169

二、降解反应的步骤169

三、蛋白质序列测定应注意的问题171

思考题171

第七章 蛋白质-蛋白质相互作用173

第一节 概述173

一、重要性173

二、相互作用的形式173

第二节 酵母双杂交技术174

一、原理174

二、方法176

三、应用178

第三节 蛋白质芯片179

一、概述179

二、原理和分类181

三、检测方法182

四、抗体芯片182

五、芯片实验室技术183

六、蛋白质芯片技术的应用183

第四节 免疫共沉淀技术185

一、原理185

二、方法186

第五节 表面等离子共振-质谱技术187

一、原理187

二、方法188

第六节 细胞共定位技术188

一、原理188

二、方法190

思考题192

第八章 蛋白质翻译修饰后的鉴定193

第一节 磷酸化蛋白质的鉴定193

一、概述193

二、磷酸化蛋白质的检测方法196

三、磷酸化蛋白质的富集197

四、磷酸肽的分离和富集197

五、磷酸肽的识别201

六、磷酸化位点分析205

七、修饰的预测207

八、定量分析208

第二节 糖基化蛋白质的鉴定209

一、概述209

二、糖基化蛋白质的检测方法210

三、糖基化蛋白质的分离211

四、糖基化分析212

第三节 若干挑战性的问题214

一、关于利用质谱分析技术214

二、关于磷酸化分析的困难214

三、关于糖基化研究的复杂性215

思考题216

第九章 定量蛋白质组学研究技术217

第一节 定量技术体系与分类217

一、技术体系217

二、定量法分类218

第二节 荧光染料分析法219

一、双向电泳凝胶染料显示219

二、荧光双向差异凝胶电泳221

第三节 同位素标记技术223

一、原理223

二、分类223

三、生物代谢方式引入标记224

四、酶解过程引入标记225

五、亲和标签法引入标记226

六、同位素标记亲和标签技术的改进229

第四节 针对性亲和标签技术235

一、磷酸化蛋白质同位素标记亲和标签235

二、选择性标记特异氨基酸235

第五节 同位素标记技术的应用237

一、补充双向电泳的不足238

二、解决大分子复合物及相互作用问题238

三、扰动诱导发现细胞新通路机制239

四、翻译后修饰239

五、信号分子的分析240

六、疾病研究与药物筛选240

思考题240

第十章 蛋白质生物信息学241

第一节 概述241

一、生物信息学与蛋白质组241

二、蛋白质生物信息学的研究内容242

三、蛋白质生物信息学展望242

第二节 蛋白质组学分析相关的生物信息资源242

一、蛋白质组学生物信息中心243

二、蛋白质组学分析主要数据库245

三、其他数据库248

第三节 谱库构建250

一、建库原理250

二、建库方法250

三、按类型建库251

第四节 蛋白质组学通用软件251

一、双向凝胶电泳软件251

二、质谱分析常用软件253

三、蛋白质芯片软件255

四、其他软件和技术257

第五节 蛋白质功能分析和预测259

一、预测蛋白质的物理性质260

二、从氨基酸组成识别蛋白质261

三、蛋白质二级结构预测261

四、蛋白质的三维结构预测263

五、蛋白质功能的预测265

六、蛋白质结构功能预测结果的评估271

思考题272

第十一章 蛋白质组学的应用273

第一节 蛋白质组学在植物上的应用273

一、植物种群间蛋白质遗传差异研究273

二、植物发育相关蛋白质组研究273

三、植物组织器官蛋白质组学274

四、植物亚细胞蛋白质组学274

五、植物环境信号应答和适应机制蛋白质组学275

六、蛋白质组学在植物病害防治机理研究中的应用277

七、蛋白质组学在植物抗虫机理研究中的应用280

八、豆科作物与根瘤菌互作蛋白质组280

九、蛋白质标记遗传作图与候选蛋白质280

第二节 蛋白质组学在动物科学中的应用281

一、动物细胞蛋白质表达图谱281

二、动物遗传繁育282

三、动物生长发育规律282

四、动物亚细胞蛋白质组282

第三节 蛋白质组学在水产研究中的应用282

一、水生生物发育相关蛋白质282

二、水生生物致病相关蛋白质鉴定283

三、水生生物抗逆与抗病相关蛋白质研究283

四、水生生物免疫学研究284

第四节 蛋白质组学在微生物学研究中的应用284

一、模式微生物研究284

二、人类疾病病原微生物蛋白质组学研究285

三、植物病原微生物致病机理287

四、特殊生境微生物蛋白质组学287

第五节 蛋白质组学在医学中的应用288

一、干细胞的定向分化288

二、疾病发生机理与早期诊断技术288

思考题289

主要参考文献290