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第一章 绪论1

第一节　概论1

一、蛋白质工程的诞生1

二、蛋白质工程的概念1

第二节　蛋白质工程研究内容2

一、蛋白质的结构与功能2

二、结构、功能设计和预测2

三、蛋白质结构的修饰3

第三节　蛋白质工程主要研究技术3

一、蛋白质结构分析技术3

二、蛋白质分离纯化3

三、蛋白质组学3

第四节　蛋白质工程发展简史3

第五节　蛋白质工程应用5

一、研究蛋白质结构与功能的关系5

二、改变蛋白质特性5

三、设计和研制新型抗体6

四、设计和研制多肽及蛋白质类药物6

五、设计生物计算机7

参考文献7

第二章　蛋白质的结构与功能9

第一节　蛋白质的基本结构单位及蛋白质一级结构9

一、蛋白质的分子组成9

二、肽与多肽链12

三、蛋白质一级结构13

第二节　蛋白质的二级结构13

一、肽键平面——二级结构的基础13

二、稳定蛋白质空间构象的作用力14

三、蛋白质二级结构的基本形式15

第三节 蛋白质的超二级结构和结构域20

一、超二级结构20

二、结构域22

第四节 蛋白质的三级结构和四级结构23

一、蛋白质的三级结构23

二、蛋白质的四级结构24

第五节　蛋白质结构与功能的关系25

一、蛋白质一级结构与功能的关系25

二、蛋白质空间构象与功能的关系26

本章小结27

参考文献28

第三章　蛋白质结构分析技术29

第一节　蛋白质的氨基酸序列分析技术29

一、化学方法29

二、基因方法32

三、蛋白质测定的新技术32

四、蛋白质分子中二硫键和酰胺基位置的确定34

第二节　X射线晶体衍射分析34

一、分析原理35

二、分析步骤36

三、现状与展望37

四、技术的局限性38

第三节　核磁共振38

一、基本原理39

二、NMR测定蛋白质溶液三级结构40

三、生物NMR实验技术41

四、NMR在蛋白质研究中的应用42

五、展望43

第四节　质谱技术44

一、质谱技术的分类及原理44

二、质谱技术在蛋白质结构测定中的应用46

第五节　生物三维电子显微学49

一、概述49

二、三维电子显微学基本原理50

三、低温电镜技术51

四、生物电镜成像相关的几个因素52

五、生物三维电镜的应用领域53

本章小结56

参考文献57

第四章　蛋白质结构预测58

第一节　蛋白质的序列分析58

一、序列同源性分析58

二、双重序列对比59

三、多重序列对比63

第二节　蛋白质二级结构的预测66

第三节　蛋白质三维结构的预测67

一、三维结构的预测方法67

二、同源模型化方法68

第四节 蛋白质结构预测中的主要生物信息学资源69

一、常用的蛋白质序列数据库69

二、常用的蛋白质结构数据库71

第五节　应用生物信息学方法预测蛋白质结构72

一、蛋白质序列检索72

二、蛋白质基本性质分析73

第六节　蛋白质结构预测实例74

本章小结75

参考文献76

第五章　蛋白质的修饰与克隆表达77

第一节　蛋白质的化学修饰77

一、蛋白质侧链基团的修饰反应78

二、基于蛋白质片段的嵌合修饰80

三、蛋白质位点专一性的修饰81

四、蛋白质的PEG修饰82

第二节　蛋白质的分子生物学改造83

一、基因突变技术83

二、基因融合87

第三节　蛋白质的克隆表达88

一、目的基因的获得88

二、基因工程载体91

三、目的序列与载体的连接95

四、基因序列导入细胞96

五、目的基因序列克隆的筛选与鉴定97

本章小结98

参考文献99

第六章 蛋白质纯化100

第一节　蛋白质分离纯化概述100

一、蛋白质纯化的原理100

二、分离纯化的方法100

三、蛋白质分离纯化的一般程序100

第二节　纯化前处理102

一、细胞破碎方法102

二、蛋白质提取104

第三节　蛋白质的初级纯化105

一、沉淀法105

二、透析108

三、超滤109

第四节　色谱技术109

一、吸附色谱110

二、凝胶色谱111

三、离子交换色谱112

四、亲和色谱114

五、高效液相色谱116

六、分配色谱118

七、疏水色谱118

八、聚焦色谱119

本章小结119

参考文献120

第七章　蛋白质分子设计121

第一节　概述121

一、蛋白质分子设计的概念与意义121

二、蛋白质设计的分类121

三、蛋白质设计的基础121

四、蛋白质分子设计的流程122

第二节　部分氨基酸的突变123

一、根据结构信息确定碱基突变124

二、随机突变124

三、缺失突变分析和接头分区突变124

四、利用蛋白质的同源性确定功能残基125

五、翻译后修饰位点突变127

第三节　天然蛋白质的剪裁128

一、抗体剪裁128

二、蛋白质关键残基嫁接131

第四节　蛋白质分子全新设计132

一、蛋白质分子全新设计的程序132

二、蛋白质结构的全新设计133

三、蛋白质功能的全新设计135

四、蛋白质全新设计的现状和前景137

本章小结137

参考文献137

第八章 蛋白质组学139

第一节　概述139

一、蛋白质组的概念139

二、蛋白质组学的研究历史140

三、蛋白质组学的研究内容142

四、蛋白质组学的特点143

第二节　蛋白质组学研究技术145

一、二维聚丙烯酰胺凝胶电泳技术145

二、质谱技术148

三、酵母双杂交体系153

四、蛋白质芯片技术154

第三节 蛋白质组学的应用和发展趋势155

一、蛋白质组学与微生物155

二、蛋白质组学与医学155

三、蛋白质组学与药学156

四、蛋白质组学研究中存在的问题及前景展望156

本章小结157

参考文献158

第九章　蛋白质工程的应用159

第一节　蛋白质工程在医药中的应用159

一、抗体工程的应用159

二、抗体酶的应用163

三、融合蛋白质的应用165

四、蛋白质工程酶的应用166

第二节　蛋白质工程酶在食品、轻工业中的应用167

一、在食品、饮料和酿造业中的应用167

二、在轻工业中的应用174

第三节　蛋白质工程在农牧业中的应用175

一、在畜牧业中的应用175

二、在农业生产中的应用176

第四节　蛋白质工程在环境保护中的应用177

一、水的净化177

二、清除白色污染177

三、环境监测177

四、处理工业“三废”177

本章小结178

参考文献178