蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程基礎(chǔ)

前言

生物技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，與微電子技術(shù)、新材料技術(shù)和新能源技術(shù)并列為影響未來(lái)國(guó)計(jì)民生的四大科學(xué)技術(shù)支柱，被認(rèn)為是21世紀(jì)世界知識(shí)經(jīng)濟(jì)的核心，由其引領(lǐng)的生物經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)著全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)結(jié)構(gòu)的加速調(diào)整和重組，一批新型產(chǎn)業(yè)群正在孕育和發(fā)展之中。生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為一些發(fā)達(dá)國(guó)家新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，包括美國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)都高度重視生物技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)制定相應(yīng)的政策，大力支持生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，搶占生物技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點(diǎn)。由于蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)和生物產(chǎn)業(yè)中的重要地位和無(wú)可比擬的作用，對(duì)蛋白質(zhì)復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)、功能、相互作用等的深入研究以及對(duì)蛋白質(zhì)的改造不僅可以揭示生命的本質(zhì)，而且還能滿足人類的各種需求，蛋白質(zhì)化學(xué)或蛋白質(zhì)工程的研究和應(yīng)用在生物技術(shù)發(fā)展以及生物產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展中已經(jīng)擁有至關(guān)重要的地位。蛋白質(zhì)是所有生命體的重要組成部分，是一切生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，生命體的一切代謝活動(dòng)都與蛋白質(zhì)的活動(dòng)和代謝密切相關(guān)，從最簡(jiǎn)單的病毒到最復(fù)雜的人體，哪里有生命，哪里就存在著蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)存在于生物體的各種不同部位，行使著生命過(guò)程中的各種重要機(jī)能,在催化生命體內(nèi)各種生化反應(yīng)、調(diào)節(jié)代謝、抵御外來(lái)物質(zhì)入侵及控制遺傳信息等方面起著至關(guān)重要的作用。如果說(shuō)DNA是遺傳信息的攜帶者和生命的指導(dǎo)者，那么蛋白質(zhì)就是生命的執(zhí)行者。蛋白質(zhì)工程是在基因重組技術(shù)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)之上，融合了蛋白質(zhì)晶體學(xué)、蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)、蛋白質(zhì)化學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等多學(xué)科而發(fā)展起來(lái)的新興交叉學(xué)科。通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的了解，借助于生物信息學(xué)的知識(shí)和手段，利用基因定點(diǎn)誘變和基因重組等技術(shù)特異性地改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因，產(chǎn)生具有新的特性的蛋白質(zhì)。主要內(nèi)容包括合成具有特定氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)；確定蛋白質(zhì)化學(xué)組成、空間結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)從氨基酸序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)和功能；設(shè)計(jì)合成具有特定功能的全新的蛋白質(zhì)。《蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程基礎(chǔ)》一書(shū)是作者在長(zhǎng)期的科學(xué)研究和教學(xué)工作基礎(chǔ)上，大量閱讀并參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材和文獻(xiàn)，根據(jù)蛋白質(zhì)工程學(xué)科的進(jìn)展，配合教學(xué)的需要編寫(xiě)而成。包括了蛋白質(zhì)化學(xué)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)定與預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾、蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)改造及重組蛋白的表達(dá)、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用實(shí)例等內(nèi)容。系統(tǒng)介紹了蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、主要方法和技術(shù)以及一些具有典型意義研究實(shí)例，力求反映近年來(lái)蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的新理論、新方法和新進(jìn)展，使教材更加緊扣學(xué)科發(fā)展方向，期望能使讀者比較容易地掌握蛋白質(zhì)化學(xué)的基本知識(shí)、蛋白質(zhì)工程的基本原理和重要方法。編寫(xiě)過(guò)程中力求全面、簡(jiǎn)潔，希望能在較少的課時(shí)中使學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域有比較清楚的認(rèn)識(shí)。本書(shū)由梅樂(lè)和、曹毅、姚善涇、黃俊、胡升共同編寫(xiě)，編寫(xiě)過(guò)程中參考了許多同行出版的著作和發(fā)表的文章，得到了許多同行專家和相關(guān)人士的關(guān)心和支持，并被浙江省教育廳列為浙江省高等教育重點(diǎn)建設(shè)教材，在此一并表示感謝。由于編者學(xué)識(shí)水平和編寫(xiě)經(jīng)驗(yàn)有限，書(shū)中難免會(huì)有疏漏或不妥之處，懇請(qǐng)同行學(xué)者和讀者不吝賜教，提出寶貴意見(jiàn)和建議。編者2011年3月

內(nèi)容概要

《蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程基礎(chǔ)》系統(tǒng)介紹了蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程的基礎(chǔ)知識(shí)、主要方法和技術(shù)以及一些具有典型意義研究實(shí)例，力求緊扣學(xué)科發(fā)展方向，反映近年來(lái)蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的新理論、新方法和新進(jìn)展。全書(shū)共分7章，分別是蛋白質(zhì)化學(xué)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)定與預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾、蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)改造及重組蛋白的表達(dá)、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用實(shí)例。
《蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程基礎(chǔ)》可作為高等院校生物工程、生物技術(shù)、生物科學(xué)、醫(yī)藥、食品加工、輕工、農(nóng)牧業(yè)、環(huán)境保護(hù)等專業(yè)相關(guān)課程的本科生或研究生的教材使用，也可作為從事蛋白質(zhì)化學(xué)和蛋白質(zhì)工程有關(guān)的科研和工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章  蛋白質(zhì)化學(xué)基礎(chǔ)
  1.1  蛋白質(zhì)的重要功能、組成和分類
  1.2  氨基酸
    1.2.1  氨基酸的結(jié)構(gòu)
    1.2.2  氨基酸的分類
    1.2.3  氨基酸的性質(zhì)
  1.3  肽
    1.3.1  肽鍵及肽鏈
    1.3.2  肽的命名
    1.3.3  肽的物理和化學(xué)性質(zhì)
    1.3.4  天然的活性肽
  1.4  蛋白質(zhì)
    1.4.1  蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)
    1.4.2  蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)
    1.4.3  蛋白質(zhì)的沉淀作用
    1.4.4  蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)
    1.4.5  蛋白質(zhì)的分子量測(cè)定
    1.4.6  蛋白質(zhì)的分離純化方法
    1.4.7  蛋白質(zhì)的含量測(cè)定和純度鑒定
  思考題
第2章  蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
  2.1  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次體系
  2.2  蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)
  2.3  蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)
    2.3.1  常見(jiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)
    2.3.2  超二級(jí)結(jié)構(gòu)
    2.3.3  結(jié)構(gòu)域
  2.4  蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)
  2.5  蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)
  2.6  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分類和三類主要的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
  2.7  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
    2.7.1  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜性
    2.7.2  結(jié)構(gòu)相同的蛋白質(zhì)具有不同的功能
    2.7.3  不同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)具有相同的功能
    2.7.4  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜性對(duì)蛋白質(zhì)研究的影響
  思考題
第3章  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)定與預(yù)測(cè)
  3.1  蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的確定
    3.1.1  蛋白質(zhì)的氨基酸組成測(cè)定
    3.1.2  蛋白質(zhì)或多肽鏈的裂解或部分裂解
    3.1.3  蛋白質(zhì)的末端測(cè)定
    3.1.4  亞基拆離、二硫鍵斷裂以及二硫鍵位置的確定
  3.2  蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)分析
    3.2.1  蛋白質(zhì)結(jié)晶和晶體生長(zhǎng)
    3.2.2  衍射數(shù)據(jù)的收集
    3.2.3  位相的確定
    3.2.4  電子密度圖的詮釋
    3.2.5  結(jié)構(gòu)模型修正
  3.3  蛋白質(zhì)溶液三維結(jié)構(gòu)的解析
    3.3.1  蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息
    3.3.2  核磁共振的波譜信息
    3.3.3  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息與波譜信息之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系
    3.3.4  基本的多維核磁共振技術(shù)
    3.3.5  多維核磁共振波譜的解析要點(diǎn)
    3.3.6  蛋白質(zhì)溶液三維結(jié)構(gòu)的計(jì)算
  3.4  紫外?可見(jiàn)差光譜與蛋白質(zhì)溶液構(gòu)象
    3.4.1  溶劑微擾差光譜
    3.4.2  pH差光譜及滴定
    3.4.3  溫度微擾差光譜
    3.4.4  濃度微擾差光譜
  3.5  熒光分析法與蛋白質(zhì)溶液構(gòu)象
    3.5.1  蛋白質(zhì)的內(nèi)源熒光與蛋白質(zhì)溶液的構(gòu)象
    3.5.2  蛋白質(zhì)的外源熒光與蛋白質(zhì)溶液構(gòu)象
    3.5.3  圓二色譜與蛋白質(zhì)溶液的構(gòu)象
    3.5.4  激光拉曼光譜與蛋白質(zhì)溶液的構(gòu)象
  3.6  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)
    3.6.1  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)意義
    3.6.2  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的原理和方法
    3.6.3  蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)
    3.6.4  蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)
  思考題
第4章  蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾
  4.1  蛋白質(zhì)分子側(cè)鏈的修飾
    4.1.1  羧基的化學(xué)修飾
    4.1.2  氨基的化學(xué)修飾
    4.1.3  胍基的化學(xué)修飾
    4.1.4  巰基的化學(xué)修飾
    4.1.5  組氨酸咪唑基的修飾
    4.1.6  色氨酸吲哚基的修飾
    4.1.7  酪氨酸殘基和脂肪族羥基的修飾
    4.1.8  甲硫氨酸甲硫基的修飾
  4.2  酶的表面化學(xué)修飾
    4.2.1  有機(jī)大分子對(duì)酶的化學(xué)修飾
    4.2.2  小分子物質(zhì)對(duì)酶的化學(xué)修飾
    4.2.3  修飾劑對(duì)酶修飾的影響
  4.3  酶蛋白分子的親和修飾
    4.3.1  親和標(biāo)記
    4.3.2  外生親和試劑與光親和標(biāo)記
  4.4  酶的化學(xué)交聯(lián)
  思考題
第5章  蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)
  5.1  概述
    5.1.1  蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的定義
    5.1.2  蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的意義與作用
    5.1.3  蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)
  5.2  蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的分類及研究?jī)?nèi)容
    5.2.1  結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)
    5.2.2  天然蛋白質(zhì)改造與蛋白質(zhì)的從頭設(shè)計(jì)
    5.2.3  藥物蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)與酶的分子設(shè)計(jì)
  5.3  蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)的方法與過(guò)程
    5.3.1  對(duì)已有蛋白質(zhì)的改造
    5.3.2  蛋白質(zhì)的從頭設(shè)計(jì)
  思考題
第6章  蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)改造及重組蛋白的表達(dá)
  6.1  蛋白質(zhì)編碼基因的改造方法
    6.1.1  編碼基因的專一性位點(diǎn)突變
    6.1.2  蛋白質(zhì)編碼基因的隨機(jī)突變和重組技術(shù)
    6.1.3  基因融合和基因剪接
    6.1.4  tRNA介導(dǎo)的蛋白質(zhì)改造
  6.2  重組蛋白的表達(dá)
    6.2.1  重組蛋白在大腸桿菌中的表達(dá)
    6.2.2  重組蛋白在酵母細(xì)胞中的表達(dá)
    6.2.3  重組蛋白在桿狀病毒/昆蟲(chóng)細(xì)胞中的表達(dá)
    6.2.4  重組蛋白在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的表達(dá)
    6.2.5  重組蛋白的表面展示技術(shù)
  思考題
第7章  蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用實(shí)例
  7.1  胰蛋白酶的蛋白質(zhì)工程
  7.2  金屬硫蛋白的蛋白質(zhì)工程
  7.3  人白細(xì)胞介素?2的蛋白質(zhì)工程
  7.4  組織纖溶酶原激活劑的蛋白質(zhì)工程
  7.5  枯草桿菌蛋白酶的蛋白質(zhì)工程
  7.6  纖維素酶的蛋白質(zhì)工程
  7.7  P450 BM3酶的蛋白質(zhì)工程
  7.8  蛋白質(zhì)工程與藥物的分子設(shè)計(jì)
    7.8.1  蛋白質(zhì)工程與小分子藥物設(shè)計(jì)
    7.8.2  工程化蛋白質(zhì)藥物的分子設(shè)計(jì)
  思考題
主要參考文獻(xiàn)

編輯推薦

《蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程基礎(chǔ)》一書(shū)是梅樂(lè)和、曹毅、姚善涇、黃俊和胡升等作者在長(zhǎng)期的科學(xué)研究和教學(xué)工作基礎(chǔ)上，大量閱讀并參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)教材和文獻(xiàn)，根據(jù)蛋白質(zhì)工程學(xué)科的進(jìn)展，配合教學(xué)的需要編寫(xiě)而成。包括了蛋白質(zhì)化學(xué)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)定與預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾、蛋白質(zhì)的分子設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)分子的生物學(xué)改造及重組蛋白的表達(dá)、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用實(shí)例等內(nèi)容。系統(tǒng)介紹了蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、主要方法和技術(shù)以及一些具有典型意義研究實(shí)例，力求反映近年來(lái)蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域的新理論、新方法和新進(jìn)展，使教材更加緊扣學(xué)科發(fā)展方向，期望能使讀者比較容易地掌握蛋白質(zhì)化學(xué)的基本知識(shí)、蛋白質(zhì)工程的基本原理和重要方法。編寫(xiě)過(guò)程中力求全面、簡(jiǎn)潔，希望能在較少的課時(shí)中使學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)化學(xué)與蛋白質(zhì)工程領(lǐng)域有比較清楚的認(rèn)識(shí)。

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