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绪论1

一、蛋白质工程的物质基础1

二、蛋白质工程的原理2

三、蛋白质工程的程序和操作方法3

四、蛋白质工程的产生与发展3

五、蛋白质工程的应用领域6

第一章　蛋白质结构基础9

第一节　蛋白质的功能及其应用9

一、蛋白质的生物学功能9

二、蛋白质类大分子的应用11

第二节　蛋白质氨基酸与多肽链11

一、常见蛋白质氨基酸的结构特征12

二、蛋白质氨基酸的分类13

三、肽和多肽链16

第三节　蛋白质的空间结构21

一、一级结构21

二、二级结构21

三、超二级结构26

四、结构域29

五、三级结构32

六、四级结构33

七、维持蛋白质空间构象的作用力34

八、研究蛋白质空间构象的技术和方法35

第四节　蛋白质结构与功能的关系36

一、氨基酸序列决定蛋白质的结构与功能36

二、蛋白质的空间结构与功能的关系36

三、蛋白质间的相互作用与特殊结构37

四、参与蛋白质与DNA分子间相互作用的结构域39

五、蛋白质的变性与复性40

第五节　多肽链的折叠41

一、第二遗传密码41

二、帮助折叠的蛋白质和酶42

三、蛋白质的去折叠43

四、蛋白质的错误折叠44

思考题45

第二章　蛋白质分子设计46

第一节　蛋白质分子设计原理46

一、蛋白质分子设计的分类46

二、蛋白质分子设计的基础47

三、蛋白质分子设计的原则50

四、蛋白质分子设计的程序52

第二节　基于天然蛋白质结构的分子设计54

一、定位突变54

二、蛋白质分子拼接59

第三节　全新蛋白质设计59

一、全新蛋白质设计方法59

二、蛋白质结构的从头设计62

三、蛋白质功能的从头设计66

四、全新蛋白质分子设计的展望67

思考题68

第三章　蛋白质的修饰和表达69

第一节　蛋白质的化学修饰69

一、蛋白质侧链基团的化学修饰69

二、蛋白质的位点专一性修饰72

三、蛋白质的聚乙二醇修饰73

四、蛋白质的化学交联和化学偶联73

第二节　蛋白质的分子生物学改造76

一、基因突变技术76

二、基因融合82

第三节　重组蛋白质的表达86

一、目标蛋白质在大肠杆菌中的表达86

二、目标蛋白质在酵母细胞中的表达91

三、昆虫杆状病毒表达系统96

四、哺乳动物细胞表达系统98

五、体外翻译系统99

思考题100

第四章　蛋白质的物理化学性质102

第一节　热力学函数与蛋白质构象102

一、热力学函数与热力学平衡102

二、热容量103

三、van't Hoff焓103

四、蛋白质构象与热运动104

五、热力学参数在分子水平上的解释104

六、折叠／退折叠转变110

第二节　突变、稳定性和折叠111

一、体外突变技术112

二、突变与热稳定性114

三、蛋白质折叠116

第三节　蛋白质折叠热力学与动理学120

一、蛋白质折叠的热力学研究121

二、蛋白质折叠的动理学研究126

思考题131

第五章　蛋白质结构解析132

第一节　X射线晶体结构分析132

一、X射线晶体结构分析发展史132

二、X射线晶体结构分析基本原理133

三、蛋白质X射线晶体结构测定程序134

第二节　核磁共振波谱的溶液结构解析142

一、概述142

二、核磁共振方法测定蛋白质结构的实验技术146

三、核磁共振波谱综合解析150

四、核磁共振技术的发展和应用152

第三节　蛋白质结构测定的其他方法152

一、现代光谱技术153

二、三维电镜重构法157

三、动力学全精研究技术158

思考题158

第六章　生物信息学在蛋白质工程中的应用159

第一节　生物信息学与蛋白质工程159

一、生物信息学概述159

二、生物信息学与蛋白质工程162

三、生物信息学与蛋白质组学163

第二节　蛋白质常用数据库163

一、核酸数据库165

二、蛋白质数据库170

第三节　蛋白质结构预测183

一、蛋白质序列比对183

二、蛋白质基本性质分析186

三、蛋白质二级结构预测187

四、蛋白质结构预测实例189

思考题198

第七章　蛋白质的分离纯化与鉴定199

第一节　蛋白质的分离纯化概述199

第二节　蛋白质的提取201

第三节　蛋白质粗分级203

一、硫酸铵分级沉淀203

二、有机溶剂分级沉淀204

三、超速离心法205

四、等电点沉淀法205

五、透析法206

六、超滤法207

七、结晶法207

八、其他方法208

九、蛋白质粗分级举例208

第四节　蛋白质细分级209

一、分子筛层析209

二、离子交换层析215

三、吸附层析217

四、亲和层析218

五、电泳219

六、其他技术223

七、蛋白质细分级举例224

第五节　蛋白质的鉴定225

一、蛋白质含量测定225

二、蛋白质鉴定226

思考题231

第八章　现代生物学技术在蛋白质工程中的应用232

第一节　蛋白质分析鉴定技术232

一、蛋白质芯片技术232

二、蛋白指纹图谱技术236

第二节　研究蛋白相互作用技术237

一、表面等离子体共振技术237

二、酵母双杂交技术238

第三节　表面展示技术240

一、噬菌体展示技术241

二、核糖体展示技术与mRNA展示技术243

三、细菌表面展示技术245

四、酵母表面展示技术246

第四节　其他新蛋白质工程技术248

一、原子力显微镜技术248

二、蛋白质打靶技术250

三、蛋白质分子印迹技术250

四、蛋白质截短技术254

五、蛋白质错误折叠循环扩增技术254

思考题255

第九章　蛋白质组学256

第一节　概述256

一、蛋白质组的概念及发展简史256

二、蛋白质组学研究的思路与策略259

第二节　蛋白质组学的研究内容260

一、蛋白质组学的研究内容260

二、蛋白质组学的难点262

第三节　蛋白质组学研究的技术方法263

一、蛋白质分离技术264

二、蛋白质分析和鉴定技术266

第四节　蛋白质组学的应用与发展趋势273

一、蛋白质组学的应用274

二、蛋白质组学的研究现状及发展趋势278

思考题281

第十章　蛋白质工程的应用282

第一节　抗体工程282

一、概述282

二、抗体的结构与分类282

三、抗体融合蛋白286

四、抗体的应用290

第二节　酶的蛋白质工程294

一、枯草杆菌蛋白酶294

二、木糖异构酶297

三、植酸酶299

四、溶菌酶301

五、其他酶302

第三节　抗体酶304

一、抗体酶的作用机理304

二、抗体酶的制备306

三、抗体酶的应用309

思考题312

主要参考文献314