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上篇 蛋白质化学 3

第一章 蛋白质的表征 3

第一节 蛋白质结构的基本概念 3

第二节 蛋白质的纯度 6

第三节 蛋白质的定量 7

一、光吸收法 8

二、双缩脲法 8

三、福林-酚法 8

四、考马斯亮蓝G-250法 9

五、氨基酸分析法 9

第四节 蛋白质的脱盐（除去盐和非共价结合的小分子） 9

第五节 蛋白质的分子质量测定 10

第六节 蛋白质的等电点测定 11

第七节 氨基酸定量分析 12

第八节 肽谱 14

第九节 质谱 16

第十节 蛋白质及多肽的序列测定和末端分析 18

一、N端分析 19

二、C端的测定 19

第十一节 蛋白质的二硫键分析 19

一、不同同位素标记法 20

二、4-乙烯吡啶标记法 20

三、直接色谱法 21

四、质谱法 21

第十二节 突变点的分析 22

第十三节 原位分析和快速分析 24

一、原位分析 24

二、快速分析 24

第十四节 蛋白质翻译后修饰的分析 25

参考文献 25

第二章 蛋白质结构分析 27

第一节 蛋白质样品的准备 27

一、SDS-PAGE纯化的样品 27

二、HPLC纯化的样品 27

三、蛋白质样品中的二硫键和巯基（—SH） 27

第二节 蛋白质的化学裂解 28

一、裂解于甲硫氨酸（Met） 28

二、裂解于半胱氨酸（Cys） 29

三、裂解于色氨酸（Trp） 30

四、部分酸水解 30

五、选择性及限制性化学裂解 30

第三节 蛋白水解酶酶解 31

一、常用蛋白水解酶 31

二、酶解操作条件 31

三、讨论 32

第四节 蛋白质中存在着封闭的N端 33

一、除去蛋白质中封闭的N-乙酰丝氨酸和N-乙酰苏氨酸 33

二、除去N-甲酰甲硫氨酸 33

三、除去N端的焦谷氨酸残基（pyroglutamate） 33

四、除去其他的N-乙酰氨基酸 34

五、选择性纯化N端封闭的肽 34

第五节 蛋白质中的C端残基的测定 34

一、羧肽酶法 34

二、化学降解法 35

第六节 蛋白质中一些特殊肽段的检出 35

一、含巯基肽的分离纯化和分析 35

二、含芳香族氨基酸肽的分离纯化和鉴定 37

三、含Lys-肽的分离纯化和鉴定 40

参考文献 42

附录一 微量蛋白质实验室注意事项 44

附录二 常用试剂处理 44

第三章 氨基酸组成分析 46

第一节 氨基酸组成分析的目的 46

第二节 蛋白质的水解方法 46

第三节 特殊氨基酸的保护和定量 48

第四节 氨基酸组成原位分析 50

第五节 衍生方法及原理 50

第六节 测定氨基酸组成的实验步骤 52

一、OPA法 52

二、PTC-AA法 53

三、茚三酮法 54

四、氨基酸直接分析法 55

第七节 结语 55

参考文献 56

第四章 蛋白质和多肽的氨基酸序列测定 57

第一节 N端分析原理 57

一、耦联 57

二、裂解 57

三、转化 58

四、PTH-氨基酸的鉴定 58

第二节 N端蛋白质序列仪 58

一、液相旋转杯序列仪 58

二、固相序列分析仪 59

三、气相序列仪 59

第三节 影响N端Edman反应裂解率的因素 60

第四节 测序前样品处理 62

一、纯度鉴定 62

二、脱盐 62

三、巯基修饰方法 62

四、去除N端封闭的基团的方法 63

第五节 手工N端测序 64

第六节 C端序列分析 67

一、C端分析原理 67

二、C端蛋白质序列仪 69

三、C端测序的样品前处理 69

四、影响C端测序反应产率的因素 72

五、结语和展望 72

参考文献 73

第五章 薄层等电聚焦 74

第一节 原理 74

第二节 薄层IEF 75

一、仪器 75

二、试剂和储存液配制 75

三、制胶模具的准备 75

四、凝胶的制备 76

五、加样 76

六、电泳 76

七、染色和脱色 76

八、凝胶保存 77

第三节 等电聚焦中的注意事项 77

第四节 IEF的优缺点 77

第五节 实例 78

参考文献 79

第六章 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 80

第一节 概况 80

第二节 材料 80

一、设备和材料 80

二、试剂 81

第三节 基本操作步骤 81

一、聚胶前准备 81

二、不连续系统下层分离胶的聚合 81

三、不连续系统中的上层浓缩胶和连续系统凝胶的聚合 82

四、加样 82

五、电泳 82

六、染色和脱色 82

七、干胶 84

第四节 几种不同凝胶电泳系统及其应用 84

一、Leammli系统 84

二、大孔胶系统 86

三、Tris-Tricine系统 87

第五节 注意事项 88

一、形成凝胶的试剂要有足够的纯度 88

二、激活剂的用量 89

三、温度的影响 90

四、氧气的影响 90

五、凝胶添加剂 90

六、聚胶时间 90

七、单体的浓度％T，％C 90

八、操作注意点 90

参考文献 91

第七章 液相电泳 92

第一节 毛细管电泳 92

一、概况 92

二、材料 95

三、基本操作步骤 96

四、毛细管电泳分离模式及应用 97

五、注意事项 104

六、结束语 104

第二节 连续自由流电泳 105

一、概况 105

二、材料 109

三、自由流电泳操作步骤 110

四、分离模式 111

五、自由流电泳的应用 113

六、自由流电泳在微重力下的特点 115

七、展望 116

第三节 液相等电聚焦 117

一、旋转式等电聚焦 117

二、循环式等电聚焦 119

三、制备型连续流等电聚焦 122

参考文献 123

第八章 高效液相色谱 127

第一节 高效液相色谱的类型及分离原理 127

第二节 高效液相色谱的装置 131

一、输液系统 131

二、进样系统 132

三、分离系统 132

四、检测系统 136

第三节 各类高效液相色谱应用实例 137

一、反相高效液相色谱 137

二、高效离子交换色谱 138

三、高效疏水作用色谱 138

四、高效排阻色谱 138

五、高效亲和色谱 139

第四节 讨论 140

参考文献 142

第九章 质谱 144

第一节 引言 144

第二节 四极和离子阱质谱 144

一、四极质谱仪（quadrupole mass spectrometry） 144

二、四极离子阱质谱（quadrupole ion trap mass spectrometry） 147

第三节 飞行时间质谱 154

第四节 傅里叶转换回旋共振质谱 160

一、基本原理 160

二、质量分辨率、质量精度和质量范围 163

参考文献 165

第十章 毛细管电泳-质谱联用 167

第一节 介绍 167

一、概况 167

二、CE/MS联用的接口 169

三、其他联用方式 172

四、CE/MS的限制性因素及其改进方法 173

五、应用 177

第二节 材料 179

一、试剂和溶剂 179

二、多肽和蛋白质 180

三、酶 180

四、仪器 181

第三节 方法 181

一、胰蛋白酶酶解 181

二、血红蛋白的脱盐和纯化 181

三、蛋白磷酸酶去磷酸化 181

四、蛋白质二硫键的羧酰胺甲基化及产物的HPLC纯化和蛋白酶酶解 182

五、N-糖苷酶F酶解 182

六、α-甘露糖苷酶酶解 182

七、正离子非共价涂层毛细管电泳 182

八、毛细管电泳-质谱联用 182

九、蛋白质序列数据库搜索 183

十、特殊肽段的选择性离子监测 184

十一、毛细管等电聚焦-质谱联用 184

第四节 结果 185

一、多肽和蛋白质的分析与鉴定 185

二、蛋白质点突变的鉴定 190

三、蛋白质磷酸化的鉴定 193

四、蛋白质N-糖基化和氧化的鉴定 194

五、蛋白质混合物的毛细管等电聚焦-质谱联用分析 199

第五节 展望 203

参考文献 203

第十一章 毛细管电泳在蛋白质磷酸化和糖基化分析中的应用 208

第一节 毛细管电泳分析多肽和蛋白质磷酸化 208

一、简介 208

二、材料 209

三、方法 209

四、结果和讨论 210

第二节 毛细管电泳分析单糖和寡糖 212

一、简介 212

二、材料 216

三、方法 216

四、结果和讨论 217

第三节 毛细管电泳分析糖蛋白微不均一性 221

一、简介 221

二、材料 223

三、方法 223

四、结果和讨论 223

第四节 结语和展望 225

参考文献 226

下篇 蛋白质组学 233

第十二章 导论 233

一、蛋白质组学研究的历史和背景 233

二、蛋白质组学的特点与难点 234

三、蛋白质组学发展趋势 239

参考文献 240

第十三章 样品的全息制备 242

第一节 双向凝胶电泳常规样品制备及其改进 242

一、概述 242

二、样品裂解液中各种成分分析 243

三、双向凝胶电泳常规样品制备 245

四、蛋白质顺序提取法 245

五、注意事项 246

第二节 培养细胞蛋白质样品的制备 246

一、细胞破碎的处理方法 246

二、培养细胞总蛋白质的提取 247

第三节 组织样品制备 249

一、概述 249

二、动物组织样品的制备 249

三、植物组织样品的制备 260

四、注意事项 261

第四节 分泌蛋白质样品的制备 261

一、真核细胞的分泌蛋白质样品制备 262

二、细菌分泌蛋白质样品制备 263

第五节 体液蛋白质样品的制备 263

一、血清蛋白质样品的制备 263

二、脑脊液蛋白质样品的制备 264

三、总结 265

参考文献 265

第十四章 双向凝胶电泳 269

第一节 介绍 269

一、双向凝胶电泳简介 269

二、IPG-DALT双向凝胶电泳 270

第二节 试剂、设备和溶液配制 275

一、试剂 275

二、仪器 275

三、溶液配制 276

第三节 实验操作 277

一、样品制备 277

二、蛋白质定量 278

三、双向凝胶电泳 279

第四节 胶上蛋白质的检测 280

一、介绍 280

二、染色方法 283

参考文献 286

第十五章 电泳图谱的图像分析 290

第一节 介绍 290

第二节 PDQuest软件简介 290

第三节 PDQuest软件的使用 291

一、材料 291

二、方法 292

第四节 双向凝胶电泳软件的实际应用 299

一、双向凝胶电泳的重复性和定量定性差异分析 299

二、双向凝胶电泳矢量图 304

第五节 双向凝胶电泳数据库和网上比较 305

一、双向凝胶电泳网络数据库资源 305

二、双向凝胶电泳数据库的构建 308

三、双向电泳凝胶的网上比较 309

参考文献 310

第十六章 生物质谱技术和蛋白质鉴定 311

第一节 生物质谱基本原理和工作模式 311

第二节 质谱法分析完整蛋白质和多肽 316

第三节 质谱法对蛋白质和多肽一级结构的分析及鉴定 317

一、质谱分析多肽序列的原理 317

二、质谱法结合数据库检索对多肽和蛋白质进行鉴定 318

三、多肽从头测序 325

第四节 质谱前蛋白质或多肽样品制备方法和关键步骤 328

参考文献 335

第十七章 蛋白质组研究中的定量方法 340

第一节 介绍 340

一、概述 340

二、化学标记定量方法 341

第二节 材料 346

一、试剂和溶剂 346

二、多肽、蛋白质和细胞 347

三、仪器 347

第三节 方法 347

第四节 结果和讨论 349

第五节 展望 356

参考文献 356

第十八章 蛋白质组研究中的翻译后修饰分析 358

第一节 磷酸化蛋白质组研究 358

一、介绍 358

二、材料 369

三、方法 370

四、结果 371

五、展望 372

第二节 糖基化蛋白质组研究 374

一、介绍 374

二、材料 383

三、方法 383

四、结果和讨论 384

五、展望 388

参考文献 389

第十九章 亚细胞蛋白质组学 394

第一节 概论 394

一、亚细胞蛋白质组学内涵 394

二、亚细胞蛋白质组学的意义 395

三、亚细胞蛋白质组学的技术基础 396

四、亚细胞蛋白质组学研究进展 404

五、总结 405

第二节 细胞膜的蛋白质组学研究进展 406

一、细胞膜的结构与功能 406

二、膜蛋白质的特点 406

三、膜蛋白质的双向凝胶电泳技术研究 407

四、膜蛋白质的非双向凝胶电泳技术研究 408

五、总结 408

第三节 高尔基体蛋白质组学研究进展 408

一、高尔基体的结构和功能 408

二、高尔基体的蛋白质组学研究 409

三、蛋白质组学研究发现新的高尔基体蛋白质 410

四、不同功能状态高尔基体的比较蛋白质组学研究 410

五、总结 411

第四节 核孔复合体蛋白质组学研究进展 411

一、核孔复合体的结构和功能 411

二、酵母核孔复合体蛋白质组学研究 412

三、哺乳动物核孔复合体蛋白质组学研究 413

四、总结 413

第五节 核仁蛋白质组学研究进展 414

一、核仁的结构与功能 414

二、核仁的蛋白质组学研究进展 415

三、总结 415

第六节 线粒体蛋白质组学研究 415

一、线粒体蛋白质组学研究进展 416

二、材料 420

三、方法 421

四、结果 422

第七节 展望 422

参考文献 424

第二十章 蛋白质组研究中的非凝胶技术 432

第一节 概况 432

第二节 非凝胶色谱技术 433

一、一维色谱及其与质谱联用技术 433

二、多维色谱及其与质谱联用技术 435

第三节 非凝胶电泳 439

一、液相等电聚焦 439

二、毛细管电泳 444

第四节 毛细管电色谱及其在蛋白质组学研究中的初步应用 444

一、毛细管电色谱简介 444

二、毛细管电色谱在蛋白质和多肽分离中的应用 448

第五节 展望 449

参考文献 450

第二十一章 蛋白质相互作用和蛋白质芯片 456

第一节 蛋白质相互作用 456

一、概况 456

二、蛋白质相互作用研究策略和方法 457

三、结语 467

第二节 蛋白质芯片 467

一、蛋白质芯片的分类 468

二、蛋白质芯片的检测方法 471

三、蛋白质芯片技术的应用及发展前景 472

参考文献 473

第二十二章 蛋白质组生物信息学 477

一、大规模蛋白质组学实验信息的产生 477

二、将实验信息处理成具有生物学意义的实验结果 477

三、对实验结果的分析 491

四、实验室信息管理系统 506

五、总结 507

参考文献 507

第二十三章 蛋白质组学在各领域的应用 511

第一节 蛋白质组学在微生物研究中的应用 511

一、概述 511

二、蛋白质组学在模式微生物研究中的应用 512

三、蛋白质组学在病原微生物研究中的应用 515

四、展望 521

第二节 蛋白质组学在肿瘤研究中的应用 521

第三节 蛋白质组学在神经系统研究中的应用 528

一、介绍 528

二、应用举例 529

第四节 蛋白质组学在体液研究中的应用 534

一、介绍 534

二、体液的蛋白质组学研究现状 536

三、展望 544

第五节 蛋白质组学在其他领域的应用 545

一、蛋白质组学在植物研究中的应用 545

二、蛋白质组学在药物开发方面的研究 547

三、结语 548

参考文献 548

后记 559