結(jié)構(gòu)生物學(xué)（第二版）
定 價(jià)：39 元
叢書名：普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材
- 作者：梁毅主編
- 出版時(shí)間：2010/8/1
- ISBN：9787030286215
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類：Q617
- 頁(yè)碼：301
- 紙張：膠版紙
- 版次：2
- 開(kāi)本：16開(kāi)
《結(jié)構(gòu)生物學(xué)（第2版）》以生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸）結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系為主線，以結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究技術(shù)為基礎(chǔ)，貫穿現(xiàn)代分子生物學(xué)原理，講述結(jié)構(gòu)生物學(xué)基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論和研究方法，比較結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究方法的優(yōu)勢(shì)和局限，介紹結(jié)構(gòu)生物學(xué)的新成果、新進(jìn)展、今后發(fā)展的趨勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)。內(nèi)容涵蓋緒論、核酸結(jié)構(gòu)與功能、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能、結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究技術(shù)4部分23章。與國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出版的同類書比較，《結(jié)構(gòu)生物學(xué)（第2版）》增加了分子伴侶、第二遺傳密碼、蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊與疾病、蛋白質(zhì)組學(xué)和質(zhì)譜技術(shù)等新章節(jié)，并增加了一些最近幾年出現(xiàn)的新概念。每章后有小結(jié)和思考題，全書后附有結(jié)構(gòu)生物學(xué)名詞索引和歷年結(jié)構(gòu)生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域Nobel獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)情況統(tǒng)計(jì)，以方便讀者查閱。
《結(jié)構(gòu)生物學(xué)（第2版）》可作為綜合性大學(xué)、理工科大學(xué)以及農(nóng)、林、醫(yī)院校生命科學(xué)學(xué)院（生物系）本科高年級(jí)學(xué)生和研究生學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)生物學(xué)的教材和參考用書，也可供有關(guān)教師及科研人員作參考。
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自然界許多有趣現(xiàn)象的發(fā)生和人類多種疾病的發(fā)病都和具體參與其中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。例如，光是怎樣被綠色植物所“俘獲”并源源不斷為其生長(zhǎng)提供能量的？在綠色植物的體內(nèi)，存在著由膜蛋白、色素分子和脂分子組成的蛋白脂質(zhì)體復(fù)合物，常文瑞院士課題組運(yùn)用結(jié)構(gòu)生物學(xué)的方法，獲得了這個(gè)“龐大”復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它是綠色植物俘獲光能的有力武器。又如，分子伴侶trigger factor與裝配蛋白質(zhì)的機(jī)器——核糖體組成巧妙的復(fù)合物，為新生肽鏈的折疊提供了“分子搖籃”，而該復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)又與我們小時(shí)候睡過(guò)的搖籃何其相似！
結(jié)構(gòu)生物學(xué)是以生物大分子（包括蛋白質(zhì)和核酸）的特定三維結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)的特定運(yùn)動(dòng)與其生物學(xué)功能的關(guān)系為基礎(chǔ)來(lái)闡明生命現(xiàn)象的科學(xué)，是分子生物學(xué)的重要組成部分。近年來(lái)，結(jié)構(gòu)生物學(xué)興起并逐漸發(fā)展成為分子生物學(xué)的前沿和主流，從當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)l來(lái)看，很可能會(huì)成為整個(gè)生命科學(xué)的前沿和帶頭學(xué)科之一�，F(xiàn)在，生命科學(xué)的眾多分支在運(yùn)用結(jié)構(gòu)生物學(xué)的概念和技術(shù)，隨著人類基因組計(jì)劃的提前完成，結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)高潮迭起的時(shí)代。
本書以生物大分子（蛋白質(zhì)、核酸）結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系為主線，以結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究技術(shù)為基礎(chǔ)，貫穿現(xiàn)代分子生物學(xué)原理，講述結(jié)構(gòu)生物學(xué)基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論和研究方法，比較結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究方法的優(yōu)勢(shì)和局限，介紹結(jié)構(gòu)生物學(xué)的新成果、新進(jìn)展、發(fā)展的趨勢(shì)及面臨的挑戰(zhàn)。內(nèi)容涵蓋緒論（第1章）、核酸結(jié)構(gòu)與功能（第2～6章）、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（第7～14章）、結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究技術(shù)（第15～23章）共4部分23章。其中第8章由王志珍院士編寫，第15章由丁怡編寫、饒子和院士指導(dǎo)，其余章節(jié)由梁毅編寫，第16章等部分章節(jié)經(jīng)施蘊(yùn)渝院士審閱。核酸結(jié)構(gòu)與功能部分闡明RNA和DNA的結(jié)構(gòu)，揭示RNA和DNA生物學(xué)功能的大量信息，介紹人類基因組計(jì)劃的基本概念和背景知識(shí)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能部分闡明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，講授蛋白質(zhì)折疊與去折疊的基本規(guī)律和分子伴侶、第二遺傳密碼的基本概念，闡述蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊導(dǎo)致疾病的分子生物學(xué)原理，示例幾種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的內(nèi)在關(guān)系，介紹蛋白質(zhì)組計(jì)劃的基本概念和背景知識(shí)，描述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和蛋白質(zhì)分子動(dòng)力學(xué)的主要方法。結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究技術(shù)系統(tǒng)部分介紹當(dāng)前結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的多種技術(shù)，包括X射線晶體衍射分析、核磁共振技術(shù)和電鏡三維重構(gòu)3種結(jié)構(gòu)生物學(xué)主要研究方法，比較這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限，從而使讀者掌握結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究技術(shù)的基本知識(shí)。這些知識(shí)和方法不僅是21世紀(jì)生物學(xué)研究的重要內(nèi)容，而且將為醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和工業(yè)的革新提供嶄新的思路。
對(duì)于大學(xué)本科教育來(lái)說(shuō)，本書旨在通過(guò)傳授知識(shí)、培養(yǎng)能力和提高素質(zhì)為一體的教學(xué)，使學(xué)生不僅較好地獲得結(jié)構(gòu)生物學(xué)知識(shí)，而且在能力和素質(zhì)方面有較大提高，學(xué)習(xí)目的明確，以較好的綜合素質(zhì)、較高的學(xué)習(xí)興趣、較扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)和良好的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)入以后研究生階段的學(xué)習(xí)課程。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 結(jié)構(gòu)生物學(xué)——?dú)v史與定義 1
1.2 結(jié)構(gòu)生物學(xué)——進(jìn)展 3
1.3 結(jié)構(gòu)生物學(xué)——新目標(biāo) 6
小結(jié) 8
思考題 8
第2章 核酸結(jié)構(gòu)的多樣性（nucleic acid structure diversity） 9
2.1 單鏈核酸分子的結(jié)構(gòu)形態(tài) 10
2.2 雙鏈核酸分子的結(jié)構(gòu)形態(tài) 10
2.3 三鏈核酸分子的結(jié)構(gòu)形態(tài) 11
2.4 分支的三鏈核酸復(fù)合物 12
2.5 四鏈核酸分子的結(jié)構(gòu)形態(tài) 12
2.6 非線型多支鏈結(jié)構(gòu) 13
2.7 多聚核苷酸右手螺旋：A型和B型 13
2.8 Z-DNA 15
2.9 天然DNA的構(gòu)象 15
小結(jié) 16
思考題 17
第3章 RNA的結(jié)構(gòu)（the structure of RNA） 18
3.1 RNA和DNA的結(jié)構(gòu)差異 18
3.2 RNA的結(jié)構(gòu)特征 19
3.3 RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 20
3.4 RNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 24
3.5 RNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 27
3.6 RNA的折疊 28
3.7 RNA的晶體結(jié)構(gòu) 30
3.8 具有催化功能的RNA 31
小結(jié) 33
思考題 34
第4章 DNA的結(jié)構(gòu)（the structure of DNA） 35
4.1 DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 35
4.2 DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu) 37
4.3 DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu) 43
4.4 四鏈DNA結(jié)構(gòu) 44
小結(jié) 47
思考題 47
第5章 核酸的功能（nucleic acid function） 48
5.1 核酸分子作為遺傳信息載體的功能 48
5.2 核酶 52
小結(jié) 53
思考題 53
第6章 基因組學(xué)（genomics） 54
6.1 人類基因組計(jì)劃 54
6.2 基因組的初步分析 56
6.3 基因組研究的部分內(nèi)容 62
6.4 基因組學(xué)研究的前景 63
6.5 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics） 64
小結(jié) 68
思考題 68
第7章 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)（the structures of proteins） 70
7.1 蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primary structure） 70
7.2 蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure） 72
7.3 蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure） 75
7.4 蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure） 79
小結(jié) 81
思考題 81
第8章 蛋白質(zhì)折疊和分子伴侶（protein folding and molecular chaperones） 82
8.1 蛋白質(zhì)和新生肽鏈折疊的新概念 83
8.2 幫助蛋白質(zhì)和新生肽鏈折疊的生物大分子 89
小結(jié) 110
思考題 111
第9章 第二遺傳密碼（the second genetic code） 112
9.1 第一遺傳密碼 112
9.2 第二遺傳密碼 113
9.3 第二遺傳密碼的研究在實(shí)際應(yīng)用上的意義 118
小結(jié) 119
思考題 119
第10章 蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊與疾病（protein misfolding and diseases） 120
10.1 細(xì)胞內(nèi)保證蛋白質(zhì)正常功能的“質(zhì)量控制”系統(tǒng) 120
10.2 與蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊有關(guān)的疾病 125
10.3 如何治療由于蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊引起的疾病 129
小結(jié) 130
思考題 130
第11章 蛋白質(zhì)去折疊（protein unfolding） 131
11.1 主要研究手段 131
11.2 促使蛋白質(zhì)去折疊常用的方法 131
11.3 蛋白質(zhì)去折疊研究進(jìn)展 131
11.4 質(zhì)譜法？熒光相圖法在研究蛋白質(zhì)去折疊中的應(yīng)用 137
小結(jié) 138
思考題 138
第12章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能示例（structures and functions of proteins：some examples） 139
12.1 超氧化物歧化酶 139
12.2 ATP合成酶 142
12.3 DNA依賴的蛋白激酶 145
小結(jié) 148
思考題 148
第13章 蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics） 150
13.1 后基因組學(xué)——蛋白質(zhì)組學(xué)研究 151
13.2 蛋白質(zhì)組學(xué)研究的主要手段 153
13.3 自動(dòng)化蛋白質(zhì)組分析的完整途徑 162
13.4 蛋白質(zhì)組學(xué)研究的現(xiàn)狀和前景 166
小結(jié) 167
思考題 167
第14章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和分子動(dòng)力學(xué)模擬（protein structure prediction and molecular dynamics simulations） 168
14.1 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè) 168
14.2 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè) 168
14.3 蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè) 170
14.4 蛋白質(zhì)分子動(dòng)力學(xué) 171
14.5 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)實(shí)例 179
14.6 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的展望 181
小結(jié) 182
思考題 182
第15章 X 射線晶體衍射分析（protein crystallography，X-ray diffraction methods） 183
15.1 X射線晶體衍射分析概述 183
15.2 晶體生長(zhǎng)和X射線衍射數(shù)據(jù)收集 186
15.3 X射線衍射分析 195
15.4 X射線衍射結(jié)構(gòu)分析舉例 202
15.5 晶體結(jié)構(gòu)的表達(dá) 206
小結(jié) 206
思考題 206
第16章 核磁共振技術(shù)（nuclear magnetic resonance，NMR） 207
16.1 原子核自旋與核磁共振 207
16.2 多維核磁共振 212
16.3 核磁共振測(cè)定生物大分子的三維結(jié)構(gòu) 216
小結(jié) 219
思考題 219
第17章 電鏡三維重構(gòu)（electron microscopy three-dimensional structure rebuilding） 220
17.1 電鏡載網(wǎng) 220
17.2 負(fù)染 221
17.3 葡萄糖包埋 222
17.4 單寧酸包埋 222
17.5 冷凍含水方法 222
17.6 低劑量電鏡術(shù) 223
17.7 三維結(jié)構(gòu)重建的梗概 224
小結(jié) 226
思考題 226
第18章 質(zhì)譜技術(shù)（mass spectrometry） 227
18.1 生物質(zhì)譜技術(shù) 227
18.2 生物質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用示例 232
小結(jié) 238
思考題 238
第19章 微量熱技術(shù)（microcalorimetry） 239
19.1 等溫滴定量熱法（isothermal titration calorimetry，ITC） 239
19.2 ITC應(yīng)用示例 242
19.3 差示掃描量熱法 245
小結(jié) 249
思考題 249
第20章 熒光光譜技術(shù)（fluorescence spectrometry） 250
20.1 熒光的產(chǎn)生 250
20.2 從熒光光譜獲得的主要譜參量 251
20.3 熒光方法的應(yīng)用 256
小結(jié) 259
思考題 260
第21章 圓二色技術(shù)（circular dichroism） 261
21.1 基本原理 261
21.2 圓二色儀 265
21.3 圓二色譜在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中的應(yīng)用 265
小結(jié) 267
思考題 267
第22章 掃描隧道顯微技術(shù)（scanning tunneling microscopy） 268
22.1 掃描隧道顯微鏡 268
22.2 STM 應(yīng)用于研究結(jié)構(gòu)生物學(xué)的優(yōu)點(diǎn) 270
22.3 STM 在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中的應(yīng)用 271
22.4 原子力顯微技術(shù) 275
小結(jié) 278
思考題 278
第23章 表面等離子體共振技術(shù)（surface plasmon resonance） 279
23.1 SPR原理 279
23.2 基于SPR的BIAcore技術(shù) 279
23.3 SPR生物傳感器技術(shù)的應(yīng)用 283
23.4 SPR生物傳感器技術(shù)中存在的一些問(wèn)題 287
23.5 SPR生物傳感器的改進(jìn) 289
小結(jié) 290
思考題 290
主要參考文獻(xiàn) 291
結(jié)構(gòu)生物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域Nobel獎(jiǎng)歷年獲獎(jiǎng)情況統(tǒng)計(jì) 296
名詞索引 298
彩圖
結(jié)構(gòu)生物學(xué)一直是分子生物學(xué)的重要組成部分，只是近年來(lái)才飛速發(fā)展成為分子生物學(xué)的前沿和主流，并且從當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，很可能成為整個(gè)生命科學(xué)的前沿和帶頭學(xué)科之一。
神經(jīng)生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)之所以出現(xiàn)今天這樣蓬勃的局面，完全是因?yàn)樽⑷肓私Y(jié)構(gòu)生物學(xué)這一新鮮血液。生物膜與細(xì)胞內(nèi)跨膜信息傳遞，基因結(jié)構(gòu)與基因調(diào)控，生物能的產(chǎn)生、傳遞和作用，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)功能，直至感情、學(xué)習(xí)、記憶這種最高級(jí)的生命運(yùn)動(dòng)形式都需要、也只有結(jié)構(gòu)生物學(xué)水平上的研究才可能最終闡明它們的本質(zhì)。離子通道和神經(jīng)遞質(zhì)受體結(jié)構(gòu)研究已給神經(jīng)生物學(xué)帶來(lái)了全新的面貌，作為現(xiàn)代生物學(xué)熱點(diǎn)的神經(jīng)生物學(xué)已經(jīng)不是傳統(tǒng)的神經(jīng)生物學(xué)，而是建立在分子生物學(xué)，特別是結(jié)構(gòu)生物學(xué)基礎(chǔ)上的神經(jīng)生物學(xué)了。
一切生命活動(dòng)，如生長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)、呼吸、免疫、消化、光合作用，以及對(duì)外界環(huán)境變化的感覺(jué)并作出必要的反應(yīng)等，都必須依靠蛋白質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。每一種蛋白質(zhì)都有它自己特定的氨基酸序列和特定的三維結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)50年代中期，胰島素分子的氨基酸序列及二硫鍵連接方式的闡明，是蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定的開(kāi)始。半個(gè)多世紀(jì)來(lái)氨基酸序列被測(cè)定的蛋白質(zhì)已超過(guò)40萬(wàn)個(gè)。
即使肽鏈的氨基酸序列不變，只要三維結(jié)構(gòu)被破壞，就會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能的喪失。蛋白質(zhì)在肽鏈保持完整條件下三維結(jié)構(gòu)的破壞稱為蛋白質(zhì)的變性。這一概念是我國(guó)科學(xué)家吳憲教授在20世紀(jì)30年代初根據(jù)他在國(guó)內(nèi)的工作首先提出來(lái)的，長(zhǎng)期以來(lái)被國(guó)際上廣泛接受。
X射線晶體衍射目前仍然是蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)測(cè)定的主要方法（圖1-1）。美國(guó)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)存人的晶體結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已超過(guò)50000個(gè)，晶體結(jié)構(gòu)測(cè)定的速度目前已達(dá)到平均每天10個(gè)結(jié)構(gòu)的水平。
幾乎每一個(gè)重要蛋白質(zhì)高分辨率結(jié)構(gòu)的測(cè)定，都從分子水平上闡明了一項(xiàng)基本生命現(xiàn)象；但是這些結(jié)構(gòu)已被測(cè)定的蛋白質(zhì)，只不過(guò)是自然界數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的蛋白質(zhì)中的微不足道的部分。
在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的二維和三維核磁共振方法（圖1-1）已經(jīng)顯示了它對(duì)蛋白質(zhì)在溶液中的三維結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面研究的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已解出了7000多個(gè)較小蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，也許在不遠(yuǎn)的將來(lái)它會(huì)為生物大分子三維結(jié)構(gòu)測(cè)定帶來(lái)又一次突破。
結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究，一直是蛋白質(zhì)研究的核心問(wèn)題之一。現(xiàn)在，體外基因突變技術(shù)，特別是定點(diǎn)突變的發(fā)明，可以任意改變蛋白質(zhì)分子中的氨基酸殘基，以觀察其對(duì)生物學(xué)功能的影響。
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