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1 生物膜简介1

1.1 对生物膜结构的认识2

1.1.1 膜的基本结构与功能2

1.1.2 对生物膜结构的认识3

1.2 生物膜的基本组成6

1.2.1 膜脂7

1.2.2 膜蛋白14

1.2.3 膜糖19

1.3 膜基本结构体系24

1.3.1 原核生物和真核生物的细胞膜24

1.3.2 细胞表面与质膜26

1.3.3 内膜系统31

1.3.4 胞间连接41

2 膜的合成与分选45

2.1 膜脂的合成与运输46

2.1.1 磷脂的合成与膜的扩充46

2.1.2 特定的膜蛋白使磷脂在膜两侧平衡47

2.1.3 磷脂从内质网移动到其他细胞膜结构的途径48

2.2 分泌蛋白和膜蛋白在膜介导下的合成途径48

2.2.1 膜附着和非膜附着核糖体合成不同的蛋白48

2.2.2 所有的分泌蛋白都从糙面内质网经高尔基囊泡转运到分泌小泡48

2.2.3 细胞膜糖蛋白与连续分泌蛋白有相同的成熟途径49

2.3 分泌蛋白和膜蛋白跨内质网膜的合成与修饰50

2.3.1 新生肽链的信号序列将蛋白引到内质网中50

2.3.2 信号序列与内质网膜的结合通过一些受体蛋白介导52

2.3.3 分子伴侣蛋白是蛋白转运到内质网腔中所必需的53

2.3.4 膜整合蛋白的拓扑序列决定其在内质网膜中的拓扑取向54

2.3.5 分泌蛋白和膜蛋白在糙面内质网中的翻译后修饰56

2.4 分泌蛋白和膜蛋白在内质网和高尔基复合体中的糖基化修饰57

2.4.1 N-和O－连接寡糖链的不同结构特征58

2.4.2 糖基化修饰的过程59

2.4.3 N－和O－连接寡糖可以使膜蛋白稳定60

2.4.4 蛋白沿分泌途径的运动可以利用N－连接寡糖的修饰来监控60

2.5.1 两种包被蛋白参与囊泡的定向运输62

2.5 转运囊泡介导的胞内运输62

2.5.2 利用生化和遗传学的手段研究囊泡转运的步骤65

2.6 决定蛋白质运输途径的分选信号68

2.6.1 新生蛋白从内质网向高尔基体的分选：内质网的质量控制68

2.6.2 膜蛋白和分泌蛋白的高尔基体及高尔基体后的分选和加工69

2.6.3 从细胞膜表面内吞的膜蛋白的分选74

3 膜受体与信号传导82

3.1 受体的概念及基本特征82

3.1.1 受体的概念82

3.1.2 受体－配体的相互作用83

3.1.3 受体的分类及通过受体的信息传递89

3.2 G蛋白偶联的受体94

3.2.1 G蛋白95

3.2.2 G蛋白调节的效应器96

3.2.3 G蛋白偶联的受体101

3.3 离子通道受体108

3.3.1 促离子型γ－氨基丁酸受体108

3.3.2 三磷酸肌醇受体110

3.4 与酪氨酸激酶偶联的受体113

3.4.1 酪氨酸激酶相关信号转导途径概述113

3.4.2 IL-1受体118

3.4.3 红细胞生成素受体118

3.4.4 干扰素受体119

3.5 带有激酶活性的受体120

3.5.1 具有酪氨酸激酶活性的受体（RTK）120

3.5.2 具有丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶活性的受体122

3.6 其他膜受体125

3.6.1 内吞受体125

3.6.2 整合素128

4 脂类作为第二信使136

4.1 脂类第二信使概述136

4.2 生物体内重要的磷脂酶及其作用机制140

4.2.1 磷脂酶A2140

4.2.2 磷脂酶C对磷脂酰肌醇的水解作用142

4.2.3 磷脂酶C和磷脂酶D对磷脂酰胆碱（PC）的水解144

4.2.4 磷脂酶D在脂肪酸和甘油二酯生成中的作用146

4.2.5 神经鞘磷脂酶作用下鞘脂的水解146

4.3 脂类激活蛋白激酶C148

4.3.1 蛋白激酶C的结构域148

4.3.2 蛋白激酶C的生理效应及其调控149

4.3.3 蛋白激酶C的活化机制150

5 细胞膜中的功能筏及膜穴系统152

5.1 细胞膜中的功能筏152

5.1.1 筏概念的形成152

5.1.2 筏的组成153

5.1.3 在膜运输中筏的作用155

5.1.4 信号传导中筏的作用157

5.2 去垢剂不溶性膜结构域157

5.2.1 去垢剂不溶性膜功能区的相性质157

5.2.2 去垢剂不溶性膜结构域是去垢剂诱导的产物吗158

5.3.1 膜穴的定义159

5.3 细胞膜穴159

5.3.2 膜穴的分子组成160

5.3.3 膜穴的纯化164

5.3.4 膜穴的产生与维持165

5.3.5 膜穴的功能167

5.3.6 膜穴与人类疾病170

6.1 组织或细胞的匀浆173

6.1.1 匀浆的基本方法和设备173

6 生物膜的分离、提取173

6.1.2 不同组织或细胞的匀浆方法175

6.2 亚细胞结构的分离181

6.2.1 差速离心182

6.2.2 密度梯度离心183

6.2.3 密度修饰184

6.2.4 免疫吸附分离185

6.2.5 连续流动电泳分级187

6.2.6 在液态两相系统中分离188

6.3.2 化学方法189

6.3.1 形态学方法189

6.3 膜组分的鉴定189

6.3.3 酶标记190

6.3.4 免疫标记193

6.4 一些膜系细胞器的样品分离193

6.4.1 细胞核193

6.4.2 高尔基体膜194

6.4.3 线粒体194

6.4.4 轻线粒体组分195

6.4.5 质膜195

6.4.6 膜泡196

7 膜组分的基本分析方法199

7.1 膜蛋白的化学分析199

7.1.1 膜中蛋白质的定量分析199

7.1.2 膜蛋白的分离和检测201

7.2 脂类的化学分析207

7.2.1 脂类的提取207

7.2.2 脂类分析208

7.3 糖蛋白的寡聚糖分析213

7.3.1 糖蛋白的分离、提纯214

7.3.2 糖蛋白寡糖成分鉴定与分析215

8 膜分选运输及分布的研究方法219

8.1 研究膜脂分布与运输的实验方法219

8.1.1 膜磷脂在膜双分子层内外两侧分布的确定219

8.1.2 膜胆固醇的内外层分布确定223

8.1.3 磷脂转运的研究223

8.2.1 研究蛋白质定位的基因方法226

8.2 研究蛋白质分选定位的实验方法226

8.2.2 研究蛋白质定位的生化方法227

8.3 研究内吞及囊泡运输的实验方法237

8.3.1 受体和内吞作用237

8.3.2 对内吞过程的研究238

8.3.3 分离转运囊泡、参与囊泡转运的因素242

8.3.4 转运囊泡244

9.1.1 无水脂质的相转变246

9.1 脂质热相行为246

9 脂质及脂质聚集体246

9.1.2 含水脂质的相转变248

9.2 膜上分子的运动250

9.2.1 链内旋转异构化运动250

9.2.2 膜内分子的扩散运动253

9.3 脂质的聚集方式258

9.3.1 脂质的多型性258

9.3.2 脂质多型性的立体因素263

9.4 生物体内的非脂双层结构266

9.4.1 脂质交错对插排列方式266

9.4.2 与生理功能有关的HⅡ型结构269

9.4.3 立方相结构273

9.5 脂质及脂质聚集体的物理化学基础277

9.5.1 为什么脂质会形成聚集体：疏水效应277

9.5.2 相变的热力学基础279

9.5.3 脂混合物的相图281

9.5.4 脂分子的聚集282

10 膜作为溶液中的带电表面287

10.1 膜－水界面上的静电势287

10.1.1 膜表面区域的扩散电双层287

10.1.2 带电粒子向膜表面的吸附293

10.1.3 膜－水界面上的分子偶极子294

10.2 与膜表面电势有关的生物学现象295

10.2.1 膜表面微区电势的测量及其对生物大分子结构和功能的影响295

10.2.3 膜表面固定电荷对可兴奋膜电势分布的影响297

10.2.2 生物膜中带电脂分子的分布297

10.2.4 带电分子在膜上的通透性298

10.2.5 盐析298

10.3 细胞的跨膜电位299

10.3.1 平衡电位与离子浓度的关系：Nernst方程299

10.3.2 跨膜电势的测定及其对生物大分子功能的影响300

11 生物膜的离体研究305

11.1 脂单分子层技术305

11.1.1 脂单分子层技术的发展历史305

11.1.2 单分子层膜的制备306

11.1.3 单分子层膜的基本性质和研究方法310

11.1.4 单分子层膜在生物学中的应用311

11.1.5 单层膜技术的应用实例——apoH蛋白在膜上的取向研究313

11.2 固态表面支撑膜317

11.2.1 支撑膜的分类与制备318

11.2.2 固体支撑膜的功能化320

11.2.3 固体表面支撑膜的应用320

11.3.1 平面脂双层概述325

11.3 平面脂双层技术325

11.3.2 平面脂双层的鉴定326

11.3.3 平面脂双层的制备328

11.3.4 膜上蛋白转运通道的验证——平面脂双层技术的应用330

11.4 脂质体技术332

11.4.1 不同类型脂质体的制备333

11.4.2 重组整合素αⅡbβ3脂质体与RGD脂质体的作用——脂质体技术的应用335

11.5 去垢剂与膜的分离336

11.5.1 去垢剂的性质336

11.5.2 去垢剂溶解脂双层340

11.5.3 去垢剂与蛋白的相互作用342

11.5.4 去垢剂对生物膜的作用344

12 蛋白的膜拓扑学研究349

12.1 膜蛋白拓扑取向的基本原理349

12.1.1 疏水性原则349

12.1.2 正电氨基酸朝内原则350

12.2 蛋白膜拓扑学研究常用的方法351

12.2.1 蛋白质嗜水性分析图351

12.2.2 蛋白水解法353

12.2.3 免疫方法356

12.2.5 特殊部位定位法358

12.2.6 融合蛋白法358

12.3 影响蛋白拓扑取向的因素359

12.3.1 信号肽：影响因素之一360

12.3.2 跨膜电位：影响因素之二360

12.4.1 Aβ多肽361

12.4 Aβ多肽插膜部位的确定：蛋白膜拓扑学研究实例361

12.3.3 膜上负电磷脂所占比例361

12.4.2 Aβ插膜能力与插膜部位362

13 膜蛋白结构的晶体学研究366

13.1 膜蛋白结构研究概述366

13.2 X射线晶体学原理370

13.2.1 几何晶体学基础370

13.2.2 物质对X射线的散射371

13.2.3 晶体对X射线的衍射374

13.3 膜蛋白的三维结晶381

13.3.1 水溶性蛋白和膜蛋白结晶比较381

13.3.2 三维结晶的原理381

13.3.3 晶体生长配方的有关因素381

13.3.4 膜蛋白结晶383

13.3.5 膜蛋白三维结晶的新方法384

13.4 电子晶体学原理概述387

13.4.1 入射电子束与样品的相互作用387

13.4.2 物镜成像原理388

13.4.3 像衬的形成389

13.4.4 三维重构原理：中心截面定理390

13.4.5 电子晶体学术语391

13.5.2 二维晶垛393

13.5.1 二维晶体393

13.5.3 三维晶体393

13.5 膜蛋白晶体的类型393

13.6 蛋白质的二维结晶化395

13.6.1 天然膜中蛋白质的二维结晶化395

13.6.2 去垢剂－蛋白微团的二维结晶化396

13.6.3 脂单层表面的二维结晶化397

13.7.1 二维晶体形成的机制398

13.7.2 影响二维晶体形成的因素398

13.7 膜蛋白二维晶体形成的机制和条件398

13.7.3 电镜观察样品制备400

13.8 大肠杆菌亚砷酸根阴离子泵ArsA蛋白在脂膜上的二维结晶及结构分析403

13.8.1 ArsA蛋白简介403

13.8.2 ArsA蛋白二维结晶404

13.8.3 对ArsA蛋白结构的分析407

14.1 生物大分子单颗粒的电子显微术411

14.1.1 单颗粒方法的发展411

14 膜蛋白单颗粒的电镜研究和原子力显微镜观测411

14.1.2 单颗粒三维重构方法的基本原理413

14.1.3 核糖体与Sec61形成新生肽链运送通道——单颗粒技术的应用举例418

14.2 原子力显微镜（AFM）在膜蛋白结构研究中的应用420

14.2.1 AFM研究状况简介420

14.2.2 AFM样品制备422

14.2.3 AFM在膜结构研究中的应用423

14.2.4 AFM的应用远景及其限制性426

15.1 表面等离激元共振技术428

15.1.1 SPR技术原理428

15 膜蛋白结构研究的其他新技术428

15.1.2 SPR生物传感器的实验技术434

15.1.3 HIV膜蛋白与其结合蛋白相互作用研究——SPR技术应用举例（一）436

15.1.4 整合素蛋白αⅡbβ3与RGD多肽的特异性结合——SPR技术应用举例（二）438

15.2 圆二色光谱在膜蛋白研究中的应用442

15.2.1 圆二色性测量的基本原理442

15.2.2 CD谱在膜蛋白研究中的若干问题444

15.2.3 CD谱在膜蛋白研究中的应用448

15.2.4 CD谱研究蛋白质在固－液界面上的性质450

15.3 质谱技术453

15.3.1 质谱原理453

15.3.2 质谱的几种软电离技术454

15.3.3 质谱技术在生物学领域的应用456

15.3.4 蜂毒素与膜结合的质谱分析458

15.4 荧光技术462

15.4.1 荧光技术有关原理463

15.4.2 描述荧光的特征参数464

15.4.3 荧光共振能量转移466

15.4.4 荧光淬灭与荧光“视差”法470

后记476

12.2.4 化学标识3560