本教材是浙江大学国家级一流课程“G蛋白偶联受体FPR1全基因克隆、真核表达和功能测定虚拟仿真实验”及省级一流课程“高级生物化学”的配套教材,围绕现代生物化学研究的主要方法及现阶段科研实验室常用实验技术展开,分理论和实验两部分。理论部分系统阐述目前生物化学研究的常用实验技术与方法,包括常用报告基因与标签蛋白、常用表达载体与质粒导入技术、蛋白质检测技术、细胞内化学信使检测技术、蛋白质相互作用研究技术、蛋白质与核酸相互作用研究技术、荧光探针与荧光检测技术、高效液相色谱法和生物质谱,并穿插上述科学技术的概况与发展历史及这些技术在现代生物学实验中的应用案例。与理论部分相呼应,实验部分包括12个科研转化型综合实验,串联生物信息学、分子生物学、细胞生物学和生物化学等重要知识点,介绍经典的研究策略、技术路线及新实验技术体系,将基本实验技能和科学研究思路相结合,并进一步提出拓展性思考。同时实验部分还为师生提供了“实验安排”和“开放性探索”等环节。本教材配套的虚拟仿真实验在国家高等教育智慧教育平台及实验空间上线共享,同时也提供了虚拟仿真实验视频和实体操作视频等数字化资源。
样章试读
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第一部分 常用生物化学实验技术与方法
第一章 常用报告基因与标签蛋白 2
第一节 报告基因的类型 2
一、β-半乳糖苷酶 2
二、氯霉素乙酰转移酶 3
三、萤光素酶 3
四、荧光蛋白 3
五、分泌型碱性磷酸酶 5
六、β-葡萄糖苷酸酶 5
第二节 报告基因的实践应用 6
一、报告基因法检测信号通路和药物活性 6
二、报告基因法用于高通量测定的细菌生物报告芯片 6
三、报告基因用于蛋白质标记示踪和相互作用研究 7
四、报告基因在分子成像中的应用 7
第三节 常用标签蛋白 7
一、GST标签蛋白 8
二、His 6标签蛋白 8
三、MBP标签蛋白 8
四、Flag标签蛋白 9
五、SUMO标签蛋白 9
六、HA标签蛋白 9
七、Myc标签蛋白 10
iv 高级生物化学实验技术
八、Avi标签蛋白 10
九、V5标签蛋白 10
十、Halo标签蛋白 10
十一、降解标签蛋白 11
十二、其他多肽标签蛋白 11
第二章 常用表达载体与质粒导入技术 13
第一节 原核表达载体 13
一、原核表达载体的核心元件 14
二、常用原核表达载体举例 15
第二节 真核表达载体 19
一、真核表达载体核心元件 19
二、常用真核表达载体举例 21
第三节 质粒导入技术 25
一、转化 25
二、转导 25
三、转染 26
四、电转化 29
第三章 蛋白质检测技术 30
第一节 蛋白质含量测定常用方法 30
一、Lowry法 30
二、BCA法 31
三、考马斯亮蓝法 31
第二节 蛋白质印迹技术 33
一、蛋白质印迹技术的原理 34
二、蛋白质印迹实验一般流程及其操作 34
三、蛋白质印迹技术分析蛋白质的常见应用 38
第三节 酶联免疫吸附测定技术 38
一、酶联免疫吸附测定技术的原理 39
二、酶联免疫吸附测定技术的种类 39
三、酶联免疫吸附测定实验一般流程 40
四、酶联免疫吸附测定技术检测蛋白质的常见应用 42
第四章 细胞内化学信使检测技术 44
第一节 cAMP检测技术 44
一、酶联免疫吸附测定法 45
二、报告基因间接检测法 45
第二节 Ca2+检测技术 46
一、合成荧光探针检测Ca2+动员 47
二、发光蛋白检测Ca2+动员 47
三、基因编码钙离子探针检测Ca2+动员 49
四、Ca2+检测技术的应用 50
第五章 蛋白质相互作用研究技术 52
第一节 免疫共沉淀技术 52
一、免疫共沉淀技术的基本原理 53
二、免疫共沉淀实验的一般流程 53
三、免疫共沉淀技术的应用举例 55
第二节 pull-down技术 56
一、pull-down技术的基本原理 57
二、pull-down实验的一般流程 57
三、pull-down技术的应用举例 58
第三节 蛋白质片段互补分析技术 60
一、双分子荧光互补技术 60
二、NanoBiT蛋白质互补技术 63
第四节 共振能量转移技术 64
一、荧光共振能量转移技术 65
二、生物发光共振能量转移技术 67
第五节 酵母双杂交技术 69
一、酵母双杂交技术的基本原理 69
二、酵母双杂交实验的一般流程 70
三、酵母双杂交技术的应用举例 71
第六章 蛋白质与核酸相互作用研究技术 74
第一节 染色质免疫沉淀技术 74
一、染色质免疫沉淀技术的基本原理 74
二、染色质免疫沉淀实验的一般流程 75
三、染色质免疫沉淀技术的应用举例 78
第二节 RNA免疫沉淀技术 79
一、RNA免疫沉淀技术的基本原理 80
二、RNA免疫沉淀实验的一般流程 80
三、RNA免疫沉淀技术的应用举例 82
第三节 核酸pull-down技术 83
一、核酸pull-down技术的基本原理 83
二、核酸pull-down实验的一般流程 83
三、核酸pull-down技术的应用举例 86
第七章 荧光探针与荧光检测技术 88
第一节 荧光探针的原理和常见种类 88
一、荧光探针的基本原理 88
二、影响荧光探针性质的相关因素 89
三、荧光探针的选择依据 89
四、常见的荧光探针 90
第二节 荧光检测技术 95
一、激光扫描共聚焦显微镜技术 95
二、流式细胞术 97
三、活体动物荧光成像技术 101
第八章 高效液相色谱法 104
第一节 高效液相色谱法的特点 104
第二节 高效液相色谱法的分类 105
一、吸附色谱法 105
二、分配色谱法 106
三、键合相色谱法 106
四、离子对色谱法 106
五、超高效液相色谱法 107
六、离子交换色谱法 107
七、体积排阻色谱法 108
八、亲和色谱法 108
第三节 高效液相色谱仪的基本装置 108
一、流动相及储液罐 109
二、高压输液泵及梯度洗脱装置 109
三、进样器 109
四、色谱柱 110
五、检测器 110
六、收集器 112
七、工作站 112
第四节 高效液相色谱法的应用 112
一、天然产物的检测 112
二、蛋白质翻译后修饰的分析 112
第九章 生物质谱 115
第一节 质谱概述 115
一、质谱仪的基本装置 115
二、质谱图的含义 116
三、串联质谱 117
四、质谱与色谱联用 117
第二节 生物质谱的基本原理 117
一、电喷雾质谱 118
二、基质辅助激光解吸质谱 119
第三节 生物质谱在定性研究中的应用 120
一、肽质量指纹图谱鉴定蛋白质 120
二、串联质谱测定蛋白质序列 121
三、b、y系列离子的区分方法 122
第四节 生物质谱在标记法定量研究中的应用 124
一、体内标记 125
二、体外标记 125
三、等重同位素标签相对和绝对定量法 127
第五节 生物质谱在非标记法定量研究中的应用 129
一、质谱离子信号强度定量法 129
二、串联质谱计数定量法 130
第二部分 高级生物化学实验
实验一 基因结构分析 132
实验二 FPR1全基因克隆与真核表达质粒的构建 135
实验三 GPCR的膜定位和激活后内吞的观察 148
实验四 FPR1介导的细胞趋化作用研究 154
实验五 转录增强因子在DNA转录中的调控作用 158
实验六 Fura-2法测定细胞内Ca2+浓度变化 165
实验七 ERK1/2蛋白磷酸化及信号通路活化的检测 169
实验八 NanoBiT技术检测GPCR介导的偏向性信号通路 173
实验九 甲醛交联法染色质免疫沉淀技术 177
实验十 RNA免疫沉淀技术检测RNA与蛋白质的相互作用 186
实验十一 口服五维赖氨酸葡萄糖中6种活性成分的定性定量分析 193
实验十二 应用定量蛋白质组学技术筛选小鼠肝癌淋巴道转移标志物 197