蛋白质读书报告

时间:2024.3.27

《蛋白质组学研究——概念、技术及应用》读书报告

生物化学是一门在分子水平上研究生命现象的科学,它主要应用化学原理和方法来探讨生命的奥秘和本质,着眼于搞清组成生物体物质的分子结构和功能,维持生命活动的各种化学变化及其与生理机能的联系。而分子生物学是从生物化学、生物物理学、遗传学、微生物学等多种学科经过相互交杂、相互渗透而发展来的。分子生物学主要是以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息传递和细胞信号传导过程中的的作用作为研究对象。到目前,分子生物学中对基因的研究已随着分子生物学技术的发展进入了研究整个基因组的结构与功能的时代,这一研究被称为基因组学,这一研究包括两方面内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学。但生物基因组中只有少部分基因得以表达,且表达的基因类型、表达程度随生物生存环境和内在状态的变化而变化,存在严格调控的时空特异性。因此难以真正反映出基因功能真正的执行体——蛋白质的情况。蛋白的化学修饰、剪切加工等不但可以改变其立体结构,而且是实施其功能与调节的重要结构基础。除此之外,蛋白质与蛋白质的相互作用、蛋白质与其它生物分子的相互作用等活动,也无法在基因水平上获知。同时,过去对蛋白的研究只针对一种或某几种蛋白,难以系统的解释蛋白在生命活动中的基本基质。因此,无论是从基因组计划的局限性,还是从蛋白研究的自身发展而言,全方位的蛋白质研究势在必行。在这一背景下依靠分子生物学手段,国际上萌发了一门在整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质组学,并作为后基因组学的重要组成部分,系统全面的研究解析蛋白质组。

因此,我选择了《蛋白质组学——概念、技术及应用》这本书进行阅读。希望能从此书中进一步了解这一先进的国际研究课题,也更好地了解一些分子生物学上研究蛋白质的手段。 《蛋白质组学研究——概念、技术及应用》这一书是由M.R.威尔金斯(澳大利亚)、R.D.阿佩尔(瑞士)K.L.威廉斯(澳大利亚)、D.F.霍赫斯特拉塞尔(瑞士)著,张丽华 梁振 张玉奎等译,由科学出版社出版。

该书共10个章节,分别是:蛋白质组学的10年、基于电泳的蛋白质组样品制备与预分级技术、蛋白质组学中的蛋白质鉴定、定量蛋白质组学、一个基因,多个蛋白质、蛋白质组成像技术、蛋白质组学的数据集成、蛋白质的相互作用、蛋白质组学在生物医学中的应用、蛋白质组学:下一步在哪里。下面先分别对书中的内容作一简述。

第一章 蛋白质组学的10年

蛋白质组的概念在19xx年由Marc Williams在意大利Siena的亏以上提出。蛋白质分离、质谱分析和数据解析等激素推动了蛋白质组学的发张。蛋白质组学在许多领域产生了深渊的影响,(1)蛋白质组学不再是不可知的(2)采用蛋白质组学技术对细胞中蛋白质-蛋白质相互作用的大规模研究所产生的高层次蛋白质组学结果正开始显现(3)蛋白质组学正提供一条发展对诊断和(或)预防有重要意义的医学生物标记物的新途径(4)蛋白质组学提供高分辨的数据,以补充利用现有生物医学技术所能获得的结果(5)宏蛋白质组学,秒速采用鸟枪法蛋白质组学分析微生物物种混合物的新术语,被用于采用其他方法很难探索的微生物多样性及相互作用。

第二章 基于电泳的蛋白质组样品制备与预分级技术

常规样品制备,针对等电聚焦(IEF)的样品制备首先需采用非离子或两性离子试剂破坏蛋白质复合物,使蛋白质变性。人为修饰(1)半胱氨酸的还原与烷基化(2)半胱氨酸的β-消除(3)赖氨酸的氨甲酰化(4)预分级技术,离心分级、色谱技术、电泳技术(5)用于样品预分级的其他方法,高丰度蛋白质的去除、均衡器颗粒。

第三章 蛋白质组学中的蛋白质鉴定

蛋白质的鉴定是蛋白质组学研究的核心任务。其属性,来源种类、蛋白质等电点、蛋白质分子质量、部分序列或序列标签、蛋白质氨基酸组成。蛋白质鉴定的主要技术目前是MS,用MS分析蛋白质时,可以采用top-down和bottom-up策略。MS是一种测量分子质荷比的技术。蛋白质被具有特异性切割位点的蛋白酶进行降解后产生的多肽的质量通过MS进行测定。蛋白质鉴定基于肽质量指纹谱、多肽质谱。MS/MS鉴定已经成为一种成熟且功能强大的蛋白质组分析技术。整合过几种策略和多步鉴定过程的新工具已经出现。新工具的使用、开发源代码的出现以及MS/MS与数据库格式的统一有望加速大规模鉴定系统的开发。

第四章 定量蛋白质组学

系统地鉴定复杂样品中的蛋白质并测定他们的数量或数量的变化是蛋白质组学和新兴的系统生物学研究的重要组成部分。非质谱定量分析方法、质谱相对定量方法(利用化学标签引入稳定同位素的试剂进行相对定量蛋白质组学研究的方法,酶催化引入稳定同位素,通过生物学的代谢标记引入稳定同位素,不实用稳定同位素标记的相对定量法,基于质谱的绝地定量法)。已知的翻译后修饰为糖基化、磷酸化和泛素化。

第五章 一个基因,多个蛋白质

蛋白质组中的任一蛋白质都能在翻译时或翻译后进行修饰。翻译后修饰(1)蛋白质异构体的分离、共翻译和翻译后修饰的检测、修饰分析的策略:top-down与bottom-up的比较和翻译时和翻译后修饰的MS分析。特定修饰的分析(1)乙酰化(2)磷酸化(3)泛素化和小泛素化(4)糖基化。目前用来分析这些修饰蛋白质的多种技术。组织、发育阶段、疾病状态或是细胞寿命等因素对翻译时和翻译后的修饰进行调


第二篇:海洋地质学读书报告


《海洋地质学》读书报告

姓名:李西汉 学号:20091003799 班级:061092班

经过阅读《海洋地质学》这本书,我获益匪浅。在经过一个学期的固体物理学概论的相关学习之后,我对固体物理学,尤其是海洋地质学产生了浓厚的兴趣。于是我决定借阅相关书籍,进一步了解这个神奇的世界。从小时候我就对海洋有种奇妙的依恋,我热爱那片美妙绝伦的深蓝色,我更热爱去了解她去研究她那独一无二的魅力。

首先,我读到了关于人类对海底的大规模科学研究的内容,这项研究已经经历了(1968-1983)、(1985-2003)这两个阶段,。自19xx年开始科学大洋钻探以来,人类在不断地扩大调查的范围,突破技术上的极限。。在过去30年中不断壮大的国际科学大洋钻探科学组织,已经成功地海洋地质的各个领域开展了很多卓有成效的研究,作为迄今为止历时最长、成效最大的国际地球科学合作计划,ODP 将于2003 年10 月结束,取而代之的将是一个规模更加宏大、科学目标更具挑战性的新的科学大洋钻探计划,它就是综合大洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program,IODP)。

与DSDP,ODP仅仅依靠“GLOMAR. 挑战者号”或“JOIDES·决心号”一艘钻探船的情况不同,IODP的一个主要特点是它将以多个钻探平台为主,除了类似于“ JOIDES·决心号”这样的非立管钻探船以 外,加盟IODP 的钻探船将包括日本斥资5 亿美元于2006 年投使用的“地球号”立管钻探船。美国国家科学基金会于2004 年提供一艘功能比“JOIDES·决心号”更完备的新的非立管钻探船。此外,欧洲一些国家在努力争取为IODP 提供一些上述两艘钻探船所无法涉足的、能在海冰区和浅海区进行钻探的钻探平台。由于IODP 的上述特点,它的航次进入了过去ODP 计划所无法进入的地区,如陆架及极地海冰覆盖区;钻探深度则由于立管钻探技术的采用而大大提高,IODP 也因此将在古环境、海底资源(包括气体水合物)、地震机制、大洋岩石圈、海平面变化以及深部生物圈等领域里发挥重要而独特的作用。

ODP 始自1985 年墨西哥湾的100航次,到20xx年6 月为止,“JOIDES·决心号”共接受来自40 多个国家的近2700名科学家上船参加考察,钻取的岩芯累计长达215km,钻探最深达海底以下2111m,钻探的最大水深达5980m。考察船的足迹遍布世界各大洋,与DSDP 一起,在全球各大洋共留下了1700多个钻孔。这些钻孔既增进了我们对地球的外部和内部动力学过程的了解,也为地球科学家们将今论古提供了大量重要的依据。

通过阅读文献,我将从以下几个方面进行简要的介绍:

(1)海底热液活动研究

大洋钻探对海底热液活动研究的贡献,最早应追溯到1968 年10 -11 月间DSDP 的2 航次,该航次首次在海底玄武岩中发现了方解石脉。接着,在DSDP 的5航次中发现了沉积物中存在铁氧化物,并在下伏的玄武岩中观察到了蚀变现象( 碳酸盐化、绿泥石化和蛇纹石化)。随后,在DSDP 的34 和42A航次,又观察到玄武岩的蚀变现象。特别是1979 年7-12 月间DSDP 的69 航次,使人们观察到东太平洋科斯塔里卡(Costa Rica)裂谷以南201km的Hole504B,在上覆274.5m 沉积物的情况下( 底部沉积物为含燧石的硅质灰岩,年代达上中新世),下伏214.5m长的岩柱中仍然存在玄武岩普遍蚀变的现象,其中的橄榄石矿物被蒙

脱石等粘土矿物和纹石、方解石等碳酸盐矿物部分或全部交代,并出现了蒙脱石脉和方解石脉,这种蚀变现象很难用简单的海水—岩石相互作用,或者是海底风化作用给出令人满意的解释。随着,大洋钻探过程中海底岩石蚀变现象的不断出现,当时使人们很自然的将其与19xx年4月研究人员在“Alvin”号上刚刚观察到的东太平洋海隆21?N 的海底热液活动现象联系起来,意识到海底热液活动对洋壳以及上覆沉积物均可能产生比较深刻的影响,有效地认识这种影响将成为一项极有意义的工作。也就是从这个时候开始,人们明确提出将海底热液活动研究与大洋钻探计划联系起来,利用大洋钻探能有效揭示海底深部结构和物质组成的功能,了解海底热液活动的深部过程。从事这项开拓性工作的科学家们,首先是Wood Hole 海洋研究所的Detrick 博士和全体Leg106 科学调查队员们,这是因为Leg106 是ODP 第一次在活动的海底热液硫化物分布区进行大洋钻探的航次。通过该航次不仅证实了大西洋洋中脊SnakePit 热液区的存在( 此前,通过光学拖体曾发现该区存在沉积物颜色异常和生物

残骸,推断该区可能存在海底热液活动),表明在一个直径仅为几米的高温黑烟囱喷口区范围内进行浅钻工作是可行的,而且初步揭示了SnakePit 热液区硫化物堆积体的内部结构(黑烟囱体底部硫化物堆积体的厚度可达13m,在距离烟囱体大于17m的位置,海底热液硫化物堆积体的厚度可达3-6m,且黑烟囱体下部分布着块状硫化物透镜体)和矿物组成( 主要由黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿和磁黄铁矿组成),并通过钻探过程中使用的电视摄像系统,发现了大西洋洋中脊SnakePit( 热液区分布着(更小、可移动的生物体)与太平洋热液活动区不同的生物群落。1979-2003 年,138个大洋钻探(DSDP/ODP)航次中,观察到海底热液活动迹象的航次占了59%(包括1996 年6 月20 日~8 月15日,在胡安德富卡洋脊东翼执行的调查研究洋壳中海底热液循环的ODP168 航次,

Sites1023~1032),其中专门针对海底热液活动区进行的大洋钻探有Leg106(1985 年10月27日— 12 月26日,Sits648-649,大西洋洋中脊蛇坑(SnakePit)热液区),Leg39,(1991 年7 月4 日- 9月11 日,Sites855-858,东北太平洋北胡安德富卡洋脊中海谷热液区),Leg158(19xx年9 月23日- 11 月22 日,Site957大西洋洋中脊TAG热液区),Leg169( 19xx年8 月21 日- 10 月26 日,Sites856-857,1035-1038北胡安德富卡洋脊中海谷热液区,南戈尔达洋脊的埃斯卡诺巴和Leg193(20xx年11 月7 日- 20xx年1 月3 日,Sites1188-1191,西南太平洋东马努斯(Manus)海盆Pacmanus 热液区),共5个航次,占了)3.6%。24 年来,围绕这些大洋钻探工作取得的丰富数据资料和样品,人们在进一步测试和分析的基础上,开展了较广泛的现代海底热液活动研究,对海底热液循环、热液区的深部结构和物质组成以及热液活动与深部生物圈的关系等重大问题均了较深入的认识。

(2)洋底以下生命

DSDP 选择了对深海沉积物岩芯首先进行孔隙水和有机化学的研究,而不是对这个洋底下生物圈直接进行微生物研究,这项计划持续到了ODP 阶段,并成为后来ODP 每个航次研究的有机组成部分。通过对沉积物样品的孔隙水地球化学和有机地球化学的研究,科学家们可以清楚地了解沉积物序列中固相和液相的有机质和无机质总量的变化。微生物活动因此可以简单地从这些化学分布中推断出来。纵观DSDP 和ODP的历史,船上研究都对岩芯中硫酸盐损耗、甲烷生成、碱度浓度、锰还原及氨的产生与损耗进行了研究相关的DSDP和ODP 的研究也对沉积物孔隙水中的CH4、CO2、SO4进行了稳定同位素分析,证实了在海底沉积

物中有特殊的微生物作用的发生(如在洋底以下产生甲烷的地区)。经过一个又一个的航次,ODP 的化学研究不断地为世界各大洋底下的微生物活动性提供了证据。这些船上的研究都显示了洋底下生物的活动性可以延伸到洋底下数百米的深度,特别是沿着大洋边缘。

(3)天然气水合物

天然气水合物是一种由水的冰晶格架及其间吸附的气体分子(以甲烷为主)组成的固态化合物,主要分布于海洋陆坡区和陆地永久冻土带,被认为是21 世纪理想的替代能源,由于其在资源、环境和全球变化中的重要意义而引起世界各发达国家的高度重视。近年来,许多国家成立了专门机构,投入巨资,进行天然气水合物调查研究。美国成立了天然气水合物研究中心,加拿大于1998 年组织有美国、日本等国25 位科学家参加的陆地水合物钻探和开发的技术研究,日本成立了甲烷水合物开发促进委员会,印度也制定了自己的水合物开发计划。20 世纪80年代以来,天然气水合物的研究得到快速发展,从近30 年来国际上每5 年所发表的有关水合物论文数量统计来看,从1970—1995 年的不足10 篇已发展到1996—2000 年近250 篇。研究表明,天然气水合物赋存的主要识别标志有地震剖面中似海底反射(BSR,具有与海底近平行、与海底反射反相位、高波阻抗、强振幅、速度异常等特征)、BSR之上的“ 空白带”(BZ)、麻点状海底微地形地貌(Pockmark)、沉积物和孔隙水地球化学异常效应、水合物冷溢气口生物群落等。然而,要想准确地查明天然气水合物的储量、埋藏深度、物理化学特性等技术参数,必须实施取样钻探工程。根据所收集的大量资料和查询的有关专利,美国、日本等国取得了一系列有关取样钻探施工所必需的保压保温取芯钻具、施工工艺及开采方法以及普通气体采用水合物形式运输的专利。大洋钻探计划(ODP)已在部分海域进行过天然气水合物取芯钻探施工,ODP 的实施对推动水合物研究作出了重大贡献。20xx年10 月,ODP即将结束,新的综合大洋钻探计划(IODP)即将开始,学术范围明显扩大,更加强调与应用科学的结合、与产业界的结合。IODP 将天然气水合物作为8个主要科学目标之一。

为实现IODP 的深海海底钻探,首先,国际海洋钻探科学研究单位提出钻探研究目标的研究计划,研究者本人再按照这个目标研究计划拟定钻探提案申请,申请的提案经有关国防组织研究、审查,决定

是否采用。为有效地推进IODP 的实施,1999 年就组织了IODP 的计划研究委员会,该委员会重新研究了19xx年召开的CONCORD 和19xx年COMPLEX 两次会上的发言,制定了IODp 前十年(2003—2013)的初期科学计划(ISP),在ISP 中有三大课题和8 个重点目标。

(1)扩展到地下生物圈和海底下的“海”

a)地下生物钻探;

b)天然气水合物的分布及其性质的研究;

(2)地球环境的变化及其对生物圈的影响

a)地球环境变化内部因素的研究;

b)地球环境变化外部因素的研究;

c)地球系内部相互作用的研究;

(3)地球物质循环及动力学

a)大海台、海洋地壳和大陆边缘的形成及演化

研究;

b)地球内部物质循环和大陆地壳、地幔的演化研究;

c)地震带范围的研究。

通过仔细阅读,我发现,关于海洋的研究是永无止境的!只有学好专业知识,全身心投入到相关领域研究中去,才能切实地拨开海洋的神秘面纱。经过固体地球物理概论的学习,我对地球物理学有了更深层次的认识,通过了解海洋地质学,我认识到利用地球物理方法来了解海洋,进而了解地球,是一件多么激励人心的事情。我一定要好好学习专业知识,努力打好专业基础。争取能够在地球物理学的各项领域找到自己的定位并为之奋斗。

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