12-结构生物学导论-5.

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11-结构生物学导论-4

11-结构生物学导论-4

搜索模型分子的选择
• 选择与未知结构相似的已知结构作为搜索模型分子 • 搜索模型分子可以是一个分子, 一个寡聚体,一个亚基, 一 个结构域 • 搜索模型分子中,与未知结构相同的残基保留侧链,不同残 基改为Ala(对应于未知分子的Gly的氨基酸残基可改为Gly) • 搜索模型分子与未知结构进行序列比对,搜索模型分子相 对于未知结构的插入残基可删去
CCP4程序包中的 scalepacktomtz 程序 Step 1 temp.sca
Phaser 程序 Solve.pdb Model.pdb CCP4程序包中的 freeflags 程序 Step 3 Step 4 temp.mtz temp-ep 2
要求: • 同晶度好 • 结合位点少 • 占有率高
差值 Patterson 函数
生物大分子: Patterson 函数不能直接反映重原子位置
• 母体衍射数据 IP → |FP| • 重原子衍生物衍射数据 IPH → |FPH| • 计算差值 Patterson 函数,解出重原子位置 P(uvw)=(1/v)∑∑∑(|FPH|- |FP|)2exp[-2i (hu+kv+lw)]
• 基于电子密度,建立初始模型
Phaser 程序input file
phaser <<eof MODE MR_AUTO HKLIn test_cad.mtz LABIn F=FP SIGF=SIGFP ENSEmble mol PDB min.pdb IDENtity .99 COMPosition PROTein MW 20000 NUM 2 #ck2a SEARch ENSEmble mol NUM 2 ROOT final # not the default END eof

生命科学导论5-生物多样性

生命科学导论5-生物多样性

万年有90万种脊椎动物灭绝;如果地球上现有1000万
(patch)、廊道(corridor)和基底(matrix)。
不同水平层次的生物多样性是相互联系、密不
可分的,上一级水平的多样性是由下一级生命实体
的不同组合方式形成的。由遗传的多样性导致了物
种的多样性,而物种不同形式的组合则决定了生物
群落乃至生态系统的多样性。在所有层次的生物多
样性中,物种多样性是最基本的,这不仅在于物种 个体是承载各种生命现象的有机单位,而且在从微 观到宏观的多样性带谱中,物种是承前启后的关键 环节。
类对环境异质性的反映,通常用来表示群落间相似性
指数或同一地区地理区域内不同生境中生物物种的周
转率。
α-多样性
例:
1)物种丰富度指数:
D = S/N;S-物种数目,N-所有物种个体数目之总和
若研究对象为样方而不是整个群落时,D=(S-1)lgN
缺陷:
没有考虑物种在群落中分布的均匀性,而现实常常是
少数物种占优势→不能完全反映群落中生物多样性
种鸟类、400多种兽类、209种两栖爬行类,以及两
万多种植物,比自然淘汰的灭绝速度快1000倍。
自然灭绝
新种形成和旧种灭绝同是进化过程的结果。在地
球上长达35亿年的生物进化历史中,一方面不断有物
种形成,另一方面不断有物种灭绝;灭绝后总有新物
种形成,如恐龙的灭绝后的天空成了鸟类的世界。
根据古化石估计,在过去的2亿年间,平均每100
生物多样性丧失的人类因素
生境片断化和破碎
污染加剧
人口增加 人类活动 单一化农业结构 全球变化
外来种入侵
(一) 物种的灭绝
灭绝(extinction)指一个个体、种群或物种从一个给定 的生境或生物区系消失的过程。当一个物种从整个地 球的生物区系消失则称该物种为灭绝种或绝种(extinct species) 如果一个种的个体仅是被笼养或在人工控制状态下

结构生物学考试试题

结构生物学考试试题

结构生物学考试试题答案一:一、选择题1. 结构生物学的研究对象是什么?A. 生物的遗传信息B. 生物的分子结构C. 生物的生命周期D. 生物的行为表现答案:B2. 以下哪种技术可以用于研究生物分子的三维结构?A. PCRB. Western blotC. X射线晶体学D. ELISA答案:C3. 以下哪种方法可以用于确定蛋白质的原子结构?A. 质谱法B. 免疫磁珠法C. 核磁共振法D. 荧光显微镜法答案:C4. 蛋白质的二级结构是指:A. 蛋白质的氨基酸序列B. 蛋白质的三维折叠形态C. 蛋白质与其他分子的相互作用D. 蛋白质在细胞中的定位答案:B5. 以下哪种技术可以用于观察活细胞中的蛋白质定位?A. 冷冻切片电子显微镜B. 共聚焦激光扫描显微镜C. 原位杂交D. 电子离心法答案:B二、判断题请判断下列说法的正误,并简要解释你的判断依据。

1. X射线晶体学是研究生物分子结构的主要方法。

答案:正确解释:X射线晶体学是目前最常用的用于解析生物分子结构的方法,可以获得高分辨率的结构信息。

2. 分子对接是一种用于确定蛋白质结合伙伴的方法。

答案:正确解释:分子对接是通过计算模拟来预测蛋白质的结合伙伴,可以帮助研究者理解蛋白质的功能和相互作用。

3. 蛋白质的功能主要由其氨基酸序列决定。

答案:正确解释:蛋白质的功能与其氨基酸序列密切相关,不同的氨基酸序列可以导致蛋白质的折叠和相互作用方式的不同,从而影响其功能。

4. 结构生物学可以研究细胞器的三维结构。

答案:正确解释:结构生物学可以通过各种技术手段来研究细胞器的三维结构,帮助我们理解细胞器的功能和相互作用。

5. 生物分子的结构研究对于疾病治疗没有任何帮助。

答案:错误解释:生物分子的结构研究可以帮助我们理解疾病的发生机制,从而为疾病的治疗提供理论基础和新药研发方向。

三、简答题1. 请简要介绍结构生物学的基本原理和研究方法。

答:结构生物学是研究生物分子的三维结构以及其与功能之间的关系的学科。

(修订版)人教版高中生物教材总目录

(修订版)人教版高中生物教材总目录

(修订版)人教版高中生物教材总目录一、生物学导论1. 生物学的概念与方法2. 生物学的研究对象3. 生物学的发展历程4. 生物学与人类生活二、细胞与细胞学1. 细胞的概念与结构2. 细胞的种类与功能3. 细胞学说的建立与发展4. 细胞膜与细胞器5. 细胞代谢与遗传三、植物生物学1. 植物的结构与功能2. 植物的生长与发育3. 植物的生殖与适应4. 植物的分类与系统发育5. 植物的生态与资源利用四、动物生物学1. 动物的结构与功能2. 动物的生长与发育3. 动物的生殖与适应4. 动物的分类与系统发育5. 动物的生态与行为五、微生物学1. 微生物的概念与分类2. 微生物的结构与代谢3. 微生物的生殖与适应4. 微生物的生态与作用5. 微生物的应用与防治六、遗传与变异1. 遗传的基本规律2. 遗传物质的结构与功能3. 遗传工程与基因技术4. 生物的变异与进化5. 遗传疾病与遗传咨询七、生态学1. 生态学的基本概念2. 生态系统的结构与功能3. 生态平衡与生态演替4. 生物与环境的关系5. 环境保护与可持续发展八、生物技术与应用1. 生物技术的概念与分类2. 传统生物技术3. 现代生物技术4. 生物技术的应用领域5. 生物技术的伦理与法律问题九、生物实验与探究1. 生物实验的基本方法与技能2. 生物实验的仪器与材料3. 生物实验的设计与分析4. 生物实验的结果与报告5. 生物探究与科学思维十、生物学与健康1. 人体生物学基础2. 健康与生活方式3. 疾病与防治4. 食品安全与营养5. 健康教育与健康管理附录1. 生物学名词解释2. 生物学常用符号与单位3. 主要参考文献4. 索引。

《分子生物学导论》笔记_学习笔记

《分子生物学导论》笔记_学习笔记

《分子生物学导论》笔记第一章:分子生物学概述1.1分子生物学的定义与发展1.2分子生物学的研究对象1.3分子生物学与其他学科的关系1.4分子生物学的重要性第二章:DNA的结构与功能2.1DNA的双螺旋结构2.2DNA的复制机制2.3DNA的修复与重组2.4DNA的功能与基因表达第三章:RNA的类型与作用3.1信使RNA(mRNA)3.2转运RNA(tRNA)3.3核糖体RNA(rRNA)3.4小RNA及其功能第四章:蛋白质的合成与功能4.1转录与翻译过程4.2蛋白质的结构层次4.3蛋白质的折叠与修饰4.4蛋白质的功能与作用机制第五章:基因调控机制5.1基因表达调控的基本概念5.2转录因子与增强子5.3表观遗传学与基因表达5.4RNA干扰与基因沉默第六章:分子生物学的应用6.1分子生物学在医学中的应用6.2分子生物学在农业中的应用6.3分子生物学在生物技术中的应用6.4未来发展与挑战第1章:分子生物学概述分子生物学的定义与发展分子生物学是研究生命现象的分子基础的科学,主要关注生物大分子的结构、功能及其相互作用。

其核心内容包括DNA、RNA和蛋白质的相互关系。

分子生物学的起源可以追溯到20世纪初,随着显微镜技术的发展,科学家们对细胞组成的认识逐渐深入。

1940年代,随着DNA的双螺旋结构被发现,分子生物学开始正式形成。

关键概念包括:DNA(脱氧核糖核酸):遗传信息的载体,结构为双螺旋。

RNA(核糖核酸):在基因表达中起到中介作用,主要类型有信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。

蛋白质:由氨基酸构成,承担细胞内外的多种功能。

重要发展里程碑:1953年,沃森和克里克提出DNA双螺旋结构。

1961年,霍普金斯等人发现RNA的转译机制。

1970年代,基因工程技术的引入,推动了分子生物学的应用。

考点:分子生物学定义的准确描述DNA、RNA和蛋白质的基本功能和相互关系重要历史事件及其影响分子生物学的研究对象分子生物学的研究对象主要包括核酸(DNA和RNA)、蛋白质、酶及其相互作用。

生物学导论试题及答案

生物学导论试题及答案

生物学导论试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 生物学是研究()的科学。

A. 生命现象和生命活动规律B. 生命现象和非生命活动规律C. 生命现象和生命活动规律以及非生命活动规律D. 非生命现象和生命活动规律答案:A2. 生物学中,细胞是()。

A. 生物体的基本结构和功能单位B. 生物体的基本结构单位C. 生物体的基本功能单位D. 生物体的基本结构和功能单位答案:D3. 以下哪项不是生物体的特征()。

A. 需要营养B. 能够呼吸C. 能够生长和繁殖D. 能够进行光合作用答案:D4. 以下哪项是真核细胞和原核细胞共有的结构()。

A. 细胞膜B. 核糖体C. 线粒体D. 内质网答案:B5. 以下哪项是生物体的遗传物质()。

B. RNAC. 蛋白质D. 脂质答案:A6. 以下哪项是生物体的直接能源物质()。

A. ATPB. 葡萄糖C. 脂肪酸D. 氨基酸答案:A7. 以下哪项是生物体的第二信使()。

A. 激素B. 环磷腺苷酸(cAMP)D. 一氧化氮答案:B8. 以下哪项是生物体的生物钟()。

A. 昼夜节律B. 月节律C. 季节节律D. 年节律答案:A9. 以下哪项是生物体的应激性()。

A. 对外界刺激作出反应B. 对外界刺激无反应C. 对外界刺激作出非特异性反应D. 对外界刺激作出特异性反应答案:A10. 以下哪项是生物体的适应性()。

A. 生物体对环境的适应B. 环境对生物体的适应C. 生物体对环境的非适应D. 环境对生物体的非适应答案:A二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 生物学的研究内容包括()。

A. 细胞B. 分子C. 个体D. 群体和生态系统答案:ABCD12. 生物学的主要分支学科包括()。

A. 植物学B. 动物学C. 生物化学D. 生态学答案:ABCD13. 以下哪些是生物体的细胞器()。

A. 线粒体B. 核糖体C. 高尔基体D. 内质网答案:ABCD14. 以下哪些是生物体的代谢过程()。

生命科学导论(生物学导论)全复习整理

生命科学导论(生物学导论)全复习整理

生命科学导论第一章绪论21世纪将是生命科学的世纪,面向21世纪的大学生应有生命科学基础,而不应该成为“生物盲”。

一.什么是生物学?1. 定义生物学(biology)是研究生物体生命现象和生命活动规律的科学,因此,又称为生命科学(life sciences)。

生物学研究生物体的形态、构造、行为、机能、演变及其与环境间相互关系等问题。

2. 生物学的研究对象生物学的研究对象正在日渐加深和扩大,不仅要研究肉眼看不见的微生物,也要研究自然界的动物、植物。

生物学还要研究人类自己,因为人类也是一种生物。

生物学还要研究小至生物大分子的基团行为,广至地球表面的生物圈(bio-sphere)的将来动态,延伸至玄古生命的发生和宇宙中生命存在的问题。

3. 生物学的分科根据研究对象分为:动物生物学、植物生物学、微生物学、人类学。

根据研究角度分为:分类学,形态学,生理学,胚胎学,古生物学,遗传学,生态学等。

根据研究范围分为:生物化学,生物物理学,分子生物学,细胞生物学,组织生物学,器官生物学,个体生物学,群体生物学等。

二.生物学的历史和发展从传统生物学到现代生命科学(1)描述生物学阶段(19世纪中叶以前)主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物,寻找他们之间的异同和进化脉络。

代表人物:达尔文—《物种起源》(1859)(2)实验生物学阶段(19世纪中叶~20世纪中叶)利用各种仪器工具,通过实验过程,探索生命活动的内在规律。

(3)创造生物学阶段(20世纪中叶以后)分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。

(4)生物学的发展趋势从微观到宏观分子→细胞→整体水平高度分化和高度综合的辨证统一现代生物学的高度分化,各学科的相互渗透,新学科或边缘学科的产生。

三.生物学的研究方法1. 观察与描述方法外部观察和外部形态描述:分类学。

《尔雅》、《本草纲目》、亚里士多德对500种动物的描述分类、林奈的双名法等。

2. 比较方法比较解剖学:脊椎动物各类群的器官和器官系统的形态,结构进行解剖,加以比较,为生物进化论提供证据。

化学生物学导论智慧树知到答案章节测试2023年曲阜师范大学

化学生物学导论智慧树知到答案章节测试2023年曲阜师范大学

第一章测试1.测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g,此样品约含蛋白质多少?A:2.00 gB:3.00 gC:2.50 gD:6.40 g答案:C2.蛋白质三级结构为一条多肽链在二级结构(超二级结构及结构域)的基础上,进一步的盘绕、折叠,从而产生特定的空间结构,或者说三级结构是指多肽链中所有原子的空间排布。

A:错B:对答案:B3.组成蛋白质的20种基本氨基酸中,含硫的氨基酸有蛋(甲硫)氨酸和胱氨酸。

A:错B:对答案:A4.蛋白质颗粒表面的水化膜和电荷层是蛋白质亲水胶体稳定的两个因素。

A:对B:错答案:A5.已知Gly的pKa1为2.34,pKa2为9.60,则其等电点pI为6.97。

A:对B:错答案:B第二章测试1.一个简单的米氏酶催化反应,当[S]时:A: [S]浓度增加,Km值也随之变大B:反应速度最大C: 底物浓度与反应速度成正比D:增加酶浓度,反应速度显著变大答案:C2.Km是酶的特征常数,只与酶的性质有关,与酶浓度无关。

A:错B:对答案:B3.酶反应的最适pH只取决于酶蛋白本身的结构。

A:错答案:A4.己糖激酶属于A:裂解酶类B:氧化还原酶类C:异构酶类D:转移酶类答案:D5.酶的活性中心是指酶分子中直接与底物结合,并和酶催化反应相关的部位活性中心,也称活性部位。

A:对B:错答案:A第三章测试1.mRNA是细胞内种类最多、含量最丰富的RNA。

A:错B:对答案:A2.DNA是生物遗传物质,RNA则不是。

A:错B:对答案:A3.DNA的二级结构由两条平行的多核苷酸链构成。

A:对B:错答案:B4.核酸的变性指的是高温、酸、碱等破坏核酸的氢键,使有规律的双螺旋变成无规律的“线团”。

A:对B:错答案:A5.单核苷酸的定义为核苷与碳酸缩合生成的碳酸酯称为单核苷酸。

A:对B:错答案:B第四章测试1.天然淀粉一般只含有两种组分:直链淀粉和支链淀粉。

A:错答案:B2.糖蛋白中蛋白质与糖分子结合的键称为A:肽键B:糖肽键C:二硫键D:3,5-磷酸二酯键答案:B3.糖的变旋现象是指糖溶液放置后,旋光方向从右旋变成左旋或从左旋变成右旋。

结构生物学

结构生物学
结构生物学主要是用物理的手段,用X-射线晶体学,核磁共振波谱学,电镜技术等物理学技术来研究生物大 分子的功能和结构,来阐明这些大分子相互作用中的机制。大家可以看到在结构生物学中强调结构和功能的研究 技术,没有这些技术,就没有结构生物学。
发展
结构生物学的发展经过以下几个阶段:结构生物学起源于上世纪五十年代众所周知的Waston Crick发现DNA 双螺旋结构,建立DNA的双螺旋模型。60年代当时的开文迪许实验室的ew用X-射线晶体衍射技术获得了球蛋白的 结构。由于X射线晶体衍射技术的应用,使我们可以在晶体水平研究大分子的结构,在分子原子基础上解释了大分 子,由于他们开创性的工作,Waston Crick获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖,M.Pertt和J.Kendrew获得 了同年的化学奖。从那时起,技术的发展就成为结构生物学发展最重要的决定因素。60到70年代,在同一实验室 的他们又发展了电子晶体学技术,当时的研究对象主要是有序的,对称性高的生物体系,如二维的晶体和对称性 很高的三维晶体。70-80年代,多维核磁共振波谱学的发明使得在水溶液中研究生物大分子成为可能,水溶液中 的生物大分子更接近于生理状态。最近二十年,80年代到本世纪初,冷冻电镜的发明,这种技术的发明使我们不 仅能够研究生物大分子在晶体状态和溶液状态的结构,而且能够研究研究复杂的大分子体系(molecular complex)超分子体系,这就是细胞器和细胞。可见结构生物学的发展过程经历了从结晶到溶液再到大分子体系, 超分子体系,如核糖体(ribosome),病毒,溶酶体(lysosome),线粒体等。
定义
什么是结构生物学?生物大分子要发挥功能,必须满足两个条件。第一,凡要发挥功能和活性的生物大分子 必须具有特定的,自身特有,相对稳定的三级结构。第二,结构运动。没有稳定的三级结构和结构运动,生物大 分子是很难发挥生物功能或活性的。那么,结构生物学研究什么呢?按我的看法,是以生物大分子三级结构的确 定作为手段,研究生物大分子的结构功能关系,将探讨生物大分子的作用机制和原理作为研究目的。结构生物学 是近代生物学发展过程中,定量阐明生命现象的一门科学,这个是我对结构生物学的看法。生物大分子的三级结 构和结构功能研究的结构生物学已经成为生命科学当前的前沿和带头学科。

生物学导论大学试题及答案

生物学导论大学试题及答案

生物学导论大学试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 细胞膜的主要功能是什么?A. 储存遗传信息B. 保护细胞内部结构C. 调节细胞内外物质交换D. 进行光合作用答案:C2. 以下哪个选项不是真核细胞的特征?A. 有细胞核B. 有线粒体C. 有核糖体D. 没有细胞壁答案:D3. DNA复制的主要方式是什么?A. 半保留复制B. 全保留复制C. 半不连续复制D. 全不连续复制答案:A4. 哪种生物体不属于原核生物?A. 细菌B. 蓝藻C. 酵母菌D. 病毒答案:C5. 以下哪个选项不是细胞周期的阶段?A. G1期B. S期C. G2期D. M期E. H期答案:E6. 有丝分裂和减数分裂的主要区别是什么?A. 有丝分裂产生两个子细胞,减数分裂产生四个子细胞B. 有丝分裂染色体复制一次,减数分裂染色体复制两次C. 有丝分裂染色体复制两次,减数分裂染色体复制一次D. 有丝分裂和减数分裂都不涉及染色体复制答案:A7. 以下哪个选项是植物细胞特有的结构?A. 中心体B. 液泡C. 内质网D. 高尔基体答案:B8. 以下哪个选项不是细胞凋亡的特点?A. 程序性死亡B. 自发性死亡C. 细胞核凝聚D. 细胞膜破裂答案:D9. 哪种激素不是由内分泌腺分泌的?A. 胰岛素B. 甲状腺素C. 肾上腺素D. 消化酶答案:D10. 以下哪个选项不是生态系统中的生物成分?A. 生产者B. 消费者C. 分解者D. 非生物物质和能量答案:D二、填空题(每空1分,共20分)1. 细胞膜主要由______和______组成。

答案:磷脂、蛋白质2. 真核细胞的细胞核内含有______,是遗传信息的主要储存场所。

答案:DNA3. 细胞周期中,DNA复制发生在______期。

答案:S4. 原核生物和真核生物的主要区别在于原核生物没有______。

答案:细胞核5. 有丝分裂过程中,染色体在______期被拉向细胞两极。

答案:M6. 细胞凋亡是一种______的程序性细胞死亡过程。

大学二年级生物学遗传学导论

大学二年级生物学遗传学导论

大学二年级生物学遗传学导论遗传学是生物学中重要的一门学科,主要研究个体与后代之间的遗传性状传递规律和机制。

它是我们了解生物多样性、进化以及人类健康等方面的基础。

本文将介绍大学二年级生物学遗传学的导论,深入探讨遗传学的基本原理、经典遗传学以及遗传工程等相关知识。

1. 遗传学的基本概念遗传学是生物学的重要分支学科,研究个体与后代之间的遗传性状传递规律和机制。

遗传性状包括生物的形态、生理和生态特征等,通过个体之间的遗传信息传递实现。

2. 遗传物质的基本单位——基因基因是遗传物质的基本单位,携带了遗传信息。

基因位于染色体上,通过遗传物质DNA来传递和储存遗传信息。

基因决定了个体的性状和特征。

3. 不同类型的遗传- 自然遗传:自然遗传是指遗传信息在自然条件下的传递,通过个体繁殖实现。

这种遗传通常符合孟德尔的遗传规律,遵循着分离和分配的原则。

- 人工遗传:人工遗传是指人类通过人为手段干预遗传信息的传递,实现对某些特定性状的选择和改良。

这种遗传通常通过人工控制群体繁殖和基因操作来实现。

4. 经典遗传学经典遗传学是遗传学的最早形式,主要研究自然遗传现象。

经典遗传学奠定了遗传学的基本原则和方法,揭示了孟德尔遗传规律、基因互作和杂交等重要遗传现象。

5. 遗传学的进一步发展- 分子遗传学:分子遗传学研究基因的物质基础和分子机制,是近年来遗传学研究的重要分支。

它通过研究DNA、RNA等分子的结构和功能,揭示基因的表达调控、突变和基因组变异等重要遗传现象。

- 人类遗传学:人类遗传学是研究人类遗传信息传递规律的学科,深入探讨了人类种群的遗传多样性、遗传疾病的发生与预防等重要问题。

6. 遗传工程和基因编辑技术- 遗传工程:遗传工程是通过人工手段改变生物体的遗传信息,实现对特定性状的改良。

常见的遗传工程技术包括转基因技术和蚕丝蛋白等生物材料的改良。

- 基因编辑技术:随着CRISPR-Cas9技术的发展,基因编辑技术在近年来得到广泛应用。

12-结构生物学导论-5

12-结构生物学导论-5

位置修正 热参数修正
修正后新坐标
B refinement
map
手工模型重建
第二轮
后期 加水
CNS精修基本的基本步骤
make_cv.inp 第一轮修正前衍射数据的准备 generate_easy.inp 产生mtf文件 rigid.inp 刚体修正(分子置换法需要) anneal.inp 坐标修正 bindividual.inp 温度因子修正 新坐标 Model_map.inp (u=2, v=1) 2fo-fc电子密度图 Model_map.inp (u=1,v=1) fo-fc电子密度图 Model_stats.inp 统计结果 sa_omit_map.inp sa_omit 电子密度图 (后期用于检查可疑片段) water_pick.inp 帮助寻找水分子
分析电子密度图 → 二级、三级、四级结构 结构模型,原子坐标(不包括H原子)
晶体结构的分辨率
2dmin Sin max =
衍射分辨率 dmin = /2 理论极限
分辨率描述结构的精细程度
分辨率和hkl指数大小相关
-螺旋





-折叠片



3Å 2Å

1.6 Å
不同分辨率电子密度图 提供的结构信息
低分辨率
中分辨率 高分辨率
5~6Å
2.5 ~ 3.5 Å 1.5 ~ 2.0Å
分子形状、大小、非晶体学对称性
跟踪肽链、二级结构、侧链取向 侧链的精细结构、活性中心精细结构、辅基、 有序溶剂分子、其他小分子和离子
结构修正
• 晶体结构修的目的和任务 • 结构可靠性的判据 • 修正方法

生物学导论

生物学导论

生物学导论生物复习题及解析(仅供参考)第13章种群如何进化1、进化的证据有哪些?化石记录(The fossil record)、生物地理学、比较解剖学、比较胚胎学、分子生物学(molecular biology)。

2、生物地理学(Biogeography):研究物种地理分布的学科。

启迪了达尔文关于现存物种由其祖先进化而来的思想。

3、比较解剖学(comparative anatomy) :比较不同物种之间的身体构造的学科。

物种之间特定的解剖学相似性蕴含着进化史的证据。

4、比较胚胎学(comparative embryology):是对不同生物在发育过程中所出现的结构进行比较的学科。

亲缘关系近的生物在胚胎发育阶段形态相似。

5、自然选择(natural seletion):具有更好适应环境条件的遗传特性的个体具有较大的生存和繁殖的机会。

即:最大程度适应环境的个体容易繁殖更多的后代。

6、种群(population):生活在同一地域、同一时期的同种个体的总和。

7、群体遗传学(population genetics):主要研究种群内广泛的遗传变异并记录种群的遗传结构随时间的改变。

8、基因库(gene pool):是指种群中所有个体共有的全部等位基因之和。

9、基因频率:等位基因的某一“形态”(morphs) 在基因库中所占的相对比例。

10、基因型频率:某一基因座的一对等位基因组合占种群此基因座等位基因组合的比率。

11、单基因遗传:性状由一个基因座决定,其上有产生唯一确定的表型(only distinct phenotype)的等位基因,并不存在中间类型(in-between types)。

12、多基因遗传:大多性状来自于几个基因的共同作用,该性状在种群内大多是连续变化的。

13、形态:当一个种群包含有一个表型特征的两个或更多个形式时,这种不同的形式称为“形态”(morphs) 。

14、多态:如果两个或更多个“形态”以较为显著的数量共存(即:没有一种“形态”数量极少),我们则称这个种群就某一特征而言,是多态的(polymorphic)。

生物科学类专业导论

生物科学类专业导论

生物科学类专业导论
生物科学是一门探讨生命及其相关现象的学科,涉及到生物体的结构、功能、
演化、分类、行为等方面。

在当代科学研究中,生物科学具有重要的地位,不仅对人类生活产生着直接的影响,还为人类社会的发展和进步提供了新的机遇。

本文将介绍生物科学的基本概念、研究领域和未来发展方向。

生物科学的基本概念
生物科学是研究生命的科学,通常包括生物学、生态学、遗传学、微生物学、
动物学、植物学等学科。

生物科学的研究对象是生物体,包括从微观的分子、细胞到宏观的个体、群落等各个层级。

生物科学的研究方法主要包括实验观察、统计分析、计算模拟等多种手段,以揭示生命现象的规律和机理。

生物科学的研究领域
生物科学的研究领域十分广泛,涉及到生物体的结构、功能、演化、分类、行
为等方面。

生物科学可以应用到医学、农业、环境保护、食品安全等领域,在解决人类健康、食品安全、生态平衡等方面起着重要作用。

近年来,生物科学在生物技术、基因工程、生物信息学等领域的发展尤为迅速,为解决诸多现实问题提供了新的思路和方法。

生物科学的未来发展方向
随着科技的进步和社会的发展,生物科学面临着许多新的挑战和机遇。

未来,
生物科学将更加重视生物多样性保护、生态环境治理、基因编辑技术的应用等领域。

同时,生物科学也将与信息技术、材料科学、化学工程等学科融合,共同发展出更多新的学科交叉领域。

综上所述,生物科学是一门重要的学科,对于人类社会的发展和进步至关重要。

未来,生物科学将继续探索生命的奥秘,为人类带来更多的福祉和福利。

如此,生物科学这门学科将在未来有着更加广泛和深远的发展。

11-结构生物学导论-4

11-结构生物学导论-4

phenix.refine solve.pdb temp-freeflag.mtz
Step 5
Coot 程序 电子密度图和修正后的原子坐标文件
多对同晶置换法
Multiple-isomorphous replacement (M I R)
制备至少两个同晶的重原子衍生物 • 与母体空间群相同 • 晶胞参数只有微小的差别(<0.5-1%) • 除了在某些位置上增加了重原子外,其他对应
输入旋转函数的可能正确的几个解,计算平移函数 用未知分子和搜索模型分子的结构振幅之间的关联系数作为判据,选取平移函数
的解(正确解的关联系数通常明显高于其他解,有时也可能不是最高)
搜索模型分子的选择
• 选择与未知结构相似的已知结构作为搜索模型分子 • 搜索模型分子可以是一个分子, 一个寡聚体,一个亚基, 一
的原子位置都相同(不扰乱蛋白分子的构象和 晶格堆积)
重原子浸泡
用浸泡法制备重原子衍生物 实践 浸泡液组成与晶体生长的槽液相似,含重原子试剂
重原子试剂的种类:
如 K2PtCl4 (ClCN, NO3), Pt(NH3)2Cl2, K2AuCl4 (ClCN, NO2) (主要与 Met 结合) Hg(OAc)2 (OAc Cl) , 有机汞化合物 (主要与 Cys结合) Na3IrCl6 (Na K, NH4) (主要与 Lys 结合, 温和, 溶解度高,可用到100mM) UO2(NO3), (NO3 OAc) 稀土元素等
h = --h Fh
h -h F-h
Breakdown of Friedel’s law
fj = f0 + f’ + i f’’
SIRAS phasing
SAD phasing
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晶体结构的分辨率
2dmin Sin max =
衍射分辨率
dmin = /2 理论极限
分辨率描述结构的精细程度
分辨率和hkl指数大小相关
-螺旋

5Å 4Å
3Å 2Å
-折叠片Βιβλιοθήκη 6Å5Å4Å
3Å 2Å
3Å 1.6 Å
不同分辨率电子密度图 提供的结构信息
低分辨率 5 ~ 6 Å
分子形状、大小、非晶体学对称性
Model_stats.inp 统计结果
sa_omit_map.inp sa_omit 电子密度图 (后期用于检查可疑片段)
water_pick.inp 帮助寻找水分子
• 如果存在非晶体学对称性(NCS),精修过程应用NVS restraint,后期可放开 • protein.top, protein_rep.param, water.top, water_rep.param: CNS库文件
|Fo|-|Fc| SA-omit map 模型中略去可疑片段后进行模拟退火SA修正 显示该片段的客观的电子密度
(用于精修后期纠正可疑片段, 通常等高线±3.0 )
手工模型重建是必要的
利用分子图形软件进行:如 COOT 纠正主链走向的局部错误,纠正侧链错误,加入溶剂分子,其他小分子和离子
重建前 Trp222侧链
R= ∑||Fo|-|Fc|| / ∑|Fo|
hkl
hkl
观测值 计算值
代表结构的精确程度
正确的初始模型:R≤0.4 - 0.5 修正后的模型:R ≤ 0.30 ~分辨率
Rfree 交叉验证
衍射数据分为2组: 从可观测衍射数据中随机选取的约5% T 其余衍射数据A
工作数据 (A)用于结构修正 检验数据 (T)用于交叉验证, 不参与结构修正
电子密度图的解释 和结构修正
电子密度函数


(xyz)
=(1/v)∑∑∑
hkl
Fhkl
exp[-2i
(hx+ky+lz)]
Fhkl = | Fhkl | exp (i hkl )
Fourier 加和,采用用快速Fourier变换技术 通常在三维晶胞中按 dmin/3 的格点进行计算
分析电子密度图 → 二级、三级、四级结构 结构模型,原子坐标(不包括H原子)
generate_easy.inp 产生mtf文件
rigid.inp
刚体修正(分子置换法需要)
anneal.inp
坐标修正
bindividual.inp 温度因子修正 新坐标
Model_map.inp (u=2, v=1) 2fo-fc电子密度图
Model_map.inp (u=1,v=1) fo-fc电子密度图
• 键长
与理想值的均方根偏差 rmsd<0.010 Å
• 键角
rmsd<1.8
• 手性中心(如C)原子的手性 氨基酸L构型
• 非成键原子间的接触 距离 (如氢键、盐桥)
在减小 R 因子的同时,应保持立体化学参数接近 理想值
多肽链构象角
Ramachandran plot ~
CNS流程
初始坐标
中分辨率 2.5 ~ 3.5 Å
跟踪肽链、二级结构、侧链取向
高分辨率 1.5 ~ 2.0Å
侧链的精细结构、活性中心精细结构、辅基、 有序溶剂分子、其他小分子和离子
结构修正
• 晶体结构修正的目的和任务 • 结构可靠性的判据 • 修正方法
结构模型误差的来源
• 生物大分子结晶不完善,导致: 衍射强度低,误差大 衍射数据分辨率有限
R= ∑||Fo(h)|-k|Fc(h)|| / ∑|Fo(h)|
h∈A
Rfree= ∑||Fo(h)|-k|Fc(h)|| / ∑|Fo(h)|
h∈T
(hklh)
Rfree比R 更可靠和客观 同时监测R和Rfree
(Rfree> R,通常差值<0.05)
Rfree约保存在分辨率+0.2
立体化学参数
j
F(hkl)= |F(hkl)| exp [i (hkl)]
结构参数 (H除外) :坐标 xj yj z j 占有率 qj 热参数 B j (各向同性)
结构可靠性判据
• R 因子和 Rfree • 立体化学参数与理想值的偏差 • 多肽链构象角的合理性(Ramachandran
plot)
R 因子
topology *.top
Parameter
*.par
generate
蛋白质结构文件(mtf)
衍射数据 make_cv
工作数据 A和检验数据T
slow cooling SA
位置修正
B refinement
修正后新坐标
map
热参数修正
手工模型重建
第二轮
后期 加水
CNS精修基本的基本步骤
make_cv.inp 第一轮修正前衍射数据的准备
(xyz)=(1/V)∑ |Fhkl| exp (ihkl) [-i2 (hx+ky+lz)]
hkl
模型
2|Fo|-|Fc| map |Fo|-|Fc| map
应与模型一致(用于修正全过程,通常等高线1.0 ) 正值表示模型该处缺少原子 负值表示模型该处有多余原子
(通常用于精修的中后期,通常等高线±3.0 )
重建并再修正后

Trp222
蛋白质晶体结构测定的方法步骤
• 单晶生长
单晶
• 初步晶体学研究
空间群,晶胞参数
分子数,分辨率
• X-射线衍射数据采集 H K L I I |F|
• 解决相角问题

• 电子密度图的解释和初始结构模型的建立
(xyz) 初始模型
• 结构精修
精确结构
(原子 xj yj zj qj Bj)
• 分析结构特点功能、机理
复合物中的小分子的 topopoly 和parameter文件的查询或建立可求助网站:
http://alpha2.bmc.uu.se/hicup • 应按分子图形软件的要求,对电子密度图文件进行必要的格式转换
手工模型重建使用的各种电子密度图
常用的电子密度图: (2Fo-Fc) map, (Fo-Fc) map, SA-omit map
• 相角推算过程引入的误差 • 电子密度的解释和模型构建过程引入的人
为的误差
晶体学修正的目的
调整结构参数改进结构模型与衍射数据之间的吻合程度 同时保持结构模型的立体化学合理性
F(hkl)=K ∑ qj fj exp[2 i (hxj+kyj+lzj) - B j (Sin / )2]
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