结构生物学 家庭作业帮助服务 - Assignment Help

结构生物学家庭作业帮助

结构生物学是分子生物学,生物化学和生物物理学的一个分支,涉及生物大分子,特别是蛋白质和核酸的分子结构,它们如何获得其结构,以及它们的结构如何改变影响它们的功能。

结构生物学旨在提供在分子和原子级别的生物现象的完整和连贯的图景。结构生物学的目标包括开发对生物大分子所包含的分子形态和形式的全面了解,并扩展这一知识,以了解如何使用不同的分子结构来执行生命中心的化学反应。

此外,结构生物学家有兴趣了解蛋白质折叠,蛋白质动力学,分子建模,药物设计和计算生物学等相关过程。本研究使用的核心工具包括X射线衍射,NMR,电子显微镜,其他光谱和生物物理学方法,蛋白质表达,生物物理和生物有机化学,计算机科学与生物工程。

麻省理工学院的结构研究包括以下组织:模块化信号域和蛋白质 – 蛋白质相互作用;线圈结构,功能和设计; Z-DNA,RNA和蛋白质 – 核酸复合物的结构;折叠和展开蛋白质的分子伴侣; G蛋白介导的信号转导;和从头开始的蛋白质设计。

在大多数情况下,生物学研究是一种间接科学:它衡量由于对生物,细胞或分子的刺激而发生的变化。通常刺激是未知的,并且使用技术测量读数记录结果;结果可能是诱导但令人失望的基本细胞过程的描述。

结构生物学可以帮助我们看到这一观点缺少的一些细节,因此是解决复杂和精致的生活编排的有力工具。几个世纪以来,我们已经能够将细胞内部的结构可视化,但即使是最强大的显微镜,由于放大倍率的物理界限,或者样品本身不存活和工作,所提供的细节也受到限制。结构生物学方法深入到这些限制之下,使分子在3D中成为生命,并成为更加尖锐的焦点。它达到了分子的工作原理以及功能如何修改的极限。

确定分子结构的过程可能是漫长而令人沮丧的 – 有时需要多年。大多数情况下,蛋白质是结构分析的目标,因为这些是细胞的主要“做”分子。蛋白质是由DNA模板构建的,并且由此合成的氨基酸序列折叠成非常复杂的环,片和线圈 – 它可能看起来是一个混乱,但是这种结构决定了蛋白质如何与其周围的其他结构相互作用以进行其在细胞中的职责。分子的优雅结构及其形成的复合物可以在其逻辑和对称性方面令人惊叹,但它们也是帮助我们了解细胞如何实际工作的至高无上的。突然,分子的形状,大小和组件可以分配给细胞中的各个隔室,并与其周围的环境一起上下文。结构细胞生物学的一个关键目的是建立细胞功能的景观表征。紧张的画面将类似于一个复杂和动态的大都会,其分子关系被伪造和破碎,短期或长期存在,并且都由细胞繁殖,衰老和死亡的必然性塑造。

为了发现蛋白质的3D结构,最常见的途径是使其结晶。这稳定了晶格中许多相同的蛋白质分子,当用X射线轰击时,它提供衍射数据,提供关于蛋白质中原子空间关系的有价值的信息。从这些数据可以看出,如果需要,可以从头开始构建3D结构,但与现有的结构生物学实验室相比,可以与其他类似的结构相比较。所得到的蛋白质结构的图像可以描绘其尺寸,折叠方式,整体“形状”以及附带任何特殊“装饰”的位置。这些图像当然是人造的;蛋白质实际上并不像生成的图像一样,蛋白质结构在现实中是动态的,因此更加模糊.

一些蛋白质是硬的或不可能结晶的,在这种情况下可以使用其它技术来确定结构。核磁共振,显微镜,电子断层摄影或质谱等其他方法可以对不同尺度的蛋白质进行不同的观察。因此,为了获得蛋白质最富有和最准确的3D结构,所有这些技术都可以汇集在一起,以产生比只填充空间更多信息的蛋白质结构。这是相关的结构生物学 – 将许多技术的信息与一个结构相关联,可以告诉你蛋白质如何工作,它适合细胞内部(或外部)和与其相互作用的其他分子。细胞景观的一小部分视图可用于鉴定蛋白质甚至可能成为设计师药物靶标的蛋白质的特定部分;也许是禁用功能失调的蛋白质或修改其行为。因此,结构生物学可以为药物或疫苗发现程序提供独特的信息,并在此之后使用功能与原子级别的具体变化相关联。它是改善未来健康状况的现代战略的重要基础。

简单地确定蛋白质在体外的结构和生物化学性质已经不够。根据系统生物学的趋势,现在的一个主要挑战是了解蛋白质如何在更大的大分子装配体内或在细胞通路中甚至在生物体水平上动态地起作用。

了解在蜂窝级别协调的动态过程不可能使用单一技术,但通过整合不同分辨率尺度的多种方法可以获得潜在的可访问性。指导使科学家能够获得世界级的结构生物学基础设施和专业知识,使这种整合成为可能更快,并将为结构生物学创造一个连贯的论坛。这个论坛将促进科学界和结构,细胞和系统生物学中的举措之间的密切合作。基础设施将发展成为一个动态的,分布式的研究基础设施,由欧洲互补的主要中心组成,提供同行评审的所有核心结构生物技术,优秀科学项目,与行业合作开发下一代仪器仪表,并提供对结构生物学家进行尖端技术的培训,以及需要能够利用或解释结构信息的其他学科的培训,以促进综合细胞,系统和结构生物学。

结构生物学是生物学的一个分支,涉及自然结构和分子生物学。它提供了分子和原子水平上生物现象的完整连贯的图像。

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Posted on March 27, 2017 in 生物学

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