第一篇：生物信息研究中常用蛋白质数据库的总结
分子生物学论文
生物信息研究中常用蛋白质数据库简述
内蒙古工业大学理学院 呼和浩特 孙利霞 2010.1.5
摘要：在后基因组时代生物信息学的研究当中，离不开各种生物信息学数据库。尤其在蛋白质从序列到功能的研究当中，目前各种行之有效的方法都是基于各种层次和结构的蛋白质数据库。随着计算机技术及网络技术的发展，目前的蛋白质数据库不论是所包含数据量还是功能都日新月异，新的数据库层出不穷。一个新手面对如此浩瀚的数据量往往无从下手。本文粗浅地为目前蛋白质数据库的使用勾画出一个轮廓，作为自己蛋白质研究入门的一个引导。
关键词：蛋白质；数据库
0 引言
随着科技的发展，个人的知识往往赶不上快速膨胀的信息量，人们为了解决这个问题，便创建了形形色色的数据库。蛋白质数据库是指：在蛋白质研究领域根据实际需要，对蛋白质序列、蛋白质结构以及文献等数据进行分析、整理、归纳、注释，构建出具有特殊生物学意义和专门用途的数据库。蛋白质数据库总体上可分为两大类：蛋白质序列数据库和蛋白质结构数据库，蛋白质序列数据库来自序列测定，结构数据库来自X-衍射和核磁共振结构测定（详见图1）。这些数据库是分子生物信息学的基本数据资源。上世纪90年代，我国从事蛋白质研究的学者使用的蛋白质数据库储存介质还是国外实验室发布的激光光盘[1]。信息的传播储存甚为不便。随着蛋白质研究的发展飞快，同时伴随着计算机和因特网发展，蛋白质数据库的储存传播方式也发生的巨大的变化。进入21世纪后，我们所用的各种蛋白质数据库都发展成为存储在网络服务器上，基于“服务器—客户机”的访问查询方式。伴随着计算机及物理测试技术的发展数据库的容量和功能成数量级膨胀。但是面对如此浩瀚的数据，新手往往感到无从下手，在需要时找不到自己需要的合适数据库。
本文从目前蛋白质数据库建立的的逻辑层次出发，系统地简绍了常用蛋白质数据的概况，它们的查询方法以及它们相互之间的联系。同时尽量不涉及数据库建设和维护方面的计算机和网络这些数据库底层的技术，为蛋白质研究的入门者及对蛋白质感兴趣的人员的一个引导。
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分子生物学论文
图1
两大类蛋白质数据库 建库方式的分类
蛋白质数据库种类繁多。一个的数据库记录通常包括两部分：原始数据和对这些数据进行的生物学意义的注释。以建库的方式而论，大致可以分为四类：
一、最基础的一级数据库。这些数据库一般是由国家或国际组织建设和维护的数据库。如EMBL，PDB等。这样的数据库的优点是完整，更新及时，并提供了一些较好的服务软件和平台计算条件。缺点是对于数据的创新性，精确性和准确性没有权威的评价，数据过多，重复，分类较粗。二、二级数据库，（如图2）。二级数据库是在一级库德基础上，结合工作的需要将部分数据从一级库中取出，重新组合而成的特定数据库。这类数据库专一性强，数据量相对较少，但质量高。数据库结构设计精致。
三、专家库。这是一种特殊的二级库。与一般二级库不同之处在于它是经过有经验的专家进行人工校对标识之后建立的。这样的库质量很高，使用方便可靠，但是更新发展较为缓慢。这类库的典型代表是SWISS-PORT。[2]
图2
蛋白质二级结构数据库的逻辑结构
蛋白质功能位点数据库:Prosite蛋白质序列指纹图谱数据库:Prints以蛋白质序列数据库为基础构建的二级库同源蛋白质家族数据库:Pfam同源蛋白质结构域数据库:Blocks免疫球蛋白数据库:Kabat蛋白质二级库以具有特殊功能的蛋白质为基础构建的二级库蛋白激酶数据库:Pkinase蛋白质二级结构构象参数数据库DSSP以三维结构原子坐标为基础构建的二级库已知空间结构的蛋白质家族数据库FSSP已知空间结构的蛋白质及其同源蛋白质数据库HSSPuser
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分子生物学论文 蛋白质序列数据库：UniProt数据库
UniProt属于蛋白质序列数据库。如今的蛋白质序列数据库中，有的收集实验测定的序列，有的收集根据DNA序列等翻译预测的蛋白质序列，有的这两者都有收录。SWISS-PROT、TrEMBL、PIR是曾经用的很广泛的蛋白质序列数据库。而今都并入了UniProt中。
现在UniProt有三个层次的数据库：UniParc（UniProt Archive）收录所有UniProt数据库子库中的蛋白质序列，虽然很大，但是信息比较粗糙。既包括重复的序列也包括未加注释的序列；UniRef（UniProt Reference Clusters）是归纳UniProt几个主要数据库并将重复的序列去除后的数据库。其中UniRef100是只去除完全重复的序列的数据库，UniRef90是去除相似性在90%以上的相似序列数据库；UinProtKB（UniProt Knowledgebase）是有详细注释并与其他数据库及文献有链接的数据库，分为UinProtKB/SWISS-PROT与UinProtKB/TrEMBL两部分。
2.1 SWISS-PROT
SWISS-PORT是含有详细注释内容的蛋白质序列数据库。1987年由日内瓦大学医学生物化学系（Department of Medical Biochemistry of the University of Geneva）与EMBL共同维护，现由EMBL的分支机构EBI进行维护。网址为：http://www.xiexiebang.com/pdb/。随着晶体衍射技术的不断改进,结构测定的速度和精度也逐步提高。90年代以来,随着多维核磁共振溶液构象测定方法的成熟,使那些难以结晶的蛋白质分子的结构测定成为可能。蛋白质分子结构数据库的数据量迅速上升。据2000年5月统计，PDB数据库中已经存放了1万2千多套原子坐标,其中大部分为蛋白质，包括多肽和病毒。此外,还有user 第 4 页 2015-12-23
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核酸、蛋白和核酸复合物以及少量多糖分子。近年来,核酸三维结构测定进展迅速。
PDB数据库以文本文件的方式存放数据，每个分子各用一个独立的文件。除了原子坐标外,还包括物种来源、化合物名称、结构递交以及有关文献等基本注释信息。此外，还给出分辨率、结构因子、温度系数、蛋白质主链数目、配体分子式、金属离子、二级结构信息、二硫键位置等和结构有关的数据。
每个PDB文件可能分割成一系列行，由行终止符终止。在记录文件中每行由80列组成。每条PDB记录末尾标志应该是行终止符。PDB文件中每行都是自我识别的。每行的前六列存放记录名称，左对齐空格补足.必须和规定的记录名称一致。PDB文件也可看成是各种记录类型的总和。每个记录类型包括一行或多行又被更深一层分成各字段。以下是PDB文件存储数据格式的一个完整简洁的说明：
一、标题部分 HEADER(分子类，公布日期、ID号)
OBSLTE(注明此ID号已改为新号)3 TITLE(说明实验方法类型)
CAVEAT(可能的错误提示)5 COMPND(化合物分子组成)SOURCE(化合物来源)7 KEYWDS(关键词)EXPDTA(测定结构所用的实验方法)9 AUTHO（结构测定者)REVDAT(修订日期及相关内容)11 SPRSDE(已撤销或更改的相关记录)JRNL(发表坐标集的文献)13 REMARK：REMARK 1(有关文献)、REMARK 2(最大分辨率)、REMARK 3(用到的程序和统计方法)、REMARK 4-999。二、一级结构 DBREF(其他序列库的有关记录)SEQADV(PDB与其他记录的出入)3 SEQRES(残基序列)MODRES(对标准残基的修饰)
三、杂因子 HET(非标准残基)HETNAM(非标准残基的名称)3 HETSNY(非标准残基的同义字)
FORMOL（非标准残基的化学式）四、二级结构 HELIX(螺旋)
SHEET(折叠片)
TURN(转角)
五、连接注释 SSBOND(二硫键)LINK(残基间化学键)
HYDBND(氢键)user 第 5 页 2015-12-23
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SLTBRG(盐桥)
CISPEP(顺式残基)
六、簿记 MASTER(版权拥有者)2 END(文件结束)
另外，使用Rosmol程序可以利用PDB中的数据直接观察蛋白质的三维结构[3]（如图3）。
图3
Rosmol 显示的蛋白质三维结构图
3.2 SCOP SCOP（Structural Classification of Proteins Database）是收录蛋白质结构域的数据库。SCOP根据数据结构与进化关系用人工及计算机自动处理，将蛋白质空间结构的组成部分结构域分为类（Class）、折叠（Folds），超家族（Superfamoly），家族（family）四个等级。其中按空间结构分出类与折叠。按进化关系分出超家族与家族。2004年SCOP有超过4万个蛋白质结构域，分为7类，800个折叠，1294个家族，2327个超家族。
3.3CATH
CATH 是收录蛋白质结构域的数据库。CATH根据结构与同源性将蛋白质结构域分为C(class)A（architecture）T（topology）H（homologous）S（sequence user
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family）等几个层次。按空间结构分为C、A、T从层，按同源性分为H、S两层。2005年CATH中有3229个蛋白质结构域，分为4个C层、37个A层、813个T层和1467个H层[4]。结语
由于时间仓促，本文在创新性方面略显单薄，并且没有对蛋白质二级库进行简绍。甚为遗憾。但资料收集整理颇为繁琐，仅以此文作为自己研一上半学期入门课程的一次总结和梳理。同时感谢胡老师的谆谆教导。
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参考文献：
[1]李伍举, 吴加令.蛋白质功能位点预测.生物化学与生物物理进展, 1993, 20:60～62 [2]赵国屏.生物信息学.北京：科学出版社,2002 [3]张成岗, 贺福初.生物信息学方法与实践.北京：科学出版社,2002 [4]许忠能.生物信息学.北京：清华大学出版社,2008
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第二篇：生物说课稿《蛋白质》
生物说课稿《蛋白质》
一、说教材
本课是人教版生物必修1第2章第2节内容，参考课时为1课时。本课包含氨基酸及其种类、蛋白质的结构及其多样性、蛋白质的功能等内容，侧重让学生了解蛋白质的组成、结构和功能的多样性，及其能够成为生命活动的主要承担者的原因。教科书没有直接给出氨基酸的结构通式，而是让学生观察4种氨基酸的结构，通过思考与讨论，找出氨基酸结构的共同特点，加深对氨基酸结构的理解。这种让学生通过主动探究得出结论的呈现方式，落实了探究性学习课程理念。关于蛋白质结构与功能的多样性，教材采用图文结合的形式，让学生在获取形象、丰富的信息内容的同时，培养学生分析和处理信息的能力。科学史话和科学前沿分别介绍了相关领域的重大科研成果，让学生在了解与蛋白质研究有关的科学史和前沿进展的同时，培养爱国主义精神，增加民族自信心和自豪感。此学习本课，具有重要意义。
下面分析我的教学对象。
二、说学情
学生通过前面章节的学习对于组成细胞的化合物已经有了一定认识，知道蛋白质是组成细胞的重要化合物，了解蛋白质的检测方法。在这一前提下学习本课内容可以做到深入浅出，层层深入。高一学生对于生物学科的学习已经有了初中阶段的基础，初步掌握生物学科学习的方法，认同生物结构决定功能的基本理念。
基于以上分析，结合新课程标准对于教学目标多元化的要求，我将确定如下教学目标：
三、教学目标 【知识目标】
1.说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程。2.概述蛋白质的结构和功能。【能力目标】 提升科学探究能力。【情感态度与价值观目标】
1.认同蛋白质是生命活动的主要承担者。2.关注蛋白质研究的新进展。
四、教学重难点 【重点】
氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程;蛋白质的结构和功能。【难点】
氨基酸形成蛋白质的过程;蛋白质的结构多样性的原因。
五、说教学方法
在探究氨基酸结构通式的过程中采用讲授法、讨论法与游戏法，激发学生学习兴趣，明确氨基酸结构通式;在讲解氨基酸脱水缩合最终形成蛋白质的过程中采用讲授法、探究法等，总结归纳氨基酸相关计算;在讲解蛋白质结构与功能多样性的过程中采用讨论法、合作学习法等，加强学生之间的沟通，培养情感态度与价值观，认同结构决定功能的观点。
接下来，我重点讲解我的教学过程。
六、说教学过程 环节一：导入新课
在此环节，通过提问检测蛋白质的方法，引导学生思考生物组织中蛋白质含量、哪些食物富含蛋白、为什么有些食品中要添加某些氨基酸，目的是联系学生已有知识和生活经验，利用问题探讨创设情境，激发学生学习兴趣，顺利引入新课。
环节二：新课教学(一)氨基酸及其种类
为了使学生认同氨基酸是组成蛋白质的基本单位，并知道生物体内组成蛋白质的氨基酸约有20种，通过讲授法介绍不同类型的氨基酸结构式，引导学生思考氨基酸的结构具有哪些共同特点?“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗?通过比较分析学生能够归纳总结氨基酸分子结构通式。在此基础上教师给学生讲解必需氨基酸、非必需氨基酸。氨基酸及其种类的学习是学生学习蛋白质结构及其多样性的基础。
(二)蛋白质的结构及其多样性
蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子，种类繁多。那么20种氨基酸如何构成种类众多的蛋白质呢?教师通过图示讲解氨基酸脱水缩合形成二肽的过程。脱水缩合是高考的重要考点，涉及计算题目的考查，因此讲解过程中会结合氨基酸结构通式讲解脱水缩合过程中肽键、氨基、羧基以及形成水分子的数量。这是本节课的教学重点，同时也是难点。
学生讨论总结，蛋白质分子结构多样的原因：每种氨基酸数目成百上千，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲折叠方式及形成的空间结构千差万别。
(三)蛋白质的功能
蛋白质的结构多种多样，其承担的功能也是多种多样的。在这一环节采用合作探究法，学生以小组讨论的形式自主探究蛋白质常见的功能。教师提问蛋白质功能多样的原因?学生总结结构决定功能。这一环节既是对前面所学内容的深化，同时也是对学生情感态度与价值观目标的塑造。
环节三：总结提升
教师引导学生总结一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。为巩固学生所学内容，教师布置课外作业，消化吸收所学内容。以上就是本节课的教学过程设计，下面阐述本节课的板书设计。
七、说板书设计
板书可以清晰直观的展示本节课的教学重点，解决教学难点，加深学生对重要知识掌握和理解的程度。据此，板书设计如下：
以上是“《生命活动的主要承担者——蛋白质》说课稿”全部内容。
中公讲师解析
第三篇：检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
一．实验目的：尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
二．实验原理：某些化学试剂能使生物组织中的有关有机化合物，产生特定的颜色反应。
1．可溶性还原糖（如葡萄糖、果糖、麦芽糖）与斐林试剂发生作用，可生成砖红色的Cu2O沉淀。如： 葡萄糖+ Cu(OH)2___加热_______葡萄糖酸 + Cu2O↓（砖红色）+ H2O，即Cu(OH)2被还原成Cu2O，葡萄糖被氧化成葡萄糖酸。
2．脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色（或被苏丹Ⅳ染液染成红色）。淀粉遇碘变蓝色。
3．蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应。（蛋白质分子中含有很多肽键，在碱性NaOH溶液
中能与双缩脲试剂中的Cu2+作用，产生紫色反应。）
三．实验材料
1．做可溶性还原性糖鉴定实验，应选含糖高，颜色为白色的植物组织，如苹果、梨。（因为组织的颜色较浅，易于观察。）
2．做脂肪的鉴定实验。应选富含脂肪的种子，以花生种子为最好，实验前一般要浸泡3~4小时（也可用蓖麻种子）。
3．做蛋白质的鉴定实验，可用富含蛋白质的黄豆或鸡蛋清。
四、实验试剂
斐林试剂（包括甲液：质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液和乙液：质量浓度为0.05g/ mL CuSO4溶液）、苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液、双缩脲试剂（包括A液：质量浓度为0.1g/ mL NaOH溶液和B液：
质量浓度为0.01g/ mL CuSO4溶液）、体积分数为50%的酒精溶液，碘液、蒸馏水。
五、方法步骤：
三、蛋白质的鉴定
【学习重难点】 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
【重要考点】主要的考点是鉴定所用的试剂及相应的颜色反应，斐林试剂和双缩脲试剂的区别（溶液浓度不同，使用原理不同，使用方法不同）；实验选材等。
【基础回顾】
1、检测还原糖所使用的试剂是，该试剂使用时，应先，该试剂与还原糖作用形成色沉淀。
2、检测脂肪所用的试剂是，该试剂与脂肪作用被染成色。
3、检测蛋白质所用的试剂是，该试剂与蛋白质作用，产生色，使用时应。
4，检测淀粉使用试剂是，作用的结果是呈色。
【重点问题探究】
1、选材：要富含有待测的物质，且颜色近于无色或白色（为什么？）
2、还原糖鉴定过程中颜色变化过程：蓝色（氢氧化铜的颜色）→棕色（氢氧化铜和氧化
亚铜混合物的颜色）→砖红色（氧化亚铜的颜色）。
3、斐林试剂和双缩脲试剂的区别
（1）相同点：①试剂组成相同，都是由NaOH溶液和CuSO4溶液两部分组成。②NaOH溶液的浓度相同，都是0.1g／ml.(2)不同点：
①CuSO4溶液的浓度不同。斐林试剂中的浓度是0.05 g／ml，双缩脲试剂中浓度是0.01 g／ml。②用量不同。斐林试剂中把甲液（NaOH）和乙液（CuSO4）等量混合1ml使用；双缩
脲试剂是先在含蛋白质的溶液中加入1mlA液（NaOH溶液），混合均匀后，再滴几滴B
液（CuSO4溶液，量较少）。
③使用方法不同：斐林试剂中两部分试剂要现配现用，且把待测试管放在盛有50~6
5度的温水的大杯中加热约2min而双缩脲试剂是先加A液（NaOH）1ml，摇匀后再加B液（CuSO4）4滴再摇匀。④原理不同：
斐林试剂是指新制的Cu(OH)2悬浊溶液。还原糖与新制的Cu(OH)2在加热煮沸条件
下，能生成砖红色的氧化亚铜沉淀。实验过程中，必须先把甲液（NaOH）和乙液（Cu
SO4）等量混合，让其反应生成Cu(OH)2后，才能加入到含有还原糖的组织液中。如果先后或者说分别把NaOH溶液和CuSO4溶液加入到含有还原糖的组织液中，组织液中的有机酸会与NaOH迅速反应，使反应物中没有Cu(OH)2或Cu(OH)2不足，从而使还原糖与Cu(OH)2的反应不能进行或现象不明显，影响了还原糖的鉴定。
双缩脲反应是指具有两个或两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2+反应，生
成紫色的络合物。所有的蛋白质均有此显色反应。它是NaOH和CuSO4两种溶液。在实验过程中，先在含蛋白质的溶液中加入1ml的NaOH溶液，混合均匀后，再滴几滴CuSO4溶液（量较少）。即先后加入NaOH和CuSO4溶液。如果在NaOH中滴几滴CuSO4溶液混合后，再加入到含蛋白质的溶液中，混合液就没有Cu2+，显色反应就不会发生。
4、可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定的实验原理、方法、步骤和现象：
【典例分析】
将面包团包在纱布中在清水中搓洗，鉴定粘留在纱布上是粘稠物和洗出的白浆分别用的试剂是（）
A 碘液、苏丹Ⅲ溶液B、双缩脲试剂、碘液
C、亚甲基蓝溶液、苏丹Ⅲ溶液D、碘液、斐林试剂 【巩固练习】
1、下列各项可作为鉴定生物组织中还原糖的理想材料的是（）A、韭菜B、白菜C、菠菜D、梨
2、在麦芽糖酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是（）
A、产生气泡B、溶液呈蓝色C、溶液呈紫色D、产生砖红色沉淀
3、在“检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质”实验中，对实验材料的选择，下列叙述错误的是（）
A、甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多的糖且近于白色，因此可以用于进行还原糖的鉴定
B、花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的理想材料
C、大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料
D、鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的动物材料
4、据药理研究，一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分，某公司将它开发成一种保健饮料。该产品是否适用于糖尿病患者，生物学兴趣小组的同学以此作为研究课题，请你完成下面的实验鉴定报告。
（1）实验目的：鉴定一种茅草的根是否含有还原糖和淀粉。
（2）实验原理：还原糖可用试剂，淀粉可用试剂来检测。（3）实验材料：一种茅草的根、所需试剂、刀片、载玻片、酒精灯、试管夹、火柴、滴管
（4）实验步骤：
①鉴定还原糖：；②鉴定淀粉：；（5）实验现象：；（6）结果分析：。（7）在鉴定还原糖的实验操作中应注意：。
5、某商场所卖的脱脂奶粉被怀疑为假冒伪劣产品。生物学研究性学习学习小组的同学想
把调查脱脂奶粉的合格率作为研究课题。假如你是课题组成员，交给你的任务是鉴定真假脱脂奶粉。（1）搜集资料：
①全脂奶粉含有蛋白质，脂肪和蔗糖等成分，脱脂奶粉含有高蛋白、滴脂肪等成分。②假冒脱脂奶粉有两种：一是全脂奶粉冒充脱脂奶粉，二是用淀粉冒充。（2）鉴定是否用淀粉冒充：
（3）鉴定是否用全脂奶粉冒充：
（4）结果分析：
第四篇：检测生物组织中糖类脂肪和蛋白质实验报告
检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
双基落实 成分 A 还原糖 B 蛋白质 C 脂肪 D 淀粉 试剂
用法
现象
【知识拓展】
斐林试剂检测原理：斐林试剂甲乙两液混合得到的 Cu（OH）2 与 还原糖中的 醛基在沸水浴加热条件下反应而生成砖红色的 Cu 2 2 O O 沉淀
双缩脲试剂检测原理：在碱性环境下的 Cu2+。与蛋白质中的肽键反应，生成紫色络合物。
小组实验评价量规表
实验 报告
：
实验结果：
（请 在你选择 探究 的材料前划” “√”）
成分
材料
还原糖
蛋白质
脂肪
淀粉
若含有某成分，请用“+ + ”表示，不含则用“ — ”
实验结论：
________（材料）中含有 _____________________ ___________((化合物))
实验中又发现了哪些新问题？
通过本实验你学到哪些知识？
1、最困难的事就是认识自己。20.8.158.15.202011:0411:04:48Aug-2011:04 2、自知之明是最难得的知识。二〇二〇年八月十五日 2020 年 8 月 15 日星期六 3、越是无能的人，越喜欢挑剔别人。11:048.15.202011:048.15.202011:0411:04:488.15.202011:048.15.2020 4、与肝胆人共事，无字句处读书。8.15.20208.15.202011:0411:0411:04:4811:04:48 5、三军可夺帅也。Saturday, August 15, 2020August 20Saturday, August 15, 20208/15/2020 6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。11 时 4 分 11 时 4 分 15-Aug-208.15.2020 7、人生就是学校。20.8.1520.8.1520.8.15。2020 年 8 月 15 日星期六二〇二〇年八月十五日 8、你让爱生命吗，那么不要浪费时间。11:0411:04:488.15.2020Saturday, August 15, 2020 亲爱的用户：
烟雨江南，画屏如展。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，感谢你的阅读。
第五篇：核磁共振方法研究蛋白质结构
核磁共振方法研究蛋白质结构
维特里希教授创建的方法是对水溶液中的蛋白质样品测定一系列不同的二维核磁共振图谱，然后根据已确定的蛋白质分子的一级结构，通过对各种二维核磁共振图谱的比较和解析，在图谱上找到各个序列号氨基酸上的各种氢原子所对应的峰。有了这些被指认的峰，就可以根据这些峰在核磁共振谱图上所呈现的相互之间的关系得到它们所对应的氢原子之间的距离。可以想象，正是因为蛋白质分子具有空间结构，在序列上相差甚远的两个氨基酸有可能在空间距离上是很近的，它们所含的氢原子所对应的NMR峰之间就会有相关信号出现。通常，如果两个氢原子之间距离小于0.5纳米的话，它们之间就会有相关信号出现。一个由几十个氨基酸残基组成的蛋白质分子可以得到几百个甚至几千个这样与距离有关的信号，按照信号的强弱把它们转换成对应的氢原子之间的距离，然后运用计算机程序根据所得到的距离条件模拟出该蛋白质分子的空间结构。该结构既要满足从核磁共振图谱上得到的所有距离条件，还要满足化学上有关原子与原子结合的一些基本限制条件，如原子间的化学键长、键角和原子半径等。
从1980年代初维特里希教授发展出这种方法至今，核磁共振技术在生物大分子的结构研究方面有了飞速的发展，一方面是由于仪器技术本身的发展，能够产生的磁场越来越强；计算机的计算速度也越来越快，更多地是由于实验方法上的创新和发展，由二维的核磁共振实验发展成三维甚至更多维的实验；借助于基因技术可以得到同位素富集的蛋白质样品,核磁共振的实验也从原来单一的核发展到三种甚至四种核同时在一个实验中共振而产生相关信号。核磁共振方法的应用范围也从原来单一的蛋白质分子的空间结构研究发展到蛋白质动力学方面的研究，蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸以及小分子的相互作用和药物筛选中蛋白质分子与药物分子的结合等方面。随着人类基因组学和蛋白质组学研究的不断深入，蛋白质结构组学的研究也会随之兴起，核磁共振技术在这方面的应用会更多更广。这些应用的需求反过来也会促进核磁共振技术本身的进步和发展，使之更趋成熟和完善
H-HCOSY是确定质子间偶合关系的有力工具，就这种作用来说，它相当于多次质子同核自旋去偶实验，但二者各有长处。H-HCOSY中的相关峰（或称交叉峰）主要反映的是2J和3J偶合关系，偶尔会出现远程相关峰。
TOCSY（全相关谱，TOtal Correlation Spectroscopy）
可以找到同一偶合体系中所有氢核的相关信息，也就是说，从某一个氢核的信号出发，能找到与它处在同一个自旋系统中所有质子的相关峰。这是一种很有用的2DNMR技术。
COSY通常只能看到相邻碳的氢的相关，（有时稍微远一点）。但是TOCSY顺着化学键可以看到相隔若干个碳的氢相关。因此TOCSY谱图繁杂得多，不过也确实很有用。所需要时间和COSY差不多。
核磁共振ROESY和NOESY的区别及 适用范围
核磁共振ROESY和NOESY的区别及 适用范围
答案一： 在1000~3000用ROESY，小于1000大于3000用NOESY。
答案二： ROESY是旋转坐标系下的NOESY。小分子的NOE是反相的，大分子是正相的。当分子量接近2000时，NOE趋于0。在旋转坐标系下NOE始终为正，故测2000左右的样品时须用ROESY。
答案三：
NOESY：Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy 二维NOE谱
ROESY：Rotating Frame Overhauser Effect Spectroscopy 旋转坐标系NOE谱
相同点：
1)都是二维核磁共振实验(包括同核和异核实验)。同核实验主要有1H-1H COSY，TOCSY，E.COSY, NOESY，ROESY，relay-NOESY等实验，主要用于自旋体系(残基内部)的谱峰确认，耦合常数的测定，顺序识别，以及由NOE交叉峰的强度得出质子间距离约束条件。这也是非标记样品所能进行的主要实验。
2)都是检测 H-H 的空间相关, 距离3.5-5 A，可以考察化合物的立体结构;
不同点：
1)分子量在 1000-3000范围，建议使用 roesy;小于1000和大于3000的化合物宜做NOESY。
2)noesy 是相敏图, 在对角峰附近的分辨率较差;
3)roesy 得到的都是吸收谱，因此有相信号点(交叉峰)距离对角峰近的可以考虑使用 roesy。
氢原子在分子中的化学环境不同,而显示出不同的吸收峰,峰与峰之间的差距被称作化学位移；化学位移的大小,可采用一个标准化合物为原点,测出峰与原点的距离,就是该峰的化学位移,现在一般采用(CH3)4Si(四甲基硅烷TMS)为标准化合物,其化学位移值为0 ppm.处在不同环境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同,在图谱上出现的位置也不同,利用化学位移,峰面积和积分值以及耦合常数等信息,进而推测其在碳骨架上的位置.二维核磁共振波谱的基本原理
二维核磁共振谱的出现和发展，是近代核磁共振波谱学的最重要的里程碑。极大地方便了核磁共振的谱图解析。
二维核磁共振谱是有两个时间变量，经两次傅里叶变换得到的两个独立的频率变量图一般把第二个时间变量t2表示采样时间，第一个时间变量t1则是与 t2无关的独立变量，是脉冲序列中的某一个变化的时间间隔。
二维核磁共振谱的特点是将化学位移、耦合常数等核磁共振参数展开在二维平面上，这样在一维谱中重叠在一个频率坐标轴上的信号分别在两个独立的频率坐标轴上展开，这样不仅减少了谱线的拥挤和重叠，而且提供了自旋核之间相互作用的信息。这些对推断一维核磁共振谱图中难以解析的复杂化合物结构具有重要作用。
划分区域
一个二维核磁共振试验的脉冲序列一般可划分为下列几个区域：
预备期(preraration)—演化期 t1(evolution)—混合期tm(mixing)—检测期t2(detection)。检测期完全对应于一维核磁共振的检测期，在对时间域t2进行Fourier变换后得到F2频率域的频率谱。二维核磁共振的关键是引入了第二个时间变量演化期 t1。当样品中核自旋被激发后，它以确定频率进动，并且这种进动将延续相当一段时间。在这个意义上讲，我们可以把核自旋体系看成有记忆能力的体系，Jeener就是利用这种记忆能力，通过检测期间接演化期中核自旋的行为。
氢的核磁共振谱提供了三类极其有用的信息：化学位移、偶合常数、积分曲线。应用这些信 息，可以推测质子在碳胳上的位置。
根据前面讨论的基本原理，在某一照射频率下，只能在某一磁感应强度下发生核磁共振。例如：照射频率为60 MHz，磁感应强度是 14.092 Gs(14.092×10^-4 T），100 MHz—23.486
Gs(23.486×10^-4
T），200
MHz—46.973 Gs(46.973×10^-4 T）。600 MHz—140.920 Gs(140.920×10^-4 T）。但实验证明：当1H在分子中所处化学环境（化学环境是指1H的核外电子以及与1H 邻近的其它原子核的核外电子的运动情况）不同时，即使在相同照射频率下，也将在不同的共振磁场下显示吸收峰。下图是乙酸乙酯的核磁共振图谱，图谱表明：乙酸乙酯中的8个氢，由 于分别处在a，b，c三种不同的化学环境中，因此在三个不同的共振磁场下显示吸收峰。同种核由于在分子中的化学环境不同而在不同共振磁感应强度下显示吸收峰，这称为化学位移（chemical shift）。化学位移是怎样产生的？分子中磁性核不是完全裸露的，质子被价电子包围着。这些电子 在外界磁场的作用下发生循环的流动，会产生一个感应的磁场，感应磁场应与外界磁场相反（楞次定律），所以，质子实际上感受到的有效磁感应强度应是外磁场感应强度减去感应磁场强度。即
B有效=B0(1-σ）=B0-B0σ=B0-B感应
外电子对核产生的这作用称为屏蔽效应（shielding effect），也叫抗磁屏蔽效应（diamagnetic effect）。称为屏蔽常数（shielding constant）。与屏蔽较少的质子比较，屏蔽多的质子对外磁场感受较少，将在较高的外磁场B0作用下才能发生共振吸收。由于磁力线是闭合的，因此感应磁 场在某些区域与外磁场的方向一致，处于这些区域的质子实际上感受到的有效磁场应是外磁场B0加上感应磁场B感应。这种作用称为去屏蔽效应（deshielding effect）。也称为顺磁去屏蔽效应（paramagnetic effect）。受去屏蔽效应影响的质子在较低外磁场B0作用下就能发生共振吸收。综上所述：质子发生核磁共振实际上应满足：
ν射=γB有效/2π
因在相同频率电磁辐射波的照射下，不同化学环境的质子受的屏蔽效应各不相同，因此它们发生 核磁共振所需的外磁场B0也各不相同，即发生了化学位移。
对1H化学位移产生主要影响的是局部屏蔽效应和远程屏蔽效应。核外成键电子的电子云 密度对该核产生的屏蔽作用称为局部屏蔽效应。分子中其它原子和基团的核外电子对所研究的 原子核产生的屏蔽作用称为远程屏蔽效应。远程屏蔽效应是各向异性的。化学位移的差别约为百万分之十，要精确测定其数值十分困难。现采用相对数值表示法，即选用一个标准物质，以该标准物的共振吸收峰所处位置为零点，其它吸收峰的化学位移值根据这 些吸收峰的位置与零点的距离来确定。最常用的标准物质是四甲基硅（CH3)4Si简称TMS。选TMS为标准物是因为：TMS中的四个甲基对称分布，因此所有氢都处在相 同的化学环境中，它们只有一个锐利的吸收峰。另外，TMS的屏蔽效应很高，共振吸收在高场出现，而且吸收峰的位置处在一般有机物中的质子不发生吸收的区域内。现规定化学位移用δ来 表示，四甲基硅吸收峰的δ值为零，其峰右边的δ值为负，左边的δ值为正。测定时，可把标准物与样品放在一起配成溶液，这称为内标准法。也可将标准物用毛细管封闭后放人样品溶液中进 行测定，这称为外标准法。此外，还可以利用溶剂峰来确定待测样品各个峰的化学位移。
由于感应磁场与外磁场的B0成正比，所以屏蔽作用引起的化学位移也与外加磁场B0成正 比。在实际测定工作中，为了避免因采用不同磁感应强度的核磁共振仪而引起化学位移的变化，δ一般都应用相对值来表示，其定义为
δ=(ν样-ν标)/ν仪×10^6 ④
在式④中，ν样和ν标分别代表样品和标准化合物的共振频率，ν仪为操作仪器选用的频率。多数有机物的质子信号发生在0～10处，零是高场，10是低场。需注意也有一些质子的信号是在小于0的地方出现的。如安扭烯的环内的质子，受到其外芳环磁各向异性的影响，甚至可以达到-2.99。此外，在不同兆数的仪器中，化学位移的值是相同的。化学位移取决于核外电子云密度，因此影响电子云密度的各种因素都对化学位移有影响，影 响最大的是电负性和各向异性效应。
⑴电负性（诱导效应）
电负性对化学位移的影响可概述为：电负性大的原子（或基团）吸电子能力强，1H核附近的吸电子基团使质子峰向低场移（左移），给电子基闭使质子峰向高场移（右移）。这是因为吸电子基团降低了氢核周围的电子云密度，屏蔽效应也就随之降低，所以质子的化学位 移向低场移动。给电子基团增加了氢核周围的电子云密度，屏蔽效应也就随之增加，所以质子的 化学位移向高场移动。下面是一些实例。
实例一： 电负性 C 2.6 N 3.0 O 3.5 δ C—CH3(0.77～1.88)N—CH3(2.12～3.10)O—CH3(3.24～4.02)实例二： 电负性 Cl 3.1 Br 2.9 I 2.6 δ CH3—Cl(3.05)CH2—Cl2(5.30)CH—Cl3(7.27)CH3—Br(2.68)CH3—I(2.16)电负性对化学位移的影响是通过化学键起作用的，它产生的屏蔽效应属于局部屏蔽效应。
⑵各向异性效应
当分子中某些基团的电子云排布不呈球形对称时，它对邻近的1H核产 生一个各向异性的磁场，从而使某些空间位置上的核受屏蔽，而另一些空间位置上的核去屏蔽，这一现象称为各向异性效应（anisotropic effect）。
除电负性和各向异性的影响外，氢键、溶剂效应、van der Waals效应也对化学位移有影响。氢键对羟基质子化学位移的影响与氢键的强弱及氢键的电子给予体的性质有关，在大多数情况 下，氢键产生去屏蔽效应，使1H的δ值移向低场。有时同一种样品使用不同的溶剂也会使化学位移值发生变化，这称为溶剂效应。活泼氢的溶剂效应比较明显。
当取代基与共振核之间的距离小于van der Waals半径时，取代基周围的电子云与共振核周围的电子云就互相排 斥，结果使共振核周围的电子云密度降低，使质子受到的屏蔽效应明显下降，质子峰向低场移动，这称为van der Waals效应。氢键的影响、溶剂效应、van der Waals效应在剖析NMR图谱时很有用。
（3）共轭效应
苯环上的氢若被推电子基取代，由于P-π共轭，使苯环电子云密度增大，质子峰向高场位移。而当有拉电子取代基则反之。对于双键等体系也有类似的效果。
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