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结构生物学序论
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第一章 结构生物学简介(Introduction to  Structural Biology)
为什么要研究结构？
结构生物学的研究内容
结构生物学诞生的科学背景
结构生物学的历史、现状和发展趋势
结构生物学的研究方法
结构生物学在“后基因组时代”中的重要性
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为什么要研究结构？
三维生物大分子结构是解释生物大分子功能的基础。
1962 DNA双螺旋结构/生理学和医学
1962 血红蛋白和肌红蛋白/化学
1964 维生素B12和胰岛素/化学
1982 病毒/化学
1988 细菌光合反应中心/化学
1997 ATP F1/化学　
三维结构数据的积累将带动生物学领域中其它学科的发展。
分子生物学
结构基因组学
药物分子设计
蛋白质工程　。。。
一些生物大分子三维结构的测定，如病毒结构，为解释其致病机制提供可能，并最终为开发相关疫苗或新药奠定基础。
在药物分子设计中，高分辨率的三维结构数据是设计的重要依据。
一些蛋白质三维结构的测定具有巨大的工业应用前景。
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蛋白质物质结构、功能及相互作用
后基因组时代生命科学主要任务
蛋白质--最主要的生命活动载体和功能执行者
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结构与功能
功能  结构
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结构生物学的内涵
关于结构生物学的定义(definition of structural biology)：
Structural biology: A field of study dedicated to determining the detailed, three-dimensional structures of biological molecules to better understand the function of these molecules.
——The structures of life, Alisa Zapp Machalek
结构生物学是以生命物质的精确空间结构及其运动为基础来阐明生命活动规律和生命现象本质的学科，其核心内容是蛋白质及其复合物、组装体和由此形成的细胞各类组分的三维结构、运动和相互作用，以及它们与正常的生物学功能和异常病理现象的关系。
——后基因组时代中的结构生物学，王大成
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生物大分子发挥其生物学功能必需具备：
(1)稳定的、特征的三维结构：
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。
(2)三维结构在各个水平上的运动：
任何的破坏促使没有稳定的三级结构和结构
运动，生物大分子很难发挥生物功能或活性
结构生物学的内涵
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结构生物学的内涵
结构生物学  以生物大分子三维结构测定为手段、以生物大分子结构与功能研究为内容、以探讨和阐明生物学各前沿领域中分子作用机制和原理为目的  是当前分子生物学的基础和前沿领域，它更是分子生物物理学的核心。
生物分子结构与功能关系的研究一直是分子生物学的核心。三维结构与功能关系研究的迅速发展已成为现代分子生物学的前沿与主流。结构生物学是以生物大分子三维结构及其运动的研究结果为基础，定量地阐明生命现象的科学。从当前发展趋势来看，结构生物学已经成为生命科学的前沿和带头学科。
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definition of structural biology：
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，阐明这些大分子相互作用中的机制。
结构生物学的内涵
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测定生物大分子三维结构所使用的三种主要实验技术方法：
1。晶体X射线衍射（X-ray diffraction）技术
所能测定的生物大分子的分子量范围宽，可以从1kDa以下到400kDa甚至更大，技术成熟度、应用成本低廉、可高通量化，分辨率高，可快速测定结构； 缺点：需要可衍射单晶，有相位问题。
2。溶液多维核磁共振（NMR）技术
溶液构象，无需结晶，无相位问题，可得到动力学信息：缺点：方法尚在发展中，目前仍限于较小分子量蛋白质结构测定；应用成本远高于晶体X射线衍射技术。
3。低温电子显微镜三维电子衍射图象重构技术
非常适合测定分子量非常巨大的生物大分子的复合体，例如病毒、膜蛋白的复合体等。
第