蛋白质化学与蛋白质组学复习题.docx
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蛋白质化学与蛋白质组学复习题
1、Proteome（蛋白质组）：
由一个细胞或者组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，称为蛋白质组。
Proteomics（蛋白质组学）：
指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴学科，即研究细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进行分类和鉴定。
更重要的是蛋白质组学的研究要分析蛋白质间相互作用和蛋白质的功能.
2、表达蛋白质组学:
采用高通量的蛋白质组研究技术分析生物体内一个组织或器官尽可能多乃至接近所有的蛋白质，这一类蛋白质组学研究也被称为表达蛋白质组学。
3、差异蛋白质组学:
研究不同时期细胞蛋白质组成的变化，如蛋白质在不同环境下的差异表达（如正常细胞和异常细胞之间、细胞用药和不用药之间），以发现有差异的蛋白质种类为主要目标，因此又被称为差异蛋白质组学。
4、亚细胞蛋白质组学：
亚细胞蛋白质组学是以亚细胞结构如亚细胞区室、特定蛋白质组分、细胞器等所包含的所有蛋白质为研究对象的一个蛋白质组学的分支学科。
5、蛋白质组学的主要研究内容包括蛋白质表达存在方式（修饰形式）的鉴定、结构与功能分析、蛋白质定位、蛋白质差异表达以及蛋白质间的相互作用分析等方面。
6、蛋白质组学研究的最终目的是获得生物体内所有蛋白质的功能信息。
为了达到这个目的，它采用了两种策略，一种可称为“竭泽法”，另一种策略可称为“功能法”。
7、蛋白质化学包括研究蛋白质的结构和功能，通常涉及物理生物化学或机械酶学。
研究工作通常包括完整序列测定、结构测定以及进行结构控制功能的模型研究。
8、蛋白质组学研究多蛋白质系统，重点研究作为一个大系统或部分网络的组成的多个不同蛋白质的相互作用。
9、蛋白质组学的研究主要可以分为哪三大分支?
各分支的研究侧重点是什么?
蛋白质组学按层次分类：
表达蛋白质组学、结构蛋白质组学、功能蛋白质组学。
（1）表达蛋白质组学：
研究某种细胞或组织中蛋白质表达的整体变化。
即机体在生长、发育、疾病和死亡的不同阶段中，细胞与组织的蛋白质表达图谱的变化。
主要目标是对亚细胞结构、细胞或组织等同生命结构层次中所有蛋白质的分离、鉴定及其图谱化，并寻找在特定条件下蛋白质组所发生的变化，如表达量、翻译后修饰、亚细胞水平上定位等。
（2）结构蛋白质组学是指对上述全部蛋白质精确三维结构的测定，以及对其结构与功能关系的分析。
（3）功能蛋白质组学：
通过分离蛋白质复合物系统地研究蛋白质间的相互作用，以建立细胞内信号转导通路的复杂网络图。
通过分析单个蛋白质是否与有抑制功能的蛋白质相互作用可得到揭示其功能的线索，通过免疫沉淀或蛋白质亲和纯化的方法对可以鉴定与某种感兴趣蛋白质相互作用的蛋白质，通过蛋白质芯片或酵母双杂交系统可以进行蛋白质相互作用的体外或体内检测。
10、论述蛋白质组学与基因组学的区别和联系。
基因组
蛋白质组
1
同一性：
同一个体的基因组不论是在不同的发育阶段或不同种类的细胞里都是一样的；
多样性：
对于不同类型的细胞或同一个细胞在不同的生理状态下，蛋白质组的构成是不同的；
2
有限性：
基因组无论大小，其核苷酸的数量和序列是一定的，；对基因组序列的测定是一种“有限”的工作。
无限性：
由于细胞内大部分蛋白质存在翻译后修饰，包括磷酸化、糖基化、酰基化等，很难确定蛋白质组的蛋白质数量；对蛋白质组的蛋白质种类的确定是一种“无限”的工作。
3
静态：
一个个体的基因组自个体诞生到死亡，始终保持不变；
动态：
个体的蛋白质组，作为新陈代谢的主要执行者，在个体的生命活动中却总是变动的；
4
周期性：
基因组通常位于细胞核内，比较稳定，序列和功能一般不受空间的影响，但是在发育的不同阶段和不同的细胞周期，mRNA的表达是不一样的；
空间性：
不同的蛋白质分布在细胞的不同部位，它们的功能与其空间定位密切相关；许多蛋白质在细胞内不是静止的，他们常常在不同的亚细胞环境里运动而发挥作用
5
孤立行为：
基因组表达的各种mRNA是彼此孤立的，互不干扰；
相互作用：
蛋白质组中的各种蛋白质却是彼此间有着广泛的相互作用。
6
单一手段：
在基因组研究中，DNA测序技术是最基本和最主要的工具，因为基因组的均一性和简单性使得一种单一的技术就能胜任基因组的研究任务；
多种技术：
在蛋白质组研究中，需要的研究技术远远不止一种，并且技术的难度也远远大于基因组的研究技术；
蛋白质组研究技术可以简单地分为两大类：
蛋白质组分离技术，蛋白质组的鉴定技术，其核心是质谱技术。
7
在后基因组时代，蛋白质组研究和基因组研究依然是形影相随的两个重要领域，它们之间既为互相补充又能互相帮助，蛋白质组的许多工作也离不开对基因组的研究。
10、双向凝胶电泳面临的挑战是：
①低拷贝蛋白的鉴定，人体的微量蛋白往往还是重要的调节蛋白，除增加双向凝胶电泳灵敏度的方法外，最有希望的还是把基质辅助的激光解吸／离子化质谱用到PVDF膜上，但当前的技术还不足以检出拷贝数低于1000的蛋白质；
②极酸或极碱蛋白的分离
③极大（大于200000）或极小（小于10000）蛋白的分离；
④难溶蛋白的检测，这类蛋白中包括一些重要的膜蛋白；
⑤得到高质量的双向凝胶电泳需要精湛的技术，因此提高双向凝胶电泳的分离容量、灵敏度和分辨率及对蛋白质差异表达的准确检测也是目前双向凝胶电泳技术发展的关键问题。
11、蛋白质样品制备过程中应着重注意哪几方面？
（1）应保持蛋白质的最大溶解度和可重复性；
（2）选择合适的表面活性剂和还原剂；
（3）去除干扰分子和污染；（4）防止蛋白质在处理过程中的修饰，使用低温条件制备；
（5）裂解液应新鲜制备；（6）样品应保持新鲜;
1、要保证蛋白质的完全溶解。
提取液的配方应以能溶解所需提取的全部蛋白质组分为前提，且在电泳分离过程中必须始终保持蛋白质处于溶解状态。
2、要避免蛋白质降解或丢失。
在制备过程中要保持低温或添加蛋白酶抑制剂，防止蛋白质降解。
同时尽量采用简单的方法制备样品，步骤越复杂，蛋白质丢失和人为化学修饰的几率越大。
制备的方法应该可重复，保证试验结果的可靠性。
3、要去除杂质的干扰。
在蛋白质样品制备与分离过程中可能出现的杂质有核酸、多糖、脂类物质等，这些物质会对蛋白质造成污染，影响分离的效果。
4、勿反复冻融已制备好的样品。
样品的裂解液可以是新鲜制备的，也可以是先制备好后分装冷冻保存于-80℃冰箱备用。
但样品应该新鲜制备，避免反复冻融影响蛋白质的分离效果。
12、蛋白质组样品裂解的主要方法？
温和的裂解方法:
渗透溶胞法冻融裂解裂解液裂解酶裂解更强烈的破碎方法:
超声破处理压力杯法研磨法机械匀浆法玻璃珠匀浆法
13、Describethedifferencesandrelationshipbetweenproteomicsandgenomics.
1.基因组:
同一性--同一个体的基因组不论是在不同的发育阶段或不同种类的细胞里都是
一样的.蛋白组:
多样性--对于不同类型的细胞或同一个细胞在不同的生理状态下，蛋
白质组的构成是不同的；2.基因组:
有限性蛋白质组:
无限性
3.基因组:
静态蛋白质组:
动态
4.基因组:
周期性蛋白质组:
空间性
5.基因组:
孤立作用蛋白质组:
相互作用
6.基因组:
单一手段蛋白质组:
多种技术
14、载体两性电解质必须具备哪些条件？
①在等电点处必须有足够的缓冲能力，以便能控制pH梯度，而不致被样品蛋白质或其他两性物质的缓冲能力改变pH的梯度。
②在等电点处必须有足够高的电导，以便电流能通过，而且要求具备不同pH值的载体有相同的电导系数，使整个体系中的电导均匀。
如果局部电导过小，就会产生极大的电位降，从而其他部分电压就会太小，以至不能保持梯度，也不能使应聚焦的成分进行电迁移到达等电点处。
③相对分子质量要小，便于与被分离的高分子物质用透析或凝胶过滤法分开。
④化学组成应不同于被分离物质，不干扰测定。
⑤不与分离物质反应或使之变性。
15、蛋白质组学的两种基本研究策略是什么？
一为“穷尽法”（或“竭泽法”）:
即采用高通量的蛋白质组研究技术力图查清生物体内一切蛋白质大规模、系统性的策略较符合蛋白质组学的本质二为“差异法”（也称为“功能法”）:
寻找和筛选有意义因素引起不同样本间差异蛋白谱试图揭示细胞对此因素的反应途径、进程与本质同时获得对某些关键蛋白的认识和功能分析技术上具有更高的可实现性
16、按照R基的化学结构可以将20种蛋白质氨基酸划分为脂肪族、芳香族和杂环族氨基酸3类。
杂环氨基酸包括组氨酸和脯氨酸;芳香族氨基酸包括苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸。
17、Anfinsen原理：
决定一个蛋白质分子高级结构的全部信息都包含于一级结构即多肽链的氨基酸序列中，蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构。
18、蛋白质的二级结构是指一段连续的肽单位借助于氢键，排列成的具有周期性结构的构象。
蛋白质中主要的二级结构包括α—螺旋、β—折叠、回折、环肽链、无规则卷曲等。
19、参与蛋白质与DNA分子间相互作用的结构域有：
螺旋-转角-螺旋，锌指结构，亮氨酸拉链，螺旋-环-螺旋结构，SPXX序列等。
20、分子伴侣：
一类相互之间有关系的蛋白，它们的功能是帮助其他含多肽结构的物质在体内进行正确的非共价键的组装，并且不是组装完成的结构在发挥其正常的生物功能时的组成部分。
也就是说，分子伴侣可介导蛋白质的正确的折叠与装配，但并不构成被介导的蛋白质组分。
21、蛋白质胶上酶解后，可以通过肽质量指纹图（peptidemassfingerprinting，PMF）进行鉴定。
蛋白质酶切的目的是尽可能多地获得合适长度的肽片段以供质谱分析。
一般而言，含有6-20个氨基酸残基的肽片段适合MS分析和数据库比较。
22、蛋白质裂解液的成分：
变性剂，表面活性剂，还原剂，载体两性电解质，蛋白酶抑制剂。
23、去除核酸常用的方法是用核酸内切酶进行降解。
24、等电聚焦的原理基于2个前提，一是蛋白质是两性电解质，二是载体两性电解质所形成的连续pH梯度。
25、质谱技术的原理是将样品分子离子化后，根据不同离子间质荷比（m/z）的差异来分离并检测离子的相对分子质量。
26、质谱仪的核心包括3个基本组成部分：
第一部分是离子化源，其作用是将肽段转化为离子；第二部分是质量分析器，其作用是根据离子的质量/电荷比（m/z）的不同来分离离子；第三部分是离子检测器，其作用是检测质量分析器分离后的不同离子。
27、生物质谱仪的关键性能指标：
灵敏度，分辨率，质量精确性。
28、生物质谱的种类有哪些？
MALDI-TOFMS；MALDI-TOF/TOFMS;ESI-Q-TRAP;ESI-Q-TOF;API-TOForAPCI-TOFFI-MS.
MALDI（基质辅助）ESI（电碰雾）FAB（快原子轰击）ISI（离子碰雾）APIAPCI（大气压下碰撞）EI（电子轰击）CI（化学离子源）
29、电喷雾离子化的特点？
1、产生高电荷离子而不是碎片离子，使质量电荷比（m/z）降低到多数质量分析仪都可以检测的范围，因而大大扩展了质量的检测范围。
离子的真实质量可根据质荷比及电荷数算出。
电喷雾质谱技术可以耐受少量的缓冲溶液、盐和去垢剂，这些物质可与分析物形成加成物而增加质量测定的难度，也可抑制分析物离子的形成。
因而最佳的离子形成是在无缓冲溶液、无盐和去垢剂的情况下。
2、可以方便地与多种分离技术联用，如液-质联用（LC—MS）。
一个高效简便的方法就是在离子化前采用高效液相色谱技术作为进样系统，将待分析物与杂质进行分离，然后进行电喷雾电离质谱检测，以提高蛋白质分离与鉴定的效果。
ESI-MS的进样系统可以采用输入（infusion）、流动注射（flowinjection）、高效液相色谱（HPLC）或毛细管电泳（CE）等技术。
28、影响ESI样品离子信号的主要因素有：
样品溶液的pH值；溶剂的性质和去溶剂时干燥气体的温度与流速。
29、蛋白质翻译后修饰：
蛋白质是基因功能的执行者，很多蛋白质在翻译中或翻译后都要经历一个共价加工的过程，即通过在1个或几个氨基酸残基上加上修饰基团或通过蛋白质水解剪切去基团而改变蛋白质的性质。
这种过程称为蛋白质翻译后修饰。
蛋白质翻译后修饰的分析鉴定难度远高于蛋白质的鉴定？
发生翻译后修饰的蛋白质样本量相对较少；发生修饰时形成的共价键很不稳定，且处于动态变化中；修饰与未修饰蛋白质或多种修饰形式的蛋白质常混合存在。
蛋白质的磷酸化修饰和糖基化修饰是在真核生物中广泛存在并且研究较多的两种修饰形式。
获得糖基化蛋白的方法主要是电泳法和色谱法，富集分离糖蛋白的技术主要有凝集素亲和技术、肼化学富集法等，生物质谱技术也是糖基化氨基酸位点鉴定的主要技术手段。
蛋白激酶：
蛋白激酶（proteinkinase）将ATP的γ位磷酸化基团转移到底物特定氨基酸侧链，使蛋白质被酯化，从而改变其构型、酶活性或者与其他分子作用的能力。
蛋白磷酸酶的作用是去除蛋白质中的磷酸基团。
原核生物中普遍存在的磷酸化大多发生在组氨酸、天冬氨酸和谷氨酸残基；在真核生物中，磷酸化大多发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基上。
根据被磷酸化的氨基酸残基的不同，磷蛋白大致可分为4类，即：
O-磷酸盐、N-磷酸盐、S-磷酸盐和酰基磷酸盐。
磷酸化蛋白质的检测方法：
放射性标记技术，免疫印迹技术，荧光染料染色技术，质谱技术。
富集磷酸化蛋白质的主要手段是通过磷酸化蛋白质的抗体免疫沉淀，也可采用化学修饰的方法。
磷酸化蛋白质或肽段上的磷酸基团用另一种亲和配基取代，以亲和层析的方法从混合物中分离富集磷蛋白或磷酸肽。
主要有2种取代方式，一种是β消除法，另一种是碳二亚胺缩合法。
β消除法适合于磷酸化丝氨酸和苏氨酸的取代。
在β消除之前要先对肽段混合物用蚁酸处理将其氧化。
碳二亚胺缩合法是通过碳二酰乙胺浓缩反应，最终在磷酸基团上连接一个半胱胺基团，修饰的磷酸肽用固相化的碘乙酰凝胶亲和提取，最后使用三氟醋酸洗脱来富集磷酸化肽段。
这种方法适合于各种磷酸氨基酸的取代。
磷酸化蛋白质的质谱检测与分析：
以MALDI-TOF-MS为基础的方法：
MALDI-TOF-MS与磷酸酯酶处理相结合，PSD-MALDI-MS，大气压基质辅助激光解析；
以碰撞诱导解离为基础的方法：
前体离子扫描，中性丢失扫描。
糖蛋白中糖与肽链以糖苷键共价连接，有3种主要的类型：
N-连接糖基化、O-连接糖基化和糖基磷脂酰肌醇锚。
蛋白质糖基化:
糖基化是细胞中最复杂的翻译后修饰之一。
首先，生物大分子中糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性。
其次，蛋白质糖基化具有不均一性的特点。
一种是蛋白质分子在同一糖基化位点上含有不同的聚糖链，称为微观不均一性；一种是在同一蛋白质上也可有不同的位点连接糖链，称为显著不均一性。
对糖基化蛋白质的全面分析必须包括多肽和聚糖成分两部分的特性研究。
多肽部分的研究应包括：
蛋白质是否发生了糖基化；是哪种形式的糖基化；糖基化的位点在哪个氨基酸残基上等。
聚糖成分的研究应包括：
蛋白质含糖量；某一特定糖基化位点连接的几种糖链；糖链一级结构的特点等。
糖基化是细胞中最复杂的翻译后修饰之一:
生物大分子中糖链的结构具有惊人的多样性、复杂性和微观不均一性。
糖链的复杂性使其携带了大量的生物信息，同时也增加了对其分析研究的困难。
其次，蛋白质糖基化具有不均一性的特点。
一种是蛋白质分子在同一糖基化位点上含有不同的聚糖链，称为微观不均一性；一种是在同一蛋白质上也可有不同的位点连接糖链，称为显著不均一性。
对糖基化蛋白质的全面分析必须包括多肽和聚糖成分两部分的特性研究。
多肽部分的研究应包括：
蛋白质是否发生了糖基化；是哪种形式的糖基化；糖基化的位点在哪个氨基酸残基上等。
聚糖成分的研究应包括：
蛋白质含糖量；某一特定糖基化位点连接的几种糖链；糖链一级结构的特点等。
N-型糖链根据五糖核心结构，可分为3类，一是高甘露糖型，只含有甘露糖和N-乙酰氨基葡糖。
二是复杂型，除含有甘露糖和N-乙酰氨基葡糖外，还有半乳糖和唾液酸等。
三是杂合型，既有高甘露糖链又有N-乙酰氨基半乳糖链连在五糖核心上。
对糖蛋白进行解析需要进一步解析时，糖蛋白的重要表征包括：
非糖基化肽的氨基酸顺序（即蛋白质部分的鉴定）、糖基化氨基酸位点的鉴定；糖链结构的特点及含糖量的测定等。
其中非糖基化肽的氨基酸序列的测定和普通的蛋白质鉴定方法基本相同，即通常利用MALDI-TOF-MS或ESI串联质谱结合数据库检索来确定。
糖基化氨基酸位点的鉴定主要利用生物质谱技术结合蛋白酶以及专一性糖苷内切酶的作用来开展。
一般先对糖基化位点进行特异的质量标记，使之与未修饰的蛋白质质量之间有一个特定的差异，然后通过质谱分析检测到这些差异，进而通过串联质谱鉴定在哪个氨基酸残基上发生了糖基化。
定量蛋白质组学：
把一个基因组表达的全部蛋白质或一个复杂的混合体系中所有的蛋白质进行精确的定量与鉴定的一门学科。
这一概念的提出，标志着蛋白质组学研究已从对蛋白质的简单定性向精确定量方向发展，并且成为当今蛋白质组学研究的一个重要分支。
定量蛋白质组学的研究技术依据其定量手段的不同可分为3类，一是荧光定量蛋白质分析技术，二是基于质谱的蛋白质组定量分析技术，三是蛋白质芯片技术。
常见的适用于检测蛋白质的荧光染料有2种。
一种是能与蛋白质共价结合的荧光染料。
另一种是非共价结合的荧光染料，也有2类：
一是与蛋白质没有特定亲和力的荧光染料探针，在疏水性环境中和亲水性环境中性质不同，只在疏水性环境中才会产生荧光；二是荧光染料与蛋白质有特定的亲和力。
DIGE的蛋白标记常采用2种方法，一种为最小标记法，一种为饱和标记法。
ICAT的实验原理为：
当不同状态的细胞被裂解后，分别与不同的ICAT试剂反应，ICAT试剂的活性集团与半胱氨酸共价结合，待充分反应后，再将二者等量混合，选择性部分分离，胰蛋白酶酶解，亲和层析分离ICAT标记的肽段，质谱或质谱联用分析，在线分析ICAT标记的肽段。
根据蛋白质芯片表面化学成分的不同，也可分为生物表面芯片和化学表面芯片。
蛋白质结构域可分为α结构域，β结构域和混合域。
蛋白质空间结构的实验测定方法主要有2种：
X射线衍射法和核磁共振（NMR）技术。
X射线衍射法的特点：
1、X射线的波长（0.05-0.15nm）适合用于测量原子间距，适于分析侧链。
2、测定蛋白质结构最精确的方法之一。
目前已知蛋白质结构中的80％是通过这种技术获得的。
3、样品先结晶，晶体将x光衍射到探测装置从而获得衍射图像，对其推导进而获得蛋白质结构图。
X射线晶体衍射技术优点：
测定结果可靠，速度快，不受样品大小限制，无论多大的蛋白，或者复合体，（蛋白质，RNA,DNA,小分子等），只要能够结晶就能够得到其原子结构。
缺点是必须进行结晶，很多蛋白质很难结晶；晶体中的蛋白质分子构象是静态的，无法测定不稳定的过渡态的构象。
NMR的优点：
能研究溶液中的蛋白质结构，能提供大量有关动态的信息，测定结果与X射线技术非常接近，缺点是只能测定较小的蛋白质结构，很难获得蛋白质分子完整的三维结构。
PDB数据库中的蛋白质结构的记录信息，是以文本的形式存放，为了更加直观地观察蛋白质的三维结构，已开发出许多的分子结构显示程序，其中的典型代表是PyMol程序。
蛋白质结构预测的依据：
1、实验结果证明：
蛋白质的结构由蛋白质序列所决定；自然界实际存在的蛋白质是有限的，并且存在大量的同源序列，可能的结构类型也不多，序列到结构的关系有一定的规律可循。
2、结构保守性远大于序列保守性。
3、PDB中的结构数量在增加，但是蛋白质的结构类型fold的数量几乎没有增加。
Anfinsen原理：
蛋白质链会以自由能最低的方式形成三维结构。
结构基因组学：
结构基因组学是一门用结构生物学方法研究整个生物体、整个细胞或整个基因组中所有的蛋白质和相关蛋白质复合物的三维结构的学科。
结构基因组学通常可以分为3个步骤：
首先，将蛋白质序列聚类成不同的家族，每一个家族的蛋白质具有较高的序列相似性；其次，每个家族选取代表性的蛋白质进行结构测定；最后，对同一家族内的其他蛋白质，可以通过同源建模的方式建立蛋白质结构模型。
通过这样的方式，可以尽快测定蛋白质结构空间内的所有蛋白质结构，从而有利于发现新的蛋白质折叠类型。
蛋白质结构分类的主要方案是采用分层次的分类方法。
目前，代表性的结构分类数据库有SCOP和CATH。
在SCOP数据库中，蛋白质结构被分为类型、折叠、超家族和家族4个层次。
在蛋白质结构与功能的关系中，存在以下2种进化关系：
蛋白质通过其特定的三维结构行使其生物学功能，蛋白质结构决定其功能。
1、趋同进化：
序列和结构均不同，但通过进化，产生了相似的功能位点结构，从而具有了相似的功能的蛋白质。
2、趋异进化：
具有不同的生物化学功能，却具有非常相似的三维结构及足以暗示同源性的序列一致性。
蛋白质结构比对通常可应用于以下几个方面：
①探索蛋白进化及同源关系，特别是分析那些在结构上相似而序列不相似的弱同源蛋白。
②结构比对能够改进序列比对。
结构比对往往被当作是序列比对的金标准（goldstandard）。
③结构比对为蛋白质结构分类提供依据。
目前一些蛋白质结构分类数据库有些是依靠人工方式进行分类，例如SCOP；还有一些是依靠结构比对的方法进行分类的，例如CATH蛋白质结构分类数据是用一种半自动化的方式对蛋白质结构进行分类，分类过程中就是用到了结构比对算法。
④蛋白质结构的比对为一些以结构为基础的功能注释方法提供帮助，其基本原理是蛋白质的结构与其功能息息相关，有相似结构的蛋白质往往具有相似的功能。
最常用的蛋白结构比对方法有：
DALI，CE，STRUCTURAL和SSM。
二级结构预测的基本原理就是通过对结构已经测定的蛋白质序列和其二级结构对应关系的统计分析，归纳出一些预测规则，用于待测蛋白质的二级结构预测。
二级结构预测的目标是判断每一个氨基酸残基是否处于α螺旋、β折叠、转角（或其它状态）之一的二级结构态，即三态。
二级结构预测方法大致分为3代，第一代是基于单个氨基酸残基统计分析，代表性方法有Chou-Fasman方法；第二代是基于氨基酸片段的统计分析，代表性的方法有GOR方法；第三代方法主要采取的策略有：
机器学习方法的使用和序列进化信息的考虑。
对于二级结构三态预测准确率首先达到70%的方法是基于统计的神经网络方法PHDsec。
二级结构的预测意义和应用价值在于：
①根据二级结构预测的结果，可迅速对预测蛋白的可能的空间结构有大致了解，能用于对预测蛋白的结构初步分类，可用于预测蛋白中不同结构域或功能域的界定；②二级结构预测结果还频繁地用于蛋白质序列和结构分析中的其他生物信息学问题，例如，好的二级结构预测结果有助于提高蛋白质序列比对的精度，好的预测结果还可用来预测蛋白的功能位点。
③二级结构是联系一级结构和三级结构的桥梁，所以二级结构预测可为三级结构预测提供一个很好的起始条件。
蛋白质三级结构预测方法，主要可分为3类：
同源模拟、折叠识别和从头计算方法。
同源模拟一般可分为以下几个步骤：
①模板的选择；②待测序列与模板的序列比对；③同源模型的建立；④同源模型的评估。
折叠识别一般可以分为4个步骤进行：
建立蛋白质结构模板数据库；设计合适的打分函数来衡量查询序列与模板数据库中结构的相似性；对打分函数得到的结果进行统计显著性分析；对结构模板数据库中计算得到具有统计显著性的蛋白质结构排序。
折叠识别按其发展过程可以分为两代方法：
第一代穿针引线法，其最经典的两个策略有：
①分子平均势能函数的使用；②考虑不同氨基酸倾向于出现在不同结构环境中。
第二代折叠识别算法。
蛋白质空间结构比序列更为保守，自然界中蛋白质折叠类型的总体数目是有限的，许多蛋白质享有很低的序列相似性，仍可能具有相同的折叠类型，这就是折叠识别的理论依据。
从头计算法的原理是蛋白质的天然构象对应的是其能量最低的构
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