蛋白质结构解析研究进展作业
基于核磁共振技术的蛋白质结构探究研究进展
基于核磁共振技术的蛋白质结构探究研究进展随着科技的不断发展，生物医学领域的研究也越来越深入。
蛋白质是生命体内最基本的分子组成部分之一，不仅可以用于基础研究和药物研发，还能在食品工业、农业和环境保护等领域发挥重要作用。
在此背景下，探究蛋白质的结构和功能变得尤为重要。
本文将重点介绍基于核磁共振技术的蛋白质结构探究研究进展。
一、什么是核磁共振技术？核磁共振技术是一种重要的物理学应用，主要是利用核自旋的量子行为来研究物质的性质。
在生物医学研究中，人们通常使用的是核磁共振成像技术（NMR），也被称为磁共振成像技术（MRI）。
但是，除了成像技术，核磁共振技术还可以用于获取分子或蛋白质结构等方面的信息，这种技术被称为核磁共振光谱学（NMR spectroscopy）。
二、核磁共振光谱学的原理和优势在核磁共振光谱学研究中，物质中的核自旋会受到外部磁场的作用而发生共振，进而发生辐射现象。
通过对这种辐射现象进行测量，可以得到各种有关分子或蛋白质结构的信息，例如它们的空间构象和化学组成。
与其他常用的分析方法相比，核磁共振光谱学具有很多优势。
首先，它是一种无损、非侵入性的分析方法，不会对分子或蛋白质进行任何伤害或修改。
其次，它可以为研究者提供非常详细、全面的信息，这些信息有助于人们更加深入地了解分子与蛋白质的结构和性能。
最后，这种技术的灵敏度非常高，可以检测非常微小的样品，并且可以检测到分子或蛋白质的一些特定部位，从而为分析提供更准确和有效的数据。
三、核磁共振技术在蛋白质结构研究中的应用应用核磁共振技术研究蛋白质结构的过程需要经过多个步骤。
首先，需要提取蛋白质，并将其溶解于水中。
然后，对其进行纯化处理，直到得到足够纯净的样品。
最后，可以利用核磁共振技术对样品进行分析。
利用核磁共振技术对蛋白质结构进行研究的方法主要包括核磁共振二维谱技术（2D NMR）和三维核磁共振影像技术（3D NMR）。
其中，2D NMR适用于分析较小的蛋白质，可以获取深入的信息。
蛋白质结构与功能的研究进展
蛋白质结构与功能的研究进展蛋白质是生物体内最基本的分子机器，它们负责维持生物体的结构和功能，并参与多种生物化学过程。
蛋白质的结构与功能的研究一直是生物学领域的重要研究方向之一。
近年来，通过不断发展的实验技术和计算方法，我们对蛋白质的结构与功能有了更深入的理解。
本文将介绍蛋白质结构与功能研究的进展。
蛋白质的结构通常由其氨基酸序列所决定，它们通过肽键相连形成多肽链。
长链的多肽链会通过各种方式折叠成特定的三维结构，这种结构被称为蛋白质的原生态结构。
原生态结构决定了蛋白质的功能，包括与其他分子的相互作用、催化化学反应等。
因此，了解蛋白质的原生态结构对于理解其功能至关重要。
在蛋白质结构研究中，X射线晶体学是最主要的实验方法之一。
通过将蛋白质结晶并进行X射线衍射实验，可以得到高分辨率的蛋白质结构信息。
此外，核磁共振技术也可以用于研究蛋白质的结构。
通过测量蛋白质中氢、碳、氮等原子核的信号，可以确定原子的位置和相互作用。
随着计算机技术的发展，计算方法在蛋白质结构研究中发挥了越来越重要的作用。
蛋白质的折叠问题是一个十分困难的计算问题，但通过模拟蛋白质的力学行为和相互作用，可以预测其可能的结构。
这些计算模型可以用于设计新的药物分子，以及预测蛋白质结构与功能之间的关联。
除了结构研究，蛋白质功能的研究也取得了许多进展。
蛋白质通过与其他分子的相互作用来实现多种功能。
例如，酶是一类能够催化化学反应的蛋白质。
通过研究酶的结构和催化机制，我们可以设计出更高效的催化剂，用于提高生产效率和减少环境影响。
另一个重要的研究方向是蛋白质与疾病之间的关系。
许多重要的疾病如癌症、糖尿病等与蛋白质功能的异常有关。
通过研究异常蛋白质的结构和功能，可以寻找新的治疗方法和药物靶点。
蛋白质结构与功能的研究在许多领域都有着重要的应用。
生物技术领域中，我们可以通过改变蛋白质的结构和功能来实现特定的目标，例如设计新的药物、改进农作物品质等。
此外，蛋白质的结构与功能研究对于药物发现和研发也起到了重要的推动作用。
蛋白质的结构以及功能研究进展
蛋白质的结构以及功能研究进展蛋白质是构成生命体的重要基本成分之一，可以说人类研究蛋白质已经延续了几十年。
20世纪60年代，朱利叶斯·斯波波特和道格拉斯·哈奇利分别提出了X射线晶体学和电子显微镜技术用于研究蛋白质分子结构。
50年后，2012年，斯波波特因其研究的贡献而获得了诺贝尔化学奖。
更重要的是，随着生物技术和计算机科学的发展，研究蛋白质的成果和应用也不断出现，已经成为当今生命科学领域的重要研究内容之一。
那么，蛋白质是什么？按照生物化学的定义，蛋白质是由氨基酸组成的大分子。
氨基酸是物质世界中的一类普遍存在的分子，它们的共同特征是含有一个氨基（NH2）和一个羧基（COOH）。
不同的氨基酸有不同的侧链，也称为R基。
在蛋白质中，氨基酸通过肽键连接起来，形成肽链，依次排列在一起，形成了蛋白质的主体。
不同的蛋白质由不同的氨基酸序列组成，因此拥有不同的构象和功能。
从这个角度来看，蛋白质也是不同生物体之间的区别。
肽链是蛋白质的主体，但是蛋白质的功能并不仅仅取决于序列。
事实上，蛋白质的结构对其功能至关重要。
因此，人们称蛋白质的结构和功能的研究为蛋白质科学。
在这个领域，研究者着重深入了解蛋白质是如何折叠成其三维结构的，以及如何将这个结构与其生物学功能联系在一起。
在蛋白质科学的研究历程中，有几个关键点需要关注。
首先，如果将氨基酸作为蛋白质的单元，那么分子数量是巨大的。
那怎样才能找到所有单元的位置，以及它们之间的空间关系？答案是用各种物化方法，如化学标记、质谱成像等方法。
其次，就是如何描绘蛋白质的折叠方式。
这一工作的核心是利用机器学习技术，对已知的大量蛋白质三维结构信息进行数据挖掘，建立各种模型，再应用到新的蛋白质折叠过程中。
第三个关键点是了解蛋白质的生物活性。
这涉及到了解蛋白质在细胞中的生物学信号传递过程，以及蛋白质之间交互作用的细节等。
当前，人们在蛋白质科学的研究领域已经取得了很多重要进展。
例如，利用X射线晶体学的技术技术，科学家们已经解析了大量的蛋白质三维结构，并呈现于PDB数据库中。
蛋白质结构研究进展及应用
蛋白质结构研究进展及应用一、蛋白质结构基本概念蛋白质是生命体系中最基本的组成部分之一，其在生命体系中扮演着各种各样的角色。
蛋白质分为多肽和多肽的复合物，肽是由氨基酸组成的线性链状分子，而蛋白质是由一个或若干个多肽链组合而成的实体。
蛋白质在不同的环境中具有不同的空间构型和功能。
因此，对蛋白质结构的研究一直是生物学领域中的热点问题。
理解蛋白质的结构和功能对于药物设计、基因工程、食品科学等领域有着重要的意义。
二、蛋白质结构的研究方法由于蛋白质分子巨大，目前对于大多数蛋白质结构的研究仅限于通过X射线晶体结构学、NMR光谱学和电子显微镜等技术分析已知的结构。
通过这些方法，科学家们可以尝试通过高分辨率的三维图像获得蛋白质结构的信息。
其中，最常用的方法是X射线晶体结构学，因为通过该方法得到的结构是最为准确和三维化的。
三、蛋白质特殊结构分析大部分的蛋白质都拥有着相对一般的结构形式，如α螺旋和β折叠。
但是，也有一些蛋白质，它们拥有非常特殊的结构。
最为著名的例子是那些具有淀粉样形态的蛋白质，如β淀粉样蛋白（β-amyloid）、淀粉样蛋白（amyloidosis）等，它们与多种疾病相关，如老年痴呆、 Alzheimer、 Creutzfeldt-Jakob 病等。
这些特殊结构对于蛋白质研究的深化以及疾病的治疗具有非常重要的价值。
四、蛋白质结构的功能及其应用蛋白质的结构和功能密不可分。
了解蛋白质结构对于理解它们的结构、特性和功能起着至关重要的作用。
在微生物方面，蛋白质结构的研究可以帮助科学家发现有用的抗生素或抑菌剂，从而更好地对抗病原体。
在植物学方面，蛋白质结构的研究可以用于探索植物如何从不利的环境中吸收养分和快速生长。
在医学研究中，蛋白质结构的研究可以被用于设计催化剂、酶、抑制剂、抗体和药物等应用。
总之，蛋白质是生命体系中最为基本的组成部分之一。
研究它们的结构对于生物学、医学和化学等领域具有重要的意义。
虽然蛋白质结构研究方法非常成熟，并且已经获得了大量基础性的知识，但仍有许多未知的蛋白质结构等待着科学家的研究，也有很多未知的领域等待着蛋白质的应用。
蛋白质结构和功能的研究进展
蛋白质结构和功能的研究进展蛋白质是生命体中不可或缺的重要分子，它们在细胞生长、代谢、信号传导等方面都有重要作用。
因此，蛋白质结构和功能的研究一直是生命科学领域的热点问题。
近年来，随着科技的不断进步，人们对蛋白质的研究也越来越深入和全面。
一、蛋白质结构研究的进展蛋白质结构研究的早期工作始于20世纪50年代，当时的研究人员主要采用X射线衍射技术和电子显微镜技术对蛋白质结构进行研究。
但是由于设备和技术的限制，研究进展缓慢，对于复杂蛋白质结构的解析还非常困难。
1990年，基因测序技术的突破，使得蛋白质结构研究进入了一个新的时代。
这一技术的应用让研究人员能够更好地理解蛋白质的结构和功能。
通过基因测序，研究人员可以预测蛋白质的氨基酸序列，并据此进行结构预测，为后续的研究提供了重要的基础。
目前，蛋白质结构研究中，X射线晶体衍射技术成为了最为常用的结构解析方法。
其原理是利用蛋白质分子的结晶形态，使得蛋白质结晶的X射线衍射图案在探测器上留下一定的图像，通过对这些图像的解析，可以还原出蛋白质的三维结构。
这种方法最大的优点是可以获取高精度的结构信息，能够揭示蛋白质分子结构和功能之间的关系。
但是结晶是获得高分辨率蛋白质X射线衍射数据的瓶颈。
目前，科学家们正在探索一些新的方法来克服这一难点，如无晶体X射线衍射、电子显微镜等方法。
二、蛋白质功能研究的进展蛋白质的功能研究是蛋白质研究的重要分支。
其中最为常用的技术为蛋白质互作技术和结构生物学技术。
蛋白质互作技术可以帮助科研人员间接地推断蛋白质的功能，而结构生物学技术则可以帮助人们直观地观察蛋白质分子的变化，从而揭示其功能。
在蛋白质互作领域，最常用的方法是酵母双杂交技术。
这一技术通过人工合成基因序列，在酵母中表达蛋白质，并根据蛋白质间的相互作用来筛选蛋白质之间的相互作用。
通过这一方法，人们能够发现更多蛋白质在细胞内的相互作用方式，从而推断出其功能。
在结构生物学领域，最近引起广泛关注的技术为冷凝态电镜（Cryo-EM）技术。
蛋白质结构与功能的研究方法与进展
蛋白质结构与功能的研究方法与进展蛋白质分子是生物体内最为重要的一类分子，拥有着各种各样的功能，比如酶的催化、信号转导、免疫防御等等。
研究蛋白质分子的结构与功能是生物学研究的重要方向之一，因为其对相应疾病的诊断和治疗、药物开发等方面具有非常重要的价值。
蛋白质分子的结构与功能之间有着很强的相关性，因为蛋白质的结构直接决定了其功能。
那么，如何研究蛋白质的结构与功能呢？本文将会重点介绍蛋白质结构与功能的研究方法与进展。
一、基于生物物理学的研究方法生物物理学是研究生物体内分子结构与功能的学科领域之一，它主要涉及到物理、化学、生物学等领域的知识，可以用于研究蛋白质分子结构与功能。
最为著名的研究方法之一是X射线晶体学。
1. X射线晶体学X射线晶体学是研究分子结构的重要手段之一，它是通过将晶体中的蛋白质分子放大来研究蛋白质的结构。
这个技术需要的是高质量的晶体样品，因为只有在晶体样品的存在下，X射线才能形成衍射斑图，从而得到分子的三维结构。
这种方法的优点是能够提供高分辨率的结构信息，但需要的样品纯度、稳定性和晶体形成能力就较高。
2. 核磁共振技术核磁共振技术是一种无损检测分子结构的方法，它可以提供比X射线晶体学更加全面的信息。
通过测量分子的的核磁共振谱，可以得到分子结构中各个原子核的位置和运动形态等各种信息。
然而，这种技术常常需要用到高浓度的蛋白质样品，而且数据的处理过程相对来说比较复杂。
二、基于生物化学的研究方法生物化学主要研究生命体系中的化学反应，通过实验室技术来研究分子的结构、功能等方面。
其中比较重要的方法有：1. 蛋白质纯化蛋白质纯化是蛋白质研究中的基本工具，通过不同的手段，将混合的蛋白质分离出来并获取单独的蛋白质分子。
这个过程中需要分析样品本身的特性，如性状、水溶性、静电特性等，标准化不同的分离方法，一般情况下要对同一个样品进行多次提取以获得可用的纯品。
2. 胶质电泳胶质电泳是将样品在凝胶中进行分离的一种技术，通过不同的电场和凝胶媒介，将蛋白质样品在空间上进行分离。
蛋白质结构与生物功能的研究进展
蛋白质结构与生物功能的研究进展蛋白质是生物体内最重要的基本有机物质之一，它们不仅构成了生物体的组织和细胞，还扮演了生物体代谢、传递和调节等重要的角色。
因此，研究蛋白质结构与生物功能的关系具有重要意义。
本文将从蛋白质结构的发现历程、生物功能的研究进展、蛋白质工程以及蛋白质在药物研究中的应用等方面阐述对蛋白质结构与生物功能的研究进展。
蛋白质结构的发现历程蛋白质结构的研究有着悠久的历史。
早在19世纪，科学家就尝试通过化学方法研究蛋白质的组成和结构。
20世纪初，X射线晶体学技术的发展使人们有了直接观察蛋白质结构的手段，最终在1950年代，Linus Pauling和Robert Corey利用氢键概念提出了α-螺旋和β-折叠等主要蛋白质二级结构。
更为重要的是，1969年，Max Perutz和John Kendrew通过对血红蛋白和肌红蛋白的X射线晶体学研究揭示了蛋白质的三级结构，这是蛋白质结构研究的里程碑。
生物功能的研究进展蛋白质的生物功能与其结构密切相关。
近些年来，人们对蛋白质结构与生物功能的关系进行了深入研究，发现了许多重要的结论。
一方面，生物大分子与小分子间的结构-功能关系研究已经进入了阶段。
比如，科学家发现绿色荧光蛋白能发光是因为某种连接氨基酸发生了锯齿变化，并且不同的荧光蛋白发出的荧光颜色各不相同，这些都与蛋白质结构直接相关。
此外，还发现了许多蛋白质家族，每个家族都有其独特的结构和功能。
蛋白质工程蛋白质反应活性是其生物功能的重要体现。
人们通过针对蛋白质的结构和性质进行改造，可以使其具有新的反应性或增强其反应性。
这就是蛋白质工程，它是利用分子生物学、基因工程和蛋白质化学等技术改造蛋白质来得到具有新功能或更优良性能的蛋白质。
蛋白质工程在医药、食品和工业等领域都有着广泛的应用，比如对药物代谢酶进行工程改造可产生更有效的药物，对大豆异黄酮酶进行工程改造可将异黄酮转化为更有生物活性的异黄酮衍生物，这些应用都表明蛋白质工程具有重要的应用价值。
蛋白质结构与功能的研究进展
蛋白质结构与功能的研究进展蛋白质是生命体内最重要的有机分子之一，由20种氨基酸残基通过肽键连接而成。
在细胞中，蛋白质负责大量的生命功能，如调节代谢、维持稳态、传导信号等。
蛋白质拥有极其复杂的结构和功能，其研究一直是生命科学的热点领域之一。
蛋白质的结构与功能密不可分。
蛋白质结构的研究始于20世纪初，1902年维多夫和霍夫梅斯特首次提出“蛋白质是一个由多个氨基酸组成的大分子”的概念，但当时对于蛋白质的结构并没有详尽的了解。
随着各种物理化学方法和高分辨率结构分析技术的发展，如X-射线衍射、核磁共振、电子显微镜等，人们对蛋白质结构的认识又有了新的突破。
蛋白质的结构是多层次的，包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构指的是氨基酸残基的线性序列，由多个氨基酸残基按照一定的顺序依次连接而成。
二级结构是相邻氨基酸残基之间的空间排列方式，其主要有α-螺旋、β-折叠、转角和无规卷曲等几种形式。
三级结构指的是蛋白质分子中由二级结构互相作用而形成的空间构象，如蛋白质的三维折叠形态。
四级结构是由多个蛋白质分子相互联结形成的高级结构，这种结构往往存在于蛋白质的功能复合体中。
随着蛋白质结构研究的深入，人们发现蛋白质的结构与功能之间存在着千丝万缕的联系。
不同的蛋白质结构对应不同的生物学功能，如肌动蛋白的结构与运动、光合作用蛋白的结构与光合作用等。
另外，一些蛋白质结构上的微小改变也往往会导致蛋白质生物学功能的变化，比如活化酶蛋白Ser9的磷酸化可以引发酶活性的增强。
蛋白质结构与功能的紧密联系也为新药物的研发提供了一个新的视角。
如今，越来越多的新型药物都是基于蛋白质结构的设计和合成。
在癌症治疗方面，多数肿瘤治疗药物都是靶向蛋白质的。
这些药物是通过识别癌症细胞上特定蛋白质并阻碍其功能从而达到治疗的效果的。
近年来，蛋白质结构与功能的研究已经进入了一个新的时代。
高通量表达、体外重组和蛋白质组学等技术的发展使得大规模开发蛋白质的工业化生产成为可能。
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《蛋白质结构解析研究进展》
一、蛋白质结构分类
人类对于进化的认识及蛋白质结构相似性比较的研究使蛋白质结构分类成为可能，而且近年来取得的研究进展表明，大部分蛋白质可以成功的分入到适当数目的家族中。
目前国际上流行的蛋白质结构分类数据库基本上采取两种不同的思路，一种是数据库中储存所有结构两两比较的结果；第二种思路是致力于构建非常正式的分类体系。
由于所有分类方法反映了各研究小组在探究这个重要领域的不同角度，所以这些方法是同等有效的。
目前，被广泛应用的四种分类标准是：手工构造的层次分类数据库SCOP，全自动分类的MMDB和FSSP，和半手工半自动的CATH。
蛋白质结构自动分类问题可以被纳入机器学习的范畴，通过提取分析蛋白质结构的关键特征，构造算法来学习蕴含于大量已知结构和分类的数据中的专家经验知识，来实现对未知蛋白质结构的分类预测。
目前，对蛋白质结构的不同层次分类，结果比较好的机器学习方法是：神经网络多层感知器、支持向量机和隐马尔可夫模型。
支持向量机应用于分类问题最终归结于求解一个最优化问题。
上世纪90 年代中期，隐马尔可夫模型与其他机器学习技术结合，高效地用于多重比对、数据挖掘和分类、结构分析和模式发现。
多层感知器即误差反向传播神经网络，它是在各种人工神经网络模型中，在机器学习中应用最多且最成功的采用BP学习算法的分类器。
二、蛋白质结构的确定
蛋白质三维空间结构测定方法主要包括X射线晶体学分析、核磁共振波谱学技术和三维电镜重构，这三种方法都可以完整独立地在原子分辨水平上测定出蛋白质的三维空间结构。
蛋白质数据库PDB中80%的蛋白质结构是由X射线衍射分析得到的，约15%的蛋白质结构是由核磁共振波谱学这种新的结构测定方法得到。
1、X射线晶体学
X-射线晶体学是最早也是最主要的测定蛋白质结构的方法，第一个蛋白质的三维结构——血红蛋白的结构就是通过X-射线晶体学方法解析的。
目前PDB中收录的蛋白质的结构85%左右是利用X射线晶体学方法解析的。
X射线衍射法的分辨率可达到原子的水平，使它可以测定亚基的空间结构、各亚基间的相对拓扑布局，还可清楚的描述配体存在与否对蛋白质的影响。
蛋白质晶体结构的X 射线衍射分析包含样品制备、蛋白质结晶、衍射数据收集和处理、相位求解、模型建立和修正等五个主要步骤。
五个步骤彼此密切相关，每一个部分取得进展可以加快下一步的研究，同样任何一个部分的瓶颈也可以成为下一步的限速步骤。
其中样品制备和蛋白质结晶阶段是要获得足够量的蛋白样品以及可以用于衍射数据收集的高质量单晶，前者可以通过针对所选目的基因的特性构建和改造高效表达质粒，而后利用多种表达系统，高质量单晶的获得是蛋白质晶体结构研究的主要瓶颈之一，由于不同蛋白质的物理化学性质差别以及各种修饰和相互作用更增加了蛋白质的复杂性，所以不是所有的蛋白质都可以获得单晶的。
1990 年以后，利用X-射线晶体学解析蛋白质结构取得了突飞猛进的发展，目前平均每天有15个蛋白质通过该方法获得结构。
X-射线晶体学的缺点是分子在晶体中往往是被锁定于某一状态，所得到的晶体往往是分子处于基态或不同构象的平均，而化学分子行使功能时多发生在激发态、过渡态、X-射线晶体技术很难捕捉到分子的动态信息。
但是无论怎样，X-射线晶体学方法无论过去、现在或将来都会是蛋白质结构研究的主要方法。
2、核磁共振波谱学
多维核磁共振波谱学是对X-射线晶体学的有力补充。
目前，该技术已经成为确定蛋白质和核酸等生物大分子溶液三维空间结构的主要手段。
核磁共振波谱学技术在蛋白质-蛋白质、蛋白质-DNA等分子间的相互作用方面，具有高分辨率的特点，仅次于X-射线晶体学技术，可以在溶液中操作，在近似蛋白质生理环境下测定其结构，甚至可以对活细胞中的蛋白质进行分析，获得“活”的蛋白质结构。
NMR技术最大的优点不在于它的分辨，而在于它能对溶液中和非晶态的蛋白质进行测量。
在晶体结构分析中给定大量结构因子，确定电子密度分布函数的位相的问题，其实就是从图像分析得到结构坐标数据过程中出现的数学问题。
核磁共振波谱学技术在分析蛋白质折叠稳定性、运动性和蛋白质复合体中各亚基的
相互作用方面具有优势。
核磁共振波谱学技术的缺点是只能测定小蛋白和中等大小的蛋白质分子（相对分子质量一般在30000以下），并且图谱分析工作极为费时，往往需要数月到一年的时间，导致实验周期延长，速度缓慢；另外核磁共振衍射技术的反应是在溶液中进行的，研究对象必须是可溶的蛋白，对不溶蛋白的研究就比较困难；而且样品需要同位素标记等，这些在一定程度上制约了核磁共振波谱学技术的应用。
Karle和Hauptman采用的非线性最小二乘法和联合概率分布方法成功解决了小蛋白分子的位相问题。
对于巨大蛋白分子的位相问题，Bricogne结合贝叶斯统计和信息论方法给出了解决方案，当给定蛋白质结构中部分原子的距离时，求解原子坐标的方法是将距离空间的约束矩阵转化为坐标空间的矩阵，由坐标空间矩阵构建蛋白质分子的初始矩阵，运用模拟退火等算法对初始结构进行优化，经分子动力学进行能量最小化，由此得到一组收敛的蛋白质三维结构的坐标。
关于蛋白质的氨基酸序列分析。
到目前为止，经典的蛋白质的氨基酸序列分析方法是Sanger等人基于Edman降解原理研制的液相蛋白质序列仪，及后来发展的固相和气相的蛋白质序列分析仪。
人们通过串联质谱技术（MSPMS）和源后衰减基质辅助的激光解析P离子化（PSD-MALDI-MS），就可以从质谱分析中获得多肽及蛋白质的结构信息。
随着一些新技术的发现，如G矩阵傅立叶变换式核磁共振波谱学技术等，使得核磁共振波谱学的发展速度也很快，目前PDB中收录的蛋白质的结构15％左右是利用核磁共振波谱学方法解析的，其快速发展主要归功于以下几个方面：仪器技术的不断发展，计算速度的飞速提升和实验方法上的不断创新和发展。
1990 年以前平均每年只能解10个结构，现在平均每天可以解2个结构，相信随着核磁共振波谱学技术不断的改进和发展，核磁共振波谱学技术在未来结构生物学上的贡献将会越来越大。
3、三维电镜重构
电子显微镜在结构生物学中的应用近年来变得越来越重要，成为解析大型蛋白质复合体、病毒乃至细胞器的三维纳米分辨率结构的有力手段，同时电子显微镜二维晶体学在膜蛋白的三维精细结构解析上也有特殊的优势。
冷冻电镜三维重构的基本技术路线为：利用快速冷冻技术对样品进行冷冻固定，然后利用冷冻电
镜和低剂量成像技术对样品进行电子成像，利用高灵敏底片进行成像记录，利用高分辨率扫描仪对底片进行数字化，对数字化的图像进行二维图像分析——选点、分类、校正和平均，最后完成样品的三维重构计算。
自从1968年DeRosier 和Klug第一次用电子显微镜对T4噬菌体的尾部进行了结构解析至今，已有140余种蛋白质通过该方法获得了结构，尤其是最近5年随着计算机图像处理技术和显微镜设备的不断发展，使得三维电镜重构技术成为继X-射线晶体学和核磁共振波谱学技术后，蛋白质结构研究的另一种重要方法。
三维重构技术的优势在于：（1）可以直接获得分子的形貌信息，即使在较低分辨率下，电子显微学也可给出有意义的结构信息；（2）适于解析那些不适合应用X-射线晶体学和核磁共振技术进行分析的样品，如难以结晶的膜蛋白、大分子复合体等；（3）适于捕捉动态结构变信息；（4）易同其他技术相结合得到分子复合体的高分辨率的结构信息；（5）电镜图像中包含相位信息，所以在相位确定上要比X-射线晶体学直接和方便。
三、药物研究中发挥的作用
根据预测蛋白质结构大概有2000种不同的折叠类型，3000-5000 蛋白质超家族，当前为止，仅发现1000余种不同的折叠类型和1600种蛋白质超家族。
人类基因组测序研究揭示，人体大约有3万个编码蛋白质的基因，这就是说，人类生命过程中大约需要3万种不同的基础蛋白质，它们在生命活动中发挥着重要功能，而这些功能的发挥则依赖于这些蛋白质的三维结构。
因此，获得这些蛋白质并阐明它们的精细三维结构及与其生物功能的关系，成为揭示生物体活动本质的关键一步。
近年来基因组工程的迅猛发展及生物信息学的新进展，给结构生物学分析开创了道路，使此目标的实现成为可能。
随着人类基因组计划的执行，找到人类5万到10万个基因的碱基序列是指日可待的事，因而确定人的上千万个原癌基因和几万个与疾病有关基因表达产物的氨基酸顺序也会逐渐实现。
然而要了解它们的功能还必须知道它们的三维立体结构，且药物设计、基因芯片均需要知道三维结构。
当前，虽然众多技术为蛋白质空间结构测定提供了有效的实验手段，但蛋白质三维结构的增长速度远远小于蛋白质序列的增长速度，并且这些方法仍然存在局限性。
于是要求现代生物信息
学工作者运用数学物理思想、方法和计算手段进一步研究分子生物机理，使人类更准确地掌握蛋白质结构知识，从而促进生物学、医学、药学等生命科学领域的发展。
对蛋白质结构的研究是蛋白质研究中的核心内容之一，虽然它还处于一个初级发展阶段，其研究方法和系统还不够完善，但随着其不断深入发展，相信在揭示诸如生长、发育和代谢调控等生命活动规律上将会有所突破。
蛋白质结构研究将为从细胞和分子水平上探讨人类重大疾病的机制、诊断、防治和新药开发提供重要的理论基础从而使蛋白质科学研究达到一个新的高度。