六章節(jié)蛋白質(zhì)工程及其在食品工業(yè)中應(yīng)用ppt課件

1、第六章第六章 蛋白質(zhì)工程及其在食品蛋白質(zhì)工程及其在食品工業(yè)中的運用工業(yè)中的運用酶酶.幾乎全都是蛋白質(zhì)。幾乎全都是蛋白質(zhì)。肌肉收縮、精子挪動、細胞分裂過程中的染色體挪動肌肉收縮、精子挪動、細胞分裂過程中的染色體挪動.高等生物的有序生長和分化過程。高等生物的有序生長和分化過程?？贵w蛋白能識別和結(jié)合特異性的外源物質(zhì)，使人體具抗體蛋白能識別和結(jié)合特異性的外源物質(zhì)，使人體具備抵抗各種細菌、真菌和病毒的才干。備抵抗各種細菌、真菌和病毒的才干。由神經(jīng)細胞膜蛋白構(gòu)成的離子通道，擔(dān)任神經(jīng)激動的由神經(jīng)細胞膜蛋白構(gòu)成的離子通道，擔(dān)任神經(jīng)激動的構(gòu)成和傳導(dǎo)。構(gòu)成和傳導(dǎo)。血紅蛋白具有結(jié)合和釋放氧的才干，是血液中氧、二血紅

2、蛋白具有結(jié)合和釋放氧的才干，是血液中氧、二氧化碳和氫離子的攜帶者。氧化碳和氫離子的攜帶者。另外，人體的毛發(fā)和指甲屬于角蛋白，而血栓是由血另外，人體的毛發(fā)和指甲屬于角蛋白，而血栓是由血纖蛋白單體聚合而成的。纖蛋白單體聚合而成的。1.1.催化功能：酶催化功能：酶2.2.調(diào)理功能：激素調(diào)理功能：激素3.3.構(gòu)造功能：皮、毛、骨、牙、細胞骨架構(gòu)造功能：皮、毛、骨、牙、細胞骨架4.4.運輸功能：血紅蛋白運輸功能：血紅蛋白5.5.免疫功能：免疫球蛋白免疫功能：免疫球蛋白6.6.運動功能：鞭毛、肌肉蛋白運動功能：鞭毛、肌肉蛋白7.7.貯藏功能：酪蛋白貯藏功能：酪蛋白8.8.生物膜功能：及神經(jīng)傳導(dǎo)等生物膜功能

3、：及神經(jīng)傳導(dǎo)等 蛋白質(zhì)是生命的表達者，分開了蛋白質(zhì)，生命將蛋白質(zhì)是生命的表達者，分開了蛋白質(zhì)，生命將不復(fù)存在?？墒牵矬w內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，有不復(fù)存在?？墒?，生物體內(nèi)存在的天然蛋白質(zhì)，有的往往不盡人意，需求進展改造。由于蛋白質(zhì)是由的往往不盡人意，需求進展改造。由于蛋白質(zhì)是由許多氨基酸按一定順序銜接而成的，每一種蛋白質(zhì)許多氨基酸按一定順序銜接而成的，每一種蛋白質(zhì)有本人獨特的氨基酸順序，所以改動其中關(guān)鍵的氨有本人獨特的氨基酸順序，所以改動其中關(guān)鍵的氨基酸就能改動蛋白質(zhì)的性質(zhì)。而氨基酸是由三聯(lián)體基酸就能改動蛋白質(zhì)的性質(zhì)。而氨基酸是由三聯(lián)體密碼決議的，只需改動構(gòu)成遺傳密碼的一個或兩個密碼決議的，只需

4、改動構(gòu)成遺傳密碼的一個或兩個堿基就能到達改造蛋白質(zhì)的目的。蛋白質(zhì)工程的一堿基就能到達改造蛋白質(zhì)的目的。蛋白質(zhì)工程的一個重要途徑就是根據(jù)人們的需求，對擔(dān)任編碼某種個重要途徑就是根據(jù)人們的需求，對擔(dān)任編碼某種蛋白質(zhì)的基因重新進展設(shè)計，使合成的蛋白量變得蛋白質(zhì)的基因重新進展設(shè)計，使合成的蛋白量變得更符合人類的需求。更符合人類的需求。一、蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由一、蛋白質(zhì)工程的崛起的緣由1 1、基因工程產(chǎn)物、基因工程產(chǎn)物 基因工程在原那么上只能消費自然界基因工程在原那么上只能消費自然界已存在的蛋白質(zhì)。已存在的蛋白質(zhì)。 這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進化過程中構(gòu)成的程中構(gòu)成的,

5、 ,它們的構(gòu)造和功能符合特定它們的構(gòu)造和功能符合特定物種生存的需求物種生存的需求, ,卻不一定完全符合人類卻不一定完全符合人類消費和生活的需求。消費和生活的需求。實例實例1 1：玉米中賴氨酸的含量比較低：玉米中賴氨酸的含量比較低 假設(shè)對賴氨酸合成過程中的兩個關(guān)鍵酶假設(shè)對賴氨酸合成過程中的兩個關(guān)鍵酶進展改造進展改造, ,可以使玉米葉片和種子中的游離可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸分別提高賴氨酸分別提高5 5倍和倍和2 2倍。倍。 緣由：賴氨酸合成過程中兩個關(guān)鍵酶緣由：賴氨酸合成過程中兩個關(guān)鍵酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，受細胞內(nèi)賴氨酸濃度的影響。

6、當(dāng)?shù)幕钚?，受細胞?nèi)賴氨酸濃度的影響。當(dāng)賴氨酸濃度到達一定量時，就會抑制這兩賴氨酸濃度到達一定量時，就會抑制這兩種酶的活性。種酶的活性。實例實例2:2:工業(yè)用酶工業(yè)用酶在已研討過的幾千種酶中，只需極少數(shù)可以運用于工在已研討過的幾千種酶中，只需極少數(shù)可以運用于工業(yè)消費，絕大多數(shù)酶都不能運用于工業(yè)消費，這些酶業(yè)消費，絕大多數(shù)酶都不能運用于工業(yè)消費，這些酶雖然在自然形狀下有活性，但在工業(yè)消費中沒有活性雖然在自然形狀下有活性，但在工業(yè)消費中沒有活性或活性很低。這是由于工業(yè)消費中每一步的反響體系或活性很低。這是由于工業(yè)消費中每一步的反響體系中經(jīng)常會有酸、堿或有機溶劑存在，反響溫度較高，中經(jīng)常會有酸、堿或有

7、機溶劑存在，反響溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)消費中一個非常重要的課題。普通質(zhì)的穩(wěn)定性是工業(yè)消費中一個非常重要的課題。普通來說，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：延伸酶的半衰期，來說，提高蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性包括：延伸酶的半衰期，提高酶的熱穩(wěn)定性，延伸藥用蛋白的保管期，抵御由提高酶的熱穩(wěn)定性，延伸藥用蛋白的保管期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。 他知道人類蛋白質(zhì)組方案嗎？它與蛋白質(zhì)工程有他知道人類蛋白質(zhì)組方案嗎？它與蛋白質(zhì)工程有什么關(guān)系？我國科學(xué)家承當(dāng)了什么義務(wù)？什么關(guān)系？我國科

8、學(xué)家承當(dāng)了什么義務(wù)？ 人類蛋白質(zhì)組方案是繼人類基因組方案之人類蛋白質(zhì)組方案是繼人類基因組方案之后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一項艱苦的后，生命科學(xué)乃至自然科學(xué)領(lǐng)域一項艱苦的科學(xué)命題?？茖W(xué)命題。20192019年，國際人類蛋白質(zhì)組組織年，國際人類蛋白質(zhì)組組織宣告成立。之后，該組織正式提出啟動了兩宣告成立。之后，該組織正式提出啟動了兩項艱苦國際協(xié)作行動：一項為哪一項由中國項艱苦國際協(xié)作行動：一項為哪一項由中國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質(zhì)組方案；人類肝臟蛋白質(zhì)組方案；另一項為哪一項以美國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的另一項為哪一項以美國科學(xué)家牽頭執(zhí)行的“人人類血漿蛋白質(zhì)組方案，由此拉開了人類蛋類

9、血漿蛋白質(zhì)組方案，由此拉開了人類蛋白質(zhì)組方案的帷幕。白質(zhì)組方案的帷幕?！叭祟惛闻K蛋白質(zhì)組方案是國際上第一個人人類肝臟蛋白質(zhì)組方案是國際上第一個人類組織器官的蛋白質(zhì)組方案，由我國賀福類組織器官的蛋白質(zhì)組方案，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學(xué)家第一次領(lǐng)銜的初院士牽頭，這是中國科學(xué)家第一次領(lǐng)銜的艱苦國際科研協(xié)作方案，總部設(shè)在北京，目艱苦國際科研協(xié)作方案，總部設(shè)在北京，目前有前有1616個國家和地域的個國家和地域的8080多個實驗室報名參多個實驗室報名參與。它的科學(xué)目的是提示并確認(rèn)肝臟的蛋白與。它的科學(xué)目的是提示并確認(rèn)肝臟的蛋白質(zhì)，為艱苦肝病預(yù)防、診斷、治療和新藥研質(zhì)，為艱苦肝病預(yù)防、診斷、治療和新

10、藥研發(fā)的突破提供重要的科學(xué)根底。發(fā)的突破提供重要的科學(xué)根底。人類蛋白質(zhì)組方案的深化研討將是對蛋白質(zhì)人類蛋白質(zhì)組方案的深化研討將是對蛋白質(zhì)工程的有力推進和實際支持。工程的有力推進和實際支持。 思索：對天然蛋白質(zhì)進展改造，他以為應(yīng)該直接對蛋思索：對天然蛋白質(zhì)進展改造，他以為應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進展操作，還是經(jīng)過對基因的操作來實現(xiàn)？白質(zhì)分子進展操作，還是經(jīng)過對基因的操作來實現(xiàn)？應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，應(yīng)該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)改造，主要緣由如下：主要緣由如下：1 1任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質(zhì)進展了改造，而且

11、改造過改造了基因即對蛋白質(zhì)進展了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。假設(shè)對蛋白質(zhì)直接改造，的蛋白質(zhì)可以遺傳下去。假設(shè)對蛋白質(zhì)直接改造，即使改呵斥功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法即使改呵斥功，被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳的。遺傳的。2 2對基因進展改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容對基因進展改造比對蛋白質(zhì)直接改造要容易操作，難度要小得多。易操作，難度要小得多。 1 1、蛋白質(zhì)工程的目的、蛋白質(zhì)工程的目的 根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的構(gòu)造進展分子設(shè)計。對蛋白質(zhì)的構(gòu)造進展分子設(shè)計。2 2、天然蛋白質(zhì)的合成過程、天然蛋白質(zhì)的合成過程DNADNA基因基因轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)

12、錄mRNAmRNA翻譯翻譯蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)基因基因表達轉(zhuǎn)錄和翻譯表達轉(zhuǎn)錄和翻譯構(gòu)成氨基酸序列的多構(gòu)成氨基酸序列的多肽鏈肽鏈構(gòu)成具有高級構(gòu)造的蛋白質(zhì)構(gòu)成具有高級構(gòu)造的蛋白質(zhì)行使生物功能行使生物功能 復(fù)制：是親代雙鏈DNA按堿基配對原那么，準(zhǔn)確構(gòu)成兩個一樣核苷酸序列的子代DNA分子的過程。兩條DNA鏈都可作為復(fù)制的模板。 轉(zhuǎn)錄：是以一條DNA鏈為模板，將DNA鏈上儲存的遺傳信息按堿基配對原那么準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換成互補的mRNA的過程。 翻譯：是以mRNA為模板，將mRNA上的遺傳信息轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)的氨基酸序列的過程。 中心法那么：遺傳信息由DNA mRNA 蛋白質(zhì)的流動途徑。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄逆

13、轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制DNARNA中心法那么：遺傳信息中心法那么：遺傳信息由由DNA mRNA DNA mRNA 蛋白質(zhì)的流動途徑。蛋白質(zhì)的流動途徑。補充和完善之處：A：RNA作為遺傳物質(zhì)能自我復(fù)制，并作為mRNA指點PRO的合成。 B：RNA能以逆轉(zhuǎn)錄的方式將遺傳信息傳送給DNA分子。 、蛋白質(zhì)工程的根本途徑、蛋白質(zhì)工程的根本途徑預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)功能設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)構(gòu)造設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)構(gòu)造推測應(yīng)有的氨基酸序列推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列基因找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列基因討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸丙氨酸色氨酸色氨酸賴氨

14、酸賴氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸1 1怎樣得出決議這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？怎樣得出決議這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。請把相應(yīng)的堿基序列寫出來。首先應(yīng)該根據(jù)三聯(lián)密碼子推出首先應(yīng)該根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNAmRNA序列，每種氨基序列，每種氨基酸都有對應(yīng)的三聯(lián)密碼子，只需查一下遺傳密碼子酸都有對應(yīng)的三聯(lián)密碼子，只需查一下遺傳密碼子表，就可以將上述氨基酸序列的編碼序列查出來。表，就可以將上述氨基酸序列的編碼序列查出來。再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列。但再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列。但是由于上述氨基酸序列中有幾個氨基酸是由多個三是由于上述氨基酸序

15、列中有幾個氨基酸是由多個三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基陳列組合起來就比較復(fù)聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基陳列組合起來就比較復(fù)雜，至少可以陳列出雜，至少可以陳列出1616種。種。密碼子：密碼子：UCAUG A UUAmRNA密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子密碼子mRNAmRNA上決議一個氨基酸的三個相鄰堿基上決議一個氨基酸的三個相鄰堿基密碼子總數(shù)：密碼子總數(shù)：43=6443=64種種( (其中其中6161種密碼子是對應(yīng)氨基酸種密碼子是對應(yīng)氨基酸 和起始；另有和起始；另有3 3個不對應(yīng)氨基酸，只對應(yīng)終止個不對應(yīng)氨基酸，只對應(yīng)終止) )1 1種密碼子只對應(yīng)種密碼子只對應(yīng)1 1種氨基酸；種氨基酸；1 1種氨基酸可

16、以對應(yīng)多種密碼子。種氨基酸可以對應(yīng)多種密碼子。 密碼子在生物界根本是是通用的。這也是生物密碼子在生物界根本是是通用的。這也是生物彼此間存在親緣關(guān)系的證據(jù)之一彼此間存在親緣關(guān)系的證據(jù)之一 。GCUGCU或或C C或或A A或或G GUGGAAAUGGAAA或或G GAUGUUUAUGUUU或或C C mRNAmRNA序列序列 脫氧核苷酸脫氧核苷酸序列序列GCT (GCT (或或C C或或A A或或G) TGGAAA (G) TGGAAA (或或G)ATGTTT (G)ATGTTT (或或C)C)CGA (CGA (或或G G或或T T或或C) ACCTTTC) ACCTTT或或C)TACAAA

17、(C)TACAAA (或或G)G)2 2確定目的基因的堿基序列后，怎樣才確定目的基因的堿基序列后，怎樣才干合成或改造目的基因干合成或改造目的基因DNADNA？確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需求改造它，經(jīng)過人工合成的方法人類的需求改造它，經(jīng)過人工合成的方法或從基因庫中獲取?；驈幕驇熘蝎@取。蛋白質(zhì)工程就是以蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能為根底，利蛋白質(zhì)工程就是以蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能為根底，利用基因工程的手段，按照人類本身的需求，定向地改用基因工程的手段，按照人類本身的需求，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至發(fā)明新的、自然界本不存在的、造天然的蛋白質(zhì)，甚至發(fā)明新的、自然

18、界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。u蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程的概念19831983年，美國生物學(xué)家額爾默首先提出了年，美國生物學(xué)家額爾默首先提出了“蛋白質(zhì)工程蛋白質(zhì)工程的概念。蛋白質(zhì)工程的實際根據(jù)的概念。蛋白質(zhì)工程的實際根據(jù)DNADNA指點合成蛋白質(zhì)，因指點合成蛋白質(zhì)，因此，人們可以根據(jù)需求對擔(dān)任編碼某種蛋白質(zhì)的基因進此，人們可以根據(jù)需求對擔(dān)任編碼某種蛋白質(zhì)的基因進展重新設(shè)計，使合成出來的蛋白質(zhì)的構(gòu)造變得符合人們展重新設(shè)計，使合成出來的蛋白質(zhì)的構(gòu)造變得符合人們的要求。的要求。 蛋白質(zhì)工程是指經(jīng)過生物技術(shù)手段對蛋白質(zhì)的分子蛋白質(zhì)工程是指經(jīng)過生物技術(shù)手段對蛋白質(zhì)的

19、分子構(gòu)造或者對編碼蛋白質(zhì)的基因進展改造，以便獲的更構(gòu)造或者對編碼蛋白質(zhì)的基因進展改造，以便獲的更適宜人類需求的蛋白質(zhì)產(chǎn)品的技術(shù)。適宜人類需求的蛋白質(zhì)產(chǎn)品的技術(shù)。 蛋白質(zhì)工程是指經(jīng)過蛋白質(zhì)化學(xué)、蛋白質(zhì)晶體學(xué)和蛋白質(zhì)工程是指經(jīng)過蛋白質(zhì)化學(xué)、蛋白質(zhì)晶體學(xué)和動力學(xué)的研討，獲取有關(guān)蛋白質(zhì)物理和化學(xué)等各方面動力學(xué)的研討，獲取有關(guān)蛋白質(zhì)物理和化學(xué)等各方面的信息，在此根底上利用生物技術(shù)手段對蛋白質(zhì)的的信息，在此根底上利用生物技術(shù)手段對蛋白質(zhì)的DNA編碼序列進展有目的的改造并分別、純化蛋白編碼序列進展有目的的改造并分別、純化蛋白質(zhì)，從而獲取自然界沒有的、具有優(yōu)良性質(zhì)或適用于質(zhì)，從而獲取自然界沒有的、具有優(yōu)良性質(zhì)

20、或適用于工業(yè)消費條件的全新蛋白質(zhì)的過程。工業(yè)消費條件的全新蛋白質(zhì)的過程。 5 5、蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系、蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系 蛋白質(zhì)工程是在基因工程的根底上，延蛋白質(zhì)工程是在基因工程的根底上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學(xué)科伸出來的第二代基因工程，是包含多學(xué)科的綜合科技工程領(lǐng)域。的綜合科技工程領(lǐng)域。 基因工程是經(jīng)過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)基因工程是經(jīng)過基因操作把外源基因轉(zhuǎn)入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進展表達，入適當(dāng)?shù)纳矬w內(nèi)，并在其中進展表達，它的產(chǎn)品是該基因編碼的天然存在的蛋白它的產(chǎn)品是該基因編碼的天然存在的蛋白質(zhì)。質(zhì)。 蛋白質(zhì)工程就是根據(jù)蛋白質(zhì)的精細構(gòu)造與功能之蛋白質(zhì)工程就是根

21、據(jù)蛋白質(zhì)的精細構(gòu)造與功能之間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類本身的間的關(guān)系，利用基因工程的手段，按照人類本身的需求，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至發(fā)明新的、需求，定向地改造天然的蛋白質(zhì)，甚至發(fā)明新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。 蛋白質(zhì)工程自誕生之日起，就與基因工程密不可蛋白質(zhì)工程自誕生之日起，就與基因工程密不可分。蛋白質(zhì)工程根據(jù)對分子預(yù)先設(shè)計的方案，經(jīng)過分。蛋白質(zhì)工程根據(jù)對分子預(yù)先設(shè)計的方案，經(jīng)過對天然蛋白質(zhì)的基因進展改造，來實現(xiàn)對它所編碼對天然蛋白質(zhì)的基因進展改造，來實現(xiàn)對它所編碼的蛋白質(zhì)進展改造。因此，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋

22、白質(zhì)進展改造。因此，它的產(chǎn)品已不再是天然的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的、具有了人類所需求的的蛋白質(zhì)，而是經(jīng)過改造的、具有了人類所需求的優(yōu)點的蛋白質(zhì)。優(yōu)點的蛋白質(zhì)。 通常所說的酶工程是用工程菌消費酶制劑，通常所說的酶工程是用工程菌消費酶制劑，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子構(gòu)造，而沒有經(jīng)過由酶的功能來設(shè)計酶的分子構(gòu)造，然后由酶的分子構(gòu)造來確定相應(yīng)基因的堿基序然后由酶的分子構(gòu)造來確定相應(yīng)基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點那么在的合理充分利用，而蛋白質(zhì)工程的重點那么在于對已存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著于對已

23、存在的蛋白質(zhì)分子的改造。當(dāng)然，隨著蛋白質(zhì)工程的開展，其成果也會運用到酶工程蛋白質(zhì)工程的開展，其成果也會運用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。中，使酶工程成為蛋白質(zhì)工程的一部分。 肽鍵就是由氨基酸的肽鍵就是由氨基酸的-羧基與相羧基與相鄰的氨基酸的鄰的氨基酸的-氨基脫水縮合而構(gòu)成的氨基脫水縮合而構(gòu)成的化學(xué)鍵化學(xué)鍵肽肽: :氨基酸經(jīng)過肽鍵連結(jié)起來的化合物氨基酸經(jīng)過肽鍵連結(jié)起來的化合物二肽二肽: :兩個氨基酸構(gòu)成的肽兩個氨基酸構(gòu)成的肽三肽三肽: :三個氨基酸構(gòu)成的肽三個氨基酸構(gòu)成的肽多肽多肽: :許多氨基酸構(gòu)成的肽許多氨基酸構(gòu)成的肽蛋白質(zhì)蛋白質(zhì): :大多為大多為100100個以上氨基酸組成的

24、多肽個以上氨基酸組成的多肽氨基酸殘基氨基酸殘基: :多肽鏈中不完全的氨基酸。多肽鏈中不完全的氨基酸。氨基酸由于構(gòu)成肽鍵而失去了一分子水，因氨基酸由于構(gòu)成肽鍵而失去了一分子水，因此表現(xiàn)出其分子的不完好。此表現(xiàn)出其分子的不完好。氨基末端：多肽鏈中含有自在氨基末端：多肽鏈中含有自在-氨基的一氨基的一端。簡稱端。簡稱N-N-端端羧基末端：多肽鏈中含有自在羧基末端：多肽鏈中含有自在-羧基的一羧基的一端。端。 簡稱簡稱C-C-端端蛋白質(zhì)的一級構(gòu)造蛋白質(zhì)的一級構(gòu)造 蛋白質(zhì)的一級構(gòu)造是指氨基酸按蛋白質(zhì)的一級構(gòu)造是指氨基酸按一定的順序經(jīng)過肽鍵相連而成的一定的順序經(jīng)過肽鍵相連而成的多肽鏈，也是蛋白質(zhì)最根本的構(gòu)多肽

25、鏈，也是蛋白質(zhì)最根本的構(gòu)造。造。每一種蛋白質(zhì)分子都有本人特有每一種蛋白質(zhì)分子都有本人特有的氨基酸的組成和陳列順序即一的氨基酸的組成和陳列順序即一級構(gòu)造，由這種氨基酸陳列順序級構(gòu)造，由這種氨基酸陳列順序決議它的特定的空間構(gòu)造，也就決議它的特定的空間構(gòu)造，也就是蛋白質(zhì)的一級構(gòu)造決議了蛋白是蛋白質(zhì)的一級構(gòu)造決議了蛋白質(zhì)的二級、三級等高級構(gòu)造質(zhì)的二級、三級等高級構(gòu)造 。蛋白質(zhì)分子的一級構(gòu)造蛋白質(zhì)分子的一級構(gòu)造 A鏈鏈 Gly.Tle.Val.Glu.Gln.Cys.Cys.Aln.Ser.Val.Cys.Ser.Leu.Tyr.Gln.Leu.Glu.Asn.Tyr.Cys.Asn OH 1 2 6

26、7 11 20 B鏈鏈Phe.Val.Asn.Gln.His.Leu.Cys.Gly.Ser.His.Leu.Val.Glu.Ala.Leu.Tyr.Leu.Val.Cys.Gly.Glu.Arg. 1 2 7 19 Gly.Phe.Phe.Tyr.Thr.Pro.Lys.Ala OH 30 牛牛胰胰島島素素的的化化學(xué)學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)SSSSSS牛牛胰胰島島素素的的一一級級構(gòu)構(gòu)造造1 11 1氫鍵：氫原子與負(fù)電性強的原子氫鍵：氫原子與負(fù)電性強的原子如氧、氮等間構(gòu)成。對蛋白質(zhì)分子三如氧、氮等間構(gòu)成。對蛋白質(zhì)分子三維構(gòu)象的維護很重要。維構(gòu)象的維護很重要。2 2靜電引力：正負(fù)帶電基團之間的吸靜電引力：正負(fù)

27、帶電基團之間的吸引力。對蛋白質(zhì)分子三維構(gòu)象的穩(wěn)定奉獻引力。對蛋白質(zhì)分子三維構(gòu)象的穩(wěn)定奉獻不是很大，也稱為離子鍵或鹽鍵不是很大，也稱為離子鍵或鹽鍵3 3范德華力：原子團相互接近時誘導(dǎo)范德華力：原子團相互接近時誘導(dǎo)所致。它變化多樣，對維持蛋白質(zhì)活性中所致。它變化多樣，對維持蛋白質(zhì)活性中心的構(gòu)象影響很大心的構(gòu)象影響很大維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的化學(xué)鍵維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的化學(xué)鍵4 4疏水相互作用：是非極性基團為了疏水相互作用：是非極性基團為了避開水相而群集在一同的作用力。疏水避開水相而群集在一同的作用力。疏水作用是維持蛋白質(zhì)高級構(gòu)造的重要要素作用是維持蛋白質(zhì)高級構(gòu)造的重要要素5 5二硫鍵：作用很強，對穩(wěn)定蛋

28、白質(zhì)二硫鍵：作用很強，對穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象起重要作用構(gòu)象起重要作用氫鍵、離子鍵、疏水作用和范德華力等氫鍵、離子鍵、疏水作用和范德華力等次級鍵是非共價鍵次級鍵是非共價鍵肽鍵、二硫鍵、酯鍵等被稱之為共價鍵肽鍵、二硫鍵、酯鍵等被稱之為共價鍵蛋白質(zhì)二級構(gòu)造蛋白質(zhì)二級構(gòu)造 二級構(gòu)造是指多肽鏈借助于氫鍵二級構(gòu)造是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向陳列成具有周期性構(gòu)沿一維方向陳列成具有周期性構(gòu)造的構(gòu)象，是多肽鏈部分的空間造的構(gòu)象，是多肽鏈部分的空間構(gòu)造構(gòu)象構(gòu)造構(gòu)象主要方式：主要方式：-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角、無規(guī)轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲等卷曲等-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角蛋白質(zhì)分子的二級構(gòu)造蛋白質(zhì)分子的二級構(gòu)造 螺旋螺旋折折疊片疊片

29、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角自在自在回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)三級構(gòu)造三級構(gòu)造三級構(gòu)造是指整條多肽鏈在二級構(gòu)造的根底上進一步盤三級構(gòu)造是指整條多肽鏈在二級構(gòu)造的根底上進一步盤曲而成特定格式的三級構(gòu)造。曲而成特定格式的三級構(gòu)造。四級構(gòu)造四級構(gòu)造很多蛋白質(zhì)分子是由兩個或兩個以上獨立的、具有三級很多蛋白質(zhì)分子是由兩個或兩個以上獨立的、具有三級構(gòu)造的多肽鏈組成的。構(gòu)造的多肽鏈組成的。這些多肽鏈之間只是經(jīng)過疏水作用等次級鍵結(jié)合成為有這些多肽鏈之間只是經(jīng)過疏水作用等次級鍵結(jié)合成為有序陳列的特定的空間構(gòu)造，構(gòu)成了四級構(gòu)造。序陳列的特定的空間構(gòu)造，構(gòu)成了四級構(gòu)造。在四級構(gòu)造的蛋白質(zhì)分子中，每個具有三級構(gòu)造的多肽在四級構(gòu)造的蛋白質(zhì)分子中，每個具有三

30、級構(gòu)造的多肽鏈單位稱為亞基，亞基多無生物學(xué)活性，具有完好四級鏈單位稱為亞基，亞基多無生物學(xué)活性，具有完好四級構(gòu)造的蛋白質(zhì)分子才有生物活性。構(gòu)造的蛋白質(zhì)分子才有生物活性。血紅蛋白中四亞基兩兩一樣，血紅蛋白中四亞基兩兩一樣，分別稱為分別稱為1 、2、1、2蛋白質(zhì)工程主要包括蛋白質(zhì)工程主要包括4大類研討：大類研討：第一，利用知的蛋白質(zhì)一級構(gòu)造的信息開發(fā)運用研第一，利用知的蛋白質(zhì)一級構(gòu)造的信息開發(fā)運用研討。第二，定量確定蛋白質(zhì)構(gòu)造討。第二，定量確定蛋白質(zhì)構(gòu)造-功能關(guān)系。這是目功能關(guān)系。這是目前蛋白質(zhì)工程研討的主體，它包括蛋白質(zhì)三維構(gòu)造前蛋白質(zhì)工程研討的主體，它包括蛋白質(zhì)三維構(gòu)造模型的建立，酶催化的性質(zhì)

31、、蛋白質(zhì)折疊和穩(wěn)定性模型的建立，酶催化的性質(zhì)、蛋白質(zhì)折疊和穩(wěn)定性研討等研討等.第三，從混雜變異體庫中挑選具有特定構(gòu)造第三，從混雜變異體庫中挑選具有特定構(gòu)造-功能關(guān)功能關(guān)系的蛋白質(zhì)。系的蛋白質(zhì)。第四，根據(jù)知構(gòu)造第四，根據(jù)知構(gòu)造-功能關(guān)系的蛋白質(zhì)，用人工方法功能關(guān)系的蛋白質(zhì)，用人工方法合成它及其變異體合成它及其變異體. (4)(4)圍繞這些關(guān)鍵的基團和構(gòu)造提出對蛋圍繞這些關(guān)鍵的基團和構(gòu)造提出對蛋白質(zhì)進展改造的方案，并用基因工程的白質(zhì)進展改造的方案，并用基因工程的方法去實施。方法去實施。 (5)(5)對經(jīng)過改造的蛋白質(zhì)進展功能性測定對經(jīng)過改造的蛋白質(zhì)進展功能性測定. .二、蛋白質(zhì)工程的改造戰(zhàn)略二、蛋

32、白質(zhì)工程的改造戰(zhàn)略1 1、疏水氨基酸經(jīng)常出如今蛋白質(zhì)的活動中心區(qū)域；、疏水氨基酸經(jīng)常出如今蛋白質(zhì)的活動中心區(qū)域；螺旋和螺旋和折疊區(qū)通常不會是酶的活性中心以及底物結(jié)折疊區(qū)通常不會是酶的活性中心以及底物結(jié)合的中心，而是作為構(gòu)造的支架；環(huán)區(qū)、轉(zhuǎn)角區(qū)域和合的中心，而是作為構(gòu)造的支架；環(huán)區(qū)、轉(zhuǎn)角區(qū)域和帶電荷區(qū)域通常位于蛋白質(zhì)的外表。帶電荷區(qū)域通常位于蛋白質(zhì)的外表。2 2、進展定點突變時，應(yīng)留意保守氨基酸殘基。假設(shè)要、進展定點突變時，應(yīng)留意保守氨基酸殘基。假設(shè)要改動酶活性、底物結(jié)合活性等高度特異性的性質(zhì)，那改動酶活性、底物結(jié)合活性等高度特異性的性質(zhì)，那么應(yīng)盡量保管保守殘基。么應(yīng)盡量保管保守殘基。 3、應(yīng)留

33、意保管潛在的N糖基化位點(Asn-X-SerThr-X-Pro)中的Asn(天門冬酰胺)、Set(絲氨酸)或Thr(蘇氨酸)。4、對于含有內(nèi)含子的序列，可以刪除某一外顯子或外顯子組合，由于單個外顯子通常編碼獨立折疊的構(gòu)造域，刪去該構(gòu)造域后能夠不會影響蛋白其他部分的正確折疊。5、構(gòu)建兩個同源蛋白的嵌合體時，應(yīng)盡量使其接合部位處在具有一樣或相近功能的氨基酸序列中；而當(dāng)兩個非同源蛋白組成嵌合體時，那么應(yīng)使接合部分盡量位于所預(yù)測構(gòu)造的邊緣。 6 6、假設(shè)對目的蛋白的三維構(gòu)造一無所知，那么可以在、假設(shè)對目的蛋白的三維構(gòu)造一無所知，那么可以在目的序列中隨機插入六聚體接頭以鑒定功能性構(gòu)造域。目的序列中隨機插

34、入六聚體接頭以鑒定功能性構(gòu)造域。插入六聚體接頭后，在原蛋白質(zhì)序列中添加兩個氨基酸，插入六聚體接頭后，在原蛋白質(zhì)序列中添加兩個氨基酸，比插入更多的氨基酸對蛋白質(zhì)整體功能的破壞要輕。比插入更多的氨基酸對蛋白質(zhì)整體功能的破壞要輕。7 7、進展缺失突變時，應(yīng)防止直接利用天然存在的限制、進展缺失突變時，應(yīng)防止直接利用天然存在的限制性酶切位點進展刪除。性酶切位點進展刪除。 在基因程度上對蛋白質(zhì)進展改造，按改造的規(guī)在基因程度上對蛋白質(zhì)進展改造，按改造的規(guī)模和程度可以分為：模和程度可以分為：初級改造：個別氨基酸的改動和一整段氨基酸初級改造：個別氨基酸的改動和一整段氨基酸序列的刪除、置換或插入序列的刪除、置換或

35、插入高級改造：蛋白質(zhì)分子的剪裁，如構(gòu)造域的拼高級改造：蛋白質(zhì)分子的剪裁，如構(gòu)造域的拼接接從頭設(shè)計合成新型蛋白質(zhì)從頭設(shè)計合成新型蛋白質(zhì) 一、一、 初級改造初級改造 經(jīng)過基因突變方法，以到達改動氨基酸進而改造經(jīng)過基因突變方法，以到達改動氨基酸進而改造蛋白質(zhì)的目的。蛋白質(zhì)的目的。 目前，主要采用的基因突變方法：目前，主要采用的基因突變方法：基因定位突變基因定位突變盒式突變。盒式突變。 基因定位突變基因定位突變根據(jù)三聯(lián)體密碼，編碼根據(jù)三聯(lián)體密碼，編碼DNADNA目的基因確實目的基因確實定位點，改動其組成核苷酸的順序或種類，使定位點，改動其組成核苷酸的順序或種類，使基因發(fā)生定向變異，使其控制合成的氨基酸

36、種基因發(fā)生定向變異，使其控制合成的氨基酸種類、順序發(fā)生改動，合成出具有預(yù)期氨基酸序類、順序發(fā)生改動，合成出具有預(yù)期氨基酸序列的修飾蛋白質(zhì)。列的修飾蛋白質(zhì)。這種經(jīng)過呵斥一個或幾個堿基定點突變，以這種經(jīng)過呵斥一個或幾個堿基定點突變，以到達修飾蛋白質(zhì)分子構(gòu)造目的的技術(shù)，稱為基到達修飾蛋白質(zhì)分子構(gòu)造目的的技術(shù)，稱為基因定點突變技術(shù)。因定點突變技術(shù)?；蚨ㄎ煌蛔兊母具^程：基因定位突變的根本過程：首先使目的基來由環(huán)狀載體折成單鏈，再對指定的首先使目的基來由環(huán)狀載體折成單鏈，再對指定的位點用寡聚核苷酸誘導(dǎo)或置入合成的寡聚核苷酸產(chǎn)生位點用寡聚核苷酸誘導(dǎo)或置入合成的寡聚核苷酸產(chǎn)生定位突變基因，最后將突變基因?qū)?/p>

37、入適宜的表達系統(tǒng)定位突變基因，最后將突變基因?qū)脒m宜的表達系統(tǒng)( (如大腸桿菌等如大腸桿菌等) )即可產(chǎn)生突變體蛋白質(zhì)。這是目前定即可產(chǎn)生突變體蛋白質(zhì)。這是目前定向改造蛋白質(zhì)的根本手段。向改造蛋白質(zhì)的根本手段。 一一M13-DNA寡聚核苷酸介導(dǎo)誘變技術(shù)寡聚核苷酸介導(dǎo)誘變技術(shù) 特點：可以準(zhǔn)確按照人們的意圖進展特點：可以準(zhǔn)確按照人們的意圖進展DNADNA突變，即想改突變，即想改動哪一個堿基就只改動哪一個，其他的不變動哪一個堿基就只改動哪一個，其他的不變根本過程：將待研討的基因插入載體根本過程：將待研討的基因插入載體M13M13，制得單鏈模，制得單鏈模板，人工合成一段寡核苷酸其中含一個或幾個非配板，

38、人工合成一段寡核苷酸其中含一個或幾個非配對堿基作為引物，合成相應(yīng)的互補鏈，用對堿基作為引物，合成相應(yīng)的互補鏈，用T4T4銜接酶銜接酶銜接成閉環(huán)雙鏈分子。經(jīng)轉(zhuǎn)染大腸桿菌，雙鏈分子在銜接成閉環(huán)雙鏈分子。經(jīng)轉(zhuǎn)染大腸桿菌，雙鏈分子在胞內(nèi)分別復(fù)制，因此就得到兩種類型的噬菌斑，含錯胞內(nèi)分別復(fù)制，因此就得到兩種類型的噬菌斑，含錯配堿基的就為突變型。再轉(zhuǎn)入適宜的表達系統(tǒng)合成突配堿基的就為突變型。再轉(zhuǎn)入適宜的表達系統(tǒng)合成突變型蛋白質(zhì)。變型蛋白質(zhì)。二二 寡核苷酸介導(dǎo)的寡核苷酸介導(dǎo)的PCR誘變技術(shù)誘變技術(shù) 特點：利用特點：利用PCRPCR技術(shù)定點誘變，可使突變體大技術(shù)定點誘變，可使突變體大量擴增，提高誘變率量擴增，

39、提高誘變率 以研討基由于模板，用人工合成的寡核苷酸以研討基由于模板，用人工合成的寡核苷酸含有一個或幾個非互補的堿基為引物，直接含有一個或幾個非互補的堿基為引物，直接進展基因擴增反響，就會產(chǎn)生突變型基因。分別進展基因擴增反響，就會產(chǎn)生突變型基因。分別出突變型基因后，在適宜的表達系統(tǒng)中合成突變出突變型基因后，在適宜的表達系統(tǒng)中合成突變型蛋白質(zhì)。這種方法直接、快速和高效。型蛋白質(zhì)。這種方法直接、快速和高效。 過程：過程：將目的基因克隆到質(zhì)粒載體上，質(zhì)粒分置于兩管將目的基因克隆到質(zhì)粒載體上，質(zhì)粒分置于兩管中，每管各參與兩個特定的中，每管各參與兩個特定的PCRPCR引物，一個引物引物，一個引物與基因內(nèi)部

40、或其附近的一段序列完全互補，另一與基因內(nèi)部或其附近的一段序列完全互補，另一引物和另一段序列互補，但有一個核苷酸發(fā)生了引物和另一段序列互補，但有一個核苷酸發(fā)生了突變；突變；兩管中，不完全配對的引物與兩條相反的鏈結(jié)合，兩管中，不完全配對的引物與兩條相反的鏈結(jié)合，即兩個突變引物是互補的。由于兩個反響中引物即兩個突變引物是互補的。由于兩個反響中引物的位置不同，所以的位置不同，所以PCRPCR擴增后，產(chǎn)物有不同的末擴增后，產(chǎn)物有不同的末端。端。將兩管將兩管PCRPCR產(chǎn)物混合、變性、復(fù)性，那么每條鏈產(chǎn)物混合、變性、復(fù)性，那么每條鏈會與另一管中的互補鏈退火，構(gòu)成有兩個切口的會與另一管中的互補鏈退火，構(gòu)成有

41、兩個切口的環(huán)狀環(huán)狀DNADNA，轉(zhuǎn)入大腸桿菌后，這兩個切口均可被，轉(zhuǎn)入大腸桿菌后，這兩個切口均可被修復(fù)。假設(shè)同一管子中的兩條修復(fù)。假設(shè)同一管子中的兩條DNADNA鏈結(jié)合，會構(gòu)鏈結(jié)合，會構(gòu)成線性成線性DNADNA分子，它不能在大腸桿菌中穩(wěn)定存在，分子，它不能在大腸桿菌中穩(wěn)定存在，只需環(huán)狀只需環(huán)狀DNADNA才干在大腸桿菌中穩(wěn)定存在，而絕才干在大腸桿菌中穩(wěn)定存在，而絕大多數(shù)的環(huán)狀分子都含有突變基因。大多數(shù)的環(huán)狀分子都含有突變基因。 三隨機誘變技術(shù)三隨機誘變技術(shù) 四盒式突變技術(shù)四盒式突變技術(shù) l常用方法：將基因克隆到質(zhì)粒上，旁邊有兩個嚴(yán)常用方法：將基因克隆到質(zhì)粒上，旁邊有兩個嚴(yán)密相連的限制性內(nèi)切酶位

42、點，雙酶解后產(chǎn)生一個密相連的限制性內(nèi)切酶位點，雙酶解后產(chǎn)生一個33凹陷的末端和一個凹陷的末端和一個55凹陷的末端，與克隆基因凹陷的末端，與克隆基因想鄰的末端是想鄰的末端是33凹陷和凹陷和55凹陷。凹陷。 l19851985年年WellsWells提出的一種基因修飾技術(shù)，可經(jīng)過一提出的一種基因修飾技術(shù)，可經(jīng)過一次修飾，在一個位點上產(chǎn)生次修飾，在一個位點上產(chǎn)生2020種不同氨基酸的突變種不同氨基酸的突變體，從而可以對蛋白質(zhì)分子中某些氨基酸進展體，從而可以對蛋白質(zhì)分子中某些氨基酸進展“飽和飽和性分析。性分析。 利用定位突變在擬改造的氨基酸密碼兩側(cè)呵斥兩個原利用定位突變在擬改造的氨基酸密碼兩側(cè)呵斥兩個

43、原載體和基因上沒有的內(nèi)切酶切點，用該內(nèi)切酶消化基載體和基因上沒有的內(nèi)切酶切點，用該內(nèi)切酶消化基因，再用合成的發(fā)生不同變化的雙鏈因，再用合成的發(fā)生不同變化的雙鏈DNADNA片段替代被消片段替代被消化的部分。這樣一次處置就可以得到多種突變型基因?；牟糠?。這樣一次處置就可以得到多種突變型基因。 二、蛋白質(zhì)分子的高級改造構(gòu)造域的拼接二、蛋白質(zhì)分子的高級改造構(gòu)造域的拼接 研討證明，在二級構(gòu)造和三級構(gòu)造之間還有一個構(gòu)研討證明，在二級構(gòu)造和三級構(gòu)造之間還有一個構(gòu)造層次，即構(gòu)造域造層次，即構(gòu)造域構(gòu)造域由構(gòu)造域由螺旋、螺旋、折疊等二級構(gòu)造單位按一定的折疊等二級構(gòu)造單位按一定的拓?fù)鋵W(xué)規(guī)那么構(gòu)成的三維構(gòu)造實體。拓

44、撲學(xué)規(guī)那么構(gòu)成的三維構(gòu)造實體。構(gòu)造域是蛋白質(zhì)分子中一種根本的構(gòu)造單位，構(gòu)造構(gòu)造域是蛋白質(zhì)分子中一種根本的構(gòu)造單位，構(gòu)造域拼接是經(jīng)過基因操作把位于兩種不同蛋白質(zhì)上的幾域拼接是經(jīng)過基因操作把位于兩種不同蛋白質(zhì)上的幾個構(gòu)造域銜接在一同，構(gòu)成交融蛋白，它兼有原來兩個構(gòu)造域銜接在一同，構(gòu)成交融蛋白，它兼有原來兩種蛋白的性質(zhì)。種蛋白的性質(zhì)。 三、全新蛋白質(zhì)的設(shè)計與構(gòu)建三、全新蛋白質(zhì)的設(shè)計與構(gòu)建 上述兩種蛋白質(zhì)改造方法，通常是從一個知順序、上述兩種蛋白質(zhì)改造方法，通常是從一個知順序、構(gòu)造和功能的蛋白質(zhì)出發(fā)，根據(jù)一定的目的和設(shè)計方構(gòu)造和功能的蛋白質(zhì)出發(fā)，根據(jù)一定的目的和設(shè)計方案，運用多肽合成或者基因工程的方法

45、，改動它的構(gòu)案，運用多肽合成或者基因工程的方法，改動它的構(gòu)造，以期到達改動其性質(zhì)的目的。造，以期到達改動其性質(zhì)的目的。假設(shè)要從頭設(shè)計和構(gòu)建一個自然界不存在的蛋白質(zhì)，假設(shè)要從頭設(shè)計和構(gòu)建一個自然界不存在的蛋白質(zhì)，那么需求借助多功能模板和蛋白質(zhì)二級構(gòu)造元件組裝那么需求借助多功能模板和蛋白質(zhì)二級構(gòu)造元件組裝成某種具有特定功能的人工蛋白質(zhì)分子。成某種具有特定功能的人工蛋白質(zhì)分子。 蛋白質(zhì)工程自問世以來，短短十幾年的時間，已獲得蛋白質(zhì)工程自問世以來，短短十幾年的時間，已獲得了引人矚目的進展，在醫(yī)學(xué)和工業(yè)用酶方面也獲得了了引人矚目的進展，在醫(yī)學(xué)和工業(yè)用酶方面也獲得了良好的運用前景。良好的運用前景。 提高蛋

46、白的穩(wěn)定性包括以下幾個方面：提高蛋白的穩(wěn)定性包括以下幾個方面：延伸酶的半衰期；延伸酶的半衰期；提高酶的熱穩(wěn)定性；提高酶的熱穩(wěn)定性；延伸藥用蛋白的保管期；延伸藥用蛋白的保管期；抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失。抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失。 一、一、 消除酶的被抑制特性消除酶的被抑制特性 19851985年，美國的埃斯特爾借助寡核苷酸介導(dǎo)的定位年，美國的埃斯特爾借助寡核苷酸介導(dǎo)的定位突變技術(shù)，用突變技術(shù)，用1919種其他氨基酸分別替代枯草芽孢桿菌種其他氨基酸分別替代枯草芽孢桿菌蛋白酶分子第蛋白酶分子第222222位殘基上易氧化的位殘基上易氧化的MetMet，獲得了一系，獲得了一系列活

47、性差別很大的突變酶。發(fā)現(xiàn)除了用列活性差別很大的突變酶。發(fā)現(xiàn)除了用CysCys替代替代MetMet的的突變體以外，其他突變體的酶活性都降低了。突變體以外，其他突變體的酶活性都降低了。 二、引入二硫鍵，改善蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性二、引入二硫鍵，改善蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性 溶菌酶分子：由一條肽鏈構(gòu)成，并在空間上折疊構(gòu)溶菌酶分子：由一條肽鏈構(gòu)成，并在空間上折疊構(gòu)成二個相對獨立的構(gòu)造域，酶活性中心位于二個構(gòu)造成二個相對獨立的構(gòu)造域，酶活性中心位于二個構(gòu)造域之間。該酶分子在第域之間。該酶分子在第9797位和位和5454位殘基上是兩個未構(gòu)位殘基上是兩個未構(gòu)成二硫鍵的半胱氨酸成二硫鍵的半胱氨酸由于二硫鍵是一種穩(wěn)定蛋白質(zhì)分

48、子空間構(gòu)造的重要由于二硫鍵是一種穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)造的重要共價化學(xué)鍵，有如建筑所用的鋼筋一樣，因此能將分共價化學(xué)鍵，有如建筑所用的鋼筋一樣，因此能將分子中的不同部位結(jié)實地結(jié)合在一同。因此，提高酶熱子中的不同部位結(jié)實地結(jié)合在一同。因此，提高酶熱穩(wěn)定性最常用的方法是在分子中添加一對或數(shù)對二硫穩(wěn)定性最常用的方法是在分子中添加一對或數(shù)對二硫鍵。鍵。 在高溫下在高溫下AsnAsn和和GlnGln容易脫氨構(gòu)成容易脫氨構(gòu)成AspAsp和和GluGlu，而導(dǎo)，而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的改動，使蛋白質(zhì)失去活性。致蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的改動，使蛋白質(zhì)失去活性。對釀酒酵母的磷酸丙糖異構(gòu)酶進展誘變改造。這對釀酒酵母的磷酸丙糖異構(gòu)酶進展誘變改造。這種酶有兩個一樣的亞基，每個亞基含有種酶有兩個一樣的亞基，每個亞基含有2 2個個AsnAsn，由，由于它們都位于亞基之間的界面上，能夠