第三章 蛋白质工程及其在食 品工业中的应用
第三章 蛋白质工程及其在食 品工业中的应用
概述 蛋白质是对生命至关重要的 类生物大分子物质，各种生命功 能、生命现象、生命活动都和蛋白 质有关。在生命有机体催化、运动 、结构、识别和调节等许多方面 起着关键的作用
概述 蛋白质是对生命至关重要的 一类生物大分子物质，各种生命功 能、生命现象、生命活动都和蛋白 质有关。在生命有机体催化、运动 、结构、识别和调节等许多方面， 起着关键的作用
■酶.几乎全都是蛋白质。 ■肌肉收缩、精子移动、细胞分裂过程中的染色体移动. ■高等生物的有序生长和分化过程。 抗体蛋白能识别和结合特异性的外源物质，使人体具 备抵抗各种细菌、真菌和病毒的能力。 ■由神经细胞膜蛋白构成的离子通道，负责神经冲动的 形成和传导。 ■血红蛋白具有结合和释放氧的能力，是血液中氧、二 氧化碳和氢离子的携带者。 ■另外，人体的毛发和指甲属于角蛋白，而血栓是由血 纤蛋白单体聚合而成的
酶.几乎全都是蛋白质。 肌肉收缩、精子移动、细胞分裂过程中的染色体移动. 高等生物的有序生长和分化过程。 抗体蛋白能识别和结合特异性的外源物质，使人体具 备抵抗各种细菌、真菌和病毒的能力。 由神经细胞膜蛋白构成的离子通道，负责神经冲动的 形成和传导。 血红蛋白具有结合和释放氧的能力，是血液中氧、二 氧化碳和氢离子的携带者。 另外，人体的毛发和指甲属于角蛋白，而血栓是由血 纤蛋白单体聚合而成的
蛋白质的生物学功能 1.催化功能：酶 2.调节功能：激素 3结构功能：皮、毛、骨、牙、细胞骨架 4.运输功能：血红蛋白 5.免疫功能：免疫球蛋白 6.运动功能：鞭毛、肌肉蛋白 7.储藏功能：酪蛋白 8.生物膜功能：及神经传导等
蛋白质的生物学功能 1.催化功能：酶 2.调节功能：激素 3.结构功能：皮、毛、骨、牙、细胞骨架 4.运输功能：血红蛋白 5.免疫功能：免疫球蛋白 6.运动功能：鞭毛、肌肉蛋白 7.储藏功能：酪蛋白 8.生物膜功能：及神经传导等
蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质生 命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白 质，有的往往不尽人意，需要进行改造。 由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接 而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序 所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性 质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变 构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋 白质的目的。 蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的 需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设 计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要
蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生 命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白 质，有的往往不尽人意，需要进行改造。 由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接 而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序， 所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性 质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变 构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋 白质的目的。 蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的 需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设 计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要
◆蛋白质工程的概念 1983年，美国生物学家额尔默首先提出了“蛋白质工程 的概念。蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质 因此，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因 进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构变得符合人 们的要求。 >蛋白质工程就是以蛋白质的结构与功能为基础，利用 基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造 天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、 具有优良特性的蛋白质分子
➢蛋白质工程就是以蛋白质的结构与功能为基础，利用 基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造 天然的蛋白质，甚至创造新的、自然界本不存在的、 具有优良特性的蛋白质分子。 ◆蛋白质工程的概念 1983年，美国生物学家额尔默首先提出了“蛋白质工程” 的概念。蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质， 因此，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因 进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构变得符合人 们的要求
◆蛋白质工程的概念 蛋白质工程蛋白质工程就是运用蛋白质结构功能和分子 遗传学知识，从改变或合成基因入手，定向地改造天然 蛋白质或设计制造新的蛋白质 >具体地说，蛋白质工程就是通过对蛋白质已知结构和 功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定点诱 变等技术，特异性地对蛋白质结构基因进行改造，借 以改善蛋白质的物理和化学性质（热稳定性、酶的专 一性)，或利用化学和物理手段，对目标基因按预期 设计进行修饰和改造，合成新的蛋白质。并由此深入 研究蛋白质的结构与功能的关系
➢具体地说，蛋白质工程就是通过对蛋白质已知结构和 功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定点诱 变等技术，特异性地对蛋白质结构基因进行改造，借 以改善蛋白质的物理和化学性质（热稳定性、酶的专 一性）， 或利用化学和物理手段，对目标基因按预期 设计进行修饰和改造，合成新的蛋白质。并由此深入 研究蛋白质的结构与功能的关系。 ◆蛋白质工程的概念 蛋白质工程蛋白质工程就是运用蛋白质结构功能和分子 遗传学知识，从改变或合成基因入手，定向地改造天然 蛋白质或设计制造新的蛋白质
◆蛋白质工程的目标和研究过程 目标：根据人们的需要改造天然蛋白质或设计创造自然 界原来没有的全新蛋白质 >三个步骤： 1、获得目的蛋白质晶体，并利用X射线技术通过晶体 衍射仪收集衍射数据，然后对晶体进行测量、分析， 确定蛋白质的空间结构。 2、借助计算机对蛋白质进行饰变，通过建立数据库和 人工智能等途径确定蛋白质结构和功能的关系确定需 要修饰的位点
➢三个步骤： 1、获得目的蛋白质晶体，并利用X射线技术通过晶体 衍射仪收集衍射数据，然后对晶体进行测量、分析， 确定蛋白质的空间结构。 2、借助计算机对蛋白质进行饰变，通过建立数据库和 人工智能等途径确定蛋白质结构和功能的关系确定需 要修饰的位点。 ◆蛋白质工程的目标和研究过程 目标：根据人们的需要改造天然蛋白质或设计创造自然 界原来没有的全新蛋白质
◆蛋白质工程的目标和研究过程 >三个步骤： 3、运用定点突变技术等一系列基因操作技术手段来改 变编码蛋白质的基因，从而实现对蛋白质的改变。 对已经存在的蛋白质“下手”，从结构测定入手。 创造全新的蛋白质，要根据已有的蛋白质结构和功能 的信息资料进行分子设计=基因表达-=-对表达产 物的结构和功能进行检测、分析。 必经之路：（饰变、分析、检测、修改）N
➢三个步骤： 3、运用定点突变技术等一系列基因操作技术手段来改 变编码蛋白质的基因，从而实现对蛋白质的改变。 对已经存在的蛋白质“下手”，从结构测定入手。 创造全新的蛋白质，要根据已有的蛋白质结构和功能 的信息资料进行分子设计-基因表达-对表达产 物的结构和功能进行检测、分析。 必经之路：（饰变、分析、检测、修改）*N ◆蛋白质工程的目标和研究过程
蛋白质工程是在深入理解目标蛋白质的“结构功 能”关系的基础上，进行严格的分子设计，定向改造 一个预期的新特性的蛋白质。 一般的两种情况： 对天然的蛋白质进行改造。（已有的蛋白质) 完全重建一个自然界原来没有的蛋白质。（全新的) 对天然的蛋白质操作有： 少数几个AA残疾进行替换（小改） 分子剪裁（中改） 局部重建（大改）
蛋白质工程是在深入理解目标蛋白质的“结构-功 能 ”关系的基础上，进行严格的分子设计，定向改造 一个预期的新特性的蛋白质。 一般的两种情况： 对天然的蛋白质进行改造。（已有的蛋白质） 完全重建一个自然界原来没有的蛋白质。（全新的） 对天然的蛋白质操作有： 少数几个AA残疾进行替换（小改） 分子剪裁（中改） 局部重建（大改）