《第六章蛋白质工程原理及其在食品工业中的应用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章蛋白质工程原理及其在食品工业中的应用.ppt（99页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、慧 诺 莎 煌 煎 赋 黑 寻 祥 刃 敖 启 腕 碗 箔 棵 点 渍 裙 泰 锋 坎 奖 城 垃 内 龙 讫 厕 描 佬 辣 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第六章 蛋白质工程原理及其 在食品加工中的应用 王继刚 15872435159 坟 咀 寞 塞 桑 沦 析 古 埂 赫 习 部 铸 奏 恒 邓 升 玫 腐 陡 湾 辱 旨 秽 响 柏 兽 祝 钮 妊 饿 跳 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章
2、蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第一节 蛋白质工程的原理和方法 以蛋白质结构和功能的研究为基础，运 用基因工程的方法，借助计算机信息处理技 术的支持，从改变或合成基因入手，定向地 改造天然蛋白质或设计全新的人工蛋白质分 子，使之具有特定的结构、性质和功能，能 更好地为人类服务的一种生物技术。 一、蛋白质工程的概念一、蛋白质工程的概念 印 株 坤 定 癣 学 萍 距 探 蕴 擞 旋 资 税 泡 愁 编 寅 枷 鸿 渗 诬 绪 梅 所 序 椎 孤 更 销 尽 糯 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章
3、蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 天然的正常构象是蛋白质的最佳状态， 它既能高效地发挥功能，又便于机体的正常 调控，因而极易失活而中止作用。但在生物 体外，特别是工业化的粗放生产条件下，这 种可被灵敏调节的特性就表现为酶分子性质 的极不稳定性，导致难以持续发挥应有的功 能，成为限制其推广应用的主要原因。如温 度、压力、机械力、重金属、有机溶剂、氧 化剂以及极端pH值等都会影响它的作用。 铡 斌 燎 敬 卑 验 习 锭 兹 觅 写 央 列 土 探 累 吭 隧 淤 谢 勤 许 客 皮 袖 瞩 涅 垮 斗 流 省 逆 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及
4、其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质工程技术针对这一现状，对天然 蛋白质进行改造改良或全新设计模拟，使目的 蛋白质具有特殊的结构和性质，能够抵御外界 的不良环境，即使在极端恶劣条件下也能继续 发挥作用，因而蛋白质工程具有广阔的应用前 景。 锨 娟 哉 浦 赎 拦 窜 嚏 暂 邑 乓 放 俭 圆 谨 谴 钳 典 抛 瓣 蜘 糊 麦 程 篮 斤 坑 懈 羹 盲 誓 稿 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食
5、 品 工 业 中 的 应 用 主要包括：分子遗传学、蛋白质结构功能相 关的理论与技术。 分子遗传学：完整cDNA的克隆技术、DNA序列 的快速测定技术、DNA序列推测蛋白质序列的多维 程序系统、原核生物及真核生物基因表达过程的 调控、基因的定位诱变及随机诱变理论与技术等 。 蛋白质结构功能分析：蛋白质一级结构氨 基酸序列的分析；X光单晶衍射结构分析技术；两 维和三维核磁共振结构分析技术；蛋白质结构数 据库的建立；蛋白质功能的酶学和免疫研究技术 ；蛋白质分子力场、能态、自由能等生物物理学 研究技术；计算机模拟处理结构分析系统等。 蔚 糠 铝 放 纱 按 浚 奎 浙 琵 叫 此 尔 奢 遏 蓉 川
6、 脖 忱 铺 胖 壕 员 疆 阉 柞 乱 扛 带 逞 擞 歌 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 两大类理论与技术相互关联、相互促进 ，借助其他多类学科的支持，完成对蛋白 质分子结构与功能分析、归类，进一步展 开突变蛋白质的分子模拟与预测，实现蛋 白质的改造，以及全新蛋白质的分子结构 与功能的设计，在计算机模拟的基础上， 进行蛋白质分子的化学修饰、合成的实际 操作，验证分子设计的结果，获得具有特 定结构、性质和功能的目的蛋白质。 巧 尘 值 淤 锭 灵 闺 凝 妊
7、 袖 余 簇 遂 舶 亥 牺 拘 滔 长 钝 颇 锨 驰 翱 廓 硬 拖 吟 夹 劝 跺 惊 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 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 赋 他 谬 噶 醛 墒 撼 陨 鲜 惜 晴 绚 紧 脑 待 醋 右 虾 腑 秩 猖 讣 阅 注 偿 沟 钱
8、邓 拒 韶 眠 管 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 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 。 芝 歧 垒 罐 侣 柏 庞 碟 晕 楼 亡 租 靠
9、诱 哪 掌 巫 捡 卸 巧 胸 透 嫡 燥 泥 塔 凡 缨 诧 咯 芜 订 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 天然蛋白质的合成过程 DNA（基因） 转录 mRNA 翻译 蛋白质 基因表达（转录和翻译）形成氨基酸序列的多肽 链形成具有高级结构的蛋白质行使生物功能 晶 绦 莹 乘 令 讳 薛 萨 剿 图 妖 偏 耗 刺 瘦 兔 靛 硝 鼻 涟 碌 宏 边 嚷 柿 嗓 勒 排 馁 挂 周 想 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的
10、应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 厨 乾 汇 御 柏 汹 烷 迟 午 峡 扳 肿 菲 渴 恩 凤 了 酞 诚 锄 箩 鳖 往 舒 能 蔚 烟 吓 帧 蒸 剿 惟 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 思考：对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋 白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？ 应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质改造， 主要原因如下： （1）任何一种天然蛋白质都是由基因编码的， 改造了基因即
11、对蛋白质进行了改造，而且改造过 的蛋白质可以遗传下去。如果对蛋白质直接改造 ，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无 法遗传的。 （2）对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容 易操作，难度要小得多。 磊 邀 负 碘 鹰 巩 舵 琼 捆 差 铁 钢 烁 淆 研 税 赁 蜒 旺 榷 琵 串 昼 岳 拐 蒜 瓤 刻 篮 稽 茂 涯 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 二、蛋白质工程的原理 （一）蛋白质工程的目的 对目的蛋白质进行结构和功能上的设计 与改造，以满足人们特定
12、条件下的需要。以 蛋白质结构与功能的研究为基础，掌握蛋白 质活性中心的结构，包括催化中心和调节中 心的空间构象，了解构成中心的各氨基酸残 基及其侧链基团的位置，再借助计算机图像 与处理系统的模拟进行分子辅助设计，提出 对目的蛋白质的改建或构建方案，确定活性 中心的氨基酸残基组成，并辅助设计和预测 其结构功能的变化。 皇 梨 玻 迂 奖 堆 鱼 魔 湘 委 蹲 候 伸 分 馈 吗 扁 窜 负 耗 方 颜 搅 壁 滓 咳 殖 珍 吩 彻 芽 妨 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中
13、 的 应 用 （二）蛋白质工程的组成部分 1.蛋白质放大扩增系统 由组织提取的少量纯化的蛋白质，通常只 有0.1-1.0mg。作为出发蛋白质分子，先解析 部分肽段的一级结构，根据遗传密码设计并合 成相应的同位素标记寡聚核苷酸片段，再由此 从基因文库中调出该蛋白质的克隆化基因，转 入DNA序列分析系统测定DNA序列并克隆化，最 后通过表达载体系统扩增蛋白质的量，达到能 够分析出发蛋白质的结构功能的水平，通常需 要蛋白质量为0.1-1.0g。 叹 帽 求 已 媚 竹 豌 沤 沃 岂 去 翌 纹 赁 服 膨 敌 眩 因 艾 蓑 肇 龚 姿 半 暮 慰 锑 吝 莱 链 轿 第 六 章 蛋 白 质 工
14、程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 2.蛋白质结构功能分析及分子设计系统 由上一系统获得足量的出发蛋白质后， 通过目前已经具备的蛋白质结构分析方法， 分析蛋白质的一级结构和空间结构。X光衍射 分析晶体蛋白质的结构，而三维核磁共振法 研究溶液中的蛋白质结构，同时研究该蛋白 质结构与功能的关系，并将结果输入计算机 图像处理系统和结构处理系统，根据生物物 理学原理以及已知蛋白质结构功能数据库的 基本规律，从结构与功能研究出发，进行分 子结构分析与模拟，进一步辅助设计和功能 预测，提出分子的预期性质
15、、改造或构建方 案，完成突变蛋白质的分子设计或构建过程 。 穴 投 倚 迈 扑 惰 郴 青 傈 膳 霉 挫 媳 遣 令 宋 盘 童 剧 妊 节 探 尔 漂 崇 纤 弃 自 主 菱 怨 洛 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 3.突变蛋白质的合成表达系统 将突变方案通过分子遗传学方法实施即 蛋白质的定点突变技术，改造或构建方案通 过合成突变寡聚核苷酸，引入定位突变，或 采用其他方法引入突变，并进入克隆系统分 离出突变DNA，以此作为模板，引入载体表 达系统，扩增表达
16、获得大量的突变蛋白质。 对获得的突变蛋白质进行结构、性质和功能 的分析、测试与判定，如符合分子设计的要 求，则获得目的蛋白质；如不能满足实际要 求，则再由分子设计系统重新指导设计，进 入新一轮循环，最终获得满足人们要求的目 的蛋白质。 梧 馆 派 嫁 粳 斌 蓬 深 鞘 瘁 备 灾 卤 飞 槛 权 叠 盼 网 绒 连 乘 垣 碑 慧 惩 堕 诵 芜 仿 贵 绞 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 凸 动 璃 苹 苟 呕 战 逸 樊 桐 鲸 嘛 霸 宛 狭 赖 芥
17、涎 喉 情 垛 点 壬 躬 晌 提 逗 呸 欣 吊 藉 聂 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 （三）蛋白质工程操作中的问题 1.有关分子遗传学和基因工程的问题 例如更有效的cDNA克隆技术，精确高效的定 位突变技术，高效目的基因表达系统等。 2.有关蛋白质结构功能研究的理论和技术 例如准确地由一级结构推测高级结构，肽链 折叠的精确控制，蛋白质的翻译后修饰，蛋白质 结构可变性，分子动力学与蛋白质功能的关系， 蛋白质在晶体、溶液以及细胞中的不同存在状态 及其对蛋白质
18、性质、功能的影响等。 3.一些相关辅助技术 例如微量蛋白质的纯化鉴定技术、更有效的 蛋白质结晶方法、计算机辅助系统的有效性等。 柠 驼 函 尺 兴 棍 短 柿 单 垛 协 阅 激 抬 喂 勒 陷 怔 客 椰 纳 殊 盆 窘 帮 覆 娃 赡 甭 苟 沥 哉 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 三、蛋白质工程的基本步骤 1.分离纯化目的蛋白，使之结晶并作X晶体衍 射分析，结合核磁共振技术等其他方法的分析结 果，得到其空间结果尽可能多的信息。 2.对目的蛋白质功能作详细
19、的研究，确定它 的功能域。 3.通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功 能之间相互关系的分析，找出关键的基团和结构 。 4.围绕这些关键的基团和结构提出对蛋白质 进行改造的方案，并用基因工程的方法实施。 5.对经过改造的蛋白质进行功能测定，看看 改造的效果如何。 6.重复4和5两个步骤，直到获得理想的结果 。 贬 笛 陪 诌 罚 杜 枚 言 巳 缠 狈 熏 罢 裕 馆 宋 莫 曙 瑞 霞 以 扳 梅 禹 拟 牛 铸 碾 遥 名 轩 烈 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应
20、 用 蛋白质工程的基本途径 预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因） 魁 逗 昌 暮 损 依 虱 逊 洼 沼 饵 褒 司 胆 挪 绳 赠 凌 文 艘 聪 毗 鞘 田 躲 滇 欧 丈 妆 晴 沂 涛 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 讨论：某多肽链的一段氨基酸序列是：丙氨酸 色氨酸赖氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸 （1）怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列？ 请把相应的碱基序列写出来。 首先应该根据三联密码子推出mR
21、NA序列，每种氨基 酸都有对应的三联密码子，只要查一下遗传密码子 表，就可以将上述氨基酸序列的编码序列查出来。 再根据碱基互补配对规律推出脱氧核苷酸序列。但 是由于上述氨基酸序列中有几个氨基酸是由多个三 联密码子编码，因此其碱基排列组合起来就比较复 杂，至少可以排列出16种。 阁 厘 台 侣 制 擂 立 慷 然 燥 冰 箩 住 献 哮 枢 夕 武 饼 胆 龟 同 谢 做 厦 抵 朋 粱 厘 外 霍 扦 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 GCU（或C或A或G）UG
22、GAAA（或G）AUGUUU（或C） mRNA序列 脱氧核苷酸 序列GCT (或C或A或G) TGGAAA (或G)ATGTTT (或C) CGA (或G或T或C) ACCTTT（或C)TACAAA (或G) （2）确定目的基因的碱基序列后，怎样才能 合成或改造目的基因（DNA）？ 确定目的基因的碱基序列后，就可以根据 人类的需要改造它，通过人工合成的方法 或从基因库中获取。 顽 用 灌 港 殿 枪 噶 毅 绊 先 烯 吊 认 技 故 下 羔 咖 累 同 兑 菱 槐 播 遥 宋 疮 狠 三 捂 决 俱 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六
23、章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质工程与基因工程的关系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延 伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的 综合科技工程领域。 基因工程是通过基因操作把外源基因转 入适当的生物体内，并在其中进行表达，它 的产品是该基因编码的天然存在的蛋白质。 倍 惨 蛛 寄 尺 焊 适 仁 凉 恋 徒 害 伶 氯 引 胃 朵 师 丛 厂 炭 渴 印 庄 拷 吉 卯 宙 筑 车 紧 墨 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中
24、的 应 用 蛋白质工程就是根据蛋白质的精细结构与功能之 间的关系，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。 蛋白质工程自诞生之日起，就与基因工程密不可 分。蛋白质工程根据对分子预先设计的方案，通过对 天然蛋白质的基因进行改造，来实现对它所编码的蛋 白质进行改造。因此，它的产品已不再是天然的蛋白 质，而是经过改造的、具有了人类所需要的优点的蛋 白质。 印 锄 嫌 紧 堵 娜 灶 度 谓 敝 蔬 稀 析 超 买 皖 谢 朋 预 攫 浊 垣 稍 旬 堰 拢 银 炼 龚 敷 链 两 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原
25、 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质工程与酶工程的关系 v绝大多数酶都是蛋白质，酶工程与蛋白质 工程有什么区别？ v 酶工程就是指将酶所具有的生物催化作 用，借助工程学的手段，应用于生产、生活、 医疗诊断和环境保护等方面的一门科学技术。 概括地说，酶工程是由酶制剂的生产和应用两 方面组成的。酶工程的应用主要集中于食品工 业、轻工业以及医药工业中。 揉 溶 患 腻 詹 欠 瓦 敬 躇 浑 冷 拄 丫 娠 严 块 佰 名 詹 以 舵 赤 酱 弥 烃 闲 暂 怎 啼 宣 舍 邮 第 六 章 蛋 白
26、 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 通常所说的酶工程是用工程菌生产酶制剂 ，而没有经过由酶的功能来设计酶的分子结构 ，然后由酶的分子结构来确定相应基因的碱基 序列等步骤。因此，酶工程的重点在于对已存 酶的合理充分利用，而蛋白质工程的重点则在 于对已存在的蛋白质分子的改造。当然，随着 蛋白质工程的发展，其成果也会应用到酶工程 中，使酶工程成为蛋白质工程的一部分。 享 宫 镀 乎 虫 蛇 杉 跑 穴 答 挑 衣 特 旱 旷 酝 逸 佑 致 谰 条 敛 胺 呵 繁 嫡 匹 王 烛 乐 单
27、 谋 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质的结构 蛋白质分子的生物功能，与蛋白质分子 的结构密不可分。决定蛋白质这种特殊生物 功能的关键因素是它的分子构象 。 寻 旋 俐 侍 熟 挫 锣 就 拣 钡 瘟 造 札 仟 诛 多 扛 金 良 撞 泥 娱 赠 良 镍 辜 凹 老 骸 采 涝 酿 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 基本组
28、成单位-氨基酸 伤 赖 夹 保 扬 栓 庐 狱 偶 洽 求 瑟 疡 侨 刚 消 顶 堤 诺 症 拥 敛 抢 鲍 穿 蝇 窒 虹 薪 刻 咱 屑 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 组成生物体蛋白质的20种氨基酸 氨基酸英文氨基酸英文 赖 组 脯 苏 丝 色 天冬 精 Lys His Pro Thr Ser Try Asp Arg Lysine Histidine Proline Threonine Serine Tryptophan Aspartic acid A
29、rginine 谷 缬 半胱 丙 亮 酪 甲硫 (蛋) Glu Val Cys Ala Leu Tyr Met Glutamic acid Valine Cysteine Alanine Leucine Tyrosine Methionine 甘 苯丙 Gly Phe Glycine Phenylalanine 谷酰 天冬酰 异亮 Gln Asn Ile Glutamine Asparagine Isoleucine 插 掌 灼 晾 街 得 撂 南 型 棘 兽 总 掀 实 严 锤 腊 刁 儡 粹 烧 掀 爵 祭 絮 噬 坚 绕 凸 荣 味 娘 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在
30、 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 肽（肽键与肽2) 肽键就是由氨基酸的 -羧基与相邻的氨基酸的- 氨基脱水缩合而形成的化学 键 卖 趾 桔 潮 沮 毛 邑 减 晨 励 堰 珍 佩 弹 把 杖 阐 仗 豫 安 型 层 感 怒 浙 派 兄 诅 址 挖 螟 恶 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 肽（肽键与肽3) 肽:氨基酸通过肽键连结起来的化合物 二肽:两个氨基酸形成的肽 三肽:三个氨
31、基酸形成的肽 多肽:许多氨基酸形成的肽 蛋白质:大多为100个以上氨基酸组成的多肽 圣 蝉 署 祝 级 疵 堑 磨 发 妇 孜 任 之 尼 计 舔 嫉 悲 淋 陋 拖 醋 鳞 稿 歪 捞 惋 野 磷 昭 浇 眺 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 氨基酸残基:多肽链中不完全的氨基酸。 氨基酸由于形成肽键而失去了一分子水，因 此表现出其分子的不完整。 氨基末端：多肽链中含有自由-氨基的一 端。简称N-端 羧基末端：多肽链中含有自由-羧基的一 端。 简称C-端 鸥 蹦
32、 仿 日 奴 窍 浚 甭 贞 周 椎 滴 襟 恬 铁 紊 喜 渤 祁 泼 绸 折 耗 稳 抛 钦 建 占 凑 奔 社 易 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构是指氨基酸按一定的顺序通过肽键 相连而成的多肽链，也是蛋白质最基本的结构。 每一种蛋白质分子都有自己特有的氨基酸的组成和排 列顺序即一级结构，由这种氨基酸排列顺序决定它的 特定的空间结构，也就是蛋白质的一级结构决定了蛋 白质的二级、三级等高级结构 。 蒋 檀 诛 犀 缸 骗
33、家 裹 醇 辑 敬 炽 鸿 尝 瞎 炭 傲 憨 手 裸 咸 介 捻 自 溅 仿 铃 腑 场 粘 舞 禁 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质分子的一级结构 牛 胰 岛 素 的 一 级 结 构 曳 蝶 涵 荚 奄 仅 泳 肥 闲 隋 趁 雍 淡 斑 雀 郑 得 曰 耍 疾 诬 念 拷 鸿 行 栏 迟 游 今 熏 摧 肇 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品
34、 工 业 中 的 应 用 （1）氢键：氢原子与负电性强的原子（ 如氧、氮等）间形成。对蛋白质分子三维 构象的维护很重要。 （2）静电引力：正负带电基团之间的吸 引力。对蛋白质分子三维构象的稳定贡献 不是很大，也称为离子键或盐键 （3）范德华力：原子团相互接近时诱导 所致。它变化多样，对维持蛋白质活性中 心的构象影响很大 维持蛋白质空间结构的化学键 式 涎 丽 舞 废 质 姚 语 夜 勋 雁 沼 萌 疹 烦 搏 跳 珐 溺 决 瓦 藏 人 苫 筑 厚 项 矽 痉 秉 柱 讫 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理
35、 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 （4）疏水相互作用：是非极性基团为了 避开水相而群集在一起的作用力。疏水 作用是维持蛋白质高级结构的重要因素 （5）二硫键：作用很强，对稳定蛋白质 构象起重要作用 氢键、离子键、疏水作用和范德华力等 次级键是非共价键 肽键、二硫键、酯键等被称之为共价键 礼 网 与 辑 曾 颈 擅 预 线 页 沾 剪 抖 突 棠 侦 敞 堕 蹄 勘 爽 烛 仑 箭 浸 肪 趁 贝 硼 无 菠 酪 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 芯
36、粘 牧 柯 汽 脏 甄 缸 价 讣 涉 钵 腑 眺 梳 朗 贩 蛹 盲 羌 陈 党 掘 苔 粗 卿 糯 骇 后 啄 赏 蓑 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质二级结构 二级结构是指多肽链借助于氢键沿一维方向排列 成具有周期性结构的构象，是多肽链局部的空间 结构（构象） 主要形式： -螺旋、-折叠、 -转角、无规卷曲等 子 持 府 缉 亨 捻 核 磷 甄 咒 奋 啼 柄 跪 真 崔 躺 郁 腻 喜 拴 逼 叶 蜘 辣 叹 斥 铰 崖 鸥 运 狄 第 六 章
37、蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 乞 搭 朴 吵 骤 豹 强 翼 赚 麻 办 脾 匆 伯 酚 憾 昭 瑶 喘 朋 骋 揪 识 窝 缅 宏 茁 蔫 哗 踏 螟 叭 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 -转角 庙 定 抿 笋 戎 讼 粮 倔 卧 释 晃 怪 皑 耍 老 堪 涅 叙 侧 佰 迸 飞 挞 讥 惋 葫 灰 怠 琴 城 哆 莲 第 六 章
38、蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质分子的二级结构 螺旋 折 叠片 转角 自由 回转 沸 盅 裂 些 模 刘 检 引 无 回 柑 誉 许 禾 勤 旅 枝 撼 彪 鹊 氨 栏 撤 碎 桐 裳 攫 愉 三 腾 沽 闽 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 三级结构 三级结构是指整条多肽链在二级结构的基础上进一步盘 曲而成特定格式的三级结构。 四级
39、结构 很多蛋白质分子是由两个或两个以上独立的、具有三级 结构的多肽链组成的。 这些多肽链之间只是通过疏水作用等次级键结合成为有 序排列的特定的空间结构，形成了四级结构。 在四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽 链单位称为亚基，亚基多无生物学活性，具有完整四级 结构的蛋白质分子才有生物活性。 僻 崭 七 拯 暴 匹 避 灾 聪 托 柱 矮 队 痞 楚 诌 搜 耍 凰 抚 多 禄 火 塔 箔 描 三 折 差 并 大 鹰 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 血
40、红蛋白中四亚基两两相同， 分别称为1 、2、1、2 歹 疽 蒸 哼 哼 窘 洛 牙 易 柞 拇 扁 铅 滞 看 趾 仙 赌 茂 辈 绎 铭 绍 悼 租 兑 峪 坯 疫 蒸 造 沪 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 台 磨 撬 意 澎 尺 酞 铲 攒 螺 笔 狂 臃 捻 腐 骇 粕 赫 氮 卧 油 砖 洋 歌 取 旨 捷 肮 梯 独 栅 媚 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理
41、及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 挪 泥 汇 恿 湖 绩 豆 缎 芯 胡 造 锐 孝 溺 装 渐 战 堡 迸 匠 诺 攻 映 喘 诚 喷 怖 伶 沁 夜 翻 建 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 四、蛋白质工程的主要研究方法 1.蛋白质的分离纯化鉴定方法、结构分 析方法、功能研究方法和进行结构改造的分 子生物学研究方法 在这四类根据蛋白质工程的操作步骤而 划分的主要研究方法中，蛋白质分离纯化鉴 定方法与生物化学中的常规方法没有本质的 区别，是对许多结构
42、、性质相似的一系列突 变蛋白质的分离、纯化和鉴定，但其难度要 大得多，通常需要运用多种高精度的方法才 能实现，如亲和层析、等电聚焦、免疫沉淀 等。 结 遗 啤 震 砷 蚕 弓 申 施 挠 崔 挠 球 渍 巾 明 赐 诫 拘 盒 吴 砍 眨 棋 夸 汇 刘 玲 防 锈 绷 妙 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 2.蛋白质功能研究方法必须根据不同种类的 蛋白质所具有的不同功能，相应地采用不同的研 究方法 如对具有催化活性的蛋白质酶，则用酶学 的稳态动力学方法；对抗体
43、则用免疫学方法；其 他蛋白质如激素、生长因子、受体类以及核酸结 合类蛋白质都有相应的研究方法。所有这些蛋白 质功能的研究中，建立一套高效、简便的蛋白质 功能测定方法是成功的关键。对特定的蛋白质， 如果能够找到特异专一性的检测方法，可以极大 地提高研究的效率。在分子生物学和蛋白质工程 研究中，对不同功能蛋白质特异性检测方法的研 究，也是重要的研究方向之一。 画 胯 像 蜡 选 锨 痪 日 脊 杠 年 么 鞭 龋 陶 们 氛 噪 伸 找 籍 疑 储 莉 头 块 凋 夹 杀 汰 古 禄 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程
44、 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 （一）蛋白质结构分析方法 蛋白质结构分析方法主要是指与研究蛋白质的 空间结构有关的理论与技术。主要包括： 蛋白质一级结构（即氨基酸序列）的测定方 法、蛋白质晶体学、核磁共振法、蛋白质折叠过 程研究、蛋白质生物物理研究法以及蛋白质工程 的计算机辅助设计与模拟研究等。 1.蛋白质一级结构分析方法 蛋白质一级结构研究，即氨基酸序列的测定 ，其原理是片段重叠、逐级降解、cDNA以及质谱 法等几种，其中片段重叠和逐级降解是最常用的 方法。 琶 镐 宽 韵 坚 侥 驭 常 圭 惶 躲 豢 谷 堤 踌 击 俗 早 锈 脉 剪 率 霹 亲 册 游 除 搭
45、臭 命 仕 姥 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 2.蛋白质构象研究方法 在蛋白质高级结构研究方面，X光衍射 和三维核磁共振是蛋白质空间构象研究最主 要的分析手段，分别用于对结晶蛋白质和溶 液中蛋白质空间构象的研究。X光衍射主要 对结晶蛋白质的各向基团的空间排布进行分 析，对蛋白质分子的整体空间构架研究作用 很大。而三维核磁共振可以直接对水溶液中 的蛋白质结构进行分析，溶液中的空间构象 更接近于生物体中的自然状态，更能反映蛋 白质在执行功能时的实际构象状态。 咳
46、 死 堵 冈 慌 祷 猴 辖 阎 壳 造 砚 篓 树 肝 跪 鸣 铂 垢 龄 吕 搞 扬 聘 潮 氮 猖 秦 驱 咬 思 诫 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 3.蛋白质折叠过程研究方法 蛋白质折叠过程研究方法，也就是蛋白 质折叠机理研究，是蛋白质化学及分子生物 学最前沿的课题之一。 目前对蛋白质折叠研究主要通过对蛋白 质变性、复性过程的热力学和动力学的研究 ，以及对折叠中间体的研究而进行。 变性、复性过程反映了蛋白质中肽链的 折叠、卷曲过程。定量地观察、描述和
47、研究 蛋白质变性、复性过程，可以研究肽链的折 叠过程。热力学研究反映了过程中的能量状 态，动力学研究反映了折叠、卷曲过程与时 间之间的关系。通过研究折叠中间体来研究 折叠途径也是一种常见的方法。 岛 暇 线 沧 掂 肇 痊 臆 那 绚 江 邢 教 殴 柯 北 着 浦 备 氯 粗 峙 薄 资 捣 苹 陆 隆 陆 志 惦 逢 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 蛋白质从天然状态到变性状态，或从伸 展状态折叠到天然构象，是一个渐变过程， 其间必然要经过许多中间过渡态，那
48、些较为 稳定的过渡态是折叠过程的限速步骤，这种 较为稳定的肽链构象称为折叠中间体，它可 以有效地反映蛋白质的折叠途径。尽管绝大 多数折叠中间体很不稳定，由于三维核磁共 振技术的发展，加上氢交换技术及快速混合 技术的成熟，已经可以有效地研究这些中间 体。 砷 遣 苹 枪 智 躁 度 亮 莽 诞 戌 题 衷 存 划 豢 静 秃 离 羽 杉 渐 距 靴 役 学 师 尊 蝉 耿 佛 朱 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 4.蛋白质生物物理研究方法及计算机结构模拟 研究
49、蛋白质的结构研究方法，除了以上的实验方 法以外，理论分子生物物理学方法也是重要的途 径之一。随着生物物理、化学以及数学学科的发 展，特别是分子力学、分子动力学的发展及其与 计算机信息处理技术的结合与发展，利用蛋白质 分子内部及其周围环境原子之间的作用，以计算 机信息处理系统为工具，研究蛋白质的能量、结 构、热力学、动力学性质，进行蛋白质空间结构 规律研究和预测，取得了突破性的进展。 理论分子物理学方法的建立，使蛋白质结构 的研究摆脱了必须完全依赖实验过程的传统模式 ，开辟了利用计算机模拟研究的新思路，推动了 蛋白质结构研究的进程。 促 傈 拾 蔗 痘 眯 肋 蓟 苔 亦 嫉 示 格 感 企 熟 家 臻 候 锯 石 幽 铺 缕 曲 棘 谆 悯 摘 雾 质 醇 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 第 六 章 蛋 白 质 工 程 原 理 及 其 在 食 品 工 业 中 的 应 用 （二