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主要内容
§3-1 蛋白质工程的发展历史
§3-2 蛋白质的生物合成
§3-3 蛋白质工程的内容及过程 §3-4 蛋白质工程的具体应用
§3-1 蛋白质工程的发展历史
蛋白质的历史起源 蛋白质工程的产生 蛋白质工程的意义
蛋白质概念的历史渊源
• 旧称：朊 • 1728年，Beccari洗出面筋 • 1838年，荷兰科学家格里特发现蛋白—— • 1841年，Liebig发表文章 • 1883年，Kjedahl发明定氮，发现氨基酸 • 1902年，确定氨基酸结构，测定肽键性质 • 1927年，发现酶也是蛋白 • ……
分子修饰
• 酶分子修饰是通过对蛋白酶主链的剪接和侧 链的化学修饰对酶分子进行改造，以改变酶 的一些性质，创造出天然酶不具备的优良性 状，扩大酶的应用已达到较高的经济效益。
• 注意区分分子修饰所用的手段
酶分子修饰的手段
1、金属离子置换修饰：改变酶分子中所含的金属离子。常用 离子：Ca2+，Mg2+，Mn2+，Zn2+，Co2+，Cu2+，Fe2+等。
合成过程
• DNA→mRNA→蛋白质 • mRNA的阅读5’→3’；肽链的合成N端→C端 • 从mRNA到肽链的秘密 • 肽链之前和肽链之后（合成过程三阶段）
密码子表
蛋白合成过程示意
§3-3 蛋白质工程的内容及过程
理论背景 内容 程序 与基因工程的关系
理论背景
• 序列——结构——功能之间的内在联系
蛋白质工程的产生及意义
• 1982年，Winter 提出定点诱变 • 1983年，Ulmer发表专论，标志
意义： • 蛋白对生命的重要所在 • 蛋白质工程的难点：结构和功能间的关系
§3-2 蛋白质的生物合成
蛋白质的结构 三个配体（RNA） 合成过程
蛋白质结构基础1
• 氨基酸 • 肽键
氨基酸的通式
内容
• 理论上的研究：序列→结构→功能
• 应用上的分类：小改（1-n个氨基酸） 中改（肽端或结构域） 大改（从头设计）
具体程序
• 从功能设计到功能实现的反馈。
§3-4 蛋白质工程的具体应用
提高蛋白稳定性 增加活性 融合蛋白 嵌合抗体和人缘化抗体
课外书籍资料
• 蛋白质结构模拟与设计，李荣秀，化学工业出版社， 2011
酶工程的定义
酶工程（英语：Enzyme engineering）是指工业上有目的的 设置一定的反应器和反应条件，利用 酶的催化功能，在一定条件下催化化 学反应，生产人类需要的产品或服务 于其它目的的一门应用技术。
主要内容
§4-1 酶工程的产生与发展历史
§4-2 酶学基础及酶工程定义
§4-3 生物酶工程 §4-4 化学酶工程
本章重点
• 蛋白质工程确立的历史事件 • 蛋白质工程的概念 • 蛋白质合成的分子学基础及过程 • 蛋白质工程的研究内容
酶工程（英语：Enzyme engineering）是指工业上 有目的的设置一定的反应器 和反应条件，利用酶的催化 功能，在一定条件下催化化 学反应，生产人类需要的产 品或服务于其它目的的一门 应用技术。
肽键、肽和多肽
蛋白质结构基础2
• 一级结构 • 二级结构 • 三级结构 • 四级结构 • 功能与结构密切相关
三种RNA
• mRNA——程序 • rRNA（核糖体）——装配车间 • tRNA——运载工具
mRNA
三种RNA的协同工作
• mRNA——程序 • rRNA（核糖体）—
—装配车间 • tRNA——运载工具
• 组成蛋白质的常见氨 基酸有二十种 ，通式 如下：
• R不同，组成的氨基 酸就不同
名称 三字 单字 甲硫氨酸 Met M 色氨酸 Trp W 赖氨酸 Lys K 缬氨酸 Val V 异亮氨酸 Ile I 亮氨酸 Leu L 苯丙氨酸 Phe F 苏氨酸 Thr T 精氨酸 Arg R 组氨酸 His H
§4-1 酶工程的产生及发展历史
人类对酶的认识历程 酶制剂的生产 固定化酶 分子修饰 非蛋白酶类-未来
人类对酶的认识历程
• 1578年，Kunne首先提出酶的概念 • 1833年，Payen和Persoz获得淀粉酶 • 1894年，Fisher发现酶的专一性 • 1896年，Bucher兄弟提出发酵本质认识 • 1903年，Henri提出酶底物配合说 • 1913年，Michaelis-Menten方程 • 1927年，Summer证明酶也是蛋白质 • ……
谐音 假 设 来 写 一 两 本 书
名称 三字 单字 谷氨酰胺 Gln Q 天冬氨酸 Asp D 酪氨酸 Tyr Y 丙氨酸 Ala A 丝氨酸 Ser S 天冬酰胺 Asn N 半胱氨酸 Cys C 谷氨酸 Glu E 脯氨酸 Pro P 甘氨酸 Gly G
谐音 五 天 烙 饼 四 天 半 苦 不 干
2、大分子结合修饰：利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空 间结构发生精细改变。常用修饰剂：右旋糖酐、聚乙二醇、肝 素、蔗糖聚合物、聚氨基酸等。
3、酶侧链水解修饰(肽链有限水解修饰)：肽链经有限水解，使 酶的空间结构发生某些精细改变。酶蛋白主链修饰主要是靠酶 切/酶原激活法。
4、酶分子的侧链基团修饰：采用一定的方法（化学法）使酶 蛋白的侧链基团发生改变。侧链基团改变引起酶蛋白空间构象 的改变，从而改变酶的特性和功能。基团有：羧基、氨基、巯 基、咪唑基、酚羟基、胍基、色氨酸吲哚基。
酶制剂的生产
• 1894年，日本高峰让吉制备高峰淀粉酶 • 1908年，Rohm制得胰酶 • …… • 1949年，细菌淀粉酶发酵—— • 1960年，Jacob和Monod阐明酶合成机制 • ……
固定化酶
• 1916年，Nelson和Griffin发现酶固定现象 • 1953年，Grubhofer和Schleith明确固定化 • …… • 1978年，日本人实现细胞固定化 • ……
• 蛋白质组学研究 概念、技术及应用，张丽华，科学出 版社，2010
• 蛋白质研究技术，颜真，第四军医大学出版社 ，2007 • 合成一个蛋白质，熊卫民，山东教育出版社，2005 • 重组蛋白分离与分析，范代娣，化学工业出版社，
2ຫໍສະໝຸດ Baidu04
课外视频资料
• DNA生命的控制器 • 从DNA到蛋白质 • 国外大牛制作RNA聚合酶…… • DNA复制转录和翻译 • DNA复制 • 基因指导蛋白质合成
§3-1 蛋白质工程的发展历史
§3-2 蛋白质的生物合成
§3-3 蛋白质工程的内容及过程 §3-4 蛋白质工程的具体应用
§3-1 蛋白质工程的发展历史
蛋白质的历史起源 蛋白质工程的产生 蛋白质工程的意义
蛋白质概念的历史渊源
• 旧称：朊 • 1728年，Beccari洗出面筋 • 1838年，荷兰科学家格里特发现蛋白—— • 1841年，Liebig发表文章 • 1883年，Kjedahl发明定氮，发现氨基酸 • 1902年，确定氨基酸结构，测定肽键性质 • 1927年，发现酶也是蛋白 • ……
分子修饰
• 酶分子修饰是通过对蛋白酶主链的剪接和侧 链的化学修饰对酶分子进行改造，以改变酶 的一些性质，创造出天然酶不具备的优良性 状，扩大酶的应用已达到较高的经济效益。
• 注意区分分子修饰所用的手段
酶分子修饰的手段
1、金属离子置换修饰：改变酶分子中所含的金属离子。常用 离子：Ca2+，Mg2+，Mn2+，Zn2+，Co2+，Cu2+，Fe2+等。
合成过程
• DNA→mRNA→蛋白质 • mRNA的阅读5’→3’；肽链的合成N端→C端 • 从mRNA到肽链的秘密 • 肽链之前和肽链之后（合成过程三阶段）
密码子表
蛋白合成过程示意
§3-3 蛋白质工程的内容及过程
理论背景 内容 程序 与基因工程的关系
理论背景
• 序列——结构——功能之间的内在联系
蛋白质工程的产生及意义
• 1982年，Winter 提出定点诱变 • 1983年，Ulmer发表专论，标志
意义： • 蛋白对生命的重要所在 • 蛋白质工程的难点：结构和功能间的关系
§3-2 蛋白质的生物合成
蛋白质的结构 三个配体（RNA） 合成过程
蛋白质结构基础1
• 氨基酸 • 肽键
氨基酸的通式
内容
• 理论上的研究：序列→结构→功能
• 应用上的分类：小改（1-n个氨基酸） 中改（肽端或结构域） 大改（从头设计）
具体程序
• 从功能设计到功能实现的反馈。
§3-4 蛋白质工程的具体应用
提高蛋白稳定性 增加活性 融合蛋白 嵌合抗体和人缘化抗体
课外书籍资料
• 蛋白质结构模拟与设计，李荣秀，化学工业出版社， 2011
酶工程的定义
酶工程（英语：Enzyme engineering）是指工业上有目的的 设置一定的反应器和反应条件，利用 酶的催化功能，在一定条件下催化化 学反应，生产人类需要的产品或服务 于其它目的的一门应用技术。
主要内容
§4-1 酶工程的产生与发展历史
§4-2 酶学基础及酶工程定义
§4-3 生物酶工程 §4-4 化学酶工程
本章重点
• 蛋白质工程确立的历史事件 • 蛋白质工程的概念 • 蛋白质合成的分子学基础及过程 • 蛋白质工程的研究内容
酶工程（英语：Enzyme engineering）是指工业上 有目的的设置一定的反应器 和反应条件，利用酶的催化 功能，在一定条件下催化化 学反应，生产人类需要的产 品或服务于其它目的的一门 应用技术。
肽键、肽和多肽
蛋白质结构基础2
• 一级结构 • 二级结构 • 三级结构 • 四级结构 • 功能与结构密切相关
三种RNA
• mRNA——程序 • rRNA（核糖体）——装配车间 • tRNA——运载工具
mRNA
三种RNA的协同工作
• mRNA——程序 • rRNA（核糖体）—
—装配车间 • tRNA——运载工具
• 组成蛋白质的常见氨 基酸有二十种 ，通式 如下：
• R不同，组成的氨基 酸就不同
名称 三字 单字 甲硫氨酸 Met M 色氨酸 Trp W 赖氨酸 Lys K 缬氨酸 Val V 异亮氨酸 Ile I 亮氨酸 Leu L 苯丙氨酸 Phe F 苏氨酸 Thr T 精氨酸 Arg R 组氨酸 His H
§4-1 酶工程的产生及发展历史
人类对酶的认识历程 酶制剂的生产 固定化酶 分子修饰 非蛋白酶类-未来
人类对酶的认识历程
• 1578年，Kunne首先提出酶的概念 • 1833年，Payen和Persoz获得淀粉酶 • 1894年，Fisher发现酶的专一性 • 1896年，Bucher兄弟提出发酵本质认识 • 1903年，Henri提出酶底物配合说 • 1913年，Michaelis-Menten方程 • 1927年，Summer证明酶也是蛋白质 • ……
谐音 假 设 来 写 一 两 本 书
名称 三字 单字 谷氨酰胺 Gln Q 天冬氨酸 Asp D 酪氨酸 Tyr Y 丙氨酸 Ala A 丝氨酸 Ser S 天冬酰胺 Asn N 半胱氨酸 Cys C 谷氨酸 Glu E 脯氨酸 Pro P 甘氨酸 Gly G
谐音 五 天 烙 饼 四 天 半 苦 不 干
2、大分子结合修饰：利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空 间结构发生精细改变。常用修饰剂：右旋糖酐、聚乙二醇、肝 素、蔗糖聚合物、聚氨基酸等。
3、酶侧链水解修饰(肽链有限水解修饰)：肽链经有限水解，使 酶的空间结构发生某些精细改变。酶蛋白主链修饰主要是靠酶 切/酶原激活法。
4、酶分子的侧链基团修饰：采用一定的方法（化学法）使酶 蛋白的侧链基团发生改变。侧链基团改变引起酶蛋白空间构象 的改变，从而改变酶的特性和功能。基团有：羧基、氨基、巯 基、咪唑基、酚羟基、胍基、色氨酸吲哚基。
酶制剂的生产
• 1894年，日本高峰让吉制备高峰淀粉酶 • 1908年，Rohm制得胰酶 • …… • 1949年，细菌淀粉酶发酵—— • 1960年，Jacob和Monod阐明酶合成机制 • ……
固定化酶
• 1916年，Nelson和Griffin发现酶固定现象 • 1953年，Grubhofer和Schleith明确固定化 • …… • 1978年，日本人实现细胞固定化 • ……
• 蛋白质组学研究 概念、技术及应用，张丽华，科学出 版社，2010
• 蛋白质研究技术，颜真，第四军医大学出版社 ，2007 • 合成一个蛋白质，熊卫民，山东教育出版社，2005 • 重组蛋白分离与分析，范代娣，化学工业出版社，
2ຫໍສະໝຸດ Baidu04
课外视频资料
• DNA生命的控制器 • 从DNA到蛋白质 • 国外大牛制作RNA聚合酶…… • DNA复制转录和翻译 • DNA复制 • 基因指导蛋白质合成