《蛋白质工程》教学大纲

《蛋白质工程》教学大纲

Protein Engineering

课程编码：27A11714 学分：1.5 课程类别：专业任选课

计划学时：24 其中讲课：24 实验或实践：0

适用专业：生物技术专业

推荐教材：刘贤锡著，《蛋白质工程原理与技术》，山东大学出版社，2002年。

参考书目：汪世华著，《普通高等教育"十一五"规划教材-蛋白质工程》，科学出版社，2008年。

课程的教学目的与任务

通过本课程的学习，掌握蛋白质工程的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及蛋白质工程的应用，熟悉从事蛋白质工程的重要方法和途径。形成科学的思维方式、培养学生科学思维能力和勇于探索、善于思考、分析问题的能力，激发学生对蛋白质工程的学习热情，为将来的学习和工作奠定坚实的理论和实践基础。

课程的基本要求

本课程的教学目的是使学生掌握蛋白质和蛋白质工程的概念，并在此基础上通过对蛋白质分子设计、蛋白质的热力学和动力学、蛋白质的修饰和表达、蛋白质的结构的学习，加深蛋白质的功能和应用的掌握,通过蛋白质组学的学习了解蛋白质工程的原理。同时兼顾学科发展动向，着重涉及当今蛋白质工程的应用。旨在使本科生了解现代蛋白质工程理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）

第一章：绪论建议学时：2 [教学目的与要求] 了解蛋白质工程发展的历史及理论基础、基本研究内容与研究程序，掌握蛋白质结构与功能的关系，了解蛋白质工程的发展方向。

[教学重点与难点] 本部分教学重点也是难点为蛋白质结构与功能的关系。

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

§1.1 蛋白质工程概论

蛋白质工程的理论基础

蛋白质工程的研究内容

蛋白质工程的基本程序

§1.2蛋白质工程的应用

研究蛋白质结构与功能的关系

改变蛋白质的特性

生产蛋白质和多肽类活性物质

设计合成全新蛋白质

§1.3 蛋白质工程展望

第二章：蛋白质的结构与功能建议学时：4 [教学目的与要求] 了解蛋白质组成与结构，掌握蛋白质的二级、超二级、结构域、三级、四级结构的概念以及不同空间结构的主要代表结构，并掌握不同的蛋白结构与蛋白质功能的关

系，了解蛋白质与蛋白质相互作用及主要实例。

[教学重点与难点] 蛋白质的不同空间结构，蛋白质结构与功能的关系

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

§2.1 蛋白质的基本结构与功能

蛋白质的组成

蛋白质的一级结构

蛋白质一级结构与功能的关系

§2.2蛋白质的空间结构与功能

蛋白质的二级结构

超二级结构和结构域

蛋白质的三级结构

蛋白质的四级结构

蛋白质空间结构与功能的关系

蛋白质—蛋白质相互作用

第三章：定点诱变与蛋白质工程建议学时：2 [教学目的与要求] 了解蛋白质定点诱变中M13DNA寡核苷酸诱变、PCR定点诱变、盒式诱变、随机诱变及蛋白质工程中相关方法的概念与区别，掌握定点诱变的几种技术原理与基本

方法，掌握蛋白质工程的基本操作方法；学会在实际中合理运用以上技术解决问

题。

[教学重点与难点] 蛋白质的不同空间结构，蛋白质结构与功能的关系

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

§3.1定点诱变

M13DNA寡核苷酸诱变

PCR定点诱变

盒式诱变

随机诱变

§3.2 蛋白质工程

加入二硫键

将Asn和Gln转换成其他氨基酸

减少游离Cys残基的数目

增加酶的活性

改变酶的特异性

第四章：酶蛋白质工程建议学时：4 [教学目的与要求] 了解酶蛋白质工程的概念，掌握酶的分子结构与催化作用机制，进一步学习酶促反应动力学相关知识，结合典型的酶工程实例，学习蛋白酶工程、葡萄糖异构酶工程、

酶蛋白的定向进化的基本原理与方法。

[教学重点与难点] 教学重点是典型的酶工程实例，教学难点是酶促反应动力学。

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

§4.1 酶的分子结构与催化功能

酶的结构特点与功能

酶催化作用的机制

酶促反应动力学参数

§4.2 蛋白酶工程

枯草杆菌蛋白酶的定点改造

组织型纤溶酶原激活剂的定点改造

§4.3 葡萄糖异构酶工程

§4.4 酶蛋白的定向进化

第五章：蛋白质分离纯化技术建议学时：4 [教学目的与要求] 掌握蛋白质工程中蛋白分离与纯化的一般程序，了解蛋白质电泳技术的原理以及不同的电泳方法的优缺点，掌握色谱技术的各大种类及其作用原理，学会结合实例分

析解决蛋白质分离纯化问题的能力。

[教学重点与难点] 色谱技术的各大种类及其作用原理。

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

§5.1蛋白质分离与纯化

蛋白质分离纯化的前处理

粗分级分离

精分级分离

§5.2 蛋白质分析分离中的电泳技术

电泳技术发展简史与分类

电泳的基本原理

聚丙烯酰胺凝胶电泳

毛细管电泳

§5.3 色谱技术（层析技术）

层析技术简介与分类

排阻层析（凝胶层析）

离子交换层析

吸附层析

分配层析

亲和层析

金属螯合层析

高效液相色谱（HPLC ）

第六章：蛋白质结构分析技术建议学时：4 [教学目的与要求] 了解蛋白质结构分析技术的基本原理与应用范围，掌握蛋白质氨基酸和多肽结构预测的方法，学习x射线晶体衍射技术及核磁共振波谱技术在蛋白质晶体结构测定中

的应用，把握蛋白质组学的研究范围及研究方向、前沿。

[教学重点与难点] 蛋白质氨基酸和多肽结构预测的方法

[授课方法] 以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。

[授课内容]

§6.1蛋白质和多肽的氨基酸序列分析

N端序列分析

C端序列分析

§6.2生物质谱技术在蛋白质和多肽结构测定中的应用

MALDI-MS

ESI- MS

§6.3 x射线晶体衍射技术在蛋白质晶体结构测定中的应用

X射线晶体衍射的基本原理

蛋白质X射线晶体结构测定的基本过程

§6.4核磁共振波谱技术在蛋白质结构测定中的应用

NMR基本原理与应用

由NMR数据决定蛋白质结构的过程

§6.5 蛋白质组学

蛋白质组学的定义与历史

蛋白质组学的研究现状

蛋白质组学的前沿

第七章：蛋白质和多肽药物工程建议学时：4 [教学目的与要求] 了解多肽类以及蛋白类药物的分类与代表药物，学习具有代表性的多肽类和蛋白类