蛋白质与酶工程 期末考试资料

第一章绪论

1、蛋白质工程:广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。

2、蛋白质工程的研究内容：（1）确定蛋白质的化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。（2）根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质。

3、酶工程：酶工程（enzyme engineering ）是指从细胞和分子水平上对酶进行改造和加工，使酶最大限度地发挥其效率的过程。虽然目前已发现少数酶具有核酸本质，但目前一般所指的酶工程主要对象是化学本质为蛋白质的酶类。

4、酶：酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质或RNA）。

5、酶的分类：①主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶）②主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）

6、“基因工程＋发酵工艺＋先进的发酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。

7、酶的催化作用特点：①催化效率高、②专一性强、③反应条件温和、④反应容易调节控制、⑤需要辅因子参与作用8、生物技术的四大支柱：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程。

基因工程：“剪刀+糨糊”跨越物种界限的工程。

细胞工程：微观水平的嫁接技术。

酶工程：让工业生产高效、安静而环保的工程。

发酵工程：将微生物或细胞造就成无数微型工厂，将神话变为现实的桥梁。

第二章蛋白质结构基础

9、在有机体内通过生物合成连接成多肽链，其顺序由编码基因中的核苷酸三联体遗传密码决定。

10、20种常见氨基酸中，19种都具有如下共同的化学结构：

R

H2N-C H-CO2H

另有一种脯氨酸具有类似而不相同的化学结构。

11、20种氨基酸在蛋白质中是通过肽键(peptide bond)连接在一起的。一个氨基酸的羧基与下一个氨基酸的氨基经缩合反应形成的共价连接称为肽键：

12、结构域：二级结构和结构模体以特定的方式组织连接，在蛋白质分子中形成两个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体，称为结构域(domain)。

第三章蛋白质分子的设定

13、大改、中改、小改、

第一类为“小改”，可通过定位突变或化学修饰来实现；小改是指对已知结构的蛋白质进行少数几个残基的替换，这是目前蛋白质工程中最为广泛使用的方法。

第二类为“中改”，对来源于不同蛋白的结构域进行拼接组装；定义：是指在蛋白质中替换1个肽段或者1个结构域

第三类为“大改”，即完全从头设计全新的蛋白质（de novo protein design）。

14、蛋白质设计的原理：

①内核假设。所谓内核是指蛋白质在进化中保守的内部区域。在大多数情况，内核由氢键连接的二级结构单元组成。

②所有蛋白质内部都是密堆积(很少有空穴大到可以结合一个水分子或惰性气体)，并且没有重叠。（2个因素）

③所有内部的氢键都是最大满足的(主链及侧链)。

④疏水及亲水基团需要合理地分布在溶剂可及表面及不可及表面。

⑤在金属蛋白中，配位残基的替换要满足金属配位几何。

⑥对于金属蛋白，围绕金属中心的第二壳层中的相互作用是重要的。

⑦最优的氨基酸侧链几何排列。

⑧结构及功能的专一性。形成独特的结构，独特的分子间相互作用是生物相互作用及反应的标志。实践表明这是蛋白质设计最困难的问题。

第四章蛋白质的修饰与表达

15．利用基因融合技术表达外源基因的缘由

①外源蛋白易被宿主的蛋白水解酶水解，可以通过产生融合蛋白

避免目标基因产物被快速降解，稳定表达产物的产率。

②通过与一特异性蛋白质或者其特异的结构域形成融合蛋白，可使表达产物达到快速、有效的回收、纯化。

③与特定肽段进行融合表达，可将表达的蛋白质定向地定位在宿主细胞的不同区位。

④通过同特定蛋白先形成融合蛋白，然后再通过体外切割去除融合部分，是获得天然蛋白的可靠和可重复的方法。通过与特定的蛋白质形成融合蛋白，如与硫氧化还原蛋白形成融合蛋白，可使外源蛋白改变在细胞内的溶解性，防止包涵体的产生。

⑤基因融合也是对基因进行改造的手段，广泛应用于蛋白质结构功能的研究。

16、哺乳动物细胞表达体系的优点：1、哺乳动物细胞表达体系的种类和数目已经发展很快。2、哺乳动物细胞表达体系有很多其他体系不能与之相比的优势。它具有复杂的翻译后加工系统，糖基化以及二硫键在合成和分泌过程中自然而然的正确形成。哺乳动物细胞具有产生正确折叠和完全生物活性的蛋白质。

17、表达载体的一般特点：(1) 复制起始点，绝大多数载体利用pBR332或pUC质粒来源的复制起始点。复制起点决定了细胞内质粒的拷贝数，这样也决定了细胞内目标基因的数目。

(2) 选择性基因，载体上至少含有一个选择性基因。

作用：对转化体的确定；在培养过程中使受体细胞保持质粒不丢失。选择性基因往往是抗生素抗性基因，如氨苄青霉素、四

环素及卡那霉素抗性基因。

(3) 强的、可诱导的启动子

原核细胞的启动子作为RNA聚合酶的识别和结合位点，使得RNA的转录有效起始。

(4) 强的转录终止序列

(5) 核糖体结合位点

在启动子的下游区和翻译起始密码ATG上游区要有核糖体结合位点（SD序列），对原核细胞mRNA翻译起始至关重要。(6) 合适的多克隆位点，用于将目标基因插入到表达载体

18、两个主要的哺乳动物细胞表达系统:瞬时表达系统和稳定表达系统.

第六章酶的固定化

19、固定化酶：是指在一定空间上呈闭锁状态存在的酶,能连续的进行反应,反应后的酶可回收重复利用.

20、固定化酶的优缺点：

优点：1、多次使用，2、可以装塔连续反应3、纯化简单4、提高产物质量5、应用范围广

缺点：1、首次投入成本高，2、大分子底物较困难

21、评价固定化酶的指标是酶活单位和酶活力单位。

1．酶活定义（IU)：在特定条件下，每一分钟催化一个微摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶活单位。——计量单位2. 酶比活定义（游离）：每毫克酶蛋白或酶RNA（DNA)所具