蛋白质工艺学Microsoft Word 文档

第一节蛋白质工程的物质基础概念：蛋白质工程(Protein Engineering)是以蛋白质的结构与功能的关系研究为基础，利用基因工程技术对现存蛋白质加以改造，组建成新型蛋白质的现代生物技术。

（一）蛋白质的来源（5min）微生物：生长周期短，容易实现遗传操作，可以产生胞外酶。

植物：生长周期长，季节性强。

动物：医学方面的蛋白质。

（二）蛋白质的结构（5min）一级结构，二级结构，超二级结构，结构域，三级结构，四级结构（三）蛋白质的功能（10min）蛋白质的生物学功能：①具有生物催化功能；②具有调节功能；③具有运输功能；④具有运动功能；⑤可作为机体的结构成分；⑥具有防御和保护功能；⑦可作为生物体发育和生长的营养物质。

（四）蛋白质的结构与功能的关系（5min）蛋白质的生物功能与结构紧密相关第二节蛋白质工程的原理（一）蛋白质工程的理论依据（5min）基因指导蛋白质的合成（二）蛋白质工程设计原理（5min）蛋白质分子设计：基因水平，蛋白质水平蛋白质分子设计的三种类型：小改，中改，大改第三节蛋白质工程的程序和操作方法（一）蛋白质工程的程序（10min）筛选纯化目的蛋白，研究其特性；制备晶体，氨基酸测序，X射线晶体衍射分析、核磁共振分析等研究，获得蛋白质结构与功能相关数据；结合生物信息学的方法对蛋白质的改造进行分析；由氨基酸序列及其化学结构预测蛋白质的空间结构，确定蛋白质结构与功能的关系，进而从中找出可以修饰的位点和可能的途径；根据氨基酸序列设计核酸引物或探针，并从cDNA文库或基因文库中获取编码该蛋白的基因序列；在基因改造方案设计的基础上，对编码蛋白的基因序列进行改造，并在不同的表达系统中表达；分离纯化表达产物，并对表达产物的结构和功能进行检测。

（二）蛋白质工程的操作方法（5min)理论基础：生物化学和结构生物学；蛋白质结构模拟预测平台：计算机辅助设计软件；提高设计的效率和正确性：分子生物学和基因工程技术，生物信息学。

饲料效率是指饲料提供的蛋白质转化为畜产品的可食蛋白质的百分率。

1.何谓氨基酸？必需氨基酸有那几种？从化学的角度上讲，氨基酸（Amino acid,简写AA）是一分子中含有一个以上氨基（－NH2）和一个以上羧基（－COOH）的化合物总称。

1. 必需氨基酸（EAA）：八种Val、Leu、Ile、Phe、Met、Try、 Lys 、Thr缬亮异苯蛋色赖2.氨基酸熔点非常高的原因是什么？答:在加热至熔点时，氨基酸溶解的同时分解生成胺，并放出co2气体，这说明氨基酸是以盐形式存在，比相应的有机酸熔点更高。

3.那三种氨基酸在紫外区有吸收？为什么？答：在紫外区只有酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸有吸收，因为都带有苯环。

4.氨基酸等电点的定义？答：调节氨基酸水溶液的酸碱性，使其酸性和碱性解离恰好相等，氨基酸在溶液中呈两性离子存在，氨基酸分子的正电荷与负电荷相等，即净电荷为零，此时的PH值称为氨基酸的等电点。

5氨基酸为何具有缓冲作用？答：6.酸水解蛋白质有哪些特点？答：优点：（1）能完全水解，AA基本上都是游离的。

（2）不会引起消旋作用缺点：（1）对设备要求高，要求耐酸耐高温。

（2）其中一个AA被破坏—Try（3）Gln、Asn的酰胺上的氨基被水解下来，因而Glu、Asp的量增加。

（4）Cys水解成CySH，必须用磺酸代替。

（5）水解液含有大量的腐黑质，颜色呈黑色，用作化装品需脱色成黄色.7.什么是蛋白酶和肽酶？酶水解蛋白质有什么特点？答：1.蛋白酶：水解蛋白质部肽键而形成各种短肽的酶。

又称为肽酶，有专一性。

2.肽酶：把肽从一端水解，放出一个AA的酶。

又称外肽酶。

优点：（1）反应条件温和，AA不受破坏。

（2）水解速度性（催化效率高）。

缺点：（1）酶水解Pr需要多种酶协同进行。

（2）酶很难提纯，活力变化大。

（3）水解产品很易腐蚀，须加防腐剂。

（4）酶的价格昂贵，来源不充分8.何谓分配定律？答：一定温度下，溶质在两种互不相溶或几乎不相溶的溶剂中分配达到平衡时，它在这两相中的浓度比值与它在这两种溶剂中的溶解度的比值相等，这就是分配定律。

蛋白质工程技术流程
蛋白质工程技术流程：
①功能定义：明确目标蛋白质的功能需求，如活性、稳定性、特异性等。

②结构设计：基于预期功能，设计蛋白质的三维结构模型。

③序列预测：根据设计的结构，推导出所需的氨基酸序列。

④基因编码：确定氨基酸序列后，找出对应的脱氧核糖核酸（DNA）序列。

⑤基因合成或编辑：使用分子生物学技术合成或修改DNA序列，构建基因载体。

⑥转化宿主细胞：将构建好的基因载体导入到合适的宿主细胞中，如细菌、酵母或哺乳动物细胞。

⑦表达优化：在宿主细胞中诱导蛋白质的表达，优化表达条件以提高产量和质量。

⑧蛋白质纯化：从宿主细胞中提取并纯化目标蛋白质，去除杂质。

⑨功能验证：测试重组蛋白质的功能，确保其满足设计要求。

⑩结构分析：使用X射线晶体学、核磁共振等技术分析蛋白质的结构，验证与设计的一致性。

⑪性能优化：如果功能不满足要求，返回步骤②进行结构设计的迭代优化。

⑫生产放大：在实验室规模成功后，进行生产放大实验，确保批量生产的一致性和稳定性。

⑬质量控制：建立严格的质量控制系统，确保蛋白质产品的安全性、有效性和一致性。

⑭临床前与临床试验：对于医疗应用的蛋白质，需进行临床前研究和人体临床试验，验证其安全性和有效性。

⑮注册审批：向相关监管机构提交申请，获得生产和销售的批准。

⑯商业化生产：在获得批准后，进行商业化生产，将蛋白质产品推向市场。

⑰后期监控：产品上市后，持续监控其质量和临床表现，确保长期的安全性和有效性。

动物蛋白与植物蛋白自然界的蛋白质分为植物蛋白和动物蛋白，二者各有利弊。

动物蛋白，具有较多优点，其原料富含较高的脂肪和胆固醇，不仅不能很好地被人体利用，还容易使人发胖、诱发心脑血管等疾病。

植物蛋白，具有“低糖、低脂肪、低热量、不含胆固醇”的特点，且在自然界存量丰富，在人们日益追求健康的今天，植物蛋白相对动物蛋白越来越体现出其优势。

各类食物中蛋白质含量（％）水分蛋白脂肪糖分纤维大豆12 34.3 17.5 26.7 4.5小麦13 13.0 2.2 67.8 2.4精白面15.5 6.2 0.8 76.6 0.3瘦猪肉53.9 13.4 31.7肥猪肉42.9 12.0 44.3 0.1瘦牛肉71.6 21.0 6.1 0.3肥牛肉45.6 12.4 41.0 0.2鸡肉72.1 24.9 17 0鸡蛋75 12.7 11.2 0牛奶88.6 2.9 3.3 4.5是具代表性的植物蛋白品种。

一、植物蛋白加工的意义(一) 定义西方学术界把植物蛋白分为两类，plant protein，指花、草、树木、灌木等植物中所含的蛋白质；vegetable protein,指大豆、花生等可食性果实或油料中所含的蛋白质。

中国的文献将两者统称为植物蛋白质。

（二）植物蛋白开发加工的意义1.植物蛋白物美价廉2.植物蛋白生理功能抗肿瘤作用；降低胆固醇的作用；降低心血管疾病的发生；对肝炎后进行性肝硬化的营养支持作用；对肾脏病的有益作用容易被人体消化吸收，不含胆固醇，和动物蛋白在氨基酸的组成上具有互补性；良好的加工特性。

二、国内外植物蛋白生产与加工现状美国：最早进行SPI研究和工业化生产的国家日本：国内60%-70%的食品不同程度利用了大豆蛋白，每年消耗大豆蛋白达60余万吨。

我国：我国出口的大豆蛋白已经占世界食品大豆蛋白50%的市场。

2007年，全国大豆加工销售额上亿元的只有7家，2008年有13家，2009年达到24家，加工国产大豆比2008年增长64%，销售额相应增加40%。

⏹复习题⏹ 1.何谓氨基酸？必需氨基酸有那几种？⏹ 2.氨基酸熔点非常高的原因是什么？⏹ 3.那三种氨基酸在紫外区有吸收？为什么？⏹ 4.何谓氨基酸的等电点？已知Glu的pK值分别为2.19、4.25、9.67，推导并计算pI 值？⏹ 5.氨基酸为何具有缓冲作用？⏹ 6.酸水解蛋白质有那些特点？⏹7.什么是蛋白酶和肽酶？酶水解蛋白质有那些特点？⏹8.何谓分配定律？⏹9.氨基酸有那些重要的呈色反应？⏹10.氨基酸在食品中有那几方面的应用？11.肽键学说正确性依据是什么？何谓肽？⏹12.何谓N-末端和C-末端？什么是氨基酸残基？⏹13.一级、二级、三级结构的定义是什么？⏹14.何谓超二级结构，结构域？⏹15.构成蛋白质种类众多的原因是什么？⏹16.何谓构型和构象？⏹17.蛋白质分子中有那些重要的次级键？它们是怎样形成的？⏹18.蛋白质立体化学结构所允许的基本原则是什么？⏹19. α—螺旋稳定的原因是什么？⏹20.影响形成α—螺旋的因素有那些？哪两种氨基酸是破坏者？⏹21.球状蛋白质分子的特点？22.何谓超速离心沉降速度法和超速离心沉降平衡法？⏹23.何谓沉降系数？一个漂移单位是多少？⏹24.什么是蛋白质的等电点？等电点时蛋白质的那些物理特性降为最低？⏹25.何谓蛋白质的沉淀作用？有那几种？⏹26.蛋白质胶体溶液稳定的因素有那些？⏹27.何谓蛋白质的变性作用？有那些变性因素？⏹28. 什么是盐析和盐溶作用？⏹29.蛋白质形成凝胶的原因是什么？溶胶和凝胶有区别？⏹30.何谓蛋白质的凝固作用？⏹31.蛋白质在食品加工中有那些功能特性？⏹32.加热引起蛋白质营养价值降低的原因有那些？⏹33.何谓失效氨基酸？蛋白质中有那两种氨基酸容易被破坏？⏹34何谓蛋白质改性？主要方法有？⏹35.化学改性及酶法改性的限制因素？⏹36.简单蛋白质和复杂蛋白质分为那几种？⏹37.动植物蛋白质分属于那种形状的蛋白质？有那些特点？⏹38.何谓PDI和NSI值？主要用来表示什么？⏹39.蛋白质营养特性是什么？人体每天需要多少蛋白质？⏹40.蛋白质摄入量不足或过多会对人体产生那些影响？⏹41.在供给必需氨基酸时候有那两点应引起注意？为什么？⏹42.评价蛋白质质量的主要方法有那些？有何特点？⏹43.何谓蛋白质质量评分？何谓限制性氨基酸？⏹44.何谓蛋白质互补？何谓强化？⏹45.植物蛋白制取工艺中主要有那些工序？⏹46.离心分离原理是什么？什么是分离因数？⏹47.胶体磨和超微磨的工作原理？⏹48.碟式分离机和卧式沉降离心机是如何工作的？⏹49.怎样控制振动过滤机的筛粉效果？有何特点？⏹50.何谓沉淀和酸沉？沉淀都有那些方法？⏹51.均质机的工作原理？灭菌有那些方法？⏹52.主要干燥装置的工作原理及特点？⏹53.大豆中有那些抗营养成分？大豆蛋白质有那几个组分？⏹54.大豆在破碎前有时为何要进行热处理？为什么？⏹55.为何要检验尿素酶的活性？相对应的是那种物质？⏹56.何谓浓缩蛋白、分离蛋白、组织蛋白？⏹57.生产大豆浓缩蛋白的主要方法及生产原理？⏹58.大豆浓缩和分离蛋白的工艺流程？工艺参数？⏹59.影响分离大豆蛋白得率及质量的因素？⏹60.生产组织蛋白的方法及生产原理？⏹61.写出大豆蛋白胨的工艺流程、主要工艺参数？⏹62.写出大豆蛋白肽、大豆多肽味素的工艺流程、主要工艺参数？⏹63.非可食蛋白主要用于哪些方面？⏹64.传统大豆蛋白制品有？⏹65.花生蛋白的组分有？⏹66.水剂法制油制蛋白的原理？⏹67.花生浓缩蛋白和分离花生蛋白的工艺流程及主要参数？⏹68.影响花生蛋白质品质的因素？。

1.清蛋白类(albumins)：又称白蛋白，在血液、淋巴、肌肉、蛋清、乳以及植物种子中大量存在，易溶于水、稀盐、稀酸或稀碱溶液；2.球蛋白类(globulins)：分为优球蛋白(euglobulins)和拟球蛋白(pseudoglobulins)，区别在于前者不溶于水，余同上。

存在于各种生物体内，如肌球蛋白、溶菌酶、大豆球蛋白等；3.组蛋白类(histones)：溶于水及稀酸，但不溶于稀氨水，呈弱碱性。

分子中含Arg、Lys较多，如小牛胸腺组蛋白等；4.精蛋白类(protamines)：溶于水及稀酸，但不溶于稀氨水，呈强碱性。

分子量较小(~5000)，含碱性氨基酸较多。

在精子中存在，如鱼精蛋白等；5.谷蛋白类(glutelins)：不溶于水、中性盐及乙醇；溶于稀酸、稀碱。

存在于禾本科植物种子中，如米谷蛋白、麦谷蛋白等；6.醇溶蛋白(prolamines)：不溶于水、中性盐溶液及无水乙醇；溶于70-80%乙醇中。

分子中含有大量的Pro、Glu、Gln、Asn。

存在于禾本科植物种子中，如小麦醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白等；7.硬蛋白类(scleroproteins)：不溶于水、稀中性盐、稀酸、稀碱和一般有机溶剂。

分为角蛋白、胶原蛋白及丝心蛋白三小类。

8.糖蛋白类(glycoproteins)：与糖类共价结合，非常复杂，种类繁多，如免疫球蛋白、粘蛋白、血型糖蛋白、激素糖蛋白、细胞膜糖蛋白、外源凝集素等；9.核蛋白类(nucleoproteins)：与核酸结合，如DNA核蛋白、核糖体等。

存在于一切生物体内。

DNA核蛋白是染色质的主要成分；10.脂蛋白类(lipoproteins)：与脂类以次级键结合。

脂类成分包括磷脂、胆固醇、中性脂等。

如乳糜微粒、低密度脂蛋白、极度密度脂蛋白、高密度脂蛋白等；11.磷蛋白类(phosphoproteins)：磷酸与蛋白质中的Ser或Thr的羟基结合成酯，并具有可解离的酸性基团，如酪蛋白、卵黄磷酸蛋白等；12.金属蛋白类(metalloproteins)：与金属离子直接结合。

蛋白质的生化制备工艺蛋白质是生命体内重要的有机分子之一，它在细胞结构、代谢调控、免疫防御等方面发挥着重要的作用。

为了满足生命科学研究和工业应用的需要，人们通过生化制备工艺来生产蛋白质。

蛋白质的生化制备工艺主要包括蛋白质的提取、纯化和重组表达三个步骤。

首先是蛋白质的提取。

蛋白质存在于细胞中，因此需要将其从细胞中提取出来。

常见的方法包括机械破碎、超声波破碎和化学溶解等。

机械破碎通过物理力量破坏细胞壁，使蛋白质释放出来；超声波破碎则利用超声波的震荡作用破坏细胞结构；化学溶解则通过化学溶剂将细胞膜溶解，释放出蛋白质。

提取蛋白质的方法选择应根据不同蛋白质的特性和应用需求来确定。

接下来是蛋白质的纯化。

蛋白质提取液中通常还含有其他杂质，需要通过纯化步骤将其与蛋白质分离。

常用的纯化方法包括离心、过滤、柱层析和电泳等。

离心是利用离心力将悬浮液中的颗粒物分离出来；过滤则通过滤膜的孔隙大小来分离不同大小的分子；柱层析则利用不同柱填料对蛋白质进行分离；电泳则是利用电场对带电蛋白质进行分离。

纯化步骤的选择应根据蛋白质的特性和纯度要求来确定。

最后是蛋白质的重组表达。

在一些应用中，需要大量的特定蛋白质来满足需求，这时可以通过基因工程技术将目标基因导入到表达系统中，利用表达系统来合成蛋白质。

常用的表达系统包括细菌、酵母、昆虫细胞和哺乳动物细胞等。

这些表达系统具有不同的特点和适用范围，选择合适的表达系统可以提高蛋白质的表达效率和纯度。

除了以上三个主要步骤，蛋白质的生化制备中还涉及到蛋白质结构的研究和改造。

蛋白质的结构研究可以通过X射线晶体学、核磁共振等方法来进行，这对于了解蛋白质的功能和性质具有重要意义。

此外，通过基因工程技术可以对蛋白质的结构进行改造，以获得具有特定功能的蛋白质。

蛋白质的生化制备工艺是一个复杂而多样的过程，需要根据蛋白质的特性和应用需求来选择适当的方法和技术。

随着生物技术的发展，蛋白质的生化制备工艺将会更加高效和精确，为生命科学研究和工业应用提供更多可能性。

蛋白质的制备工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!蛋白质制备工艺流程简述如下：①选择材料与细胞破碎：根据目标蛋白来源，选取合适材料，通过物理（如高压匀浆、超声波）、化学（使用去污剂）或酶解方法破碎细胞，释放蛋白质。

②提取：选择适当的缓冲液体系，调节pH和盐浓度，通过离心、过滤等手段初步分离提取液，去除细胞碎片、核酸、脂质等杂质。

③粗分级分离：采用盐析、等电点沉淀、有机溶剂沉淀等方法，依据蛋白质溶解度差异实现初步纯化，收集目标蛋白沉淀或上清。

④细分级分离：采用层析技术，如离子交换层析、分子筛（凝胶过滤）层析、亲和层析等，根据蛋白质的电荷、分子大小或特异性相互作用进一步纯化。

⑤浓缩与透析：使用超滤、透析等方法去除小分子杂质，同时可浓缩蛋白质溶液，准备后续处理。

⑥纯度鉴定与验证：通过SDS-PAGE电泳、HPLC、质谱分析等手段检测蛋白质纯度及完整性，必要时进行生物活性测定。

⑦保存与冻干：根据蛋白性质选择适宜的储存条件，如低温保存或通过冻干技术制备成粉状，以便长期保存和运输。

整个过程需严格控制温度、pH等条件，避免蛋白变性，确保活性与纯度。