什么是蛋白质酶的定向进化

蛋白质分子定向进化其他方法

自然界在长期的进化过程中．产生了许多具有重要功能的符合人们需要的理想蛋白质，然而，当它们处于复杂的化学反应体系时，则往往不能满足人们的需要。为此，必须不断推出新的方法来改造现有的蛋白质，以满足工业的需要。自然进化是有机体在长期的进化过程中自发出现的非常缓慢的过程。

自然选择往往是朝着有利于机体的方向进行的。大量定点基因突变实验表明，蛋白质功能和性质的改变来自于许多小的内部修饰的积累，这些小的修饰或突变分布于较大的序列空间内，人们试图利用已有的结构生物学信息对蛋白质进行合理设计（rational design），但蛋白质结构的复杂性极大地增加了合理设计的难度，更何况，对于大多数要改造的蛋白质来说，我们并不清楚其三维结构信息，不能进行合理设计，而近年来发展的分子定向进化（molecular directed evolution）策略属于蛋白质的非合理设计范畴，它不需要事先了解蛋白质的三维结构信息和作用机制，而是在体外模拟自然进化的过程（随机突变、重组和选择），使基因发生大量变异，并定向选择出所需性质或功能，从而在几天或几周内实现自然界需数百万年才能完成的事情。

定向进化第一步是由一个靶基因或一群相关的家族基因起始创建分

班级：________________ 姓名：________________ 学号：________________ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _装_ _ _ _ _订_ _ _ _ _线_ _ _（装订线内禁止填写答案）_ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____ _ _____

一、单项选择题,（在备选答案中只有一个是正确的）(本大题共100小题,100分)

1. 维系蛋白质α-螺旋和β-折叠结构稳定的化学键是

A.氢键 B.离子键 C.二硫键 D.疏水作用 E.肽键

(4)氨基酸的疏水侧链很少埋在蛋白质分子的内部 A.1,2,3 B.1,3 C.2,4 D.4 E.1,2,3,4

11. 在电场中，蛋白质泳动速度取决于

A.蛋白质颗粒的大小 B.蛋白质颗粒的形状 C.带净电荷的多少

D.A+C

E.蛋白质所带电荷的多少，分子量的大小

生工专业12级蛋白质与酶工程课程复习题

一．名词解释：

蛋白质工程、蛋白质的一级结构、蛋白质的二级结构、结构域、β－折叠、 α－螺旋、超二级结构、三级结构、四级结构、第二遗传密码、

分子伴侣、蛋白质的化学修饰、定点突变、重叠延伸PCR技术、报告基因、 模拟酶、生物传感器、分子印迹、微水介质体系、酶分子的化学修饰、 同裂酶、同尾酶、DNA聚合酶、亲和标记、易错PCR、

融合蛋白、DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA末端转移酶、碱性磷酸酶、 质粒、基因文库、cDNA文库、载体、连接酶、 比活力、酶活力、酶反应动力学、诱导物、诱导作用、 葡萄糖效应、分解代谢产物阻遏

二、问答题

1．简述蛋白质工程的一般程序：

2. 组成蛋白质的常见氨基酸有哪些？可以将它们分成几类？ 3. 简述蛋白质一级结构（氨基酸序列）测定步骤： 4 简述分子伴侣的有哪些主要作用。 5. 突变文库的筛选方法主要有哪些？ 6. 基因融合技术有哪些实际意义？

7. 简述酶分子化学修饰的基本原理。

8. 为什么环糊精及其衍生物可以作为模拟酶模型，该模型与大环冠醚模拟酶模

型有何区别？

9.抗体酶有何催化特性？

10. 简述抗体酶催化的反应类型有哪些？ 11. 简述分子印迹的基

第五章 蛋白质（Protein) 本章主要内容（Content）

蛋白质的一般性质（General aspects)

■ 结构 ■ 蛋白质-水相互作用，影响蛋白质水溶性的因素 ■ 蛋白质-脂的相互作用 蛋白质的变性（Denaturation）

■ 蛋白质变性产生的效应 ■ 导致蛋白质变性的物理因素 ■ 导致蛋白质变性的化学因素

蛋白质的功能性质（Functional Properties） 定义与分类

水化性质 溶解度与粘度、凝胶作用

组织化 热凝结和形成、纤维的形成热塑挤压、面团 乳化性质 乳化能力与乳化稳定性 起泡作用 起泡性与泡沫稳定性 ?蛋白质的营养特性（Nutritional properties） ?蛋白质的开发利用（Utilization）

植物蛋白质和动物蛋白质：浓缩蛋白质与分离蛋白质利用微生物生产蛋白质——单细胞蛋白 第一节 引言（Introducti

■ 蛋白质是构成生物体的基本物质。

病毒，细菌，激素，植物和动物细胞原生 质都是以蛋白质为基

1

础的。

■ 酶是蛋白质 已经发现数以千计的酶。 ■ 蛋白质是由20种氨基酸构成的聚合物 一、蛋白质的分类： （一）根据组成分类

? 简单蛋白质（

蛋白质 (Protein)

组成（Composition）

?生物大分子（Macromolecule） ?构件分子—氨基酸 (Amino acid)

氨基酸 (Amino acids) R—基团

对氨基酸性质影响强烈

?非极性、疏水性。 ?极性、电中性。

?极性、负电荷、碱性。 ?极性、正电荷、酸性。

水溶液中的氨基酸 两性电解质

水溶液中的氨基酸 酸性氨基酸

水溶液中的氨基酸 碱性氨基酸

分类（Classification）

?非极性、疏水性的 ?极性、电中性的

?极性、带负电荷、碱性的 ?极性、带正电荷、酸性的

?植物蛋白与动物蛋白在氨基酸组成上

的差异——

?人体必须氨基酸——

8种氨基酸

?蛋白质的生物学效价（PER） ?转基因植物蛋白

?各种氨基酸配比的蛋白食品

一级结构（Primary structure）

?氨基酸——氨基+羧酸基 ?肽键(Peptide bond)

一级结构（Primary structure）

?线性结构(Linear polymer of amino

acids) ?氨基酸序列（Sequence）——蛋白质分子

?氨基末端（N-terminal） ?羧酸基末端（C-terminal）

?氨基酸残基(Amin

1- 蛋白质化学

名词解释

（一） 两性离子（dipolarion）与两性化合物 （二） 等电点(isoelectric point,pI)与等离子点 （三） 必需氨基酸（essential amino acid） （四） 稀有氨基酸(rare amino acid)

（五） 非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid) （六） 构型(configuration)与构象(conformation) （七） 肽键、肽平面、肽单位、多肽 （八） N末端与C末端

（九） 蛋白质的一级结构(protein primary structure) （十） 蛋白质的二级结构(protein secondary structure) （十一） 蛋白质的α－螺旋结构 （十二） 蛋白质的β－折叠结构 （十三） 结构域(domain)

（十四） 超二级结构(super-secondary structure) （十五） 蛋白质的三级结构(protein tertiary

1、蛋白质化学

一、填空题

1．氨基酸的等电点pI是指 。 2．氨基酸在等电点时，主要以 离子形式存在，在pH>pI的溶液中，大部分以 离 子形式存在，在pH

3．在生理条件下(pH7.0左右)，蛋白质分子中的 侧链和 侧链几乎完全带正 电荷，但是 侧链则带部分正电荷。

4．通常球状蛋白质的 氨基酸侧链位于分子内部， 氨基酸侧链位于分子表面。

5．蛋白质中的Phe、Trp和 3 种氨基酸具有紫外吸收特性，因而使蛋白质在 nm 处有最大吸收值。

6．DEAE-纤维素是一种 交换剂，CM-纤维素是一种 交换剂。

7．天然蛋白质中的α—螺旋结构，其主链上所有的羰基 与亚氨基氢都参与了链内 键的形成，因此构象相当稳定。

8．大多数蛋白质中氮的含量较恒定，平均为 ，如测得1克样品含氮量为10mg,则 蛋白质含量为 。

9．精氨酸的pI值为10.76,将其溶于pH7的缓冲液中，并置于电场中，则精氨酸应向 电场的 方向移动。

10．组成蛋白质的20种氨基酸中，含有咪唑环的氨基酸是 ，含硫的氨基酸有

第六章蛋白质的降解及其生物学意义

?第一节蛋白质降解的概述

?第二节参与蛋白质降解的酶类

?第三节蛋白酶体-泛素系统及其功能

?第四节蛋白质降解的生物学意义

蛋白质降解是生命的重要过程

?维持细胞的稳态。

?清除因突变、热或氧化胁迫造成的错误折叠的蛋白质，防止形成细胞内凝集。

?及时终止不同生命时期调节蛋白的生物活性。

?蛋白质的过度降解也是有害的，蛋白质的降解必须受到空间和时间上

蛋白质降解的体系

?蛋白质消化分解为被机体吸收的营养物质。

?研究蛋白质结构时，用蛋白酶降解肽链。

?蛋白质新生肽链生物合成以及新生肽链折叠的过程中，质量的控制都与“次品”的降解有关。

?蛋白质在行使功能时，很多调节控制都与肽键的断裂有关，如前肽的切除、无活性的前体蛋白质的激活等。

第一节蛋白质降解的概述

蛋白质的寿命

?细胞内绝大多数蛋白质的降解是服从一级反应动力学。半衰期介于几十秒到百余天，大多数是70～80d。

?哺乳动物细胞内各种蛋白质的平均周转率为1 ～2d。代谢过程中的关键酶以及处于分支点的酶寿命仅几分钟，有利于体内稳态在情况改变后快速建立。

–大鼠肝脏的鸟氨酸脱羧酶半衰期仅11min，是大鼠肝脏中降解最快的蛋白质。

–肌肉肌动蛋白和肌球蛋白的寿命约l～2w。

–血红蛋白的寿命超过一个月。

?蛋

第十二章 蛋白质代谢

一：填空题

1.蛋白质的生物合成是以________________作为模板，________________作为运输氨基酸的工具，________________作为合成的场所。 2.细胞内多肽链合成的方向是从________________端到________________端，而阅读mRNA的方向是从________________端到________________端。

3.核糖体上能够结合tRNA的部位有________________部位、________________部位和________________部位。 4.ORF是指________________，已发现最小的ORF只编码________________个氨基酸。

5.蛋白质的生物合成通常以________________作为起始密码子，有时也以________________作为起始密码子，以________________、________________和________________作为终止密码子。

6.SD序列是指原核细胞mRNA的5′-端富含________________碱基的序列

蛋白质纯化

一．可溶性蛋白的纯化

方法 AC IEX GF 粗分离 + + - 中度纯化 + + - 精细纯化 - + + 1. 盐析

硫酸铵沉淀法可用于从大量粗制剂中浓缩和部分纯化蛋白质。用此方法可以将主要的免疫球从样品中分离，是免疫球蛋白分离的常用方法。高浓度的盐离子在蛋白质溶液中可与蛋白质竞争水分子，从而破坏蛋白质表面的水化膜，降低其溶解度，使之从溶液中沉淀出来。各种蛋白质的溶解度不同，因而可利用不同浓度的盐溶液来沉淀不同的蛋白质。这种方法称之为盐析。盐浓度通常用饱和度来表示。硫酸铵因其溶解度大，温度系数小和不易使蛋白质变性而应用最广。 硫酸铵分级沉淀的方法其实很简单，一般就是用浓度从低到高的硫酸铵去沉淀蛋白，可以直接在液体里加固体的硫酸铵就可以，到一定的浓度离心沉淀，上清继续加硫酸铵，再离心，上清再加硫酸铵，然后用电泳检测或者活性检测沉淀的效果。

2. 亲和纯化

Tag His GST MBP Strep(II) Flag

Size (aa) 6 218 396 8 8 Capacity (mg/ml) 40 10 10 6 0.6 MW (kDa) 1 26 42.5 1 1 Cleavage TEV/ Thrombin Thr