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1、第六章 蛋白質工程及其在食品工業(yè)中的應用,,,概述,蛋白質是對生命至關重要的一類生物大分子物質，各種生命功能、生命現(xiàn)象、生命活動都和蛋白質有關。在生命有機體催化、運動、結構、識別和調節(jié)等許多方面，起著關鍵的作用。,酶.幾乎全都是蛋白質。 肌肉收縮、精子移動、細胞分裂過程中的染色體移動. 高等生物的有序生長和分化過程。 抗體蛋白能識別和結合特異性的外源物質，使人體具備抵抗各種細菌、真菌和病毒的能力。 由神經細胞膜蛋白構成的離子通道，負責神經沖動的形成和傳導。 血紅蛋白具有結合和釋放氧的能力，是血液中氧、二氧化碳和氫離子的攜帶者。 另外，人體的毛發(fā)和指甲屬于角蛋白，而血栓是由血纖蛋白單體聚合而成的
2、。,蛋白質的生物學功能,1.催化功能：酶 2.調節(jié)功能：激素 3.結構功能：皮、毛、骨、牙、細胞骨架 4.運輸功能：血紅蛋白 5.免疫功能：免疫球蛋白 6.運動功能：鞭毛、肌肉蛋白 7.儲藏功能：酪蛋白 8.生物膜功能：及神經傳導等,蛋白質是生命的體現(xiàn)者，離開了蛋白質，生命將不復存在。可是，生物體內存在的天然蛋白質，有的往往不盡人意，需要進行改造。由于蛋白質是由許多氨基酸按一定順序連接而成的，每一種蛋白質有自己獨特的氨基酸順序，所以改變其中關鍵的氨基酸就能改變蛋白質的性質。而氨基酸是由三聯(lián)體密碼決定的，只要改變構成遺傳密碼的一個或兩個堿基就能達到改造蛋白質的目的。蛋白質工程的一個重要途徑就是根
3、據(jù)人們的需要，對負責編碼某種蛋白質的基因重新進行設計，使合成的蛋白質變得更符合人類的需要。,一、蛋白質工程的崛起的緣由,1、基因工程產物 基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質。,這些天然蛋白質是生物在長期進化過程中形成的,它們的結構和功能符合特定物種生存的需要,卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。,實例1：玉米中賴氨酸的含量比較低,如果對賴氨酸合成過程中的兩個關鍵酶進行改造,可以使玉米葉片和種子中的游離賴氨酸分別提高5倍和2倍。,原因：賴氨酸合成過程中兩個關鍵酶天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶的活性，受細胞內賴氨酸濃度的影響。當賴氨酸濃度達到一定量時，就會抑制這兩種酶的活性。,實例
4、2:工業(yè)用酶,在已研究過的幾千種酶中，只有極少數(shù)可以應用于工業(yè)生產，絕大多數(shù)酶都不能應用于工業(yè)生產，這些酶雖然在自然狀態(tài)下有活性，但在工業(yè)生產中沒有活性或活性很低。這是因為工業(yè)生產中每一步的反應體系中常常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應溫度較高，在這種條件下，大多數(shù)酶會很快變性失活。提高蛋白質的穩(wěn)定性是工業(yè)生產中一個非常重要的課題。一般來說，提高蛋白質的穩(wěn)定性包括：延長酶的半衰期，提高酶的熱穩(wěn)定性，延長藥用蛋白的保存期，抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失等。,3、蛋白質工程產物,是自然界原本不存在的新的蛋白質。,你知道人類蛋白質組計劃嗎？它與蛋白質工程有什么關系？我國科學家承擔了什么任務？,人
5、類蛋白質組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然科學領域一項重大的科學命題。2001年，國際人類蛋白質組組織宣告成立。之后，該組織正式提出啟動了兩項重大國際合作行動：一項是由中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質組計劃”；另一項是以美國科學家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質組計劃”，由此拉開了人類蛋白質組計劃的帷幕。,“人類肝臟蛋白質組計劃”是國際上第一個人類組織器官的蛋白質組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學家第一次領銜的重大國際科研協(xié)作計劃，總部設在北京，目前有16個國家和地區(qū)的80多個實驗室報名參加。它的科學目標是揭示并確認肝臟的蛋白質，為重大肝病預防、診斷、治療和新藥研發(fā)的突破提供
6、重要的科學基礎。 人類蛋白質組計劃的深入研究將是對蛋白質工程的有力推動和理論支持。,思考：對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？,應該從對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質改造，主要原因如下： （1）任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過的蛋白質可以遺傳下去。如果對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質分子還是無法遺傳的。 （2）對基因進行改造比對蛋白質直接改造要容易操作，難度要小得多。,二、蛋白質工程的基本原理,1、蛋白質工程的目標,根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。,2、天然
7、蛋白質的合成過程,基因表達（轉錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級結構的蛋白質行使生物功能,中心法則 （central dogma）,生物的遺傳信息從 DNA傳遞給mRNA的過程稱為轉錄。根據(jù)mRNA鏈上的遺傳信息合成蛋白質的過程，被稱為翻譯和表達。1958年Crick將生物遺傳信息的這種傳遞方式稱為中心法則。,復制：是親代雙鏈DNA按堿基配對原則，準確形成兩個相同核苷酸序列的子代DNA分子的過程。兩條DNA鏈都可作為復制的模板。 轉錄：是以一條DNA鏈為模板，將DNA鏈上儲存的遺傳信息按堿基配對原則準確轉換成互補的mRNA的過程。 翻譯：是以mRNA為模板，將mRNA上的遺傳信息轉換
8、成蛋白質的氨基酸序列的過程。 中心法則：遺傳信息由DNA mRNA 蛋白質的流動途徑。,,,,,中心法則：遺傳信息由DNA mRNA 蛋白質的流動途徑。,,,補充和完善之處： A：RNA作為遺傳物質能自我復制，并作為mRNA指導PRO的合成。 B：RNA能以逆轉錄的方式將遺傳信息傳遞給DNA分子。,,,、蛋白質工程的基本途徑,,預期的蛋白質功能,設計預期的蛋白質結構,推測應有的氨基酸序列,,,,找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）,討論：某多肽鏈的一段氨基酸序列是：丙氨酸色氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸,（1）怎樣得出決定這一段肽鏈的脫氧核苷酸序列？請把相應的堿基序列寫出來。,首先應
9、該根據(jù)三聯(lián)密碼子推出mRNA序列，每種氨基酸都有對應的三聯(lián)密碼子，只要查一下遺傳密碼子表，就可以將上述氨基酸序列的編碼序列查出來。再根據(jù)堿基互補配對規(guī)律推出脫氧核苷酸序列。但是由于上述氨基酸序列中有幾個氨基酸是由多個三聯(lián)密碼子編碼，因此其堿基排列組合起來就比較復雜，至少可以排列出16種。,密碼子：,mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基,密碼子總數(shù)：43=64種(其中61種密碼子是對應氨基酸 和起始；另有3個不對應氨基酸，只對應終止),1種密碼子只對應1種氨基酸；1種氨基酸可以對應多種密碼子。,密碼子在生物界基本是是通用的。這也是生物彼此間存在親緣關系的證據(jù)之一 。,GCU（或C或A或G）U
10、GGAAA（或G）AUGUUU（或C）,mRNA序列,,脫氧核苷酸序列,（2）確定目的基因的堿基序列后，怎樣才能合成或改造目的基因（DNA）？,確定目的基因的堿基序列后，就可以根據(jù)人類的需要改造它，通過人工合成的方法或從基因庫中獲取。,蛋白質工程就是以蛋白質的結構與功能為基礎，利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質，甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質分子。,蛋白質工程的概念,1983年，美國生物學家額爾默首先提出了“蛋白質工程”的概念。蛋白質工程的實踐依據(jù)DNA指導合成蛋白質，因此，人們可以根據(jù)需要對負責編碼某種蛋白質的基因進行重新設計，使合成出來的蛋
11、白質的結構變得符合人們的要求。,蛋白質工程是指通過生物技術手段對蛋白質的分子結構或者對編碼蛋白質的基因進行改造，以便獲的更適合人類需要的蛋白質產品的技術。 蛋白質工程是指通過蛋白質化學、蛋白質晶體學和動力學的研究，獲取有關蛋白質物理和化學等各方面的信息，在此基礎上利用生物技術手段對蛋白質的DNA編碼序列進行有目的的改造并分離、純化蛋白質，從而獲取自然界沒有的、具有優(yōu)良性質或適用于工業(yè)生產條件的全新蛋白質的過程。,5、蛋白質工程與基因工程的關系,蛋白質工程是在基因工程的基礎上，延伸出來的第二代基因工程，是包含多學科的綜合科技工程領域。,基因工程是通過基因操作把外源基因轉入適當?shù)纳矬w內，并在其中
12、進行表達，它的產品是該基因編碼的天然存在的蛋白質。,蛋白質工程就是根據(jù)蛋白質的精細結構與功能之間的關系，利用基因工程的手段，按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質，甚至創(chuàng)造新的、自然界本不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質分子。 蛋白質工程自誕生之日起，就與基因工程密不可分。蛋白質工程根據(jù)對分子預先設計的方案，通過對天然蛋白質的基因進行改造，來實現(xiàn)對它所編碼的蛋白質進行改造。因此，它的產品已不再是天然的蛋白質，而是經過改造的、具有了人類所需要的優(yōu)點的蛋白質。,6、蛋白質工程與酶工程的關系,絕大多數(shù)酶都是蛋白質，酶工程與蛋白質工程有什么區(qū)別？ 酶工程就是指將酶所具有的生物催化作用，借助工程學的手段
13、，應用于生產、生活、醫(yī)療診斷和環(huán)境保護等方面的一門科學技術。概括地說，酶工程是由酶制劑的生產和應用兩方面組成的。酶工程的應用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。,通常所說的酶工程是用工程菌生產酶制劑，而沒有經過由酶的功能來設計酶的分子結構，然后由酶的分子結構來確定相應基因的堿基序列等步驟。因此，酶工程的重點在于對已存酶的合理充分利用，而蛋白質工程的重點則在于對已存在的蛋白質分子的改造。當然，隨著蛋白質工程的發(fā)展，其成果也會應用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質工程的一部分。,一、蛋白質的結構,蛋白質分子的生物功能，與蛋白質分子的結構密不可分。決定蛋白質這種特殊生物功能的關鍵因素是它的分子構象
14、 。,基本組成單位--氨基酸,組成生物體蛋白質的20種氨基酸,2.組成生物體蛋白質的20種氨基酸2,肽（肽鍵與肽2),肽鍵就是由氨基酸的-羧基與相鄰的氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學鍵,肽（肽鍵與肽3),肽:氨基酸通過肽鍵連結起來的化合物 二肽:兩個氨基酸形成的肽 三肽:三個氨基酸形成的肽 多肽:許多氨基酸形成的肽 蛋白質:大多為100個以上氨基酸組成的多肽,氨基酸殘基:多肽鏈中不完全的氨基酸。 氨基酸由于形成肽鍵而失去了一分子水，因此表現(xiàn)出其分子的不完整。 氨基末端：多肽鏈中含有自由-氨基的一端。簡稱N-端 羧基末端：多肽鏈中含有自由-羧基的一端。 簡稱C-端,蛋白質的一級結構 蛋白質的一
15、級結構是指氨基酸按一定的順序通過肽鍵相連而成的多肽鏈，也是蛋白質最基本的結構。 每一種蛋白質分子都有自己特有的氨基酸的組成和排列順序即一級結構，由這種氨基酸排列順序決定它的特定的空間結構，也就是蛋白質的一級結構決定了蛋白質的二級、三級等高級結構 。,蛋白質分子的一級結構,牛胰島素的一級結構1,,（1）氫鍵：氫原子與負電性強的原子（如氧、氮等）間形成。對蛋白質分子三維構象的維護很重要。 （2）靜電引力：正負帶電基團之間的吸引力。對蛋白質分子三維構象的穩(wěn)定貢獻不是很大，也稱為離子鍵或鹽鍵 （3）范德華力：原子團相互接近時誘導所致。它變化多樣，對維持蛋白質活性中心的構象影響很大,維持蛋白質空間結構的
16、化學鍵,,（4）疏水相互作用：是非極性基團為了避開水相而群集在一起的作用力。疏水作用是維持蛋白質高級結構的重要因素 （5）二硫鍵：作用很強，對穩(wěn)定蛋白質構象起重要作用 氫鍵、離子鍵、疏水作用和范德華力等次級鍵是非共價鍵 肽鍵、二硫鍵、酯鍵等被稱之為共價鍵,,蛋白質二級結構 二級結構是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向排列成具有周期性結構的構象，是多肽鏈局部的空間結構（構象） 主要形式： -螺旋、-折疊、 -轉角、無規(guī)卷曲等,-轉角,蛋白質分子的二級結構,,螺旋,折疊片,,轉角,自由回轉,,,,,三級結構 三級結構是指整條多肽鏈在二級結構的基礎上進一步盤曲而成特定格式的三級結構。 四級結構 很多蛋白質
17、分子是由兩個或兩個以上獨立的、具有三級結構的多肽鏈組成的。 這些多肽鏈之間只是通過疏水作用等次級鍵結合成為有序排列的特定的空間結構，形成了四級結構。 在四級結構的蛋白質分子中，每個具有三級結構的多肽鏈單位稱為亞基，亞基多無生物學活性，具有完整四級結構的蛋白質分子才有生物活性。,,,血紅蛋白中四亞基兩兩相同，分別稱為1 、2、1、2,蛋白質工程主要包括4大類研究： 第一，利用已知的蛋白質一級結構的信息開發(fā)應用研究。第二，定量確定蛋白質結構-功能關系。這是目前蛋白質工程研究的主體，它包括蛋白質三維結構模型的建立，酶催化的性質、蛋白質折疊和穩(wěn)定性研究等. 第三，從混雜變異體庫中篩選具有特定結構-功能
18、關系的蛋白質。 第四，根據(jù)已知結構-功能關系的蛋白質，用人工方法合成它及其變異體.,第二節(jié) 蛋白質工程的基本步驟 與改造策略,一、蛋白質工程的基本步驟 （1）分離純化目的蛋白，使之結晶,進行分析,得到其空間結構的盡可能多的信息。 （2）對目的蛋白的功能作詳盡的研究，確定它的功能域。 （3）通過對蛋白質的一級結構、空間結構和功能之間的相互關系分析，找出關鍵的基團和結構。,(4)圍繞這些關鍵的基團和結構提出對蛋白質進行改造的方案，并用基因工程的方法去實施。 (5)對經過改造的蛋白質進行功能性測定.,二、蛋白質工程的改造策略,1、疏水氨基酸常常出現(xiàn)在蛋白質的活動中心區(qū)域；螺旋和折疊區(qū)通常不會是
19、酶的活性中心以及底物結合的中心，而是作為結構的支架；環(huán)區(qū)、轉角區(qū)域和帶電荷區(qū)域通常位于蛋白質的表面。 2、進行定點突變時，應注意保守氨基酸殘基。如果要改變酶活性、底物結合活性等高度特異性的性質，則應盡量保留保守殘基。,3、應注意保留潛在的N糖基化位點(Asn-X-SerThr-X-Pro)中的Asn(天門冬酰胺)、Set(絲氨酸)或Thr(蘇氨酸)。 4、對于含有內含子的序列，可以刪除某一外顯子或外顯子組合，因為單個外顯子通常編碼獨立折疊的結構域，刪去該結構域后可能不會影響蛋白其余部分的正確折疊。 5、構建兩個同源蛋白的嵌合體時，應盡量使其接合部位處在具有相同或相近功能的氨基酸序列中；而當兩個
20、非同源蛋白組成嵌合體時，則應使接合部分盡量位于所預測結構的邊緣。,6、如果對目的蛋白的三維結構一無所知，那么可以在目的序列中隨機插入六聚體接頭以鑒定功能性結構域。插入六聚體接頭后，在原蛋白質序列中添加兩個氨基酸，比插入更多的氨基酸對蛋白質整體功能的破壞要輕。 7、進行缺失突變時，應避免直接利用天然存在的限制性酶切位點進行刪除。,第三節(jié) 、蛋白質改造方法,在基因水平上對蛋白質進行改造，按改造的規(guī)模和程度可以分為： 初級改造：個別氨基酸的改變和一整段氨基酸序列的刪除、置換或插入 高級改造：蛋白質分子的剪裁，如結構域的拼接 從頭設計合成新型蛋白質,一、初級改造 通過基因突變方法，以達到改變氨基酸進而
21、改造蛋白質的目的。 目前，主要采用的基因突變方法： 基因定位突變 盒式突變。,基因定位突變 根據(jù)三聯(lián)體密碼，編碼DNA（目的基因）的確定位點，改變其組成核苷酸的順序或種類，使基因發(fā)生定向變異，使其控制合成的氨基酸種類、順序發(fā)生改變，合成出具有預期氨基酸序列的修飾蛋白質。 這種通過造成一個或幾個堿基定點突變，以達到修飾蛋白質分子結構目的的技術，稱為基因定點突變技術。,基因定位突變的基本過程： 首先使目的基因由環(huán)狀載體折成單鏈，再對指定的位點用寡聚核苷酸誘導或置入合成的寡聚核苷酸產生定位突變基因，最后將突變基因導入適宜的表達系統(tǒng)(如大腸桿菌等)即可產生突變體蛋白質。這是目前定向改造蛋白質的基本手段
22、。,（一）M13-DNA寡聚核苷酸介導誘變技術,特點：能夠準確按照人們的意圖進行DNA突變，即想改變哪一個堿基就只改變哪一個，其他的不變 基本過程：將待研究的基因插入載體M13，制得單鏈模板，人工合成一段寡核苷酸（其中含一個或幾個非配對堿基）作為引物，合成相應的互補鏈，用T4連接酶連接成閉環(huán)雙鏈分子。經轉染大腸桿菌，雙鏈分子在胞內分別復制，因此就得到兩種類型的噬菌斑，含錯配堿基的就為突變型。再轉入合適的表達系統(tǒng)合成突變型蛋白質。,（二）寡核苷酸介導的PCR誘變技術,特點：利用PCR技術定點誘變，可使突變體大量擴增，提高誘變率 以研究基因為模板，用人工合成的寡核苷酸（含有一個或幾個非互補的堿基
23、）為引物，直接進行基因擴增反應，就會產生突變型基因。分離出突變型基因后，在合適的表達系統(tǒng)中合成突變型蛋白質。這種方法直接、快速和高效。,過程： 將目的基因克隆到質粒載體上，質粒分置于兩管中，每管各加入兩個特定的PCR引物，一個引物與基因內部或其附近的一段序列完全互補，另一引物和另一段序列互補，但有一個核苷酸發(fā)生了突變； 兩管中，不完全配對的引物與兩條相反的鏈結合，即兩個突變引物是互補的。由于兩個反應中引物的位置不同，所以PCR擴增后，產物有不同的末端。 將兩管PCR產物混合、變性、復性，則每條鏈會與另一管中的互補鏈退火，形成有兩個切口的環(huán)狀DNA，轉入大腸桿菌后，這兩個切口均可被修復。若同一管
24、子中的兩條DNA鏈結合，會形成線性DNA分子，它不能在大腸桿菌中穩(wěn)定存在，只有環(huán)狀DNA才能在大腸桿菌中穩(wěn)定存在，而絕大多數(shù)的環(huán)狀分子都含有突變基因。,（三）隨機誘變技術,（四）盒式突變技術,常用方法：將基因克隆到質粒上，旁邊有兩個緊密相連的限制性內切酶位點，雙酶解后產生一個3凹陷的末端和一個5凹陷的末端，與克隆基因想鄰的末端是3凹陷和5凹陷。,1985年Wells提出的一種基因修飾技術，可經過一次修飾，在一個位點上產生20種不同氨基酸的突變體，從而可以對蛋白質分子中某些氨基酸進行“飽和性”分析。,利用定位突變在擬改造的氨基酸密碼兩側造成兩個原載體和基因上沒有的內切酶切點，用該內切酶消化基因，
25、再用合成的發(fā)生不同變化的雙鏈DNA片段替代被消化的部分。這樣一次處理就可以得到多種突變型基因。,二、蛋白質分子的高級改造（結構域的拼接）,研究證明，在二級結構和三級結構之間還有一個結構層次，即結構域 結構域由螺旋、折疊等二級結構單位按一定的拓撲學規(guī)則構成的三維結構實體。 結構域是蛋白質分子中一種基本的結構單位，結構域拼接是通過基因操作把位于兩種不同蛋白質上的幾個結構域連接在一起，形成融合蛋白，它兼有原來兩種蛋白的性質。,三、全新蛋白質的設計與構建,上述兩種蛋白質改造方法，通常是從一個已知順序、結構和功能的蛋白質出發(fā)，根據(jù)一定的目標和設計方案，使用多肽合成或者基因工程的方法，改變它的結構，以期達
26、到改變其性質的目的。 如果要從頭設計和構建一個自然界不存在的蛋白質，則需要借助多功能模板和蛋白質二級結構元件組裝成某種具有特定功能的人工蛋白質分子。,蛋白質工程在食品中的應用,蛋白質工程自問世以來，短短十幾年的時間，已取得了引人矚目的進展，在醫(yī)學和工業(yè)用酶方面也獲得了良好的應用前景。,提高蛋白的穩(wěn)定性包括以下幾個方面： 延長酶的半衰期； 提高酶的熱穩(wěn)定性； 延長藥用蛋白的保存期； 抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性喪失。,一、消除酶的被抑制特性,1985年，美國的埃斯特爾借助寡核苷酸介導的定位突變技術，用19種其他氨基酸分別替代枯草芽孢桿菌蛋白酶分子第222位殘基上易氧化的Met，獲得了一系列活
27、性差異很大的突變酶。發(fā)現(xiàn)除了用Cys代替Met的突變體以外，其他突變體的酶活性都降低了。,二、引入二硫鍵，改善蛋白質的熱穩(wěn)定性,溶菌酶分子：由一條肽鏈構成，并在空間上折疊形成二個相對獨立的結構域，酶活性中心位于二個結構域之間。該酶分子在第97位和54位殘基上是兩個未形成二硫鍵的半胱氨酸 由于二硫鍵是一種穩(wěn)定蛋白質分子空間結構的重要共價化學鍵，有如建筑所用的鋼筋一樣，因而能將分子中的不同部位牢固地聯(lián)結在一起。因此，提高酶熱穩(wěn)定性最常用的辦法是在分子中增加一對或數(shù)對二硫鍵。,在高溫下Asn和Gln容易脫氨形成Asp和Glu，而導致蛋白質分子構象的改變，使蛋白質失去活性。 對釀酒酵母的磷酸丙糖異構酶
28、進行誘變改造。這種酶有兩個相同的亞基，每個亞基含有2個Asn，由于它們都位于亞基之間的界面上，可能對酶的熱穩(wěn)定性起決定性作用。 通過寡核苷酸介導的定向誘變技術，將第14位和第78位上的2個Asn分別轉變成Thr(蘇氨酸)和Ile(異亮氨酸)殘基，大幅度提高突變酶的熱穩(wěn)定性。,三、轉化氨基酸殘基，改善蛋白質熱穩(wěn)定性,四、改變酶的最適pH值條件,葡萄糖異構酶最適pH為堿性，在80穩(wěn)定，而在堿性條件下， 80時使高果糖漿焦化產生有害物質，反應只能在60進行。 采用盒式突變技術將葡萄糖異構酶分子中酸性氨基酸(Glu或Asp)集中的區(qū)域置換為堿性氨基酸(Arg或Lys)，可使葡萄糖異構酶的最適pH值變?yōu)?/p>
29、酸性，即可在高溫下進行反應,五、提高酶的催化活性,酶的催化活性由酶分子上的必需基團決定 如對酪氨酸-tRNA合成酶進行定點突變 在天然狀態(tài)下，酪氨酸-tRNA合成酶分子內第51位蘇氨酸殘基的羥基能與底物酪氨酰腺嘌呤核苷酸戊糖環(huán)上的氧原子形成氫鍵，這個氫鍵的存在影響酶分子與另一底物ATP的親和力。因此，利用定向誘變技術將酶分子第51位蘇氨酸殘基改變?yōu)楦彼釟埢?，?Pro-51)與ATP的親和力被增加了近100倍，而且最大反應速度亦大幅度提高。,六、修飾酶的催化特異性 利用定點突變技術葡萄糖淀粉酶的催化特性。如將活性中心的GLu、Asp被Gln、Asn取代時，突變體酶分解-1，4糖苷鍵和-1，4
30、糖苷鍵的活性比例發(fā)生明顯改變,七、修飾Nisin的生物防腐效應 Nisin是乳酸球菌分泌的有較強抗菌作用的小分子肽，可用于罐頭食品、乳制品、肉制品的保藏 Nisin由34個氨基酸殘基構成,改變Nisin氨基酸的序列，可增強其穩(wěn)定性、溶解度和擴大抑菌譜等，擴大Nisin的應用范圍。,Nisin分子結構中包含5種稀有氨基酸，即ABA、DHA、DHB、ALA-S-ALA和ALA-S-ABA，它們通過硫醚鍵形成五個內環(huán)。,蛋白質在風味修飾蛋白方面的應用,1、物理改性 2、化學改性 （1）堿處理 （2）酸處理 （3）琥珀?；饔?（4）乙酰化作用 （5）磷酸化作用 （6）酰胺化作用 （7）硫醇化作用 （8）酯化作用 （9）糖?；饔?（10）去酰胺基作用,3、酶法改性 4、化學-酶改性作用 5、化學改性及酶法改性限制因素 （如何消除苦味？）,思 考 題 1、什么是蛋白質工程? 蛋白質工程基本步驟有哪些? 2、蛋白質的改性修飾技術有哪些? 3、如何消除酶水解蛋白質的苦味？,
蛋白質工程及其在食品工業(yè)中的應用.ppt
