本科生课程论文(2009-2010学年第一学期)课程论文题目：蛋白质工程的发展方向初探提交日期：2009年12月31日学生签名：学号学院生物科学与工程学院年级专业2009级生物工程课程名称生物科学与生物工程概论负责教师任课教师生物学院13位教授和副教授教师评语：课程论文成绩（满分100）：平时成绩（满分100）：总评成绩：分负责教师签名：2010年1月日注：课程论文成绩占80%，平时成绩占20%蛋白质工程的发展方向初探华南理工大学生物学院，2009级生物工程，xxx30742333摘要：蛋白质是生命活动的主要承担者，一切生命活动都要蛋白质的参与才能进行。一切利用生物进行的生产活动最终都离不开对蛋白质的研究。生命系统包括从细胞到生物圈多个层次，对每一个层次的生命系统的研究都要以对其下层的生命系统的研究为基础，其中细胞是生命系统的最低层次，但对细胞的研究又取决于对生物大分子的研究，生物大分子中又以蛋白质最为重要。倒过来，深入地研究蛋白质，可以对其上一层次的生命系统的研究起到推进作用，本文就是基于这点，从研究蛋白质出发，在取得相应成果后把研究范围向高一级的生命系统拓展。关键词:蛋白质工程设计绪蛋白质的重要性超过了核酸，是因为核酸只是起到储存信息的作用，真正重要的是其中储存的信息，这里面的信息，就是蛋白质。蛋白质的作用有催化、运输、免疫、作为结构物质。不同的作用可以有不同的应用，其中催化、作为结构物质的作用最容易被利用。催化主要用于制造特定物质的化工生产。作为结构物质则可用于生产具有特定性质的物质，如仿造蛛丝制造高强度物质，仿造蚕丝制造具有优良质感的物质。如果把蛋白质的各种功能组合起来进行应用，就能发挥更广泛的应用。正文蛋白质的研究分为多个层次，不同层次的研究可以相互渗透、促进。第一层次：获取蛋白后分析其氨基序列、结构，从而推测出其功能这一层次的研究的应用价值没有以其后各层次的大，主要是其研究成果可为其后各层次的研究服务。主要应用：可用于病理学研究，提取了病毒或致病细菌的蛋白质后，分析其作用，可以推测其作用机理，从而为治疗疾病提供依据。第二层次：改造蛋白质以第一层次的研究作为基础，确定蛋白质的作用后，根据实际需要，用化学或生物的方法改造蛋白质部分结构，从而使之更适于实际生产。这一层次的研究主要用于酶工程及改造微生物。用于酶工程：1、改变酶催化的最适条件，如降低最适温度，从而使反应在冬天气温较低时不需加热也能正常进行，从而降低生产成本；2、提高催化速率，从而提高生产效率；3、提高蛋白质耐受极端环境的能力，如高温、强酸、强碱，从而使酶的应用范围拓广。用于改造微生物：通过改造微生物体内的蛋白质，改变微生物的性状，以提高微生物的应用能力，如环境保护、发酵。第三层次：设计蛋白质是上一层次的进一步发展。基因工程虽说是定向改变生物性状，但严格来说其实并不是。基因工程又叫基因拼接技术，顾名思义，就是把一种生物的基因拼接到另一种生物的基因组上，从而达到“定向”改变生物性状的目的。这里面有一个问题，即所谓“定向”中的“向”，需要是自然界中已经存在的，而不是可以随意挑选的。即所赋予的目的基因必须是自然界原有的，如果需要的性状是自然界所不存在的，基因工程就无能为力。由于化工的发展，在生产过程中出现了大量自然界中从未出现过的物质，或者需要合成特定的有机物，而自然界中的微生物尚未进化出能催化这些物质分解或合成的酶；或者在某些不存在生物的极端环境，自然不存在适用于该环境的酶，在这些情况下，就没法靠寻找自然界中原有的酶来适应生产应用的需要。虽然微生物有极强的适应与进化能力，但如果要通过使微生物进化出具有特定作用的蛋白质来适应生产需求，需要为微生物提供特定的生存环境使之进化，然后对所得微生物进行筛选，再提纯蛋白质，再改造使之适应生产需求，则势必会延长研发周期。在这种情况下，如果可以依据需要，直接设计出符合实际需求的蛋白质，只要技术足够成熟，就可以大大缩短研发周期。另外，因为微生物的变异是不定向的，因此靠微生物变异得到特定蛋白质具有不确定性，如果蛋白质是根据特定需求设计出来的，就生产出最符合实际需要的蛋白质。第四层次：设计蛋白质组生物的遗传代谢不是由单一的一种蛋白质来承担的，而是由多种蛋白通过拮抗作用或协同作用相互调控、影响而进行的。因此，如果只改造微生物体内的单