目前人类工业上如何制取蛋白质

㈠ 单细胞蛋白质详细资料大全

从单细胞微生物中提取出的蛋白。由于微生物繁殖速度快，原料要求低(包括农林副产物及废料，食品加工后的废物、副产品，石油衍生原料，厌氧废物处理过程中产生的生物质副产品等)，营养价值高(含有碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质等多种营养成分)，是人类和动物获得蛋白质的手段之一。

基本介绍

• 中文名 ：单细胞蛋白质
• 外文名 ：single cell protein
• 概念 ：用单细胞微生物发酵生产的蛋白质
• 优点 ：微生物的生长速率远较动

介绍,概念,优点,原料,微生物,用途,

介绍

英文：single cell protein；SCP 从单细胞微生物中提取出的蛋白。由于微生物繁殖速度快，原料要求低(包括农林副产物及废料，食品加工后的废物、副产品，石油衍生原料，厌氧废物处理过程中产生的生物质副产品等)，营养价值高(含有碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质等多种营养成分)，是人类和动物获得蛋白质的手段之一。可制取蛋白质的微生物，包括含有叶绿素能进行光合作用的单细胞藻类和不能进行光合作用的微生物，如细菌等。按使用的微生物种类可分为：酵母蛋白、细菌蛋白、霉菌蛋白等。按所得产品用途，可分为饲料蛋白、食用蛋白。按利用的碳源种类，可分为石油蛋白、乙醇蛋白。可用于饲料工业和食品工业，作为补充蛋白质的配料。利用其功能性质，还可用于制乳化剂、分散剂、起泡剂或作组织蛋白，用于仿肉制品等。 当今国际市场上，出现了一种新食品。它们的样子很像鸡、鱼或猪肉，但却不是农家饲养的畜亲禽制品，也不是耕种收获的五谷杂粮，而是用微生物生产的微生物蛋白质成品，有人称它为“人造肉”。 蛋白质是生命活动的基础，一切有生命的地方都有蛋白质，微生物也不例外。不过到目前为止，能够担当生产微生物蛋白质的菌种还不多，主要是一些不会引起疾病的细菌、酵母和微型藻类。因为它们的结构非常简单，一个个体就是一个细胞，所以这样的蛋白又叫单细胞蛋白。 在生产单细胞蛋白的工厂里，人们为微生物安排了最适宜居住的环境，这就是一个个大小不等的发酵罐，罐里存放着适合不同种类微生物“胃口”的食料，保证它们在这里能吃饱喝足，迅速繁殖。当发酵罐里的繁殖到足够数量时，便可收集起来加工利用了。 单细胞蛋白具有很高的营养价值。它的蛋白质含量可达到40-80%，远远超过一般的动植物食品。而且单细胞蛋白质里胺基酸的种类比较齐全，有几种在一般食物里缺少的胺基酸，再单细胞蛋白里却大量存在。另外，还含有多种维生素，这也是一般食物所不及。正是由于单细胞蛋白具有这些突出的优点，人们用它加上相应的调味品做成鸡、鱼、猪肉的代替品，不仅外形相象，而且味道鲜美，营养也不亚于天然的鱼肉制品；用它掺和在饼干、饮料、奶制品中，则能提高这些产品的营养价值。在畜禽的饲料中，只要添加3-10%的单细胞蛋白，便能大大的提高饲料的营养价值和利用率。用来喂猪可增加瘦肉率;用来养鸡可多产蛋；用来饲养奶牛还可提高产奶量。在井冈霉素、肌苷、抗菌素等发酵它又可代替粮食原料。单细胞用途广泛，前程远大。

概念

用单细胞微生物发酵生产的蛋 白质称为单细胞蛋白质。

优点

①单细胞蛋白质可以不受气候等外界条件的影响，能够工业化进行生产。 ②微生物的生长速率远较动、植物快，并且能在发酵罐中进行，因而可以在短时间内，在有限的体积内生产出大量的菌体，如500kg的牛每24h只能合成0.5kg蛋白质，而500kh活菌体，在24h内，只要条件合适，能够生产出1250kg蛋白质。 ③微生物菌体内含量较多的蛋白质和较多种类的胺基酸，有的还富含维生素。 ④由于微生物培养是在工厂发酵罐中进行，因而可以节约土地面积。 虽然单细胞蛋白质具有上述优点，但由于它的安全性和价格上的因素，难以大规模地发展。

原料

生产单细胞蛋白质的原料比较丰富，一般有以下4类： ①糖质原料，如亚硫酸盐、纸浆废液、糖蜜、淀粉或纤维素的水解液等。 ②石油原料，如柴油、正烷烃和天然气等。 ③石油化工产物，如醋酸、甲醇和乙醇等。 ④氢气和碳酸气。

微生物

生产单细胞蛋白质的微生物种类很多，有酵母菌、细菌、霉菌和担子菌等。 糖质原料：酵母属和假丝酵母属为主要生产菌。 正烷烃：假丝酵母为最主要利用菌。 甲烷：能利用甲烷作为唯一碳源的微生物，主要是细菌，如甲烷假单胞菌等。 甲醇：主要以细菌为主，放线菌、酵母菌和霉菌次之。甲烷利用菌也为甲醇利用菌，但反之不一定。甲醇利用菌多数为革兰氏阴性细菌。 乙醇：以酵母占多数，其次为细菌和霉菌。酵母菌中有假丝酵母属、酵母属等。 醋酸：细菌中有短杆菌属等，酵母中有假丝酵母属等，霉菌中有曲霉属等。 氢气和碳酸气：能以CO2为唯一碳源，氢气为唯一能源的细菌称为氢细菌。氢细菌在分类学上为氢单胞菌属。

用途

①用作食品有些单细胞蛋白质，特别是用农产品培养生长的酵母菌菌体可用作食品（必要时要先经过处理）。 ②用作饲料用单细胞蛋白质作为饲料，可以节约粮食，促进畜牧业发展。 ③用作其他从单细胞蛋 白质中可提取许多有用之物，如辅酶A，细胞色素C和辅酶I等医药产品，如酵母浸出汁等生物试剂。

㈡ 人血白蛋白如何生产的

人血白蛋白是一种一级结构简单的单链蛋白，其分子量为66250道尔顿(Da)，由585个残基构成，富含门冬氨酸及谷氨酸而缺乏色氨酸。白蛋白分子小，表面面积相对较大，能穿过毛细血管壁和细胞间隙，负电性强，能与多种分子可逆结合，故能在血液循环与各种体液之间传递运送各种生理活动中所需的物质。人血白蛋白主要用于因失血、创伤及烧伤等引起的休克，脑水肿及大脑损伤所致的脑压增高，对防治低蛋白血症及肝硬化或肾病引起的水肿或腹水有较好的疗效。 现阶段临床上用于治疗的白蛋白(除基因工程产品外)全是来源商业化的人血浆，以人血浆为起始原料，由于受生产工艺所限，有大量人血白蛋白残留在组分IV沉淀中，被作为废物焚烧处理，造成大量资源浪费。人血浆作为国家战略资源，十分珍贵且资源有限，人血白蛋白作为生命的急救药品，具有不可替代性作用。为了更好的满足临床病人需求，同时降低该药品的生产成本，充分利用宝贵的血浆资源，特开发出新的提取工艺。

㈢ 人工合成蛋白质是怎么做到的氨基酸能在生物体外脱水缩合吗

蛋白质结构几乎有无限的可能，按照我们的需求设计并制造蛋白质，有可能实现多种神奇功能。

蛋白质是所有活着的生物的“劳动力”，执行着来自DNA的各种命令。它同时有着各种复杂的结构，实现人类和所有生物体中全部的重要功能，包括消化食物、组织生长、血液中氧气的传输、细胞分裂、神经元激活、肌肉供能等等。令人惊奇的是，蛋白质如此多样性的功能仅来源于区区20种氨基酸分子的组合序列。直到现在，研究人员才刚刚开始明白这些线型序列是如何折叠成复杂的结构。

更加令人惊奇的是，大自然似乎只利用了一小部分所有可能的蛋白质结构，尽管后者的数量是庞大的。因此利用已有的氨基酸设计具有特殊结构的非常规蛋白质，即大自然中不曾有过的合成蛋白，有着非常诱人的应用前景。合成蛋白的方法是：对细菌进行基因改造，让它的DNA控制产生特定氨基酸序列，进而合成蛋白质。能够以原子级的准确性生产和研究合成蛋白对于开拓基础研究的新领域，以及在更多领域实现实际应用有着重要意义。

设计过程开始时，假设一种能解决某个具体问题或实现某种功能的新蛋白结构，然后反过来确定能够折叠成这种结构的候选氨基酸序列。Roseetta蛋白质模型设计软件可以确定最有希望的候选者：即折叠出目标结构的最低能量状态的氨基酸序列。接下来，这些序列从计算机转移到实验室中，制造合成蛋白质并进行测试。

目前，还没有任何技术能与蛋白质执行的奇妙功能相媲美。合成蛋白的无限可能性，让蛋白质设计能极大地拓展蛋白质技术的能力。为了说明这一点，我将列举一些利用这种设计方法合成的蛋白质，以及研究过程中的根本挑战和它们的实际应用领域。

这种20面蛋白质纳米颗粒能把药物或其他治疗物质准确送达人体内部的靶细胞，副作用很小。它由两种合成蛋白自组装形成。插图及蛋白质设计者：Jacob Bale，华盛顿大学大卫贝克实验室

新型疫苗

不光可用于药物运输，自组装蛋白质纳米颗粒在疫苗研制领域也有前景。在合成蛋白纳米颗粒表面嵌上稳定的病毒蛋白，我们希望诱发细胞发生强烈而专一的免疫反应来中和HIV病毒和流感病毒。我们目前正在研究怎样能将这些蛋白质纳米颗粒用作针对一些病毒的疫苗。这些具有热稳定性的设计疫苗将不再依赖于复杂的冷链储存系统，从而让这些能挽救生命的疫苗在全球范围内更容易获得，有助于实现消灭病毒性疾病的目标。同时，在疫苗设计上具有的分子级准确性让我们得以对免疫系统如何识别并防御病原体进行系统研究。反过来，这类研究的发现也会促进耐受性疫苗的开发，帮助训练自体免疫疾病和哮喘患者的免疫系统停止攻击宿主组织。

新型多肽药物

大多数获得批准的药物要么是蛋白质大分子，要么是小分子。而自然界中存在的多肽（氨基酸化合物），尺寸大小中等，在改造或稳定后，它们能精确结合生物靶向目标，被认为是已知的最有效的药物分子。在效果上，多肽具有蛋白质和小分子药物的双重优点。环孢素就是一个大家熟悉的例子。但不幸的是，这些肽种类很少。

我们最近实现的一种新设计方法，能产生两大类多肽物质，它们具有不同寻常的热稳定性和化学稳定性。这些多肽包括来源于基因编码（然后在细菌中合成）的肽物质，也包括由自然界没有的氨基酸构成的肽物质。可以说，这些多肽构成了全新多肽药物的基础和设计模型。

另外，我们还开发出一种通用方法，用来设计稳定的小型蛋白，与病原体蛋白特异性结合。一种这类设计蛋白能与病毒的糖蛋白血球凝集素特异性结合，后者负责帮助流感病毒入侵细胞。这些设计蛋白对受感染的小鼠来说，既起到预防疾病的作用，又有治疗的效果，因此可以用作非常有效的抗流感药物。类似的方法还用来设计针对埃博拉病毒的治疗蛋白，以及与肿瘤和自身免疫疾病相关的靶向目标。更为重要的是，合成蛋白可以作为非常有用的测试探针，来探索免疫系统分子化学原理。

蛋白质逻辑系统

人的大脑是一个完全基于蛋白质的高能效逻辑系统。是否可以用自组装、比硅逻辑系统更便宜更高效的合成蛋白来建造一个类似的逻辑系统（比方说电脑）呢？自然界中存在的蛋白开关已经得到了很好的研究，但制作合成蛋白开关仍然是个挑战。除了在生物科技领域的应用，理解蛋白质逻辑系统或许对探索人的大脑如何做决定或早期信息处理过程有更加深远的影响。

设计合成蛋白有着无穷的潜力，新的研究前沿和广泛的实际应用领域等待人们去探索。事实上，人们已经开始掌握设计新的分子解决特定问题的能力。蛋白质设计迎来了激动人心的时代。

预测蛋白质结构

倘若我们不能根据一条给定的氨基酸序列预测它的蛋白结构，蛋白质合成将无从谈起。世界上有20种天然氨基酸，它们可以以任何顺序连接起来，折叠形成近乎天文数字般的可能结构。幸运的是，蛋白质结构预测难题将被一款名叫Rosetta的蛋白质模型软件所攻克。

Rosetta会根据能量状态评估可能的蛋白质结构，确定能量最低的结构，即通常情况下发生在生物组织内的情形。对比较小的蛋白质，Rosetta的预测已经相当准确。全球数百位蛋白质科学家形成的合作网络一直在持续改进Rosetta的算法，让Rosetta变得越来越强大、准确。

我们的研究队伍已经阐明了超过1000种蛋白质的结构，并且有望在未来几年能够预测任一蛋白质的结构。这将成为基础生物学和生物医学领域的一项具有重大意义的进步，因为对蛋白质结构的理解会让人们理解人体和所有生物体内不计其数的蛋白质的功能。同时，预测蛋白质结构的能力将成为设计新型人工合成蛋白质的强大工具。

㈣ 说说人类是如何利用蛋白质的性质进行食品加工的

蛋白质的性质
1.两 性电离和等电点
氨基酸在等电点时 静电荷为零 当蛋白质分子上的正负电荷相等时 这是溶液的PH称为蛋白质的等电点 蛋白质等电点一般偏属酸性 不同蛋白质的电泳速度和方向不同 因此可用电泳法把蛋白质从混合液中分离出来 蛋白质分子含有大量酸性和碱性基团 因此蛋白质溶液对于酸碱都具有强大的缓冲能力
2.凝胶作用 在一定条件下 使高分子溶质或胶体粒子相互连接 形成空间网状结构 而溶剂小分子充满在网架的空隙中 成为失去流动性的半固体状体系 称为广义凝胶 这种凝胶化过程称为凝胶
蛋白质的凝胶化作用是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程 蛋白质凝胶化由于蛋白质分子中氢键 疏水作用 静电作用 金属离子的交联作用 二硫键等相互作用的结果
蛋白质凝胶可以看成是水分散在蛋白质中的一种胶体状态 可以含有大量的水（如明胶可含水99%以上）具有一定的形状和弹性 具有半固体的性质（肌肉组织中 蛋白质的凝胶状态是肌肉能保持大量水分的主要原因）应用 果冻 豆腐香肠 重组肉制品 乳品凝结蛋白 明胶凝胶 不仅形成固态凝结还能增稠 提高乳状液或泡沫的稳定性
膨润作用 当弹性凝结和溶剂接触时 便自动吸收溶剂而膨胀 体积增大 这个过程叫膨润或溶胀 有点弹性凝胶膨润到一定程度体积增大就停止了 称为有限膨润 如 木材在水中 有的弹性凝胶能无限的吸收溶剂最后形成溶液 叫无限膨润 如 明胶在水中
3.沉淀作用
蛋白质稳定因素 1水化作用2电荷
可逆沉淀 指用无机离子使蛋白质分子失去电荷或用有机溶剂使蛋白质分子脱水 造成蛋白质分子沉淀 盐析
不可你性沉淀 指用化学方法（重金属《条件偏碱性》生物碱试剂或某些酸类）或物理方法（加热和光照）是蛋白质发生永久性变化而形成的蛋白质分子的沉淀
4.蛋白质变性
是指蛋白质受到外界物理或化学因素的作用是蛋白质的物理 化学和生物学性质发生改变 主要是空间结构发生改变 可逆 三四级变 不可逆 二级也变
变性后特点 溶解度降低 生物活性丧失 易被酶水解
影响因素 物理 紫外线照射 加热煮沸 剧烈震荡 加压 超声波 射线照射等
化学 强酸强碱 乙醇 丙酮等有机溶剂 重金属 盐类等
5.蛋白质水解
蛋白质加酸 碱 或酶后经过一系列。 的加水分解作用 最后被分解成氨基酸 这个化学变化过程是蛋白质的水解过程
过程 蛋白质-变性蛋白质-蛋白胨-多肽-二肽-氨基酸
6.显色反应
1.缩脲反应 蛋白质在碱性溶液中与硫酸铜作用呈现紫红色 称双缩脲反应 可以做蛋白质的定量测定（太键）
2.乙醛酸反应 蛋白质先加入乙醛酸 然后加入浓硫酸 使溶液分层 在分界出现红色 绿色 或紫色环 摇匀后全部混合成紫色（乙醛酸和色氨酸的缩合物颜色）
3.与水合茚三酮的反应 与氨基酸相似 蛋白质溶液中加入水合茚三酮并加热至沸显蓝色

㈤ 工业化生产蛋白质时进行纯化一般采用什么方法合适

工业化蛋白质纯化的方法选择，要考虑如下因素，不能一概而论：

1. 目的和纯化目标：是食用、保健、还是药用？是人用还是兽用？原料来源是人源还是重组？若是人用药物，还要考虑是口服还是注射？注射剂量如何？产品的用途、来源不同，生物安全性要求不同，对于杂质种类、纯度的要求不同，所以，其工艺的选择就会不同；

2. 成本：很显然，在满足纯化目的和纯化指标的情况下，工业纯化考虑的就是规模、成本，都能满足需求的工艺，自然会选择时间成本和经济成本最优的工艺。

对于工业蛋白纯化，一般而言：

1. 工业原料用：硫酸铵沉淀、冷乙醇沉淀等方法，经济，快速，工艺简单，纯度相对较低，杂质去除率也较低；

2. 兽用医药：上述沉淀法，再结合微滤、超滤或者一步蛋白层析等工艺；

3. 人用生物药：如单抗药，对于纯度要求极高，多在99%以上，大多采用多步（2-3步）蛋白层析工艺来纯化。

个人见解，仅供参考，祝愉快！

㈥ 蛋白质工程主要有哪些研究手段

蛋白质工程
所谓蛋白质工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。
蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的。蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。这种通过造成一个或几个碱基定点突变，以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术，称为基因定点突变技术。
蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面：根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。
目前，蛋白质工程尚未有统一的定义。一般认为蛋白质工程就是通过基因重组技术改变或设计合成具有特定生物功能的蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。从广义上来说，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。
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蛋白质工程的基本途径
从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的核糖核苷酸序列（RNA）→找到相对应的脱氧核糖核苷酸序列（DNA）
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【研究的核心内容】
蛋白质结构分析
蛋白质工程的核心内容之一就是收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便建立结构与功能之间关系的数据库，为蛋白质结构与功能之间关系的理论研究奠定基础。三维空间结构的测定是验证蛋白质设计的假设即证明是新结构改变了原有生物功能的必需手段。晶体学的技术在确定蛋白质结构方面有了很大发展，但是最明显的不足是需要分离出足够量的纯蛋白质（几毫克～几十毫克），制备出单晶体，然后再进行繁杂的数据收集、计算和分析。
另外，蛋白质的晶体状态与自然状态也不尽相同，在分析的时候要考虑到这个问题。核磁共振技术可以分析液态下的肽链结构，这种方法绕过了结晶、X－射线衍射成像分析等难点，直接分析自然状态下的蛋白质的结构。现代核磁共振技术已经从一维发展到三维，在计算机的辅助下，可以有效地分析并直接模拟出蛋白质的空间结构、蛋白质与辅基和底物结合的情况以及酶催化的动态机理。从某种意义上讲，核磁共振可以更有效地分析蛋白质的突变。国外有许多研究机构正在致力于研究蛋白质与核酸、酶抑制剂与蛋白质的结合情况，以开发
具有高度专一性的药用蛋白质。
结构、功能的设计和预测
根据对天然蛋白质结构与功能分析建立起来的数据库里的数据，可以预测一定氨基酸序列肽链空间结构和生物功能；反之也可以根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构。通过基因重组等实验可以直接考察分析结构与功能之间的关系；也可以通过分子动力学、分子热力学等，根据能量最低、同一位置不能同时存在两个原子等基本原则分析计算蛋白质分子的立体结构和生物功能。虽然这方面的工作尚在起步阶段，但可预见将来能建立一套完整的理论来解释结构与功能之间的关系，用以设计、预测蛋白质的结构和功能。
创造和改造
蛋白质的改造，从简单的物理、化学法到复杂的基因重组等等有多种方法。物理、化学法：对蛋白质进行变性、复性处理，修饰蛋白质侧链官能团，分割肽链，改变表面电荷分布促进蛋白质形成一定的立体构像等等；生物化学法：使用蛋白酶选择性地分割蛋白质，利用转糖苷酶、酯酶、酰酶等去除或连接不同化学基团，利用转酰胺酶使蛋白质发生胶连等等。以上方法只能对相同或相似的基团或化学键发生作用，缺乏特异性，不能针对特定的部位起作用。采用基因重组技术或人工合成DNA，不但可以改造蛋白质而且可以实现从头合成全新的蛋白质。
蛋白质是由不同氨基酸按一定顺序通过肽键连接而成的肽构成的。氨基酸序列就是蛋白质的一级结构，它决定着蛋白质的空间结构和生物功能。而氨基酸序列是由合成蛋白质的基因的DNA序列决定的，改变DNA序列就可以改变蛋白质的氨基酸序列，实现蛋白质的可调控生物合成。在确定基因序列或氨基酸序列与蛋白质功能之间关系之前，宜采用随机诱变，造成碱基对的缺失、插入或替代，这样就可以将研究目标限定在一定的区域内，从而大大减少基因分析的长度。一旦目标DNA明确以后，就可以运用定位突变等技术来进行研究。
定位突变蛋白质中的氨基酸是由基因中的三联密码决定的，只要改变其中的一个或两个就可以改变氨基酸。通常是改变某个位置的氨基酸，研究蛋白质结构、稳定性或催化特性。噬菌体M13的生活周期有二个阶段，在噬菌体粒子中其基因组为单链，侵入宿主细胞以后，通过复制以双链形式存在。将待研究的基因插入载体M13，制得单链模板，人工合成一段寡核苷酸（其中含一个或几个非配对碱基）作为引物，合成相应的互补链，用T4连接酶连接成闭环双链分子。经转染大肠杆菌，双链分子在胞内分别复制，因此就得到两种类型的噬菌斑，含错配碱基的就为突变型。再转入合适的表达系统合成突变型蛋白质。
盒式突变1985年Wells提出的一种基因修饰技术——盒式突变，一次可以在一个位点上产生 20种不同氨基酸的突变体，可以对蛋白质分子中重要氨基酸进行“饱和性”分析。利用定位突变在拟改造的氨基酸密码两侧造成两个原载体和基因上没有的内切酶切点，用该内切酶消化基因，再用合成的发生不同变化的双链DNA片段替代被消化的部分。这样一次处理就可以得到多种突变型基因。
PCR技术DNA聚合酶链式反应是应用最广泛的基因扩增技术。以研究基因为模板，用人工合成的寡核苷酸（含有一个或几个非互补的碱基）为引物，直接进行基因扩增反应，就会产生突变型基因。分离出突变型基因后，在合适的表达系统中合成突变型蛋白质。这种方法直接、快速和高效。
高突变率技术从大量的野生型背景中筛选出突变型是一项耗时、费力的工作。有两种新的突变方法具有较高的突变率：①硫代负链法：核苷酸间磷酸基的氧被硫替代后修饰物（α－（S）－dCTP）对某些内切酶有耐性，在有引物和（α－（S）－dCTP）存在下合成负链，然后用内切酶处理，结果仅在正链上产生“缺口”，用核苷酸外切酶III从3‘→5‘扩大缺口并超过负链上错配的核苷酸，在聚合酶作用下修复正链，就可以得到二条链均为突变型的基因；②UMP正链法：大肠杆菌突变株RZ1032中缺少脲嘧啶糖苷酶和UTP酶，M13在这种宿主中可以用脲嘧啶（U）替代胸腺嘧啶（T）掺入模板而不被修饰。用这种含U的模板产生的突变双链转化正常大肠杆菌，结果含U的正链被寄主降解，而突变型负链保留并复制。
蛋白质融合将编码一种蛋白质的部分基因移植到另一种蛋白质基因上或将不同蛋白质基因的片段组合在一起，经基因克隆和表达，产生出新的融合蛋白质。这种方法可以将不同蛋白质的特性集中在一种蛋白质上，显着地改变蛋白质的特性。现在研究的较多的所谓 “嵌合抗体”和“人缘化抗体”等，就是采用的这种方法。
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【实际应用】
提高蛋白质的稳定性
葡萄糖异构酶（GI）在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确定第138位甘氨酸 (Gly138)为目标氨基酸后，用双引物法对GI基因进行体外定点诱变，以脯氨酸（Pro138）替代Gly138，含突变体的重组质粒在大肠杆菌中表达，结果突变型GI比野生型的热半衰期长一倍；最适反应温度提高10～12℃；酶比活相同。据分析，Pro替代Gly138后，可能由于引入了一个吡咯环，该侧链刚好能够填充于Gly138附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。
融合蛋白质
脑啡肽(Enk)N端5肽线形结构是与δ型受体结合的基本功能区域，干扰素（IFN）是一种广谱抗病毒抗肿瘤的细胞因子。黎孟枫等人化学合成了EnkN端5肽编码区，通过一连接3肽编码区与人α1型IFN基因连接，在大肠杆菌中表达了这一融合蛋白。以体外人结肠腺癌细胞和多形胶质瘤细胞为模型，采用3H－胸腺嘧啶核苷掺入法证明该融合蛋白抑制肿瘤细胞生长的活性显着高于单纯的IFN，通过 Naloxone竞争阻断实验证明，抑制活性的增高确由Enk导向区介导。
蛋白质活性的改变
通常饭后30～60min，人血液中胰岛素的含量达到高峰，120～180min内恢复到基础水平。而目前临床上使用的胰岛素制剂注射后120min后才出现高峰且持续180～240min，与人生理状况不符。实验表明，胰岛素在高浓度（大于 10－5mol/L）时以二聚体形式存在，低浓度时（小于10－9mol/L）时主要以单体形式存在。设计速效胰岛素原则就是避免胰岛素形成聚合体。类胰岛素生长因子－I(IGF－I)的结构和性质与胰岛素具有高度的同源性和三维结构的相似性，但IGF－I不形成二聚体。IGF－I的B结构域（与胰岛素B 链相对应）中B28－B29氨基酸序列与胰岛素B链的B28－B29相比，发生颠倒。因此，将胰岛素B链改为B28Lys－B29Pro，获得单体速效胰岛素。该速效胰岛素已通过临床实验。
治癌酶的改造
癌症的基因治疗分二个方面：药物作用于癌细胞，特异性地抑制或杀死癌细胞；药物保护正常细胞免受化学药物的侵害，可以提高化学治疗的剂量。疱症病毒（HSV）胸腺嘧啶激酶(TK)可以催化胸腺嘧啶和其他结构类似物如GANCICLOVIR和 ACYCLOVIR无环鸟苷磷酸化。GANCICLOVIR和ACYCLOVIR缺少3‘端羟基，就可以终止DNA的合成，从而杀死癌细胞。HSV－TK 催化GANCICLOVIR和ACYCLOVIR的能力可以通过基因突变来提高。从大量的随机突变中筛选出一种，在酶活性部位附近有6个氨基酸被替换，催化能力分别提高43和20倍。O6－烷基－鸟嘌呤是DNA经烷基化剂（包括化疗用亚硝基药物）处理以后形成的主要诱变剂和细胞毒素，所以这些亚硝基药物的使用剂量受到限制。O6－烷基－鸟嘌呤－DNA烷基转移酶O6－Alkylguanine－DNAalkyltransferase(AGT)能够将鸟嘌呤O6上的烷基去除掉，起到保护作用。通过反向病毒转染，人类AGT在鼠骨髓细胞中表达并起到保护作用。通过突变处理，得到一些正突变AGT基因且活性都比野生型的高，经检查发现一个突变基因中的第139位脯氨酸被丙氨酸替代。
嵌合抗体和人缘化抗体
免疫球蛋白呈Y型，由二条重链和二条轻链通过二硫键相互连接而构成。每条链可分为可变区（N 端）和恒定区（C端），抗原的吸附位点在可变区，细胞毒素或其他功能因子的吸附位点在恒定区。每个可变区中有三个部分在氨基酸序列上是高度变化，在三维结构上是处在β折叠端头的松散结构（CDR），是抗原的结合位点，其余部分为CDR的支持结构。不同种属的CDR结构是保守的，这样就可以通过蛋白质工程对抗体进行改造。
鼠单克隆抗体被人免疫系统排斥，它潜在的治疗作用得不到利用。嵌合抗体就是用人抗体的恒定区替代鼠单克隆抗体的恒定区，这样它的免疫原性就显着下降。如用于治疗直肠结肠腺癌（COLORECTALADENOCARCINOMA）的单克隆抗体 Mab17－1A。尽管嵌合抗体还存在着免疫原的问题，但仍有几种嵌合抗体通过了临床实验。所谓人缘化抗体就是将抗原吸附区域嫁接到人抗体上，这样抗体上的外源肽链降低到最小，免疫原性也就最小。但是，仅将CDR转接到人抗体上，其抗原吸附能力很小，必须带上几个框架氨基酸残基，才能保持原有的吸附力。这样就存在免疫原性与抗原吸附力之间的矛盾。通过逐个氨基酸替代或计算机模拟分析，可在保持原有吸附力的基础之上，尽可能地降低免疫原性。第一个临床上应用的用于治疗淋巴肉芽肿病和风湿性关节炎的人缘化抗体CAMPATH－1H，尽管疗效显着，但仍有半数以上的患者有免疫反应。而其他人缘化抗体如治疗脊髓性白血病的ANTI－CD33等，其免疫反应可以忽略不计。
蛋白质工程进展
当前，蛋白质工程是发展较好、较快的分子工程。这是因为在进行蛋白质分子设计后，已可应用高效的基因工程来进行蛋白的合成。最早的蛋白工程是福什特（Forsht）等在1982—1985年间对酪氨酰—t—RNA合成酶的分子改造工作。他根据 XRD（X射线衍射）实测该酶与底物结合部位结构，用定位突变技术改变与底物结合的氨基酸残基，并用动力学方法测量所得变体酶的活性，深入探讨了酶与底物的作用机制。佩里（Perry）1984年通过将溶菌酶中Ile(3)改成Cys(3)，并进一步氧化生成 Cys(3)-Cys（97）二硫键，使酶热稳定性提高，显着改进了这种食品工业用酶的应用价值。1987年福什特通过将枯草杆菌蛋白酶分子表面的 Asp（99）和Glu（156）改成Lys，而导致了活性中心His（64）质子pKa从7下降到6，使酶在pH＝6时的活力提高10倍。工业用酶最佳 pH的改变预示可带来巨大经济效益。蛋白工程还可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变。由此可以看出蛋白工程的威力及其光辉前景。上述各例是通过对关键氨基酸残基的置换与增删进行蛋白工程的一类方法。另一类是以某个典型的折叠进行“从头设计”的方法。1988年杜邦公司宣布，成功设计并合成了由四段反平行α—螺旋组成为73个氨基残基的成果。这显示，按人们预期要求，通过从头设计以折叠成新蛋白的目标已是可望又可及了。预测结构的模型法，在奠定分子生物学基础时起过重大作用。蛋白的一级结构，包含着关于高级结构的信息这一点已日益明确。结合模型法，通过分子工程来预测高级结构，已成为人们所瞩目的问题了。
蛋白质工程汇集了当代分子生物学等学科的一些前沿领域的最新成就，它把核酸与蛋白质结合、蛋白质空间结构与生物功能结合起来研究。蛋白质工程将蛋白质与酶的研究推进到崭新的时代，为蛋白质和酶在工业、农业和医药方面的应用开拓了诱人的前景。蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时期。
蛋白质工程的前景
蛋白质工程取得的进展向人们展示出诱人的前景。例如，科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。如今，生物和材料科学家正积极探索将蛋白质工程应用于微电子方面。用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点，因此有极为广阔的发展前景。

㈦ 细菌怎么生成蛋白质的

就是利用基因工程手段,将蛋白质所对应的编码基因导入到细菌细胞中,利用细菌自身合成，这样就可以产生人类的蛋白质了。（高一必修2有）

㈧ 人体能合成各种各样的蛋白质，究竟是怎么合成的

蛋白质的基础

蛋白质（protein）是生命的物质基础，是有机大分子，是构成细胞的基本有机物，是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。

生物体合成mRNA后，携带有遗传信息的mRNA穿过核膜进入胞质，在核糖体及tRNA等参与下，将遗传信息转变成蛋白质中氨基酸的排列顺序，以各种氨基酸为原料完成蛋白质的生物合成。

人体内的蛋白质在不断的分解与合成，合成人体蛋白质的原料是氨基酸，主要来自食物蛋白质，因此，食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的质量，无论是婴幼儿、青少年的生长发育，成年人的健康体魄还是老年人的健康长寿，都与膳食中蛋白质有着密切的关系。

㈨ 用现在的技术，人类能制造出蛋白质吗

绝对能,不用想了