生命体中,各种蛋白组装体发挥其特殊的功能,如新陈代谢、维持细胞形态等,以蛋白为操作基元构建功能化的组装体一直是蛋白工程领域前沿课题。基于蛋白多样结构特性和识别能力,构筑形态各异蛋白组装体在传感、药物释放、组装工程、生物催化、生物材料等领域具有潜在价值。本论文以四方形L-鼠李树胶糖-1-磷酸醛缩酶（RhuA）蛋白作为主要构筑基元,通过理性设计,在其外表面引入巯基功能基团,通过基元表面巯基形成二硫键连接进行横向组装,最终获得二维高度有序的蛋白晶体材料,所获得晶体材料进一步应用在大分子的分离及指导二维功能化粒子阵列组装。通过定点突变技术分别设计98位突变半胱氨酸的RhuA,第4位和98位突变半胱氨酸的RhuA及第98位和264位突变半胱氨酸的RhuA,并构建三种重组质粒,后进行目的蛋白的表达以及分离纯化,使用SDS-PAGE电泳验证。利用低浓度巯基乙醇分解并逐渐产生更多氧化条件,氧化巯基形成二硫键,实现RhuA自组装成二维蛋白晶体,通过透射电子显微镜等进行表征证实。利用均一空隙的二维蛋白晶体作为分离膜,实现大分子筛分。此外,二维RhuA蛋白晶体作为生物模板,基于巯基与金纳米粒子强的相互作用,实现纳米金粒子高度有序的排布,利用透射电子显微镜、小角X射线衍射等进行表征证实,结果如下:1、成功构建三株不同的表达质粒,分别为⁹⁸Cys-RhuA、4,98Cys-RhuA、98,264Cys-RhuA,利用大肠杆菌作为表达源,经硫酸铵沉淀与超强阴离子柱纯化得到高纯度的目的蛋白。2、利用⁹⁸Cys-RhuA、^4,98Cys-RhuA、98,264Cys-RhuA分别作为组装基元,通过第98位巯基互相形成二硫键的连接,成功组装三种RhuA蛋白二维晶体。3、利用所形成98,26 4Cys-RhuA蛋白晶体上均一的2.5nm的孔隙特征,以二维98,264Cys-RhuA蛋白晶体作为分离膜,成功实现大分子的筛选分离。4、二维^4,98Cys-RhuA蛋白晶体作为生物模板,利用巯基与纳米金粒子强的相互作用,成功实现纳米金粒子在模板上高度有序的组装。成功构建三种二维蛋白晶体结构,并基于对组装体中蛋白单体定向调控,实现组装体对大分子精确和高通量分离;利用二维蛋白晶体为生物模板,成功实现功能化的纳米金粒子形成高度有序的二维纳米金粒子阵列,为制备新型功能化生物纳米材料提供一种有效途径。