安徽科技学院：《现代生物工程学》课程教学资源（PPT课件）基因工程——第四章 基因在大肠杆菌、酵母中的高效的表达

第四章 基因在大肠杆菌、酵 母中的高效的表达 第一节基因的表达系统与表达策略 第二节基因在大肠杆菌中的高效表达 第三节基因在酵母中的表达

第四章 基因在大肠杆菌、酵 母中的高效的表达 第一节 基因的表达系统与表达策略 第二节 基因在大肠杆菌中的高效表达 第三节 基因在酵母中的表达

前言 ●基因表达是指结构基因在生物体中的转录、 翻译以 及所有加工过程。 ●基因工程主要目标之一是生产常规方法难以生产的 大量蛋白质产物一即实现基因的高效表达。 ●基因高效表达研究是指外源基因在某种细胞中的表 达活动，即剪切下外源基因片段，拼接到另一个基因 表达体系中，使其能获得原生物活性又可高产的表达 产物

前言 ⚫基因表达是指结构基因在生物体中的转录、翻译以 及所有加工过程。 ⚫基因工程主要目标之一是生产常规方法难以生产的 大量蛋白质产物—即实现基因的高效表达。 ⚫基因高效表达研究是指外源基因在某种细胞中的表 达活动，即剪切下外源基因片段，拼接到另一个基因 表达体系中，使其能获得原生物活性又可高产的表达 产物

第一节基因的表达系统与表达策略 ●最佳的基因表达体系： ()目的基因的表达产量高； (2)表达产物稳定； (3)生物活性高； (4)表达产物容易分离纯化

⚫最佳的基因表达体系： ⑴目的基因的表达产量高; ⑵表达产物稳定; ⑶生物活性高; ⑷表达产物容易分离纯化。 第一节基因的表达系统与表达策略

宿主细胞的选择 一、适合目的基因表达的宿主细胞的要求： 1、容易获得较高浓度的细胞； 2、能利用易得廉价原料： 3、不致病、不产生内毒素： 4、发热量低、需氧低、适当的发酵温度和细胞形态： 5、容易进行代谢调控： 6、容易进行DNA重组技术操作； 7、产物的产量、产率高， 8、产物容易提取纯化

宿主细胞的选择 一、适合目的基因表达的宿主细胞的要求: 1、容易获得较高浓度的细胞； 2、能利用易得廉价原料； 3、不致病、不产生内毒素； 4、发热量低、需氧低、适当的发酵温度和细胞形态； 5、容易进行代谢调控； 6、容易进行DNA重组技术操作； 7、产物的产量、产率高， 8、产物容易提取纯化

二、宿主细胞分为两大类 1、原核细胞：常用有大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、 链霉菌等； 2、真核细胞：常用有酵母、丝状真菌、哺乳动物 细胞等

二、宿主细胞分为两大类： 1、原核细胞：常用有大肠杆菌、枯草芽胞杆菌、 链霉菌等； 2、真核细胞：常用有酵母、丝状真菌、哺乳动物 细胞等

大肠杆菌目前仍是基因工程研究中采用最多的原 核表达体系。 优越性： ①对大肠杆菌的基础生物学、分子遗传学等背景 知识和基因表达的调控机理已有了深刻了解。 ②有各类菌株和载体系列。 ③目前已实现多种基因的高效表达。表达基因产 物形式多样细胞内不溶性表达（包含体）、细胞内 可溶性表达、细胞周质表达等。 ④易培养，成本低

大肠杆菌目前仍是基因工程研究中采用最多的原 核表达体系。 优越性： ①对大肠杆菌的基础生物学、分子遗传学等背景 知识和基因表达的调控机理已有了深刻了解。 ②有各类菌株和载体系列。 ③目前已实现多种基因的高效表达。表达基因产 物形式多样:细胞内不溶性表达(包含体)、细胞内 可溶性表达、细胞周质表达等。 ④易培养，成本低

缺点： ①大肠杆菌中的表达不存在信号肽，产品 多为胞内产物，提取困难。 ②因分泌能力不足，真核蛋白质常形成不 溶性的包含体，表达产物需经变性复性 才恢复活性。 ③蛋白质不能糖基化。产物蛋白质N端多 余一个蛋氨酸残基。 ④其内毒素很难除去

缺点： ①大肠杆菌中的表达不存在信号肽，产品 多为胞内产物，提取困难。 ②因分泌能力不足，真核蛋白质常形成不 溶性的包含体，表达产物需经变性复性 才恢复活性。 ③蛋白质不能糖基化。产物蛋白质N端多 余一个蛋氨酸残基。 ④其内毒素很难除去

酵母 酵母菌是研究基因表达最有效 的单细胞真核微生物。其基因组小 世代时间短，有单倍体双倍体两种 形式，繁殖迅速，无毒性。能外分 泌，产物可糖基化。已有不少真核 基因成功表达

酵母 酵母菌是研究基因表达最有效 的单细胞真核微生物。其基因组小， 世代时间短，有单倍体双倍体两种 形式，繁殖迅速，无毒性。能外分 泌，产物可糖基化。已有不少真核 基因成功表达

基因表达的基本过程 Replication mRNA Translation DNA (protein synthesis) Transcription (RNA synthesis) Protein RNA

基因表达的基本过程

基因表达的基本过程 基因的表达主要涉及到两个过程：转录和翻译。 首先，目的基因通过转录(transcription)形成mRNA(信使 RNA,messenger RNA ) DNA 然后，tRNA(转运 RNA,transfer RNA)将 各种氨基酸运送到核糖 体并按照mRNA的密码 RNA 子顺序将各种氨基酸连 接成特定的氨基酸序列 (translation)最终得到基 因的表达产物（蛋白 质)。 Protein

基因表达的基本过程 基因的表达主要涉及到两个过程：转录和翻译。 首先，目的基因通过转录(transcription)形成mRNA（信使 RNA, messenger RNA )； 然后， tRNA （转运 RNA, transfer RNA）将 各种氨基酸运送到核糖 体并按照mRNA的密码 子顺序将各种氨基酸连 接成特定的氨基酸序列 (translation) 最终得到基 因的表达产物 （ 蛋 白 质）