江南大学：《发酵工程原理与技术》课程教学资源（课件讲稿）第十四章 基因工程菌的发酵

1 1 第十四章 基因工程菌的发酵

1 1 第十四章 基因工程菌的发酵

2 2 第一节 工程菌的来源和应用 一、基本概念 1，重组DNA技术的基本定义 • 重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因 与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生 物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传 并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序， 也称为分子克隆技术。 • 因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大 基本元件

2 2 第一节 工程菌的来源和应用 一、基本概念 1，重组DNA技术的基本定义 • 重组DNA技术是指将一种生物体（供体）的基因 与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生 物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传 并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序， 也称为分子克隆技术。 • 因此，供体、受体、载体是重组DNA技术的三大 基本元件

3 3 2，基因工程的基本定义 • 基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用， 包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技 术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（ 即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程 菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化 过程

3 3 2，基因工程的基本定义 • 基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应用， 包括上游技术和下游技术两大组成部分。上游技 术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（ 即重组DNA技术）；而下游技术则涉及到基因工程 菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化 过程

4 4 • 基因工程一般分为4个步骤： ¾取得符合人们要求的DNA片段，这种DNA片 段被称为“目的基因”； ¾将目的基因与质粒或病毒DNA连接成重组 DNA； ¾把重组DNA引入某种细胞； ¾把目的基因能表达的受体细胞挑选出来

4 4 • 基因工程一般分为4个步骤： ¾取得符合人们要求的DNA片段，这种DNA片 段被称为“目的基因”； ¾将目的基因与质粒或病毒DNA连接成重组 DNA； ¾把重组DNA引入某种细胞； ¾把目的基因能表达的受体细胞挑选出来

5 5 重组DNA技术的操作过程 技术的操作过程 切切 接接 转转 增增 检检

5 5 重组DNA技术的操作过程 技术的操作过程 切切 接接 转转 增增 检检

6 6 3，重组DNA技术与基因工程的基本用途 分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源 分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源 大规模生产生物活性物质 大规模生产生物活性物质 设计、构建生物的新性状甚至新物种 设计、构建生物的新性状甚至新物种

6 6 3，重组DNA技术与基因工程的基本用途 分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源 分离、扩增、鉴定、研究、整理生物信息资源 大规模生产生物活性物质 大规模生产生物活性物质 设计、构建生物的新性状甚至新物种 设计、构建生物的新性状甚至新物种

7 7 • 大规模生产生物活性物质 大规模生产生物活性物质 工程细胞 工程细胞 基因工程 蛋白质工程 途径工程 基因工程 蛋白质工程 途径工程 发酵工程 细胞工程 发酵工程 细胞工程 分离工程 分离工程 酶酶 酶工程 酶工程 分 离 工 程 分 离 工 程 •• 野生细胞 野生细胞 野生细胞 野生细胞 生物活性物质 生物活性物质

7 7 • 大规模生产生物活性物质 大规模生产生物活性物质 工程细胞 工程细胞 基因工程 蛋白质工程 途径工程 基因工程 蛋白质工程 途径工程 发酵工程 细胞工程 发酵工程 细胞工程 分离工程 分离工程 酶酶 酶工程 酶工程 分 离 工 程 分 离 工 程 •• 野生细胞 野生细胞 野生细胞 野生细胞 生物活性物质 生物活性物质

8 8 二、工程菌的获得 • 确定目的产物。 • 找出产该产物的细胞。 • 将细胞破碎后提纯出全部信使RNA。这些信使中包含了 该细胞内表达的所有蛋白质的合成信息。 • 利用基因扩增技术（PCR），找出所需的目的基因。 • 将目的基因连接到设计好的质粒载体，形成了重组DNA 分子。 • 将重组后DNA分子引入到受体细胞内，然后选择合适的 培养条件使细胞繁殖。根据选择性标记，从菌落中筛选 出目的基因的重组 (工程 )菌。 • 这一过程的核心技术是DNA的重组技术

8 8 二、工程菌的获得 • 确定目的产物。 • 找出产该产物的细胞。 • 将细胞破碎后提纯出全部信使RNA。这些信使中包含了 该细胞内表达的所有蛋白质的合成信息。 • 利用基因扩增技术（PCR），找出所需的目的基因。 • 将目的基因连接到设计好的质粒载体，形成了重组DNA 分子。 • 将重组后DNA分子引入到受体细胞内，然后选择合适的 培养条件使细胞繁殖。根据选择性标记，从菌落中筛选 出目的基因的重组 (工程 )菌。 • 这一过程的核心技术是DNA的重组技术

9 9 三、工程菌应具备的条件 • 发酵产品是高浓度、高转化率和高产率的 ，同时是分泌型菌株。 • 菌株能利用常用的碳源，并可进行连续发 酵。 • 菌株不是致病株，也不产内毒素。 • 代谢控制容易进行。 • 能进行适当的DNA重组，并且稳定，重组 的DNA不易脱落

9 9 三、工程菌应具备的条件 • 发酵产品是高浓度、高转化率和高产率的 ，同时是分泌型菌株。 • 菌株能利用常用的碳源，并可进行连续发 酵。 • 菌株不是致病株，也不产内毒素。 • 代谢控制容易进行。 • 能进行适当的DNA重组，并且稳定，重组 的DNA不易脱落

10 10 四、工程菌的应用 1，基因药物 • 红细胞生成素 • 胰岛素 • 干扰素 • 乙肝疫苗 • 生长激素 • 粒细胞巨噬细胞集落刺激因子

10 10 四、工程菌的应用 1，基因药物 • 红细胞生成素 • 胰岛素 • 干扰素 • 乙肝疫苗 • 生长激素 • 粒细胞巨噬细胞集落刺激因子