1、第一课外源基因在大肠杆菌中的表达原理及微量移液器的使用（优选）第一课外源基因在大肠杆菌中的表达原理及微量移液器的使用第一部分 外源基因在大肠杆菌中的表达原理 研究者经常需要获得大量的蛋白质以满足各类研究的需要。比如 1，用作抗原来刺激抗体的产生可以是蛋白质或其部分片断。2，用于生化和细胞生物学研究这种情况下保持蛋白质原有的功能（如高比活性酶、结合蛋白或生长因子）就显得十分重要。3，用于结构研究要求得到的蛋白质有天然的结构。因为几乎不可能知道一种尚未知道其结构的蛋白质经变性后是否被精确地重折叠，蛋白质必须以可溶性形式产生。获得目的蛋白的方法从天然产物中纯化利用基因工程方法表达基因工程蛋白质表达的
2、概念是指为了获取大量的目标蛋白而进行的有目的的蛋白质合成。方法是将编码所需蛋白质的基因插入质粒或其他载体，然后再将载体导入活细胞。利用宿主细胞的蛋白质生产体系产生目的蛋白。The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1978for the discovery of restriction enzymes and their application to problems of molecular geneticsWerner Arber Daniel Nathans Hamilton O.Smith Switzerland Biozentrum der
3、Universitt Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA 1929-1928-19991931-1.1.抗性基因（抗性基因（Antibiotic resistance Antibiotic resistance gene,such as Ampicillin gene,such as Ampicillin resistance gene,Kanamycine resistance gene,Kanam
4、ycine resistance gene)resistance gene)2.2.启始复制子（启始复制子（oriori,Origin of,Origin of replication)replication)；3.3.多克隆位点多克隆位点(MSC,Multiple cloning(MSC,Multiple cloning site or polylinker)site or polylinker)；质粒的结构：质粒的结构：重组重组DNADNA转化细菌过转化细菌过程示意图程示意图利用连接酶连接质粒DNA酶切产物及外源基因酶切片段制备宿主菌的感受态细胞基因工程蛋白质表达的概念转录调控序列可调控的
5、强启动子（如lac,tr或tac启动子），经诱导后可产生大量的目的基因mRNA；Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA优点表达效率高，昆虫细胞对蛋白质表达后修饰加工的方式与哺乳动物细胞接近。利用宿主细胞的蛋白质生产体系产生目的蛋白。将表达质粒DNA用限制性内切酶（与目的基因PCR引物相同的酶切位点）进行酶切真核细胞系统包括哺乳动物细胞、昆虫细胞、酵母细胞、植物细胞等表达体系。不要将按钮旋出量程，这将导致移液器损坏。从大值调整到小值时，刚好即可。第一部分 外源基因在大肠杆菌中的表达原理是指为了获取大量的目标蛋白而进行的有
6、目的的蛋白质合成。Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USAPCR产物的酶切片段定量（优选）第一课外源基因在大肠杆菌中的表达原理及微量移液器的使用各种表达系统原核表达系统指大肠杆菌表达系统。真核细胞系统包括哺乳动物细胞、昆虫细胞、酵母细胞、植物细胞等表达体系。各种表达体系各有优缺点。举例说明如下原核表达系统大肠杆菌表达载体包括噬菌体载体和质粒载体，通过感染或转化大肠杆菌产生目的蛋白。原核细胞系统主要是利用大肠杆菌细胞生产目的蛋白。优点该系统操作简便、周期短、收益大、及表达产物稳定。局限表达基因的相对分子质量有限，且不能对表
7、达产物进行一些翻译后加工、修饰。各种表达系统2.杆状病毒表达系统3.将外源基因插入昆虫杆状病毒，通过重组病毒感染昆虫细胞而产生目的蛋白。4.优点表达效率高，昆虫细胞对蛋白质表达后修饰加工的方式与哺乳动物细胞接近。5.缺点操作比较繁琐。各种表达系统3.哺乳动物细胞表达系统4.利用病毒、质粒建立重组有外源基因的表达载体，通过感染或转染进入宿主细胞表达目的蛋白。5.优势能够指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近于天然的哺乳动物蛋白质分子。6.缺点表达效率通常不高。利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程1.构建表达载体2.在大肠杆
8、菌里表达外源基因一般是始于将基因插入表达载体（通常为质粒）。表达载体应具有的几种元件是3.选择标志的编码序列，它可提供筛选以确定载体是否进入了宿主细胞。4.转录调控序列可调控的强启动子（如lac,tr或tac启动子），经诱导后可产生大量的目的基因mRNA；转录终止子。5.翻译调控序列一个位置合适的核糖体结合位点（和起始密码子ATG之间有合适的距离）。6.一个由多个限制性内切酶位点构成的克隆位点，便于将外源基因以正确的方向插入载体中。利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程1.构建表达载体（质粒）制备感受态大肠杆菌 将质粒DNA转化感受态大肠杆菌 提取质粒DNA 质粒DNA定量利用大肠杆菌进行外源基因
9、表达的过程1.构建表达载体2.扩增目的基因3.PCR方法以含目的基因的克隆质粒为模板，按基因序列设计一对引物（在上游和下游引物分别引入不同的酶切位点），PCR循环获得所需基因片段。4.RTPCR方法从细胞或组织中提取总RNA，以mRNA为模板，逆转录形成cDNA第一链，以逆转录产物为模板进行PCR循环获得产物。5.纯化PCR产物6.PCR产物定量表达载体应具有的几种元件是重组DNA转化细菌过程示意图1928-1999缺点表达效率通常不高。原核表达系统指大肠杆菌表达系统。Daniel Nathans大肠杆菌表达载体包括噬菌体载体和质粒载体，通过感染或转化大肠杆菌产生目的蛋白。基因工程蛋白质表达的
10、概念将质粒DNA转化感受态大肠杆菌回收质粒DNA酶切产物（载体大片段）Hamilton O.同时可以避免在吸取粘稠液体时在吸液头表面粘上液体影响吸取精度。利用连接酶连接质粒DNA酶切产物及外源基因酶切片段抗性基因（Antibiotic resistance gene,such as Ampicillin resistance gene,Kanamycine resistance gene)从大值调整到小值时，刚好即可。表达载体应具有的几种元件是第一部分 外源基因在大肠杆菌中的表达原理Hamilton O.利用连接酶连接质粒DNA酶切产物及外源基因酶切片段利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程1.构
11、建表达载体 将表达质粒DNA用限制性内切酶（与目的基因PCR引物相同的酶切位点）进行酶切 回收质粒DNA酶切产物（载体大片段）质粒DNA酶切产物定量 PCR产物酶切 回收PCR产物的酶切片段 PCR产物的酶切片段定量 利用连接酶连接质粒DNA酶切产物及外源基因酶切片段利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程2.重组表达载体的鉴定 将连接产物转化大肠杆菌 抽提重组质粒并定量 通过酶切初步鉴定重组质粒 测序验证重组质粒（检查目的基因插入方向、序列及阅读框架的正确性）利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程3.重组蛋白的诱导表达 制备宿主菌的感受态细胞 重组质粒DNA转化表达宿主菌的感受态细胞 培养带有重组表达
12、载体的大肠杆菌 诱导重组蛋白质表达利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程4.鉴定目的基因表达产物 抗体鉴定 生物活性鉴定 序列测定第二部分 微量移液器的使用一个完整的移液过程包括容量设定安装移液头预洗移液头吸液排液卸去移液头每一个步骤都要遵循操作规范。1.容量设定2.从大值调整到小值时，刚好即可。3.从小值调整到大值时，需要调超过三分之一圈后再返回，这是因为计数器里面有一定的空隙，需要弥补。4.不要将按钮旋出量程，这将导致移液器损坏。5.吸液头安装6.正确的安装方法是把白套筒顶端插入吸液头，在轻轻用力下压的同时，把移液器按逆时针方向旋转180度。7.切记用力不能过猛，更不能采取剁吸液头的方法来进行
13、安装，那样做会对移液器造成不必要的损伤。3.预洗吸液头安装了新的吸液头或增大了容量值以后，应把需要转移的液体吸取、排放两到三次。这样做是为了让吸液头内壁形成一道同质液膜，确保移液工作的精度和准度，使移液过程具有重现性。其次，在吸取有机溶剂或高挥发液体时，挥发性气体会在白套筒室内形成负压，从而产生漏液的情况，这时就需要我们预洗四到六次，让白套筒室内的气体达到饱和，负压就会自动消失。4.吸液先将移液器排放按钮按至第一停点，再将吸液头垂直浸入液面。尽量避免吸液头浸入液面过深，以免液压对吸液的精确度造成影响。同时可以避免在吸取粘稠液体时在吸液头表面粘上液体影响吸取精度。松开移液器排放按钮要平稳，切记不
14、能过快，以免导致液体吸入移液器内部。1，用作抗原来刺激抗体的产生可以是蛋白质或其部分片断。表达载体应具有的几种元件是翻译调控序列一个位置合适的核糖体结合位点（和起始密码子ATG之间有合适的距离）。方法是将编码所需蛋白质的基因插入质粒或其他载体，然后再将载体导入活细胞。1，用作抗原来刺激抗体的产生可以是蛋白质或其部分片断。利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程Biozentrum der Universitt重组DNA转化细菌过程示意图在大肠杆菌里表达外源基因一般是始于将基因插入表达载体（通常为质粒）。局限表达基因的相对分子质量有限，且不能对表达产物进行一些翻译后加工、修饰。不要将按钮旋出量程，这将
15、导致移液器损坏。将表达质粒DNA用限制性内切酶（与目的基因PCR引物相同的酶切位点）进行酶切RTPCR方法从细胞或组织中提取总RNA，以mRNA为模板，逆转录形成cDNA第一链，以逆转录产物为模板进行PCR循环获得产物。回收质粒DNA酶切产物（载体大片段）Hamilton O.优势能够指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近于天然的哺乳动物蛋白质分子。Hamilton O.表达载体应具有的几种元件是Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA回收PCR
16、产物的酶切片段1，用作抗原来刺激抗体的产生可以是蛋白质或其部分片断。Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA是指为了获取大量的目标蛋白而进行的有目的的蛋白质合成。培养带有重组表达载体的大肠杆菌翻译调控序列一个位置合适的核糖体结合位点（和起始密码子ATG之间有合适的距离）。测序验证重组质粒（检查目的基因插入方向、序列及阅读框架的正确性）每一个步骤都要遵循操作规范。将外源基因插入昆虫杆状病毒，通过重组病毒感染昆虫细胞而产生目的蛋白。优势能够指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理
17、化特性和生物学功能方面最接近于天然的哺乳动物蛋白质分子。重组DNA转化细菌过程示意图3，用于结构研究要求得到的蛋白质有天然的结构。从大值调整到小值时，刚好即可。正确的安装方法是把白套筒顶端插入吸液头，在轻轻用力下压的同时，把移液器按逆时针方向旋转180度。将表达质粒DNA用限制性内切酶（与目的基因PCR引物相同的酶切位点）进行酶切安装了新的吸液头或增大了容量值以后，应把需要转移的液体吸取、排放两到三次。Hamilton O.通过酶切初步鉴定重组质粒Hamilton O.将表达质粒DNA用限制性内切酶（与目的基因PCR引物相同的酶切位点）进行酶切制备宿主菌的感受态细胞回收质粒DNA酶切产物（载体
18、大片段）缺点表达效率通常不高。Hamilton O.重组DNA转化细菌过程示意图局限表达基因的相对分子质量有限，且不能对表达产物进行一些翻译后加工、修饰。真核细胞系统包括哺乳动物细胞、昆虫细胞、酵母细胞、植物细胞等表达体系。Hamilton O.同时可以避免在吸取粘稠液体时在吸液头表面粘上液体影响吸取精度。重组DNA转化细菌过程示意图将表达质粒DNA用限制性内切酶（与目的基因PCR引物相同的酶切位点）进行酶切制备宿主菌的感受态细胞优势能够指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近于天然的哺乳动物蛋白质分子。一个由多个限制性
19、内切酶位点构成的克隆位点，便于将外源基因以正确的方向插入载体中。优势能够指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近于天然的哺乳动物蛋白质分子。1，用作抗原来刺激抗体的产生可以是蛋白质或其部分片断。在大肠杆菌里表达外源基因一般是始于将基因插入表达载体（通常为质粒）。尽量避免吸液头浸入液面过深，以免液压对吸液的精确度造成影响。（优选）第一课外源基因在大肠杆菌中的表达原理及微量移液器的使用是指为了获取大量的目标蛋白而进行的有目的的蛋白质合成。方法是将编码所需蛋白质的基因插入质粒或其他载体，然后再将载体导入活细胞。利用大肠杆菌进行
20、外源基因表达的过程Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA各种表达体系各有优缺点。翻译调控序列一个位置合适的核糖体结合位点（和起始密码子ATG之间有合适的距离）。不要将按钮旋出量程，这将导致移液器损坏。Hamilton O.利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程翻译调控序列一个位置合适的核糖体结合位点（和起始密码子ATG之间有合适的距离）。优势能够指导蛋白质的正确折叠，提供复杂的糖基化等多种翻译后加工功能，因而表达产物在分子结构、理化特性和生物学功能方面最接近于天然的哺乳动物蛋白质分子。1928-1999回收质粒DNA酶切产
21、物（载体大片段）利用病毒、质粒建立重组有外源基因的表达载体，通过感染或转染进入宿主细胞表达目的蛋白。切记用力不能过猛，更不能采取剁吸液头的方法来进行安装，那样做会对移液器造成不必要的损伤。第一部分 外源基因在大肠杆菌中的表达原理各种表达体系各有优缺点。3，用于结构研究要求得到的蛋白质有天然的结构。Hamilton O.利用大肠杆菌进行外源基因表达的过程尽量避免吸液头浸入液面过深，以免液压对吸液的精确度造成影响。制备宿主菌的感受态细胞正确的安装方法是把白套筒顶端插入吸液头，在轻轻用力下压的同时，把移液器按逆时针方向旋转180度。5.排液排液时，吸液头紧贴容器壁，先将排放按钮按至第一停点，略作停顿以后，再按至第二停点，这样做可以确保吸液头内无残留液体。
