大肠杆菌蛋白表达体系的构建实验报告
大肠杆菌实验报告
大肠杆菌实验报告
实验目的：研究大肠杆菌的生长规律和影响因素。
实验原理：
大肠杆菌是一种常见的革兰氏阴性菌，广泛存在于自然环境中，如土壤、水体和动物的消化道中。
大肠杆菌是一种强大的生物工程工具，被广泛用于基因克隆、蛋白表达和生物制药等领域。
大肠杆菌的生长主要受到以下因素的影响：
1. 温度：大肠杆菌的适宜生长温度一般为37℃。
过高或过低
的温度都会抑制细菌的生长。
2. pH值：大肠杆菌对酸碱度有一定的耐受能力，适宜生长的pH范围为6.5-7.5。
3. 氧气含量：大肠杆菌是一种厌氧菌，但也可以在氧气存在的条件下进行生长。
4. 营养物质：大肠杆菌需要碳源、氮源、磷源等营养物质来进行生长。
实验步骤：
1. 准备培养基：将大肠杆菌营养琼脂混合溶解，并进行高温高压灭菌处理。
2. 用无菌移液管取一小滴大肠杆菌液，滴入含有营养琼脂的平板培养基上，轻轻摇晃平板，使细菌均匀分布于培养基上。
3. 将培养基置于恒温培养箱中，调节温度为37℃，培养一定
时间，观察菌落的形成和生长情况。
4. 在不同温度、pH值、氧气含量和营养物质条件下，重复步
骤2和3。
实验结果：
根据实验观察，大肠杆菌在37℃左右的温度下生长最好，pH 值在6.5-7.5之间时生长最快，适宜的氧气含量是气体和液体的界面。
实验结论：
大肠杆菌的生长受到温度、pH值、氧气含量和营养物质的影响。
掌握这些影响因素，能够更好地培养和利用大肠杆菌进行实验和工程应用。
蛋白质的表达、纯化及检测-分子实验报告
实验目的1.了解外源基因在大肠杆菌细胞中的诱导表达情况2.学会用SDS-PAGE电泳法分离不同分子量的蛋白质3.学习通过亲和层析法纯化目的蛋白4.学会考马斯亮蓝染色法和蛋白质杂交法检测蛋白质实验原理1.外源基因在大肠杆菌细胞中的诱导表达：将外源基因克隆在特殊的表达载体中，让其在E. coli中表达，该表达载体上含有lac操作子的启动子。
在不加诱导剂的条件下培养宿主菌，lacI基因表达的阻遏蛋白LacI与lac操作子结合，使外源基因不能表达；向培养基中加入诱导物IPTG后，LacI阻遏蛋白变构失活，不能与lac操作子结合，外源基因就表达。
2.蛋白质SDS-PAGE电泳分离：SDS-PAGE是最常用的定性分析蛋白质的电泳方式，特别是用于蛋白质纯度检测和测定蛋白质分子量。
其分离原理是根据蛋白质分子量的差异，因为SDS-PAGE的样品处理液及缓冲液的加入破坏了蛋白质的二级、三级、四级等结构，并使SDS与蛋白质充分结合形成SDS-蛋白质复合物，稳定地存在于均一的溶液中，SDS与蛋白质结合后使SDS-蛋白质复合物上带有大量的负电荷，远远超过其原来所带的电荷，从而使蛋白质原来所带的电荷可以忽略不计，消除了不同分子之间原有的电荷差别，其电泳迁移率主要取决于亚基分子质量的大小，这样分离出的谱带也为蛋白质的亚基。
3.考马斯亮蓝法检测蛋白质：考马斯亮蓝是一种蛋白质染料，主要有R-250和G-250两种类型。
考马斯亮蓝可以和蛋白肽链中碱性氨基酸残基或芳香族氨基酸残基（Arg，Trp，Tyr，His，Phe）结合。
考马斯亮蓝R250多用于聚丙烯酰胺凝胶电泳后蛋白质条带的染色；因为考马斯亮蓝R250中的R代表Red，偏红，红蓝色，与蛋白质结合虽然比较缓慢，但是染料可以穿透凝胶，染胶效果好，染色后为蓝色，且与胶的结合可以被洗脱下去，所以可以用来对电泳条带染色。
4.基因融合就是将两个或多个开放读码框按一定顺序连接在一起，融合阅读框架的表达产物是一个杂和蛋白。
分子生物学实验报告
分子生物学实验报告
实验目的：
通过本次实验，我们旨在探究DNA复制、基因表达和蛋白质合成等分子生物学的基本原理，加深对分子水平生物学过程的理解，培养实验操作技能和科学思维能力。
实验材料与方法：
1. 实验材料：大肠杆菌（E. coli）细菌菌斑、DNA提取试剂盒、PCR试剂盒、琼脂糖、琼脂糖电泳试剂、PCR扩增仪、电泳仪等。
2. 实验步骤：
a. DNA提取：取一支含E. coli细菌菌斑的移液管，用DNA提取试剂盒提取DNA。
b. PCR扩增：将提取的DNA加入PCR试剂盒中进行PCR扩增反应。
c. 原核表达：将扩增后的DNA片段转入大肠杆菌进行原核表达。
d. SDS-PAGE电泳：将蛋白质样品加入琼脂糖凝胶，通过电泳进行蛋白质分子量的分离。
实验结果与分析：
1. DNA提取：成功提取到E. coli细菌的DNA，并通过琼脂糖凝胶电泳观察到DNA的带型。
2. PCR扩增：成功扩增出目标DNA片段，并经过验证测序结果正确。
3. 原核表达：大肠杆菌成功表达了目标蛋白质，通过SDS-PAGE电泳观察到目标蛋白质的条带。
4. SDS-PAGE电泳：观察到蛋白质的分子量差异，验证了蛋白质的分离效果。
结论与讨论：
通过本次实验，我们成功实现了DNA提取、PCR扩增、原核表达和蛋白质分离等分子生物学实验步骤，从而全面了解了分子生物学过程的基本原理。
实验结果表明，实验操作规范，结果可靠，为今后的科研工作和实验基础奠定了坚实的基础。
同时，也发现了实验中的一些不足之处，提出了改进的建议，为进一步的研究工作提供了参考。
参考文献：
无。
细胞合成工程实验报告
实验日期： 2023年11月15日实验地点：生物技术实验室实验目的：1. 掌握细胞合成工程的基本原理和操作技术。
2. 学习如何利用基因工程技术改造细胞，使其能够合成特定的化合物。
3. 通过实验验证改造细胞的合成能力。
实验原理：细胞合成工程是利用基因工程技术，将具有特定功能的基因导入细胞中，使细胞能够合成特定的化合物。
通过调节基因表达，可以控制细胞合成产物的产量和质量。
实验材料：1. 实验细胞：大肠杆菌（E. coli）2. 基因构建工具：DNA连接酶、限制性内切酶、质粒载体等3. 实验试剂：DNA模板、引物、PCR试剂、抗生素等4. 实验仪器：PCR仪、电泳仪、离心机、培养箱等实验步骤：一、基因克隆与构建1. 设计并合成引物，用于扩增目的基因。
2. 使用PCR技术扩增目的基因。
3. 使用限制性内切酶切割目的基因和质粒载体。
4. 将目的基因与质粒载体连接，形成重组质粒。
5. 将重组质粒转化大肠杆菌，筛选阳性克隆。
二、细胞培养与转化1. 将阳性克隆接种于含有抗生素的培养基中，培养过夜。
2. 收集菌液，制备感受态细胞。
3. 将重组质粒与感受态细胞混合，进行电转化或化学转化。
4. 在含有抗生素的培养基中培养转化细胞，筛选阳性克隆。
三、基因表达与产物检测1. 将阳性克隆接种于含有诱导剂的培养基中，诱导基因表达。
2. 收集培养液，进行蛋白质检测。
3. 使用SDS-PAGE电泳分析蛋白质条带，确定目标蛋白的表达。
四、产物纯化与鉴定1. 对目标蛋白进行纯化，去除杂质。
2. 使用Western blot等方法鉴定纯化蛋白。
实验结果：1. 成功构建了重组质粒，并转化大肠杆菌。
2. 通过PCR和测序验证了重组质粒的正确性。
3. 通过SDS-PAGE电泳和Western blot检测，成功表达了目标蛋白。
4. 对目标蛋白进行纯化，并鉴定了其特性。
实验讨论：本次实验成功实现了细胞合成工程的基本操作，从基因克隆、细胞转化到基因表达和产物检测，均取得了预期的结果。
大肠杆菌的原核表达实验过程结果
大肠杆菌的原核表达实验过程结果
大肠杆菌的原核表达实验一般分为以下几个步骤：
1. 构建表达载体：将待表达的基因克隆到适当的表达载体上,如常用的pET、pGEX等载体中。
2. 转化大肠杆菌：将表达载体转化到大肠杆菌细胞中。
可以通过化学方法、电转化、冷冻复苏、热激转化等方法进行。
3. 诱导表达：在大肠杆菌细胞进行生长至适当时期后,添加适宜浓度的诱导剂,如IPTG等,诱导待表达基因蛋白的合成。
4. 细胞收获和破碎：诱导一定时间后,收获大肠杆菌细胞并进行破碎,以获得待表达蛋白。
5. 蛋白提取：对细胞破碎物进行离心、超滤等步骤,去除残余细胞构成和杂质,得到含有待表达蛋白的上清液。
6. 纯化和分析：将上清液进行分离、纯化、鉴定,以确定表达蛋白相应的分子量、酶活性等。
在以上步骤中,实验者需要进行质控和评估,确认实验步骤是否正确和表达蛋白是否达到预期,以确保实验结果的可靠性和准确性。
大肠杆菌表达纯化蛋白
大肠杆菌表达纯化蛋白大肠杆菌是一种常见的细菌，被广泛用于表达和纯化蛋白的研究中。
本文将探讨大肠杆菌表达纯化蛋白的方法和应用。
一、大肠杆菌表达纯化蛋白的方法大肠杆菌表达纯化蛋白的方法主要包括以下几个步骤：1. 质粒构建：首先需要构建包含目标蛋白基因的质粒。
这通常包括选择一个适当的表达载体，将目标蛋白基因克隆到质粒中，并添加相应的启动子和信号序列，以实现高效的蛋白表达。
2. 转化大肠杆菌：将质粒导入大肠杆菌中，使其成为宿主细胞。
常用的转化方法包括化学转化、电转化和热激转化等。
3. 诱导表达：通过添加适当的诱导剂，如IPTG（异丙基β-D-硫代半乳糖苷），诱导大肠杆菌开始表达目标蛋白。
4. 细胞培养：大肠杆菌在适当的培养基中进行培养，以提供足够的营养物质和条件来支持蛋白的表达。
5. 细胞破碎：培养达到一定密度后，通过破碎细胞膜的方法将细胞内的目标蛋白释放出来。
常用的方法包括超声波破碎、高压破碎和化学破碎等。
6. 蛋白纯化：通过一系列的层析、过滤和浓缩等步骤，从细胞裂解液中纯化目标蛋白。
常用的纯化方法包括亲和层析、离子交换层析和凝胶过滤层析等。
大肠杆菌表达纯化蛋白的方法被广泛应用于生物医学研究、药物开发和工业生产等领域。
1. 生物医学研究：通过大肠杆菌表达纯化蛋白，可以获得大量高纯度的目标蛋白，用于研究其结构、功能和相互作用等。
这对于研究蛋白质的生物学特性、疾病机制以及药物研发具有重要意义。
2. 药物开发：大肠杆菌表达纯化蛋白广泛应用于药物的筛选和研发。
通过表达和纯化目标蛋白，可以用于药物靶标的筛选、药物的活性评价以及药物的结构优化等。
3. 工业生产：大肠杆菌表达纯化蛋白的方法也被应用于工业生产中。
通过大肠杆菌表达大量的目标蛋白，可以用于生产酶类、抗体和其他重要蛋白制剂。
三、大肠杆菌表达纯化蛋白的优势和挑战大肠杆菌作为常见的宿主细胞，表达纯化蛋白具有以下优势：1. 高表达水平：大肠杆菌能够高效表达目标蛋白，产量较高。
原核大肠杆菌蛋白表达
原核大肠杆菌蛋白表达系统是一种常用的表达系统，它基于细菌细胞（通常为大肠杆菌）对外源基因的转录和翻译过程。
在表达载体中，包含有启动子、激活子和选择子等元件，这些元件使得外源基因能够被细菌细胞识别、转录成mRNA，并通过翻译过程合成目标蛋白。
大肠杆菌表达载体的要求如下：
1. 操纵子以及相应的调控序列，因为外源基因产物可能会对大肠杆菌有毒害作用。
2. SD序列，即核糖体识别序列，一般SD序列与起始密码子之间间隔7\~13bp翻译效率最高。
3. 多克隆位点以便目的基因插入到适合位置。
此外，目的基因在大肠杆菌表达体系中要表达的基因即外源基因，包括原核基因和真核基因。
原核基因可以在大肠杆菌中直接表达出来，但是真核基因含有内含子不能直接表达，大肠杆菌不能对mRNA进行剪切，从而形成成熟的mRNA，所以真核基因一般以cDNA的形式在大肠杆菌表达系统中表达。
同时还需要提供大肠杆菌能识别的且能转录翻译真核基因的元件。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询生物学家。
大肠杆菌_ggt原核表达载体pGEX_4T_1_ggt的构建及其蛋白表达
大肠杆菌γ2ggt原核表达载体pGEX24T21/γ2ggt的构建及其蛋白表达胥俊峰,单建华,赵宁伟,殷志敏 (南京师范大学生命科学学院,江苏南京210046)摘要 构建大肠杆菌γ2谷氨酰转肽酶原核表达载体pG EX24T21/γ2ggt及表达与鉴定目的蛋白,为进一步利用该酶催化合成茶氨酸等目的产物奠定了基础。
以大肠杆菌DH5α总DNA为模板,用PCR法在γ2ggt编码序列上下游引入酶切位点并扩增出γ2谷氨酰转肽酶基因;将γ2ggt编码序列克隆入原核表达载体pG EX24T21的相应酶切位点;用PCR鉴定重组质粒pG EX24T21/γ2ggt,并对插入基因片断测序;重组质粒pG EX24T21/γ2ggt转化大肠杆菌B L21(DE3),经乳糖诱导后用S DS2PAG E分析表达产物,并经W estern blot鉴定。
获得大肠杆菌γ2谷氨酰转肽酶基因,并成功构建到原核表达载体pG EX24T21上,转化有pG EX24T21/γ2ggt工程菌B L21(DE3)经1g/L乳糖诱导1h后即开始表达目的蛋白,在诱导6h后表达蛋白量达到最高,随着时间的延长,目的蛋白没有被降解,此蛋白主要以包涵体形式存在,W estern blot鉴定了此目的蛋白。
成功构建了大肠杆菌γ2谷氨酰转肽酶原核表达载体pG EX24T21/γ2ggt,并进行了目的蛋白的鉴定。
关键词 γ2谷氨酰转肽酶;克隆;表达中图分类号 Q936 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)30-09467-03Construction and Ch aracterization of R ecombinant P rok aryotic V ector pGEX24T21/γ2ggtXU Jun2feng et al (C ollege of Life Science,Nanjing N orm al University,Nanjing,Jiangsu210046)Abstract T o design and construct an prokary otic ex pression vector pG EX24T21/γ2ggt,and to ex press Escherichia coliγ2glutam yl transpeptidase,the Bgl Ⅱand X h oⅠsites were incorporated into theγ2ggt encoding fragm ent by PCR.A fter digesting w ith BglⅡand X h oⅠ,theγ2ggt encoding fragm ent was cloned into the prokary otic ex pression vector pG EX24T21at the corresponding BamHⅠand X h oⅠsites.T he positive clones selected w ith PCR were sequenced and the ex2 pression ofγ2ggt in E.coli B L21(DE3)was analyzed w ith S DS2PAG E after induced by1g/L lactose for1to9h ours.Recombinant B L21(DE3)harb oring pG EX24T21/γ2ggt began to ex press theγ2glutam yl transpeptidase after1h our induction and kept producing it until6h our after induction when the target protein reached a m aximum.N o degradation of produced protein was observed in the E.coli cells.T heγ2glutam yl transpeptidase was ex pressed m ostly in in2 clusive b odies and identified by W estern blotting.T he E.coliγ2ggt encoding fragm ent was correctly inserted into the prokary otic ex pression vector pG EX2 4T21and this was con firm ed by PCR and sequencing.W estern blotting analysis indicated that the target protein was success fully ex pressed in E.coli.It w ill lay a foundation for further study on biosynthesis functions ofγ2glutam yl transpeptidase.K ey w ords γ2glutam yl transpeptidase;C lone;Prokary otic ex pression 茶氨酸是天然茶叶中的一种特殊氨基酸,不仅可作为一种新型的食品添加剂来改善食品风味,还具有降血压、增强抗癌药物的疗效、提高免疫力、松弛神经紧张等药理作用[1]。
大肠杆菌在外源性蛋白表达中的研究进展
大肠杆菌在外源性蛋白表达中的研究进展随着生物技术的不断发展和进步，外源性蛋白表达在医药、工业和生物制品等领域中扮演着越来越重要的角色。
然而，对于外源性蛋白表达的技术瓶颈和提高表达效率的研究，已成为了当前生物技术的热点领域之一。
而大肠杆菌作为一种广泛应用于分子生物学领域的微生物，也成为了外源性蛋白表达的研究热点之一。
本文将就大肠杆菌在外源性蛋白表达中的研究进展展开论述。
第一部分：大肠杆菌在外源性蛋白表达中的特点外源性蛋白表达主要分为原核和真核系统两类。
而大肠杆菌则被广泛应用于原核系统中。
大肠杆菌在外源性蛋白表达方面的突出特点是其具有较高的表达效率和易于操作。
其表达的蛋白质具有良好的纯度和活性。
而在表达的技术方面，大肠杆菌可以利用各种载体进行转化。
同时，其遗传背景较为简单，为碱基序列仅为4.6MB的圆形染色体。
这一特点促使大肠杆菌成为了外源性蛋白表达的优选菌株。
第二部分：大肠杆菌在外源性蛋白表达中的常用载体常用载体主要包括pUC、pET和pBAD等。
其中pUC是一种常用的负责编码外源性蛋白质的表达载体，具有高效、快速、经济等特点。
同时，pUC载体可用于亚克隆、磷酸化和DNA序列分析等相关实验。
而外源性蛋白表达的pET系列载体采用T7启动子进行表达，可以具有高效率的表达效果，还可以对靶向蛋白进行不同形式的标记，以便于在纯化时分别使用。
此外，pBAD载体也是一种经典且有效的大肠杆菌表达载体，该载体可以通过调节l-arabinose的浓度来调节目标基因的表达量。
在新型载体的研发中，通过人工合成的方法合成的RNA表达系统在蛋白表达方面也可以取得显著的进展。
第三部分：大肠杆菌在外源性蛋白表达中的最新技术1. 合成生物学的应用：近年来合成生物学在外源性蛋白表达中的应用越来越受到重视。
这项技术通过重新设计和合成生物学的元件，再结合基因表达网络及传递过程等，从而改变微生物代谢的路线，进而提高微生物的表达效率及生产能力。
如何构建一个大肠杆菌高效表达的分子克隆
如何构建一个大肠杆菌高效表达的分子克隆？影响基因在大肠杆菌中表达的因素是多方面的，以下我就从载体选择、启动子、终止子、核糖体结合位点、密码子、质粒拷贝数、表达产物的稳定性、受体细胞代谢等方面说明构建大肠杆菌高效表达的方法。
一、表达载体表达载体应具有以下条件：1、能够独立复制。
根据载体复制的特点，可分为严谨型和松弛型。
严谨型载体伴随宿主染色体的复制而复制，在宿主中拷贝数很少（1~3个）；松弛型的复制而不依赖于宿主染色体，在宿主细胞中的拷贝数可多达3000个。
2、应具有灵活得多克隆位点和方便的筛选标记，便于外源基因的克隆、鉴定和筛选。
而且多克隆位点应位于启动子序列之后，以使外源基因表达。
3、应具有很强的启动子，能被大肠杆菌的RNA聚合酶识别。
4、应具有使启动子受抑制的阻遏子，只有在受到诱导时才能进行转录。
阻遏子的阻遏作用可由物理（如温度）、化学（如IPTG、IAA等）因素进行调节，这样可人为地选择启动子启动转录mRNA的时机。
因外源基因的高效表达往往会抑制宿主细胞的生长、增殖。
而阻遏子可使宿主细胞免除此不良影响。
例如可使宿主细胞快速生长增殖到相当量，再通过瞬时消除阻遏，使所表达的蛋白质在短时间内大量积累，同时可减少表达产物的降解。
5、应具有很强的终止子，以便使RNA聚合酶集中力量转录克隆的外源基因，而不转录其他无关基因。
同时强终止子所产生的mRNA较为稳定。
诱导表达时，由于强终止子所致的高水平转录反过来会影响质粒DNA自身的复制，从而引起质粒的不稳定或脱质粒现象。
因此在外源基因的下游安置强终止子可以克服由质粒转录引起的质粒不稳定。
6、所产生的mRNA必须有翻译的起始信号，即起始密码AUG和SD序列。
二、启动子启动子是表达载体最重要的组成成分，这是因为启动子控制了基因表达的第一个阶段，决定了mRNA合成的速度。
启动子是在转录水平上影响基因表达。
转录的最大速率取决于启动子中碱基的组成，往往会因为一个碱基的不同，启动子效率可能提高上千倍。
大肠杆菌基因工程菌株的构建及发酵试验
图 2 OD600 值随时间的变化趋势
图 3 pH 值随时间的变化趋势
4/8
2012 生工大实验
图 3 pO2 值随时间的变化趋势
3.4 GFP 离子交换层析分离
在洗脱过程中先用 Buffer A 洗，没有荧光洗脱。Buffer B 梯度洗脱至 17 管的开始出峰但未见荧光。至 20 管时可见荧光，第 21 管时荧光最强。
水+感受态大肠杆菌 LB 平板培养基 LB+Amp 平板培养基 LB+Amp+ara 平板培养基 5000 个 99 个 776 个
pGLO+感受态大肠杆菌 5000 个 5000 个 1616 个
注；其中 LB 平板培养基菌落过于密集无法计数按 5000 计，pGLO+感受态大肠杆菌接种于 LB+Amp 平板培养基涂布不均菌落
280/260 7 0.15 0.15 0.15 0.68 0.68 0.68 0.86 0.93 0.99 0.25 0.25 0.40 2 0.038 0.038 0.03 0.48 0.48 0.40 1.22 1.45 1.55 0.03 0.03 0.03
表 5 对照标准比值
0.15M 甲酸 0.189 0.226 0.081 0.032 0.836 0.358 0.142 840
0.01M 甲酸+0.05M 甲酸钠 0.134 0.164 0.059 0.016 0.817 0.360 0.098 900
0.1M 甲酸+0.1M 甲酸钠 0.172 0.174 0.098 0.034 0.989 0.563 0.195 720
pH 6.22 6.21 6.32 6.38 6.20 5.80 5.55
大肠杆菌表达系统的研究
大肠杆菌表达系统的研究大肠杆菌表达系统是基因表达技术中发展最早，目前应用最广泛的经典表达系统。
大肠杆菌表达系统的发展历史可追溯到二十年前，Struhl等（1976）、Vapnek等（1977）和Chang等（1978）分别将酿酒酵母DNA片段、粗糙链孢霉DNA片段和哺乳动物cDNA片段导入大肠杆菌，引起其表型的改变，证明了外源基因在大肠杆菌中可以使现有功能的活性表达。
这些研究工作为大肠杆菌表达系统的发展奠定了理论基础。
Guarante等（1980）在Science杂志上发表了以质粒、乳糖操纵子为基础建立起来的大肠杆菌表达系统，这一发展构成了大肠杆菌系统的雏型。
随着80年代后期分子生物学技术的不断发展，大肠杆菌表达系统也不断得到发展和完善。
与其它表达系统相比，大肠杆菌表达系统具有遗传背景清楚，目的基因表达水平高，培养周期短，抗污染能力强等特点。
在基因表达技术中占有重要的地位，是分子生物学研究和生物技术产业化发展进程中的重要工具。
1 表达载体大肠杆菌质粒是一类独立于染色体外自主复制的双链、闭环DNA分子，大肠杆菌质粒可分为结合转移型和非结合转移型两种，非结合转移型质粒在通常培养条件下不在宿主间转移，整合到染色体上的频率也很低，具有遗传学上的稳定性和安全性。
又因其大小一般在2－50kb范围内，适合于制备和重组DNA的体外操作，因此几乎所有的大肠杆菌表达系统都选用非结合转移型质粒作为运载外源基因的载体，这些表达载体通过对天然质粒的改造获得。
理想的大肠杆菌表达载体要求具有以下特征：（1）稳定的遗传复制、传代能力，在无选择压力下能存在于大肠杆菌细胞内。
（2）具有显性的转化筛选标记。
（3）启动子的转录是可以调控的，抑制时本底转录水平较低。
（4）启动子的转录的mRNA能够在适当的位置终止，转录过程不影响表达载体的复制。
（5）具备适用于外源基因插入的酶切位点。
复制子、筛选标志、启动子、终止子和核糖体结合位点是构成表达载体的最基本元件。
大肠杆菌蛋白表达体系的构建实验报告
⼤肠杆菌蛋⽩表达体系的构建实验报告⼤肠杆菌蛋⽩表达系统的构建与蛋⽩质的分离纯化●实验⽬的：1.学会氯化钙制备⼤肠杆菌DH10B感受态细胞及掌握质粒转化感受态细胞的操作⽅法2.转化BL21(DE3)并在合适条件下诱导表达蛋⽩，掌握蛋⽩质诱导表达的原理，学习蛋⽩质诱导表达的⽅法3. 学会使⽤镍柱分离纯化蛋⽩质，利⽤PEPC试剂盒测定PEPC的活⼒。
●实验原理：1. 钙转法：Ca2+能与加⼊的DNA分⼦结合，形成抗DNA酶(DNase)的羟基-磷酸钙复合物，并黏附在细菌细胞膜的外表⾯上。
当42℃热刺激短暂处理细菌细胞时，细胞膜的液晶结构发⽣剧烈扰动，并随之出现许多间隙，为DNA分⼦提供了进⼊细胞的通道。
2. 诱导BL21(DE3)表达蛋⽩质的原理：E. coli BL21(DE3)其DE3是整合在细菌基因组上的⼀种携带T7 RNA聚合酶基因和lacI 基因的λ噬菌体，lacI编码的阻遏蛋⽩与lac操纵基因结合，从⽽不能进⾏外源基因的转录和表达，此时宿主菌正常⽣长。
IPTG 为乳糖类似物，不能被细胞利⽤，可以特异结合阻遏蛋⽩，阻遏蛋⽩不能与操纵基因结合，则外源基因⼤量转录并⾼效表达。
3. 六聚组氨酸纯化蛋⽩的原理：亲和层析是⼀种通过⽣物分⼦之间的特异性的相互作⽤来分离物质的层析⽅法。
组氨酸是具有杂环的氨基酸，每个组氨基酸含有⼀个咪唑基团，这个化学结构带有很多额外电⼦，对于带正电的化学物质有静电引⼒，亲和层析是利⽤这个原理来进⾏吸附的，亲和配体（也就是填料）上的阳离⼦（⼀般是镍离⼦）带正电对组氨酸有亲和作⽤。
组氨酸标签是原核表达载体上6个组氨酸的区段,这个标签在PH8.0时不带电,且⽆免疫原性,对蛋⽩质的分泌,折叠,功能基本上⽆影响.能⾼度亲和镍离⼦,⽤于蛋⽩质的亲和纯化.4. ⽬标蛋⽩：磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPC.酸羧化酶的催化下，草酰⼄酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸和⼆氧化碳。
大肠杆菌蛋白表达策略表达系统与表达载体
大肠杆菌表达系统与蛋白表达纯化大肠杆菌表达系统遗传背景清楚，目的基因表达水平高，培养周期短，抗污染能力强等特点,是分子生物学研究和生物技术产业化发展进程中的重要工具。
因此熟练掌握并运用大肠杆菌表达系统的基本原理和常规操作是对每一个研究生来说是非常必要的。
本章节介绍了实验室常用的大肠杆菌表达系统的构成特点，归纳了利用大肠杆菌表达系统纯化重组蛋白的基本流程和详细操作步骤，并且结合笔者的操作经验，总结了初学者在操作过程中可能遇到的问题和解决策略。
大肠杆菌表达系统的选择与构建表达载体的选择根据启动子的不同这些载体大致可以分为热诱导启动子，如λPL，cspA等和另外一类就是广泛使用的IPTG 诱导的启动子，如lac，trc，tac，T5/lac operator，T5/lac operator等。
根据表达蛋白质的类型可分为单纯表达载体和融合表达载体。
融合表达是在目标蛋白的N端或C端添加特殊的序列，以提高蛋白的可溶性，促进蛋白的正确折叠，实现目的蛋白的快速亲和纯化，或者实现目标蛋白的表达定位。
常用的用于亲和纯化融合标签包括Poly-Arg，Poly-His,Strep-TagⅡ，S-tag，MBP等。
其中His-Tag和GST-Tag 是目前使用最多的。
His Tag大多数是连续的六个His融合于目标蛋白的N端或C端，通过His与金属离子：Cu2+>Fe2+>Zn2+>Ni2+的螯合作用而实现亲和纯化，其中Ni2+是目前使用最广泛的。
His标签具有较小的分子量，融合于目标蛋白的N端和C端不影响目标蛋白的活性，因此纯化过程中大多不需要去除。
目前常使用的表达载体主要是由Novagen提供的pET系列和Qiagen公司提供的pQE系列。
除了His标签外，还原性谷胱甘肽S-转移酶是另一种实验室常用的融合标签。
它可以通过还原性谷胱甘肽琼脂糖亲和层析而快速纯化。
此外，与His相比，GST很多时候能够促进目标蛋白的正确折叠，提高目标蛋白表达的可溶性，因此，对于那些用his标签表达易形成包涵体的蛋白，可以尝试用GST融合表达来改进。
大肠杆菌细胞表面展示体系的建立及其应用
大肠杆菌细胞表面展示体系的建立及其应用《大肠杆菌细胞表面展示体系的建立及其应用》大肠杆菌（Escherichia coli）是一种常见的革兰氏阴性细菌，在生物学和生物工程领域中被广泛应用。
近年来，科学家们发展出了一种名为细胞表面展示体系的技术，可以将外源蛋白质在大肠杆菌细胞表面表达和展示出来，为研究和应用提供了新的途径。
大肠杆菌细胞表面展示体系的建立主要通过改造大肠杆菌的外膜蛋白质，将目标蛋白质与其连接。
其中最常用的是利用大肠杆菌细胞表面的外膜蛋白OmpA，将目标蛋白质与OmpA的C端连接，使其能够在大肠杆菌表面稳定地展示。
利用大肠杆菌细胞表面展示体系，可以实现多种目的。
首先，可以用于蛋白质功能研究。
通过将目标蛋白质展示在大肠杆菌表面，研究人员可以观察其与其他分子的相互作用，探查其功能和结构。
其次，大肠杆菌细胞表面展示体系可以用于制备蛋白质药物。
许多蛋白质药物需要以重组蛋白的形式进行生产，而大肠杆菌细胞表面展示体系可以实现高效、经济的蛋白质表达和展示，因此成为了制备重组蛋白质药物的一种新方法。
此外，大肠杆菌细胞表面展示体系还可以应用于疫苗开发。
许多疫苗需要依赖蛋白质的免疫原性来引发人体对抗病原体的免疫反应。
通过将病原体的重要抗原蛋白展示在大肠杆菌细胞表面，可以有效地诱导人体对该蛋白质的免疫反应，从而达到预防感染的目的。
总之，大肠杆菌细胞表面展示体系的建立为蛋白质研究和应用开辟了新的途径。
这种技术的成功应用不仅能够改善蛋白质研究的效率和深度，还可以在蛋白质药物生产和疫苗开发等方面发挥重要作用。
未来的研究和应用工作还需要进一步完善和探索，以更好地发挥大肠杆菌细胞表面展示体系的潜力。
大肠杆菌表达载体,构建方法及其应用
大肠杆菌表达载体,构建方法及其应用大肠杆菌（Escherichia coli）是一种常见的肠道细菌，也是常用的表达宿主。
利用大肠杆菌表达载体，可以将目标基因导入大肠杆菌中进行表达，从而产生大量目标蛋白。
本文将介绍大肠杆菌表达载体的构建方法及其应用。
一、大肠杆菌表达载体的构建方法1. 选择适合的表达载体：常见的大肠杆菌表达载体包括pET系列、pBAD系列和pGEX系列等。
选择适合的表达载体主要考虑载体的复制起源、选择标记、表达调控元件和蛋白纯化标记等因素。
2. 克隆目标基因：将目标基因通过PCR扩增得到目标基因片段，然后利用限制性内切酶切割载体和目标基因片段，将目标基因片段插入载体中。
3. 进行质粒转化：将构建好的重组质粒导入大肠杆菌中。
可以通过化学法、电穿孔法或热冲击法等方法将质粒导入大肠杆菌中。
4. 筛选与鉴定：经过转化后，利用选择性培养基筛选出含有目标基因的重组大肠杆菌。
通过PCR、限制性酶切和测序等方法对重组菌株进行鉴定，确认目标基因已经成功插入载体。
二、大肠杆菌表达载体的应用1. 蛋白表达：利用大肠杆菌表达载体，可以将目标基因导入大肠杆菌中进行表达，从而大量产生目标蛋白。
这对于研究蛋白的结构、功能及其在生物学过程中的作用具有重要意义。
2. 蛋白纯化：大肠杆菌表达载体常含有蛋白纯化标记，如His标签、GST标签等。
通过这些标记，可以方便地对目标蛋白进行纯化和检测，为后续研究提供了便利。
3. 蛋白互作研究：大肠杆菌表达载体可以用于蛋白互作研究。
通过将目标蛋白与其他蛋白共同表达，可以研究它们之间的相互作用关系，揭示生物学过程中的分子机制。
4. 疫苗研究：大肠杆菌表达载体可以用于疫苗研究。
将目标抗原基因导入大肠杆菌中进行表达，可以获得大量的抗原蛋白，从而用于疫苗的开发和研究。
5. 酶工程：大肠杆菌表达载体可以用于酶工程研究。
通过将目标酶基因导入大肠杆菌中表达，可以进行酶的产量优化、酶的工艺改造等研究，提高酶的生产效率和稳定性。
原核表达实验报告
原核表达实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过原核表达系统将目标蛋白在大肠杆菌中进行表达，并对其进行纯化和鉴定。
二、实验材料
1. 目标蛋白基因克隆质粒；
2. 大肠杆菌感受态细胞；
3. 抗生素（如氨苄青霉素）；
4. IPTG诱导剂；
5. SDS-PAGE凝胶电泳试剂盒；
6. 蛋白质纯化试剂盒。
三、实验步骤
1. 大肠杆菌转化：将目标蛋白基因克隆质粒转化到大肠杆菌感受态细胞中，加入抗生素（如氨苄青霉素）筛选阳性克隆。
2. 诱导表达：将阳性克隆的大肠杆菌接种到含有IPTG诱导剂的培养基中，使其表达目标蛋白。
3. 收集菌体：培养一定时间后，收集大肠杆菌菌体。
4. 裂解菌体：将收集到的大肠杆菌菌体进行裂解，释放目标蛋白。
5. 纯化目标蛋白：使用蛋白质纯化试剂盒对目标蛋白进行纯化。
6. 鉴定目标蛋白：通过SDS-PAGE凝胶电泳分析目标蛋白的表达情况和纯度。
四、实验结果与分析
1. 大肠杆菌转化结果：通过抗生素筛选，获得阳性克隆。
2. 诱导表达结果：在含有IPTG诱导剂的培养基中，目标蛋白得到了有效表达。
3. 菌体收集结果：成功收集到大肠杆菌菌体。
4. 裂解菌体结果：菌体裂解后，释放出目标蛋白。
5. 纯化目标蛋白结果：通过蛋白质纯化试剂盒，成功纯化了目标蛋白。
6. 鉴定目标蛋白结果：通过SDS-PAGE凝胶电泳分析，目标蛋白得到了高纯度的表达。
五、实验结论
本实验通过原核表达系统成功表达了目标蛋白，并通过纯化和鉴定获得了高纯度的目标蛋白。
这为进一步研究该蛋白的功能和应用提供了基础。
基因蛋白设计实验报告
一、实验背景随着生物技术的不断发展，基因工程在生物医药、农业、环境保护等领域得到了广泛应用。
基因蛋白设计是基因工程的核心技术之一，通过对基因序列的优化和改造，可以实现对蛋白质结构和功能的调控。
本实验旨在设计并构建一个表达特定蛋白的基因工程菌株，并对其进行表达、纯化和活性检测。
二、实验材料1. 菌株：大肠杆菌DH5α、大肠杆菌BL21（DE3）2. 载体：pET-28a载体3. 工具酶：限制性内切酶、DNA连接酶、Taq酶4. 引物：根据目的蛋白基因序列设计的上下游引物5. 其他：DNA提取试剂盒、质粒提取试剂盒、PCR产物纯化试剂盒、SDS-PAGE凝胶电泳试剂盒、蛋白质纯化试剂盒等三、实验方法1. 目的基因的克隆（1）设计引物：根据目的蛋白基因序列，设计上下游引物，上游引物带有EcoR I酶切位点，下游引物带有Xho I酶切位点。
（2）PCR扩增：以提取的基因组DNA为模板，进行PCR扩增，获得目的基因片段。
（3）连接：将PCR产物与pET-28a载体进行连接，构建重组质粒。
（4）转化：将重组质粒转化到大肠杆菌DH5α中，涂布于含氨苄西林的LB平板上，挑取单克隆进行培养。
（5）质粒提取与鉴定：提取质粒，进行PCR和酶切鉴定，验证重组质粒的正确性。
2. 目的蛋白的表达与纯化（1）转化：将重组质粒转化到大肠杆菌BL21（DE3）中，涂布于含氨苄西林的LB平板上，挑取单克隆进行培养。
（2）诱导表达：将培养好的菌液接种到含氨苄西林的LB液体培养基中，在37℃、220 r/min条件下培养至OD600=0.6时，加入IPTG诱导表达。
（3）SDS-PAGE电泳：收集诱导表达的菌液，进行SDS-PAGE电泳，检测目的蛋白的表达情况。
（4）蛋白质纯化：收集目的蛋白，利用Ni-NTA亲和层析法进行纯化。
3. 目的蛋白的活性检测（1）酶活性检测：将纯化的目的蛋白进行酶活性检测，验证其活性。
（2）生物活性检测：将纯化的目的蛋白进行生物活性检测，评估其功能。
多亚基蛋白表达 大肠杆菌
多亚基蛋白表达大肠杆菌大肠杆菌是一种常见的革兰氏阴性菌，广泛存在于自然环境中，同时也是一种重要的实验室模式生物。
多亚基蛋白（subunit protein）是指由多个亚基组成的蛋白质。
在大肠杆菌中，多亚基蛋白的表达是一种重要的研究手段。
多亚基蛋白的表达过程可以分为三个主要步骤：基因克隆、表达载体构建和大肠杆菌转化。
基因克隆是制备多亚基蛋白表达所必需的第一步。
研究人员首先需要从某种生物体中提取目标蛋白的基因序列，并使用聚合酶链式反应（PCR）扩增得到目标基因。
接下来，将扩增得到的基因与表达载体进行连接，通常采用限制性内切酶切割和连接酶连接的方法。
最后，将连接好的基因插入到大肠杆菌的表达载体中。
接下来，通过表达载体构建，将目标基因导入大肠杆菌中。
表达载体是一种能够在大肠杆菌中稳定复制并表达目标基因的DNA分子。
常见的表达载体包括质粒和噬菌体。
将表达载体导入大肠杆菌后，通过培养和筛选，筛选出含有目标基因的大肠杆菌。
将含有目标基因的大肠杆菌进行培养和诱导表达。
培养过程中，研究人员需要提供适宜的培养基，以提供菌体生长所需的营养物质。
同时，还需要对培养条件进行优化，如温度、pH值和氧气含量等。
在诱导表达过程中，可以通过添加诱导剂，如异丙基β-D-硫代半乳糖苷（IPTG），来激活目标基因的表达。
多亚基蛋白在大肠杆菌中的表达具有许多重要的应用。
首先，通过对目标蛋白进行表达和纯化，可以用于蛋白质结构和功能的研究。
其次，多亚基蛋白的表达还可用于制备抗原，用于疫苗研究和诊断试剂的开发。
此外，通过对多亚基蛋白表达的调控研究，可以深入了解蛋白质合成和调控机制。
总结起来，多亚基蛋白在大肠杆菌中的表达是一种常用的研究手段。
通过基因克隆、表达载体构建和大肠杆菌转化等步骤，可以将目标基因导入大肠杆菌中，并通过培养和诱导表达得到目标蛋白。
多亚基蛋白的表达在生物学研究中具有广泛的应用价值，可以用于蛋白质结构和功能的研究，以及抗原制备和蛋白质调控机制的研究。
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大肠杆菌蛋白表达系统的构建与蛋白质的分离纯化
●实验目的：
1.学会氯化钙制备大肠杆菌DH10B感受态细胞及掌握质粒转化感受态细胞的操作方法
2.转化BL21(DE3)并在合适条件下诱导表达蛋白，掌握蛋白质诱导表达的原理，学习蛋白质诱导表达的方法
3. 学会使用镍柱分离纯化蛋白质，利用PEPC试剂盒测定PEPC的活力。
●实验原理：
1. 钙转法：Ca2+能与加入的DNA分子结合，形成抗DNA酶(DNase)的羟基-磷酸钙复合物，并黏附在细菌细胞膜的外表面上。
当42℃热刺激短暂处理细菌细胞时，细胞膜的液晶结构发生剧烈扰动，并随之出现许多间隙，为DNA分子提供了进入细胞的通道。
2. 诱导BL21(DE3)表达蛋白质的原理：E. coli BL21(DE3)其DE3是整合在细菌基因组上的一种携带T7 RNA聚合酶基因和lacI基因的λ噬菌体，lacI编码的阻遏蛋白与lac操纵基因结合，从而不能进行外源基因的转录和表达，此时宿主菌正常生长。
IPTG为乳糖类似物，不能被细胞利用，可以特异结合阻遏蛋白，阻遏蛋白不能与操纵基因结合，则外源基因大量转录并高效表达。
3. 六聚组氨酸纯化蛋白的原理：亲和层析是一种通过生物分子之间的特异性的相互作用来分离物质的层析方法。
组氨酸是具有杂环的氨基酸，每个组氨基酸含有一个咪唑基团，这个化学结构带有很多额外电子，对于带正电的化学物质有静电引力，亲和层析是利用这个原理来进行吸附的，亲和配体（也就是填料）上的阳离子（一般是镍离子）带正电对组氨酸有亲和作用。
组氨酸标签是原核表达载体上6个组氨酸的区段,这个标签在PH8.0时不带电,且无免疫原性,对蛋白质的分泌,折叠,功能基本上无影响.能高度亲和镍离子,用于蛋白质的亲和纯化.
4. 目标蛋白：磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPC.
酸羧化酶的催化下，草酰乙酸转变为磷酸烯醇式丙酮酸和二氧化碳。
该反应消耗一分子的三磷酸鸟苷以提供磷酰基。
在糖异生作用中，此酶与丙酮酸羧化酶一起构成了从丙酮酸转化为磷酸烯醇式丙酮酸的迂回步骤。
5. 表达载体：pET28a，表达常用载体，图谱如
下
实验步骤：
1．感受态细胞的制备并利用试剂盒提取大肠杆菌质
粒
挑取单克隆过夜培养，转接，摇至OD600等于
0.4，离心收集菌体，以0.4倍体积ccc1洗三次，至菌液呈乳白色，离心收集菌体，加入1/25的ccc2混匀，置于冰上（15 ~60 min），分装，100 μL每份，-80 ℃保存。
同时用kit试剂盒提取大肠杆菌BL21(DE3)质粒。
2．转化
100 µL的感受态细胞分成2管，实验组将2 µL重组质粒DNA加入到50 µL感受态细胞EP管中，用枪头轻轻混匀(勿吹打)（标记P+）阴性对照组将2 µL无菌水加入到50 µL
感受态细胞EP管中，用枪头轻轻混匀(勿吹打)（标记P-）；冰浴10 min；热击42 ℃，90 sec，静置，勿摇动；迅速放到冰上，冰浴2 min。
复苏：加入800 µL LB液体培养基（无抗性），标明组号（10组），37 ℃，150 rpm摇床，15 min，复苏时，倒三块LB平板（两块有抗性，一块无抗性），涂布培养第二天中午观察结果。
从平板上挑取单克隆划线扩大培养低温保存(助教做)
3. 诱导
原核表达载体转化到BL21(DE3)菌株中，挑取单克隆，过夜培养（小摇）。
取2mL菌液转接于50mL kana LB培养基，摇床培养约1小时至OD600=0.5左右，开始诱导。
取1.5mL EP管2支，收集约3mL未诱导菌液，备用。
三角瓶中加入IPTG 100uL(0.5M)至终浓度为1~2 mM，继续培养。
37摄氏度诱导3h即可破碎细胞收集蛋白。
取1.5mL EP管2支，收集约3mL诱导后菌液，备用。
4. 破碎菌体
每组取2支预冷的50ml离心管，每支离心管取约20ml菌液，冷冻离心机4℃，3000rpm 离心10min。
取10ml bufferA ，用枪吹打将沉淀的菌体打散，将两支离心管的菌液混合。
冰上破碎：将离心管插在冰上，超声45分钟（3s，5s）。
4℃离心，12000rpm，1h（注意严格配平），同时制SDS-PAGE胶。
离心结束后，跑胶验证（诱导前的上清、沉淀，诱导后的上清、沉淀）目标蛋白是否可溶。
5. 目标蛋白的分离与纯化
取已填充好的镍柱，用10ml ddH2O 冲洗柱子，用10ml bufferA平衡柱子，配置梯度浓度咪唑（与3、4同步进行），上样（重复上样三次以上），收集流川液作为①号样，用梯度浓度咪唑洗脱，收集2-8号样，用完树脂，用5ml bufferA 冲洗，再分别用10ml ddH2O和20%乙醇冲洗后回收。
（20%乙醇浸润树脂保存）。
制SDS-PAGE胶，跑胶观察目标蛋白被多大浓度咪唑洗脱。
6. PEPC试剂盒测定酶活，参见试剂盒说明书。
实验结果：
1. 1,2两平板有菌落生长，3平板菌落极少。
可能原因：BL21菌株本身生长力旺盛，可能由于倒平板时温度过高，抗生素部分失效，以至于不含质粒的菌也能在平板上生长。
或者菌液浓度太大，以至于抗生素不足以完全抑制菌的生长。
第一次提质粒电泳图如下：
2. 诱导后SDS-PAGE电泳，诱导后目标蛋白有增加，但不明显。
3. 分离纯化蛋白后，SDS-PAGE电泳，图如下：
目标蛋白条带
4. 计算酶活
10U/mL:△A标/t=0.213 ，5U/mL :△A标/t=0.113 ，1U/mL :△A标/t=0.020
阴性对照：△A对/t=0.002 根据标准酶活力，绘制标准曲线
样品：△A样/t=0.015 计算样品酶活力为0.75U
思考与讨论
1.涂三个平板的目的是什么？两两对照分别能够证明什么问题？
图三个平板目的是构成对照，转入质粒，且在抗性板上的菌能够长出来，说明得到了正确的转化子，即菌有抗性，含有重组质粒。
如果无抗板也能长出菌落，则说明感受态细胞没有问题，正常情况下，没有质粒的感受态细胞不能在抗性板上生长，如果有菌落则说明抗生素有问题，或菌自身带有抗性。
2. 制备感受态细胞为什么要取OD600约为0.4的菌？
OD600约为0.4时，菌处于对数期，生长快，代谢旺盛，感受态细胞需要能够快速复苏，且要具有一定的活力，因此选择对数期的菌最为合适。
3. 为何诱导蛋白使用BL21(DE3)菌株，而不是直接诱导DH10B？
DH10B不含有能够识别T7启动子的RNA聚合酶，而BL21(DE3)中DE3基因能够表达这一酶，因此必须选择BL21(DE3)才能表达出蛋白。
4. 为什么不直接用乳糖诱导，而是用乳糖类似物IPTG诱导？
乳糖既是诱导物，又是微生物可以利用的碳源，因此其诱导稳定性较差；IPTG是乳糖类似物，但是它不能被微生物利用，可以一直存在，其诱导稳定性好，不用连续投料。
工业生产中往往使用乳糖诱导表达蛋白质，其价格低廉，也一举两得。
5. 为什么使用镍离子纯化蛋白？
镍属于过渡金属元素，镍离子核外有较多空轨道，易于和一些有孤对电子的原子形成配位键，镍附近的钴、铜等元素的离子也可与组氨酸配位，但是钴离子和铜离子氧化性较强，对蛋白伤害较大易造成变性，因此不适合用于纯化蛋白。