分子生物学研究策略-基因表达技术共107页
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转基因植物） 3.6 微阵列分析
**基因表达系统
1、大肠杆菌表达系统 2、芽孢杆菌表达系统 3、乳酸菌基因表达系统 4、链霉菌基因表达系统 5、酵母菌表达系统 6、丝状真菌表达系统 7、昆虫表达系统 8、哺乳动物细胞表达系统 9、植物生物反应器
1、大肠杆菌表达系统（Gene Expression
system in E.coli）
1）大肠杆菌表达系统 的特点： （1）遗传背景清楚 （2）目的基因表达水
平高 （3）培养周期短 （4）抗感染能力强
2）大肠杆菌表达系统研究的发展趋势
完善现有的表达系统； 重组蛋白质的正确折叠； 构象形成； 蛋白质的分泌； 菌体表面表达技术及其应用； 重组蛋白质修饰加工。
淀粉酶，抗真菌肽 巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium
淀粉酶 短小芽孢杆菌Bacillus pumilus
蛋白酶
球形芽孢杆菌Bacillus sphaericus 灭蚊毒素蛋白
嗜热芽孢杆菌Bacillus stearothermophilus 高温-淀粉酶
苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis 杀虫晶体蛋白
耐碱的芽孢杆菌Bacillus alcalophilic 碱性蛋白酶
炭疽芽孢杆菌 Bacillus anthracis
4）枯草芽胞杆菌表达系统研究的发展趋势
1、表达真核基因 蛋白酶水解——缺陷型、抑制剂
2、源自文库达商业用酶 克隆基因的整合
3、表达杀虫晶体蛋白 提高杀虫毒力，减少杀虫时间，增加广谱
4、利用芽孢杆菌基因工程技术扩大和加 强在医药领域多个方面的应用
SDS-PAGE
（3）抗微生物和食品腐败
（4）细胞表面层和外多糖
利用生物异构化方法从亚油酸生产具有生理活性的共轭 亚油酸（CLA）异构体单体。筛选到一株产生9顺,11反 共轭亚油酸的乳杆菌L1，建立了亚油酸制备技术，CLA 小试发酵工艺，共轭亚油酸的HPLC纯化分离和毛细管 电泳鉴定技术。
（7）益生菌（PROBIOTICS）
Lactobacillus and Bifidobacterium
食品级基因修饰菌是指被导入源于同种或公 认的安全的食品级微生物的基因，因此具有 某种优良性状的用于发酵食品生产的微生物。
1、功能性基因必须源于同种菌或公认的安全 的食品级微生物；
枯草芽孢杆菌遗传学相当先进，很多噬菌体和 质粒适合用作克隆载体。
芽孢杆菌可大量产生几种商品酶，如-淀粉酶， 蛋白酶及苏云金杆菌的杀虫晶体蛋白等，发酵 技术发达。
具有单层细胞膜组成较简单的细胞外壳。 易于分离纯化分泌蛋白
2）枯草杆菌宿主菌株 由菌于无大效肠杆菌的CaCl2转化法对枯草芽孢杆
（1）选择可转化的菌株 *168菌株及突变体： 营养要求、芽孢形成和萌发、蛋白酶缺失、 重组缺陷、限制/修饰系统缺陷、转座子插 入
分子生物学研究策略-基因表达技术
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
分子生物学研究策略
3、基因分子生物学的基本技术 3.1 基因的分子杂交技术 3.2 基因的扩增技术（PCR） 3.3 基因的突变技术（转座技术） 3.4 基因的表达技术 （表达系统） 3.5 转基因技术 （转基因动物、
3、乳酸菌基因表达系统（Gene
Expression system in Lactic Acid Bacteria）
1）特点： 乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽
孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。
大多数不运动，少数以周毛运动。 菌体常排列成链。
在其发酵产物中只有乳酸的称为同型乳酸发酵， 而产物中除乳酸外还有较多乙酸、乙醇、CO ２等物质的称为异型乳酸发酵。
真核基因在不同表达系统的表达
表达白细胞介素IL-3(成熟蛋白)
大肠杆菌表达系统
20-30u
地衣芽孢杆菌表达系统 250-300u
酵母菌表达系统
20u
哺如动物细胞
2u
2、芽胞杆菌表达系统（Gene
Expression system in Bacillus）
1）特点
枯草芽孢杆菌是非致病的土壤微生物，严格生 长在有氧条件下。
2）理想乳酸菌表达载体的特征： 1、稳定的遗传、传代能力（复制子） 2、具有显性的转化筛选标记（Emr ） 3、启动子的转录是可以调控 4、具有多克隆酶切位点
3）研究进展 （1）食品发酵方面的应用
（2）乳酸菌菌种鉴定 REA （Restriction Endonuclease Analysis） 16S rRNA （PCR ）
（2）选择转化的方法 感受态转化： 原生质体转化： 电转化：甘氨酸添加培养感受态 其它方法，如转导、结合转移
3）、可作为宿主的其它菌种： 嗜碱芽孢杆菌Bacillus abcalophilus
蛋白酶 淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefacilus
-淀粉酶 短芽孢杆菌Bacillus brevis 地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis
（5）蛋白质降解、多肽降解和脂降解
（6）分子遗传学 基因克隆 表达调控 染色体分析
Insulin Gene inserted into Plasmid
Recombinant DNA Absorbed by Bacteria
Bacteria Produces Insulin
Insulin Ready to be Administered to Diabetic Patients
有微好氧菌和专性厌氧菌。
Lactic Acid Bacteria
Genera:
– Streptococcus – Leuconostoc – Pediococcus – Lactobacillus – Enterococcus – Lactococcus
All the above genera grow in chains. Many are used for the food industry.
**基因表达系统
1、大肠杆菌表达系统 2、芽孢杆菌表达系统 3、乳酸菌基因表达系统 4、链霉菌基因表达系统 5、酵母菌表达系统 6、丝状真菌表达系统 7、昆虫表达系统 8、哺乳动物细胞表达系统 9、植物生物反应器
1、大肠杆菌表达系统（Gene Expression
system in E.coli）
1）大肠杆菌表达系统 的特点： （1）遗传背景清楚 （2）目的基因表达水
平高 （3）培养周期短 （4）抗感染能力强
2）大肠杆菌表达系统研究的发展趋势
完善现有的表达系统； 重组蛋白质的正确折叠； 构象形成； 蛋白质的分泌； 菌体表面表达技术及其应用； 重组蛋白质修饰加工。
淀粉酶，抗真菌肽 巨大芽孢杆菌Bacillus megaterium
淀粉酶 短小芽孢杆菌Bacillus pumilus
蛋白酶
球形芽孢杆菌Bacillus sphaericus 灭蚊毒素蛋白
嗜热芽孢杆菌Bacillus stearothermophilus 高温-淀粉酶
苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis 杀虫晶体蛋白
耐碱的芽孢杆菌Bacillus alcalophilic 碱性蛋白酶
炭疽芽孢杆菌 Bacillus anthracis
4）枯草芽胞杆菌表达系统研究的发展趋势
1、表达真核基因 蛋白酶水解——缺陷型、抑制剂
2、源自文库达商业用酶 克隆基因的整合
3、表达杀虫晶体蛋白 提高杀虫毒力，减少杀虫时间，增加广谱
4、利用芽孢杆菌基因工程技术扩大和加 强在医药领域多个方面的应用
SDS-PAGE
（3）抗微生物和食品腐败
（4）细胞表面层和外多糖
利用生物异构化方法从亚油酸生产具有生理活性的共轭 亚油酸（CLA）异构体单体。筛选到一株产生9顺,11反 共轭亚油酸的乳杆菌L1，建立了亚油酸制备技术，CLA 小试发酵工艺，共轭亚油酸的HPLC纯化分离和毛细管 电泳鉴定技术。
（7）益生菌（PROBIOTICS）
Lactobacillus and Bifidobacterium
食品级基因修饰菌是指被导入源于同种或公 认的安全的食品级微生物的基因，因此具有 某种优良性状的用于发酵食品生产的微生物。
1、功能性基因必须源于同种菌或公认的安全 的食品级微生物；
枯草芽孢杆菌遗传学相当先进，很多噬菌体和 质粒适合用作克隆载体。
芽孢杆菌可大量产生几种商品酶，如-淀粉酶， 蛋白酶及苏云金杆菌的杀虫晶体蛋白等，发酵 技术发达。
具有单层细胞膜组成较简单的细胞外壳。 易于分离纯化分泌蛋白
2）枯草杆菌宿主菌株 由菌于无大效肠杆菌的CaCl2转化法对枯草芽孢杆
（1）选择可转化的菌株 *168菌株及突变体： 营养要求、芽孢形成和萌发、蛋白酶缺失、 重组缺陷、限制/修饰系统缺陷、转座子插 入
分子生物学研究策略-基因表达技术
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
分子生物学研究策略
3、基因分子生物学的基本技术 3.1 基因的分子杂交技术 3.2 基因的扩增技术（PCR） 3.3 基因的突变技术（转座技术） 3.4 基因的表达技术 （表达系统） 3.5 转基因技术 （转基因动物、
3、乳酸菌基因表达系统（Gene
Expression system in Lactic Acid Bacteria）
1）特点： 乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽
孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。
大多数不运动，少数以周毛运动。 菌体常排列成链。
在其发酵产物中只有乳酸的称为同型乳酸发酵， 而产物中除乳酸外还有较多乙酸、乙醇、CO ２等物质的称为异型乳酸发酵。
真核基因在不同表达系统的表达
表达白细胞介素IL-3(成熟蛋白)
大肠杆菌表达系统
20-30u
地衣芽孢杆菌表达系统 250-300u
酵母菌表达系统
20u
哺如动物细胞
2u
2、芽胞杆菌表达系统（Gene
Expression system in Bacillus）
1）特点
枯草芽孢杆菌是非致病的土壤微生物，严格生 长在有氧条件下。
2）理想乳酸菌表达载体的特征： 1、稳定的遗传、传代能力（复制子） 2、具有显性的转化筛选标记（Emr ） 3、启动子的转录是可以调控 4、具有多克隆酶切位点
3）研究进展 （1）食品发酵方面的应用
（2）乳酸菌菌种鉴定 REA （Restriction Endonuclease Analysis） 16S rRNA （PCR ）
（2）选择转化的方法 感受态转化： 原生质体转化： 电转化：甘氨酸添加培养感受态 其它方法，如转导、结合转移
3）、可作为宿主的其它菌种： 嗜碱芽孢杆菌Bacillus abcalophilus
蛋白酶 淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefacilus
-淀粉酶 短芽孢杆菌Bacillus brevis 地衣芽孢杆菌Bacillus licheniformis
（5）蛋白质降解、多肽降解和脂降解
（6）分子遗传学 基因克隆 表达调控 染色体分析
Insulin Gene inserted into Plasmid
Recombinant DNA Absorbed by Bacteria
Bacteria Produces Insulin
Insulin Ready to be Administered to Diabetic Patients
有微好氧菌和专性厌氧菌。
Lactic Acid Bacteria
Genera:
– Streptococcus – Leuconostoc – Pediococcus – Lactobacillus – Enterococcus – Lactococcus
All the above genera grow in chains. Many are used for the food industry.